电子汽车防撞系统介绍
电子汽车防撞系统介绍
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1.集成安全系统
德尔福汽车公司研究开发的集成安全系统，在行驶汽车的5种不同驾驶状态下都起作用，5种驾驶状态指正常状态、预警状态、躲避碰撞状态、无法躲避碰撞状态和碰撞之后状态。
(1) 正常状态和预警状态
汽车的安全控制系统要随时监视周围的环境，包括路况、迎面行驶的车辆、行人或其他物体以及驾驶员自身的状态。例如，集成安全控制系统要不断监测驾驶员的呼吸、眼睛睁开程度和眨眼速度，以判断驾驶员驾车的警觉程度或是否疲劳驾驶，以便在发生行人突然闯入行驶车道或横穿公路时，迅速计算出驾驶员的应急反应时间。再参照当时的汽车行驶速度，确定需要采取什么安全控制措施来应对突发的情况。
美国高速公路驾驶安全管理委员会的统计数据表明，高速公路上79%的汽车追尾事故是由于驾驶员注意力分散，在紧急情况下应急措施延缓而造成的。如果安全控制系统能提前半秒钟警醒驾驶员，则汽车追尾事故的发生率可减少60%，因此可看出集成安全系统在预警方面的作用和潜力。
(2) 躲避碰撞状态
集成安全系统将防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统(ASR)和电子稳定程序(ESP)等集成在一起，使汽车动力控制系统处于最佳工作状态，在发生紧急情况时，帮助驾驶员躲避可能发生的碰撞。随着电子伺服系统的广泛采用，智能驾驶汽车可以做到紧急情况下自行制动并转向，躲避碰撞事故发生。
(3) 无法躲避碰撞状态
对不可避免地要发生的碰撞事故，集成安全系统会提前发出警告。当汽车驾驶状态在正常状态和预警状态时，系统会根据潜在碰撞事故的相应数据，使乘员保护系统随时待命，一旦事故发生，则在最理想的时刻启动被动安全措施。比如德尔福汽车公司的被动式乘员识别系统(POD)和主动式乘员感知系统(OPDS)技术，使碰撞发生时保护乘员的被动安全措施即安全气囊及时发挥作用。
被动式乘员识别系统(POD)由安装在座椅内部且体积很小的安全气囊、连接德尔福压力传感器的液囊、电子控制器(ECU)和安全带张力传感器等组成。安全带张力传感器根据乘员座椅的状态，获得座椅上的乘员是成人、儿童或婴儿，或者座椅空闲等信息，并将信号送人ECU。ECU内存储有处理各种传感器信息的程序，该程序根据座椅承受重力可确切地判断出乘员的体形等信息，然后对安全气囊的引爆膨胀提供智能化的选择。
根据不同座椅配置设计的POD可轻松地安装在各种车辆的座椅上，且安装POD系统对座椅生产过程影响极小。POD是第一批通过验证，并符合美国新安全标准的最新安全技术，是第一个完全不用驾驶员干预操作的真正的被动系统。POD在美洲豹XK系列、4种品牌的福特汽车和林肯水星汽车上已装用。
汽车前部配置侧面安全气囊的本田第7代雅阁V6轿车上安装的是主动式乘员感知系统(OPDS)。OPDS在汽车座椅内安装了7个传感器，其中6个在座椅靠背内，以监测乘员的坐姿和高度，据此判断座椅上是儿童、婴儿还是大人，或者是饮料瓶等其他东西。另一个传感器在靠背的侧边，专门用来监测儿童乘客是否在侧着头打瞌睡，据此判断儿童的头部是不是在侧面安全气囊引爆膨胀展开的范围内，以便充分发挥侧面安全气囊的安全保护作用。
0PDS安装在前排副驾驶员席，与前排有侧面安全气囊的系统配合，对副驾驶员席乘员进行被动安全保护。对儿童来说，为了防止侧面安全气囊引爆膨胀造成对儿童身体尤其是头部的弹性伤害，当副驾驶员席座椅上坐着的儿童侧着头打瞳睡，靠背侧面传感器监测儿童头部或身体在侧面安全气囊引爆膨胀展开的范围内时，在汽车发生侧面碰撞的紧急状态下，ECU指令副驾驶座椅侧面安全气囊展开功能自动关闭，即侧面安全气囊不膨胀展开。
OPDS的工作原理是，汽车副驾驶员座椅有一个自身的座椅导电体量，当汽车运行时，传感器检测到该座椅的总导电体量，总导电体量减去座椅自身的导电体量就是乘员的导电体量。如果乘员导电体量低于控制系统ECU初始设定的临界值，则OPDS系统判定副驾驶员座椅上坐的是儿童，靠背侧面传感器又监测到儿童在歪头瞌睡其头部处于侧面安全气囊引爆膨胀的范围内，于是ECU指令自动关闭侧面安全气囊。同时仪表盘上的侧面安全气囊已关闭的黄色指示灯发亮通知驾驶员。
在无法躲避碰撞状态下，安全系统的传感器部分已将驾乘人员的体重、身高和胖瘦程度和每个人在车内座位上的具体位置检测到，ECU从而能确定安全气囊充气膨胀的确切程度。对车内乘员还配置充气式主动膝垫，当汽车发生无法避免的正面碰撞事故时，主动式膝垫才向乘员膝盖方向移动，以减轻事故对乘员造成的伤害。充气式主动膝垫平时离座位较远，以保证乘员在车内有足够的乘坐空间，增加了舒适感和车内开阔感。
(4) 碰撞之后状态
集成安全系统中的车载通信技术，在汽车碰撞后，可及时向救援服务中心发出求救报警信号，并通过导航系统报告汽车发生事故时的具体位置，甚至还可说明碰撞事故的类型和乘员受伤的程度。
2.碰撞报警和避免碰撞系统
碰撞报警和避免碰撞系统对于改善汽车主动安全眭能、减少交通事故发生的作用是明显的。
碰撞报警和避免碰撞系统有两种类型，即被动碰撞报警系统和主动避免碰撞系统。被动碰撞报警系统在监测到汽车存在可能碰撞的潜在危险下，向驾驶员报警。主动避免碰撞系统则在汽车存在潜在危险情况下，自动采取措施来避免碰撞事故的发生，即躲避碰撞。主动避免碰撞系统通过控制动力系统如切断燃油供给、自动制动并产生转向动作来躲避碰撞事故。被动碰撞报警系统和主动避免碰撞系统二者监测汽车碰撞危险的工作原理是相同的，目前，都是使用激光扫描雷达、定波长频率调制技术、摄像机和相应的控制程序来进行报警或躲避碰撞的。
利用雷达发送光脉冲和接收从障碍物返回光脉冲的时间间隔，就可计算出汽车与障碍物间的距离。图9-15为激光扫描雷达碰撞报警系统的控制电路，其雷达可称为脉冲雷达或激光雷达，雷达的发射采用的是激光二极管。由于激光发射脉冲和接收脉冲之间是相位相关的，测量目标的多普勒频移，就可判断目标是否运动以及运动速度和运动方向。发射的激光还必须进行上下一定角度和左右一定角度的扫描移动，才能避免漏过低矮车辆或行人，或汽车上下坡时扫描不到前方目标和漏过不在汽车正前方的目标。反射的激光信号经放大器放大后送入控制系统ECU进行分析，计数器记录发射与接收之间的时间间隔。为满足光速传播需要，控制系统ECU必须有很高的时钟频率。
主、被动系统的主要区别还在于，主动系统要对障碍物进行更精确的识别，判断汽车行驶前方是车道上的障碍物还是路边标志。路边标志可能是警示牌、电杆，土堆或石头，车道上障碍物可能是车辆或行人。如果是车辆则还要判断是迎面驶来还是同向行驶，以及车辆行驶的速度。这些问题激光雷达都要探测清楚，以便采取避让措施和防止发生错误避让。基本探测原理很简单，但要在汽车高速行驶条件下(如高速公路上就要求汽车有一定的行驶速度)，正确判断有无潜在危险就相当困难了。如果激光雷达探测到汽车前方的所有障碍物都发出报警，那等于没有报警。这种情况发生在主动避免碰撞的系统中，则错误报警指令汽车自动制动反而会带来危险。在汽车行驶速度很高的条件下，能及时辨别汽车前方的物体，就需要长距离、大方位分辨率的雷达。现在已有的激光雷达探测距离达100～200m，这个距离对车速为100km/h 的汽车，如前方障碍物静止，驾驶员在得到危险报警后，有3～6s的反应时间来采取应急避让措施。
大众辉腾和奥迪A8轿车上安装的车距自动控制系统(ADC)，取得了良好的安全车距控制效果。ADC系统在可能出现撞车危险时发出警告，在汽车前进道路上有明显障碍时能进行应急制动。ADC系统还能判别汽车前方的路况，在汽车驶入弯道时进行制动力控制。因此，碰撞报警和避免碰撞系统对防止汽车碰撞事故的作用明显，尤其是雨雪天或冰雪路面，还有大雾天气都能防止或减少汽车追尾事故。
新一代的ADC系统加入了逐步停车功能，在必要时可以使汽车在安全距离内逐步自动停车，防撞效果更好。
3.倒车避免碰撞系统
德尔福汽车公司的预警后视辅助系统(BUA)使用一个雷达传感器和两个超声波传感器，及时提醒驾驶员在倒车过程中可能发生的碰撞。汽车倒车时，BUA系统自动启动，帮助驾驶员察觉汽车后方的固定或移动物体。该系统探测的范围约为车后5m，在倒车速度不高的情况下，驾驶员在接收到碰撞潜在危险警告后，有足够的反应时间来采取应急措施防止汽车倒车碰撞事故。BUA的音响报警效果是越接近障碍物报警声越大，屏幕可显示离障碍物的距离。
大众辉腾和奥迪A8轿车上安装的车距自动控制系统(ADC)，取得了良好的安全车距控制效果。ADC系统在可能出现撞车危险时发出警告，在汽车前进道路上有明显障碍时能进行应急制动。ADC系统还能判别汽车前方的路况，在汽车驶入弯道时进行制动力控制。因此，碰撞报警和避免碰撞系统对防止汽车碰撞事故的作用明显，尤其是雨雪天或冰雪路面，还有大雾天气都能防止或减少汽车追尾事故。
新一代的ADC系统加入了逐步停车功能，在必要时可以使汽车在安全距离内逐步自动停车，防撞效果更好。
3.倒车避免碰撞系统
德尔福汽车公司的预警后视辅助系统(BUA)使用一个雷达传感器和两个超声波传感器，及时提醒驾驶员在倒车过程中可能发生的碰撞。汽车倒车时，BUA系统自动启动，帮助驾驶员察觉汽车后方的固定或移动物体。该系统探测的范围约为车后5m，在倒车速度不高的情况下，驾驶员在接收到碰撞潜在危险警告后，有足够的反应时间来采取应急措施防止汽车倒车碰撞事故。BUA的音响报警效果是越接近障碍物报警声越大，屏幕可显示离障碍物的距离。
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