（西華大學(xué)，四川 成都 610039）

0 引言

隨著汽車(chē)工業(yè)的快速進(jìn)步，越來(lái)越多的功能被集成到汽車(chē)中，正因如此，汽車(chē)中的按鍵控制也隨之增多，而這些控制按鍵的空間分布無(wú)法做到非常集中。所以，很多司機(jī)都覺(jué)得，汽車(chē)三角式安全帶的束縛很大程度上限制了他們?nèi)ゲ倏仄?chē)內(nèi)的按鍵，因此不愿意使用三角式安全帶。除此之外，公交車(chē)、大巴車(chē)、大貨車(chē)司機(jī)則經(jīng)常處于長(zhǎng)途駕駛狀態(tài)下，而長(zhǎng)時(shí)間精神高度緊張地駕駛車(chē)輛非常費(fèi)神，容易致使駕駛員精神疲勞，注意力分散，遇到緊急情況時(shí)反應(yīng)不及時(shí)甚至打瞌睡，難以及時(shí)應(yīng)對(duì)臨時(shí)緊急情況，這可能導(dǎo)致災(zāi)難和交通意外。相關(guān)的交通數(shù)據(jù)顯示，困倦駕駛是造成交通事故的最重要原因之一。因此，防止疲勞駕駛已成為當(dāng)今世界的研究重點(diǎn)。為了防止人為干擾，避免因長(zhǎng)時(shí)間駕駛得不到休息等因素而釀成嚴(yán)重的交通安全事故，本文開(kāi)發(fā)并設(shè)計(jì)了一種集成主動(dòng)被動(dòng)安全系統(tǒng)（IAPS），該系統(tǒng)將可逆預(yù)緊安全帶（RPSB）、前撞預(yù)警系統(tǒng)（FCWS）、車(chē)道偏離警告系統(tǒng)（LDWS）和高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（FDMS）（高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)，ADAS）集成在一起[1]。

1 主動(dòng)安全系統(tǒng)與被動(dòng)安全系統(tǒng)相結(jié)合

交通事故的順序始于“進(jìn)入模式”階段。當(dāng)乘員系緊安全帶帶扣后，安全帶系統(tǒng)會(huì)逐漸變?yōu)椤笆孢m模式”階段，如有必要，會(huì)變?yōu)椤皠?dòng)態(tài)支撐”階段。當(dāng)超過(guò)“控制點(diǎn)”時(shí)，“車(chē)輛穩(wěn)定極限”階段進(jìn)入“預(yù)碰撞”階段。在此階段，使用先進(jìn)的執(zhí)行器和傳感器來(lái)縮小兩者之間的間隙非常有用[2]。在“碰撞”發(fā)生之時(shí)，能夠展現(xiàn)出已被知曉的被動(dòng)約束系統(tǒng)的巨大優(yōu)勢(shì)，例如：被動(dòng)約束系統(tǒng)對(duì)駕駛?cè)说娜松戆踩鸬搅伺e足輕重的作用，并且它還能夠憑借自身先進(jìn)的技術(shù)和攜帶的傳感器支撐主動(dòng)安全系統(tǒng)與被動(dòng)安全系統(tǒng)二者之間的交互和結(jié)合。

2 遠(yuǎn)近雷達(dá)與傳感器的巧妙融合

遠(yuǎn)近雷達(dá)與傳感器之間的巧妙結(jié)合能夠獲取路面以及汽車(chē)控制狀態(tài)的完整信息，遠(yuǎn)程雷達(dá)的作用就是確定角度和偵測(cè)到前面汽車(chē)的相對(duì)距離。短距離雷達(dá)（SRR）在碰撞前提供其他信息，并有助于改變車(chē)道。這些傳感器也可用作倒車(chē)攝像頭，以輔助停車(chē)。這3個(gè)傳感器的組合也稱為“傳感器融合”。由于其覆蓋范圍廣且測(cè)量精度高，因此可提供必要的信號(hào)重復(fù)功能，從而在緊急制動(dòng)中發(fā)揮作用[3]。如上所述，可以通過(guò)“集成”顯著改善單個(gè)安全系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

3 主動(dòng)安全系統(tǒng)和被動(dòng)安全系統(tǒng)的集成

因?yàn)轭A(yù)先由制動(dòng)系統(tǒng)提供了相關(guān)道路狀況（路面上的不同摩擦系數(shù)），在汽車(chē)開(kāi)始采取制動(dòng)措施時(shí)，穩(wěn)定控制系統(tǒng)就會(huì)立即激活反向轉(zhuǎn)向力的介入[4]。結(jié)果，在路邊產(chǎn)生具有高摩擦系數(shù)的大制動(dòng)力，這將大大減少汽車(chē)的制動(dòng)距離。

4 可逆預(yù)緊式安全帶結(jié)構(gòu)

可逆預(yù)緊安全帶主要由直流電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、牽開(kāi)器和電子控制單元（ECU）組成。傳動(dòng)機(jī)的組成結(jié)構(gòu)不僅包含了傳動(dòng)齒輪，還包含了單向離合器。單向離合器使用棘輪和棘爪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鎖定狀態(tài)[5]。

可逆預(yù)緊式安全帶與FCWS、LDWS和FDMS集成為一體，其邏輯結(jié)構(gòu)可逆預(yù)緊式安全帶的ECU根據(jù)FCWS、LDWS監(jiān)測(cè)到的行車(chē)信號(hào)，經(jīng)過(guò)算法識(shí)別當(dāng)前的危險(xiǎn)等級(jí)，進(jìn)而控制電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)危急提醒、碰撞預(yù)緊、解除預(yù)緊等功能[6]。

當(dāng)LDWS檢測(cè)到車(chē)輛沒(méi)有打開(kāi)轉(zhuǎn)向信號(hào)并異常偏離車(chē)道時(shí)，或者FCWS檢測(cè)到碰撞時(shí)間（TTC）時(shí)，即當(dāng)兩輛汽車(chē)發(fā)生碰撞時(shí)，如果初始的速度差始終不變，當(dāng)碰撞開(kāi)始之后一直到發(fā)生碰撞的時(shí)間內(nèi)Tc 小于1.385 s，IAPS得以激活，之后就能夠達(dá)到突發(fā)警示的目的。自從沖突警示提醒來(lái)自FCWS，Tc小于等于1.385 s時(shí)，車(chē)內(nèi)的安全帶就會(huì)自動(dòng)執(zhí)行初級(jí)預(yù)警功效，它的目標(biāo)則是清除三角式安全帶和駕駛員二者之間的距隙，此時(shí)它能夠起到非常引人注目的警示作用；當(dāng)Tc小于0.69 s時(shí)，三角式安全帶便會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟中級(jí)預(yù)警功效，它的目標(biāo)則是達(dá)到最大程度上的駕駛員保護(hù)功效，駕駛員將被最大程度上地安置在汽車(chē)座椅上；當(dāng)Tc大于 1.385 s時(shí)，IAPS它會(huì)自動(dòng)確認(rèn)現(xiàn)在的汽車(chē)駕駛狀態(tài)是否安全，以此控制汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速并將其釋放[7]。

5 傳感器的功能擴(kuò)展

出于對(duì)安全角度的考慮，ACC自動(dòng)巡航雷達(dá)傳感器能夠根據(jù)距離自行計(jì)算行車(chē)速度，ACR利用此信息在發(fā)生車(chē)輛碰撞時(shí)最大限度地保護(hù)乘員。在這種情況下，電子穩(wěn)定性控制技術(shù)也會(huì)使用傳感器上捕捉的指示來(lái)達(dá)到制動(dòng)效果[8]。

雷達(dá)傳感器還提供地面速度信息，這可以幫助改善現(xiàn)有安全系統(tǒng)的功能，例如防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、ACR和安全氣囊控制[9]。該信息還有助于擴(kuò)展新功能，例如直接輪胎壓力監(jiān)測(cè)器（TPM），換道支持和制動(dòng)輔助功能。很明顯，結(jié)合主動(dòng)和被動(dòng)安全系統(tǒng)的雷達(dá)系統(tǒng)可以警告駕駛員，并且可以顯著減少車(chē)輛后方碰撞。

6 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)如今，很多交通事故數(shù)據(jù)都表明需要新的安全策略來(lái)減少道路事故和死亡人數(shù)。從很多研究中能夠看出，主動(dòng)安全系統(tǒng)以及被動(dòng)安全系統(tǒng)的相互融合確實(shí)能夠大大地提高汽車(chē)的制動(dòng)安全性能?，F(xiàn)如今，在主被動(dòng)集成系統(tǒng)中，傳感器與主被動(dòng)技術(shù)三者之間的相互融合更加適用于現(xiàn)在的汽車(chē)市場(chǎng)。被動(dòng)安全系統(tǒng)與主動(dòng)安全系統(tǒng)集成的主要作用是能夠預(yù)防交通事故，而主動(dòng)安全系統(tǒng)和被動(dòng)安全系統(tǒng)的集成則是偏向于一定程度上降低交通事故的嚴(yán)重性和隨之帶來(lái)的后果。使用兩種類型的集成示例可以確認(rèn)這些措施的高效率。由于最終評(píng)估確認(rèn)還有其他集成選項(xiàng)，因此需要進(jìn)行深入研究。綜上所述，研究新的安全系統(tǒng)技術(shù)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略問(wèn)題。