文/曹寅 朱春嵩 黃先國(guó)

【機(jī)動(dòng)車專欄】

自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試方法分析

文/曹寅 朱春嵩 黃先國(guó)

本文通過(guò)對(duì)自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB系統(tǒng)）研究現(xiàn)狀、工作原理和性能測(cè)試方法的分析，以及對(duì)國(guó)外相關(guān)檢測(cè)試驗(yàn)方法的解讀，歸納了AEB系統(tǒng)的試驗(yàn)操作流程，可為我國(guó)AEB系統(tǒng)性能試驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)的建立提供參考。

AEB系統(tǒng) 制動(dòng) 測(cè)試方法

在汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，一直強(qiáng)調(diào)被動(dòng)安全技術(shù)的作用。隨著汽車主動(dòng)安全方面技術(shù)的創(chuàng)新與突破，證明了怎樣防止車輛碰撞失控等才是根本解決事故發(fā)生的關(guān)鍵。近年來(lái)主動(dòng)安全技術(shù)被行業(yè)中許多廠商看作汽車安全技術(shù)發(fā)展的核心。在擁有成熟被動(dòng)安全體系的情況下，大力發(fā)展主動(dòng)安全技術(shù)，并結(jié)合被動(dòng)安全技術(shù)雙管齊下，通過(guò)主動(dòng)安全來(lái)避免事故，再通過(guò)被動(dòng)安全來(lái)提供保護(hù)，才能更好地提高汽車綜合安全性能，進(jìn)一步減少交通事故及人員傷害。

車輛主動(dòng)安全技術(shù)發(fā)展已久，從早期最為普遍的制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）、牽引力控制系統(tǒng)（TCS）、電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)（EBD），到近年來(lái)高速發(fā)展的制動(dòng)輔助系統(tǒng)（BAS）、電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）和AEB系統(tǒng)等等，主動(dòng)安全技術(shù)日趨完善。其中，自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)被認(rèn)為是現(xiàn)階段可以防止由駕駛員疏忽或者前車非正常緊急制動(dòng)造成碰撞傷害最有效的功能系統(tǒng)之一。

一、國(guó)內(nèi)外研究狀況

歐洲新車星級(jí)評(píng)價(jià)（E-NCAP）之前在歐洲進(jìn)行了AEB系統(tǒng)的社會(huì)調(diào)查，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明裝備了AEB系統(tǒng)后，可以減少車輛事故發(fā)生率達(dá)27%。從2013年11月起，歐洲商用車都必須依照標(biāo)準(zhǔn)配備AEB系統(tǒng)，2014年開始，此項(xiàng)裝備被E-NCAP正式列入了汽車安全評(píng)級(jí)加分項(xiàng)中。可以預(yù)見，AEB系統(tǒng)在主動(dòng)安全技術(shù)領(lǐng)域，將會(huì)隨著ABS、ESC等技術(shù)的普及，得到進(jìn)一步的應(yīng)用。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于AEB系統(tǒng)的研發(fā)和推廣并不普及，部分合資汽車企業(yè)并沒(méi)有緊跟歐美的腳步，加大對(duì)國(guó)內(nèi)車型AEB系統(tǒng)的投入，只有部分品牌的高端車型有所裝配，數(shù)量極少。自主品牌企業(yè)及科研院校對(duì)AEB系統(tǒng)的研究則剛剛起步，尚停留在基礎(chǔ)理論和研發(fā)的初級(jí)階段，同時(shí)還受到一些國(guó)外零部件企業(yè)在產(chǎn)品專利方面的制約。因此與歐美的技術(shù)水平存在較大的差距，對(duì)車輛的測(cè)試大多借鑒國(guó)外先進(jìn)企業(yè)和相關(guān)技術(shù)機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)方法，沒(méi)有系統(tǒng)的試驗(yàn)方法。

二、AEB系統(tǒng)工作原理

AEB系統(tǒng)主要由測(cè)距模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊3大模塊構(gòu)成，其中測(cè)距模塊的核心包括微波雷達(dá)、激光雷達(dá)和視頻系統(tǒng)等，它可以提供前方道路全面、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的圖像與路況信息。AEB系統(tǒng)采用雷達(dá)測(cè)出與前車或者障礙物的距離，然后利用數(shù)據(jù)分析模塊將測(cè)出的距離與報(bào)警距離、安全距離進(jìn)行比較，小于報(bào)警距離時(shí)就進(jìn)行報(bào)警提示，而小于安全距離時(shí)即使在駕駛員沒(méi)來(lái)得及踩制動(dòng)踏板的情況下，AEB系統(tǒng)也會(huì)啟動(dòng)，使汽車自動(dòng)制動(dòng)，從而為安全出行保駕護(hù)航。

目前E-NCAP以多年來(lái)統(tǒng)計(jì)的事故數(shù)據(jù)作為依據(jù)，對(duì)AEB系統(tǒng)使用環(huán)境提出以下3種應(yīng)用需求：

一般的城市交通事故大多發(fā)生在路口等待、交通擁堵等情況下，因?yàn)轳{駛員注意力分散，忽視了自身的車速和與前車的距離，造成碰撞事故。城市內(nèi)駕駛特點(diǎn)：速度慢，易發(fā)生不嚴(yán)重的碰撞。城市專用AEB系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)前方路況與車輛移動(dòng)情況，如果探測(cè)到潛在的風(fēng)險(xiǎn)，它將采取預(yù)制動(dòng)措施，提醒駕駛員風(fēng)險(xiǎn)的存在；如果在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)未接到駕駛員的指令，該系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)制動(dòng)來(lái)避免事故；而在任何時(shí)間點(diǎn)內(nèi)，如果駕駛員采取了緊急制動(dòng)或猛打轉(zhuǎn)向盤等措施，該系統(tǒng)將停止。E-NCAP的調(diào)查中定義城市專用型AEB系統(tǒng)在車速不超過(guò)20 km/h情況下工作，該速度下集中了城市交通事故的80%。

在高速公路上發(fā)生的事故與城市交通事故相比，其特點(diǎn)不同。高速公路上的駕駛員可能由于疲勞駕駛，當(dāng)意識(shí)到危險(xiǎn)時(shí)車速過(guò)快無(wú)法控制車輛。為了能保證這種行駛情況下的安全，AEB系統(tǒng)必須能用相應(yīng)的控制策略來(lái)應(yīng)對(duì)。系統(tǒng)在車輛高速形式狀態(tài)下工作，首先通過(guò)報(bào)警來(lái)提醒駕駛員潛在的危險(xiǎn)。如果在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，駕駛員沒(méi)有任何反應(yīng)，第二次警示系統(tǒng)將啟動(dòng)（比如突然的制動(dòng)或安全帶收緊），此時(shí)制動(dòng)器將調(diào)至預(yù)制動(dòng)狀態(tài)；如果駕駛員依然沒(méi)有反應(yīng)，那么該系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)實(shí)施制動(dòng)。

除探測(cè)道路上的車輛外，還有一類AEB系統(tǒng)是用來(lái)檢測(cè)行人和其他公路上弱勢(shì)群體的。通過(guò)車上一個(gè)前置攝像頭傳來(lái)圖像，可以辨別出行人的圖形和特征，通過(guò)計(jì)算相對(duì)運(yùn)動(dòng)的路徑，以確定是否有撞擊的危險(xiǎn)。如果有危險(xiǎn)，系統(tǒng)可以發(fā)出警告，并在安全距離內(nèi)，制動(dòng)系統(tǒng)采用全制動(dòng)使車輛停止行駛。實(shí)際情況下預(yù)測(cè)行人行為是比較困難的，系統(tǒng)控制的算法也非常復(fù)雜。該系統(tǒng)需要在危險(xiǎn)發(fā)生前更迅速地做出正確判斷，更有效地做出響應(yīng)，防止危險(xiǎn)事態(tài)發(fā)生。同時(shí)也需要避免系統(tǒng)在特定情況下發(fā)生誤觸發(fā)。

三、AEB系統(tǒng)測(cè)試方法分析

E-NCAP根據(jù)AEB系統(tǒng)工作形式不同，將其分為：AEB結(jié)合碰撞預(yù)警功能（FCW）、單獨(dú)AEB以及單獨(dú)FCW三種情況。結(jié)合這些分類的情況，E-NCAP的試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法中將試驗(yàn)方法分為以下兩種工況：

①車與車后方接近靜態(tài)試驗(yàn)(CCRs)

前方目際車輛（EVT）靜態(tài)下后方測(cè)試車輛（UVT）接近狀況。根據(jù)實(shí)際調(diào)查情況，車輛事故的第一種普遍情況是前車靜態(tài)下發(fā)生的。根據(jù)系統(tǒng)分類和工作形式分類，定義測(cè)試流程和方法參考表1，示意圖如圖1所示：

②車與車后方接近移動(dòng)試驗(yàn)（CCRm）

前方EVT勻速移動(dòng)狀態(tài)下后方UVT接近狀況。根據(jù)實(shí)際調(diào)查情況，車輛事故的第二種情況是在前車勻速移動(dòng)的狀況下發(fā)生的。根據(jù)系統(tǒng)分類和工作形式分類，定義相應(yīng)的測(cè)試流程和方法參考表2，示意圖如圖2所示：

③車與車后方接近制動(dòng)試驗(yàn)（CCRb）

前方EVT移動(dòng)中突然制動(dòng)狀態(tài)下后方UVT接近狀況。根據(jù)實(shí)際調(diào)查情況，車輛事故的第3種情況是在前車移動(dòng)中突然制動(dòng)的狀況下發(fā)生的。根據(jù)系統(tǒng)分類和工作形式分類，定義相應(yīng)的測(cè)試流程和方法參考表3，示意圖如圖3所示。

以上3種測(cè)試方法，是根據(jù)前方EVT的狀態(tài)變化，后方UVT在不同車速下對(duì)AEB系統(tǒng)進(jìn)行全面的性能測(cè)試。其中，CCRs和CCRm試驗(yàn)根據(jù)上述表1、表2中提供的車速區(qū)間，從小到大用5 km/h或者10 km/h的車速間隔進(jìn)行試驗(yàn)。CCRb試驗(yàn)則是在兩車都以50 km/h速度行駛，兩車間隔為12 m和40 m的兩種情況下，前車模擬實(shí)際狀況，分別進(jìn)行2 m/s2和6 m/s2的減速度進(jìn)行制動(dòng)，以此來(lái)測(cè)試系統(tǒng)的性能。

CP工況主要分為以下3種情況。

①CP1：清晰狀態(tài)下遇到行人從左側(cè)人行道進(jìn)入車道；

②CP2：隱蔽狀態(tài)下遇到行人從左側(cè)人行道進(jìn)入車道；

③CP3：清晰狀態(tài)下遇到行人從右側(cè)人行道快步進(jìn)入車道。

目前，車與行人工況還未正式加入測(cè)試規(guī)范中，試驗(yàn)方法和規(guī)范也正在研究過(guò)程中，現(xiàn)行的試驗(yàn)方法未能很好地表達(dá)實(shí)際路況下的事故狀況。CP工況可能根據(jù)研究狀況增加試驗(yàn)要求，如夜晚走在路邊的行人狀態(tài)，以及車輛轉(zhuǎn)向之后行人進(jìn)入車道的狀態(tài)等等。

根據(jù)上述測(cè)試方法，可把試驗(yàn)評(píng)價(jià)流程歸結(jié)如圖4所示。

四、AEB系統(tǒng)性能測(cè)試方法難點(diǎn)及解決方法

為了評(píng)價(jià)AEB系統(tǒng)的有效性，需要對(duì)AEB的測(cè)試方法進(jìn)行研究，而AEB系統(tǒng)的研發(fā)和性能測(cè)試在國(guó)內(nèi)基本處于起步階段，若想要利用上述測(cè)試方法來(lái)進(jìn)行測(cè)試，在試驗(yàn)過(guò)程中會(huì)遇到不同的困難和阻礙。問(wèn)題及解決方法建議如下。

AEB系統(tǒng)性能測(cè)試需要在高精度的測(cè)量狀態(tài)下得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)和驗(yàn)證結(jié)果，這樣才能保證試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。試驗(yàn)中對(duì)部分重要參數(shù)的測(cè)試精度進(jìn)行了定義（如表5所示）：

由于測(cè)試把兩車看成一個(gè)系統(tǒng)，需要考慮到兩車之間各種變量的關(guān)系，從而強(qiáng)調(diào)測(cè)試過(guò)程中的控制問(wèn)題，依據(jù)規(guī)范提出的參數(shù)精度要求，控制精度的高低直接決定了測(cè)試結(jié)果是否真實(shí)有效?，F(xiàn)階段通過(guò)國(guó)外先進(jìn)的車輛高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)，能夠解決此類問(wèn)題，但是在設(shè)備選型和調(diào)試方面需要格外嚴(yán)格。

試驗(yàn)中根據(jù)兩車需要模擬前后碰撞的試驗(yàn)理念來(lái)看，碰撞是不可避免的過(guò)程。實(shí)車模擬在試驗(yàn)過(guò)程中存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)AEB系統(tǒng)性能試驗(yàn)的不同試驗(yàn)方式，可以通過(guò)不同的虛擬目標(biāo)來(lái)保證測(cè)試車輛和人員碰撞后的損傷。而虛擬目標(biāo)的設(shè)計(jì)則必須要滿足能夠觸發(fā)測(cè)試測(cè)量AEB系統(tǒng)工作的要求。針對(duì)AEB系統(tǒng)的原理，必須要足以對(duì)激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)發(fā)出的電磁波進(jìn)行反射，要達(dá)到和真實(shí)路況下前方車輛一樣的效果。虛擬碰撞目標(biāo)的開發(fā)至今沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際路況下，事故車輛種類繁多，為了保證測(cè)試驗(yàn)證的可靠性，虛擬車輛碰撞目標(biāo)的開發(fā)確實(shí)需要在現(xiàn)今基礎(chǔ)上，繼續(xù)積累經(jīng)驗(yàn)并加以改進(jìn)，虛擬行人的開發(fā)也需要在行走速度和外形尺寸等技術(shù)參數(shù)上著重考慮。

AEB系統(tǒng)是為了防止車輛在某些極限狀態(tài)下出現(xiàn)碰撞事故。對(duì)于駕駛者來(lái)說(shuō)，必須擁有專業(yè)駕駛技巧，在極限狀態(tài)下對(duì)車輛的控制要求更為精準(zhǔn)。如今國(guó)外的先進(jìn)輔助駕駛測(cè)試設(shè)備，可以通過(guò)精確控制幫助駕駛員達(dá)到試驗(yàn)要求，可是在一部分極限狀態(tài)下的車輛狀況，必須由駕駛?cè)藛T本身來(lái)做出正確的判斷，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候保證人員、車輛以及設(shè)備的安全。從此角度來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)專業(yè)駕駛?cè)藛T相對(duì)匱乏，需要通過(guò)大量培訓(xùn)，接觸國(guó)外先進(jìn)的駕駛理念，來(lái)保證測(cè)試的精確度以及試驗(yàn)過(guò)程中的安全，也為主動(dòng)安全技術(shù)測(cè)試方面的主觀評(píng)價(jià)能力打好基礎(chǔ)、積累經(jīng)驗(yàn)。

五、總結(jié)

現(xiàn)階段的AEB系統(tǒng)測(cè)試方法形式主要是根據(jù)實(shí)際情況下積累的事故發(fā)生率統(tǒng)計(jì)而來(lái)，要求在特定情況下車輛AEB系統(tǒng)能夠達(dá)到減輕和避免事故發(fā)生的目的。試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)試工況、車速和距離的定義一方面能夠很好地模擬車輛狀態(tài)，驗(yàn)證AEB系統(tǒng)的實(shí)際功能，另一方面也暴露出除了試驗(yàn)工況外無(wú)法全面覆蓋真實(shí)道路狀況千變?nèi)f化的缺陷。從試驗(yàn)角度來(lái)說(shuō)，已經(jīng)達(dá)到了驗(yàn)證AEB系統(tǒng)功能的目的；從實(shí)際角度出發(fā)，主動(dòng)安全方面的技術(shù)，必須通過(guò)實(shí)際路況下數(shù)據(jù)的不斷累積，進(jìn)一步提高試驗(yàn)方法的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

國(guó)內(nèi)對(duì)于AEB系統(tǒng)的測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)相對(duì)國(guó)外存在明顯差距，本文通過(guò)對(duì)AEB系統(tǒng)性能測(cè)試方法的分析，希望能對(duì)國(guó)內(nèi)AEB系統(tǒng)自主研發(fā)能力提升、性能測(cè)試技術(shù)水平提高，起到一定的借鑒作用。

Based on the analysis of current research,principle,and performance test methods of Autonomous Emergency Braking System(AEB Systems),as well as the interpretation of the relevant testing methods abroad,the article summarizes the test process of AEB system,which provides references for domestic AEB system performance test methods and the establishment of standards.

AEB System;Break;Test methods

（作者單位：國(guó)家機(jī)動(dòng)車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心）