智能化使汽车更安全
<FONT color=#0000cc><STRONG>要 点<BR></STRONG> 驾驶者的粗心大意是多数事故的主要因素。<BR> 电子系统可以帮驾驶者减轻一些认知负担。<BR> 车辆防撞功能必须准确地将风险情况与驾驶者的意图相关联。<BR></FONT><BR> <FONT color=#ff0000>新的特性必须更加智能，在增加价值的同时不会分散驾驶者的注意力和增加事故的风险。<BR>
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<P></FONT> 根据半导体市场研究公司 IC Insights 的报告，在 2004 年，电子部分占汽车总价值的 23%，而到 2010 年时，这个数字将上升至 40%。很多最早a期的车内电子系统替代了机械系统，它们比机械系统成本更低，更加可靠，运行效率也更高。很多最新的车载电子管理安全系统（如气囊和智能约束系统）会自动地尝试调整和改变车内环境，从而在发生碰撞时最大程度减少驾驶者和乘客出现严重伤害和死亡的风险。<BR><BR> 除了新型安全功能以外，汽车还在融入辅助驾驶者的更多便利功能，以及为乘客提供信息和娱乐的更多功能。汽车制造厂商通常会把为乘客提供方便的电子系统与辅助驾驶者的安全系统隔离开来。本文将关注一些现有的或正在开发的电子设备，它们能够增强驾驶者操控车辆的能力。<BR><BR> 在高档汽车中，越来越多地增加了一系列新兴的安全功能，如车身周围物体检测功能（图1）。该功能支持自适应巡驶控制，此时系统会根据道路的位置、距离以及物体（如其它车辆）的相对速度等调整自己的巡驶速度，无需驾驶者干预。其它实现的功能如停车辅助系统以及盲区警告系统等，当驾驶者目标位置中有物体或车辆处于危险位置时，系统便会发出提示警告。</P>
<P align=center><IMG height=226 src="http://www.dzdqw.com/jishu/UploadFiles_9637/200610/20061010235845853.jpg" width=435 border=0></P>
<P><BR> <STRONG>认知周期<BR></STRONG><BR> 便利与安全系统有一个公认的价值，那就是它们可以使驾驶过程更安全、容易，或减轻驾驶者的压力。这些系统的内在价值是它们能提醒或将驾驶者的注意力指向重要的细节，从而避免事故。飞思卡尔(Freescale)运输与标准产品集团战略总监 Peter Schulmeyer 指出：“当前正在开发或早期部署的车载电子系统，其主要目标是减少驾驶员的负担。”<BR><BR> 在 2004 年，警方报告了（指美国）约 620 万起汽车事故，死亡 42636 人，受伤人数约 280 万（参考文献 1）。根据 NHTSA（美国高速公路安全协会）和 VTTI（弗吉尼亚技术交通学院）的报告，驾驶者的粗心大意是大多数车祸的首要因素。报告发现，80% 的碰撞事故和 65% 的几乎碰撞事故都是由于驾驶者的疏忽，例如困倦或打手机，三秒钟之内就会发生事故。<BR><BR> 被动安全系统的发展与部署可以增强汽车的碰撞能力与存活能力，但对于这方面不断改进的努力而获得的回报却在减少。预处理系统的实例包括即将碰撞时的预张紧安全带、将座椅移至一个最适合展开安全气囊的位置，以及关闭车窗和天窗。这个报告的研究成果支持了用电子系统弥补驾驶者注意力空白的重大潜在价值。现实促使人们关注新系统在安全中扮演的主动角色，它可以警告驾驶者，或主动地影响车辆操纵方式，以避免发生事故（图 2）。</P>
<P align=center><IMG height=275 src="http://www.dzdqw.com/jishu/UploadFiles_9637/200610/20061010235846310.jpg" width=426 border=0></P>
<P><BR> 随着汽车变得更为自主，驾驶者的注意力将转移到把汽车引导至目的地，而不是操纵汽车的机械装置。例如，自适应巡驶控制使用雷达（雷达检测和测距）保持与道路上其它车辆的安全距离，因而解除了驾驶者的一些认知负担，并在驾驶者注意力不集中时取而代之。这种系统能够比驾驶者更快、更精准地作出响应，改变引导汽车的速度。<BR><BR> 电子稳定性控制系统组合了防抱死刹车、牵引力控制以及偏航控制，能帮助驾驶者保持对车辆的控制。系统工作时会比较驾驶者希望走的方向与车辆的实际响应，完成这项任务的方法是将方向盘和刹车传感器与传感器测量的汽车偏航、车轮加速度，以及每次方向盘的旋转关联起来。当系统检测到驾驶者的命令与汽车的表现不同时，系统便会介入，在相应的车轮上施加刹车力，校正汽车的轨迹，防止出现转向不足和转向过度。系统还有一个与汽车动力传动控制器的连接，会根据需要降低引擎扭矩。<BR><BR> <STRONG>意图推测<BR></STRONG><BR> 为提供避免碰撞事故的能力，系统需要能够在事故发生前数秒内识别出可能碰撞的指示器。重要的是安全系统要能推测出驾驶者的意图，并将这个意图与汽车的行为联系起来，这样就可以防止系统依据假象和不正确的结论作出预先动作。当碰撞刚开始时，主动安全系统会由于一组相当严密定义的条件而被激活，并以易变和遇险方式与车辆行为建立联系。<BR><BR> 对于那些随时间预测、识别潜在威胁以避免事故的系统，最重要、最困难的是精确地推测驾驶者的意图。首先，虚假警报会立即降低并很快毁掉警报的价值，因为驾驶者会关闭系统，或者置之不理。对于有效的系统，报警次数必须少，驾驶者不会收到假警报和完全无关的情况。例如，一个驾驶者会先按固定的顺序起动车辆，然后再马上系上安全带，安全带报警系统要有宽容度，否则汽车一起动它就会不停地报警。<BR><BR> 盲区检测系统面对的挑战也是要预测驾驶者的意图。如果无论何时，只要盲区内有物体，系统就向驾驶者报警，驾驶者应该很快关闭系统。系统应在驾驶者准备改变汽车位置，并确实可能与检测到的物体发生碰撞时告知驾驶者盲区的情况。这种要求超出了单纯检测物体的范畴，使通知驾驶者盲区状况的任务更加复杂。只检测一个驾驶者的操控（如转动方向盘的信号）不足以准确地判定驾驶者换道的意图。<BR><BR> 除了用于检测车外环境的传感器以外，预测驾驶者意图的传感器可以从多处获得输入，如方向盘、刹车踏板、转向信号、汽车的惯性与加速度测量系统，甚至通过车内的可视系统检查驾驶者的肢体语言。现在不存在预测驾驶者换道意图的工业标准算法，这些算法都是一级汽车供应厂商们独自专门开发的结果。<BR><BR> <STRONG>传感器融合<BR></STRONG><BR> 为了支持在危险情况下动作时对高精度的要求，这些系统会从各种类型的多个传感器接受输入。每种类型的传感器都有长处和短处，而将不同类型的传感器交叉关联冗余信息组合在一起，系统就可以作出更好的决策。制造商们正在采用或探索的环境感知技术有雷达、LIDAR（光探测与测距）、红外、超声以及视频等（图 3）。这些传感器技术中，每一种都与其它技术有重合之处，但用在汽车不同部位有各自独特的优势。</P>
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