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      汽車安全保護技術研究發展新動向

      更新時間: 2008-06-12 10:30:14來源: 粵嵌教育瀏覽量:935

      在近10年間,美國交通事故的致死人數維持在高位,該事態促使業界對汽車安全保護的研發重點發生了轉移。而主動安全性漸成目前的主題詞,它意味著:重在事前預防事故,而不僅僅是事后減輕傷害。

        美國公路交通安全管理局(NHTSA)近出臺的有關電子穩定控制(ESC)法規就是把攻關焦點引導到主動安全性上的先兆信號。ESC的確是一個的起始點,因為它在裝備被動式安全系統的基礎上,又增添了優化控制制動的主動式措施——當駕駛員失控無措時,ESC能在沒有駕駛員意圖輸入的條件下自行主動調控車輛并確保乘員安全,故它已超越了僅僅提醒駕駛員的從屬援駕范疇。

        盡管主動安全技術本身終有能力從駕駛員手中接管對車輛的某些操控,但是業界開發者和法規管制者均對此持謹慎態度,他們一再強調:此類系統的設計意在幫助駕車者及時識別潛在的危險,以便提前采取對策來避免碰撞。

        巧搭積木是主動安全體系的集成策略

        車載ESP、自適應巡航控制(ACC)、車道偏離警示、及駕駛盲區的探測系統等均屬正在進入量產車型并而開始在公路上產生救死扶傷實效的眾多高新安全技術。當危險逼近時,它們會提醒駕車者注意,從
      而避免發生碰撞類的交通事故。

        上述此類系統大多數在開始裝車使用時,都將各自獨立起作用,車載諸子系統間的數據共享程度就將達到比迄今狀況要高得多的水平。主動和被動安全系統也將協同工作,它們還將從其它相關(非安全系)子系統處獲取有用的信息,利用軟件對來自不同種類傳感器之信息加以集成和整合,為駕車者提供有關車輛周邊實時狀況的完整場景。因而絕大多數公司都指定專門的團隊來從事此類軟件的開發,以便于不同傳感技術及其數據之間的融合。單項專業技術充其量只不過是積木塊。今后的創新將是諸多積木塊的有效集成,例如:ABS制動系就是構成ESC體系的一塊現成積木。可以設想諸多系統共享信息/協同對策之一例:如果把溫度數據和下雨傳感信號結合在一起,算法軟件就可判定下雪導致路面結冰而變得濕滑,CPU就會指令ABS或ESC系統切換到相應的防滑運作模式。當今,整車OEMs正著手通過車載網絡把目前可以獲得的眾多傳感器數據統統匯集起來以便充分地共享利用,以求得全車總體性能之優化。寶馬公司把制動系與刮水系及車速信號結合起來聯動,因為干燥的制動器能使制動距離變短,該聯動系統能在刮水器進入工作狀態且車速足夠快時,指令ABS進行周期性的自行點制動以利于甩干車輪制動摩擦片。

        相關的IT供應廠商也指出,電控單元(ECU)目前所擁有的能力足以應付因共享而增添的輸入信號,此外,大多數乘用車現擁有的車載網絡也已能確保關鍵信息的及時提供。因而,一旦整車廠商著手集成各獨立的子系統,在匯總出現的新層次上將不會面臨什么技術難題。

        按寶馬公司分類,就廣義而言,一切讓駕車者感受舒適而減輕駕車的心理和生理疲勞功能(如自動變速器、空調、音響等)都具有主動安全效能。以此基礎再上一個層次是具有探測感知能力的駕車者援駕系統,層次則是有緊急干預的智能自行避撞體系(下述模塊的排序:從援駕型至干預型)。寶馬公司研發中的主動安全系統由下列眾多功能模塊構成:導航、夜視、全方位視覺、駐車測距、限速援駕、自適應巡航控制、前照燈自適應控制、車道偏離警示、彎道車速控制、變道援駕、操穩性控制、車道干涉援駕、預防駕駛員打瞌睡、緊急制動,以及自行避撞等。

        CMOS成像的車用前景

        雖然雷達、ESC、ABS等諸多系統已先后進入裝車使用,但人們仍在努力探尋某些車用新技術來催生主動式安全保護體系新階段的起步飛躍。主動式安全保護功能的實現,關鍵的技術之一是實現成像過程的視覺系統:對圖景的探測、處理和識別。今后10~20年期間,肯定會有若干車型率先采用CMOS(互補式金屬氧化物半導體)攝像技術作為汽車的視覺器官。CMOS攝像技術將為汽車工程開辟出一片應用新天地,有望作為多功能裝置服務于車載的諸多系統,并從概念階段迅速走向量產車型。

        攝像技術重要作用在于一旦進入車用就可發揮主動式安保的多種功能,比如:用來控制前照燈的光束射向,感知下雨,識別道路的交通標志/信號,預知車道偏離。至今還沒有哪一個單項技術能像CMOS攝像裝置那樣發揮出“一技多能”的效用,它將有可能成為橫跨主、被動安全兩大領域的新星。例如,它既能應用于主動式的盲區探測系統,也能(同時)向防側撞安全氣囊等被動安全系統提供傳感信號。為盲區探測系統安裝的攝像頭同時也能為防側撞安全氣囊提供有用的信號。以往人們對防側撞成效的困惑在于:在乘員與從側面逼近的鄰車之間只有區區150mm的間距,在如此狹窄的緩沖帶中,側面安全氣囊根本來不及作出響應;但若裝備了CMOS側視攝像頭,則它的高速處置能力可為系統CPU贏得時間來引爆安全氣囊。然而,僅僅靠視覺信號還不夠,防側撞系統的CPU還要同時從車速表處獲取信息(作為協同判據之一)。例如:在車速僅為16km/h以下的低速碰撞時,不引爆安全氣囊也許會更安全。大陸公司把系統間的這種聯通協同稱之為:主動式與被動式安保體系之間的相互集成和共享。

        專家指出,此類技術的集成整合是必然的,比如攝像頭必須與雷達系統一起使用,因為在霧天或強降雨、雪時,視覺系統就不能很好地發揮作用了,但它們卻不會影響雷達的功效。

       由人文和法規互動的安全環境

        對潛在的交通事故征兆提前探測和分析一直是難題,其中的棘手關卡是:以何種適宜的方式把相關信息穩妥地告訴駕車者。一個旨在減少事故的系統在對駕車者發出警示時,應該采取敦促和引導駕車者作出正確對策的妥善方式,而不應去打擾或驚嚇乘員以致駕車者分心。這是一個涉及人機接口的多學科復雜課題,多家廠商的多個研發團隊正在潛心攻關。主動安全性大課題中的人機接口受到業界的高度重視,因為它還涉及到人文、法律等廣泛領域。

       研發中的許多困難來源于業界廠商的感情障礙和疑慮:能把對車輛的操控權從駕車者轉移到車載系統(機)手中嗎?

        若人機接口僅是告知駕車者而不干預操
      控,則可規避法律責任方面的繁雜問題,因為此時的后果不論好歹全部由人來承擔。但是,因人機接口引發官司只是個發生于初期的短暫問題,一旦人機關系經磨合協調而習慣之后,此類問題會自然消失。這也正是為什么NHTSA要強調保留(交通事故的)攝像備份帶的理由,在HMI項目的初始階段,只是由駕車者根據備份帶所顯示的圖像來采取對策,然后逐步修正,讓駕車者和人工智能的對策效果相互靠攏而趨于。

        設計工程師們會不斷尋找人機交流的實現途徑:由車載智能系統去告誡駕車者,該如何做才能有效避撞;除非整車OEMs、律師、以及其他利益相關者都一致放心地讓汽車從駕車者手中接管應急對策,否則車載系統對人永遠只能動“口”不動“手”。

        例如車輛裝備了ACC系統,就能在鄰車靠近時,會自行把油門回收一點,并準備制動,同時安全帶也會自動抽緊;但在系統功能的階段中,只是提請駕車者注意險情而不得干預操作。在系統設計者尋求提醒駕車者的方式之同時,法規制訂者也會密切關注動態并配合其進展。例如,對駕車者警示方式加以標準化也許是有益的,尤其是對那些一人開多輛(種)車的人而言。

       人的因素對車輛的人機接口而言是散布范圍極其巨大的變數,有的人會為了在某些車型上找到刮水器開關的位置而忙,故一定程度的標準化確是必要的。然而,任何人機交互的標準化都應以導則的形式出現,而非強制執行的命令。制造廠商理應介入標準的編制,而且此類導則應考慮到與擁有類似接口的消費性家電之相容性,因為各式便攜式家電已被越來越多的人們帶到車內使用(往往成為商家促銷的賣點)。在一定范圍內適度地商定公共使用的規則,對業界(整車和零部件廠商)及消費者而言都將是有益的。

        編制管制機器的規則比發布指引人們行為的導則要簡單得多。幾十年來,發布的法規都是針對車輛的,現在要把駕車者也納入到人機互動的應對鏈環之中,編制這樣的安全法規顯然要困難得多。 




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