关于汽车防撞系统的自动化研究

马果红

【摘要】随着人民生活水平的不断提高，近年来中国的汽车总数大幅增加。随之而来的交通安全问题变得越来越重要。汽车防撞系统的研制有利于提高道路交通安全水平，降低事故发生率，对保障人民群众生命财产安全具有重要意义。本文结合实际，对汽车自动避碰系统进行一定的探索和研究。

【关键词】汽车 安全 防撞系统 自动化

【中图分类号】U463.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）19-0280-02

汽车防撞系统是智能汽车的一部分，是防止汽车碰撞的智能设备。它可以自动检测可能与汽车碰撞的车辆，行人或其他障碍物，发出警告，或同时采取制动或避免措施以避免碰撞。

自动防撞系统主要分为三部分：信号采集系统，数据处理系统和执行机构，分别起到数据检测，数据处理和程序执行的作用。

伴随着声波，激光和电子技术的不断更新，汽车防撞系统的研究方向不断变化。可以说，汽车防撞系统不仅是一种特殊的汽车技术，各类技术的交叉使用已成为该系统的突出特点。

一、汽车自动防撞系统的重要性

在中国，道路交通事故已成为社会的重大公害，严重影响人们的正常生活和经济增长。目前，中国在汽车安全系统研究方面取得了一定进展。从中国道路交通事故统计数据可以看出，近五年来，中国的交通事故数量，受伤和经济损失的数量呈下降趋势。然而，这并不意味着汽车的安全系统已经足够完善，因为每年的车祸总数仍然非常大。为了减少汽车事故的发生，世界各国纷纷投入巨大的人力，物力和财力。一方面，政府不断地任命和改进汽车交通规则，提高人们的安全意识。另一方面，我们积极开发汽车安全系统。目前已知的汽车安全系统分为主动安全系统和被动安全系统。主动安全系统是指传统的汽车安全系统，如防抱死制动系统和紧急制动辅助系统。这些系统可以使汽车更加稳定，缩短制动距离，并降低汽车的碰撞率。但是，这些系统必须在手动控制状态下发挥作用。无法预测和准确预防交通事故。被动安全系统指安全系统，如安全气囊，儿童安全座椅和安全带。这种安全系统的作用是减少事故造成的损害并防止事故发生。因此，开发一种为驾驶员提供自动报警和辅助制动服务的主动安全系统可以弥补现有安全系统中存在的缺陷。不仅有利于维护人民群众生命财产安全，而且具有很好的发展前景。具有重大的现实意义和市场价值。

二、目前国外对汽车防撞系统的研究状况分析

汽车防撞系统研究始于上世纪中后期。当时，一些汽车行业发展较快的发达国家在系统研发上投入了大量的精力，但由于当时物理和硬件因素的影响，并没有取得重大进展。知道在20世纪后半叶，德国奔腾公司推出了“普罗米修斯”计划，为研究几乎死亡的汽车安全系统提供了新的活力。该计划使雷达系统成为各机构研究的重要组成部分，在其他技术支持的前提下，该系统发展非常迅速，使德国成为该领域最早从事该研究的国家。梅赛德斯-奔驰将距离自动雷达设置为最新型号Benz6005轿车上，这种雷达可以在40km～160km的时速范围内自动调节车速。根据车的行驶速度与周围的环境情况自动调节车距，当车距过近时，该系统可以实现自动化操作，降低汽车的行驶速度，进而有效地避免了车辆碰撞事故的发生。此外，汽车防撞系统的研究一直是沃尔沃在德国的研究重点。2006年正式开发适应性碰撞辅助系统和巡航控制系统。2007年，司机先后被介绍。警告控制系统，车道偏离报警系统和具有自动制动功能的碰撞预警系统。美国在这个研究领域相对较晚，但汽车安全系统的发展速度是最快的。到目前为止，美国汽车拥有的汽车防撞技术处于世界前列。目前，美国已经实现了智能车辆交通系统的发展，其中车辆控制系统的发展是系统的技术难点和重点。预警系统和机载雷达检测是防撞警报系统的主要应用领域。该系统采用先进的自动毫米波雷达，在商用产品中成功使用军用防御雷达，性价比极高。

三、国内目前的研究状况

目前，我国对汽车自动防撞系统的开发仍处于初级阶段，技术含量远不及发达国家，且研究的范围相对有限，主要由大型汽车企业和科研院校承担，对这方面的技术还处于探索的阶段。

1.模糊控制理论

该理论涉及到模糊理论，模糊语言变量以及控制系统中模糊逻辑推理的相关技术。这样，整个控制系统就可以有一种与人类接近的思维方式，可以用来制造一定程度的汽车。和司机一样。这种技术可以用一种相对简单的数学形式表达人们的思考和判断。虽然还处于发展阶段，但一旦成熟，将会被业界广泛使用。在自动控制领域，将人类思维和控制技术融入自动控制系统是汽车自动语音碰撞避免系统研究的又一突破。模糊控制的基础是模糊积分理论，使得语言表达的专业知识更容易获得，从而有助于建立准确的模型。即使是一个完全可控的基于经验的系统也可以得到有效的控制。在整个过程中，神经网络的仿生性实现了系统中各种信息的有效利用，任意的函数关系可以通过神经网络映射出来，具有一定的自学习和并行处理能力。在整个系统中，神经网络和模糊逻辑相辅相成。模糊逻辑描述高层次的逻辑框架，而神经网络可以处理低层次的传感数据。

2.基于模糊理论的汽车自动防撞研究情况

报警提示：驾驶员驾驶汽车时，智能报警系统可以实时向驾驶员显示车辆的速度，前一辆车的状况以及可能的威胁。当车速太快或太接近前方车辆时，防撞系统会提醒驾驶员前方有危险情况，从而避免可能发生的车祸。跟踪识别：采用先进的雷达识别系统，及时发现车辆前方的静态和动态目标，智能计算并分析前方障碍物，推断前方障碍物的危险程度，如果前方障碍物直接威胁到车辆安全，驾驶员没有及时采取适当措施，雷达将采集到的数据直接转换为可执行信号，避免灾难发生。减速制动：当汽车突然遇到危险时，系统可以制动执行中央处理系统发出的制动指令，并迅速减速，制动和停车，从而最大限度避免发生车祸程度。根据车速和大气条件，进行道路距离检测，汽车自动防撞系统启动中央处理器处理实际检测情况。原车的结构不会因制动性能而改变，也不会影响原车的制动性能。当汽车在行驶过程中检测到对汽车构成威胁的障碍物时，汽车的自动保险杠可以执行一系列动作，如自动警报，减速和制动，以防止汽车与障碍物发生碰撞。为了提前追尾追尾，汽车的后刹车灯提前提醒后车司机注意。并且该车将为后刹车预留一定距離以避免车辆追尾事故。

四、现在设计的不足以及可以改进的方面

在研究的过程中，所谓的安全距离是假设前方有静止的车辆，根据静止状态下的车辆分析出来的，而在我们的实际过程中，周围的环境往往是复杂多变的，这使得现在的研究将更多的因素考虑进去。例如，车辆从静止状态突然开动，车辆从开动的状态突然静止，车辆处于加速或减速状态等环境下，都应该模拟出来，并最终得到正确的研究数据，安全距离模型应该是可以在任何条件下都可以做出正确判断的系统，否则，一旦判断失误，获取会给人们造成更大的生命与财产安全。整体研究中，有部分理论性的东西并没有完全在实践中得到证实，这需要反复的做实验，才能最终得到正确的数据。

五、最简易的系统——超声波

超声波系统工作时，发射器发出脉冲并给测量逻辑电路提供一个短脉冲，再由信号处理装置对信号进行处理，测算出车距。

尽管超声波系统原理简单、成本低、制作比较方便，但在汽车高速行驶的状态下，超声波受到天气的影响比较大，不同天气下的声波传播速度不同，对远距离障碍物测算时灵敏度会有所下降，因此超声波的最佳测距为4～5m。目前，不少汽车的倒车防撞系统都采用超声波防撞预警系统。

六、最昂贵的系统——交互式智能化防撞系统

交互式智能化防撞预警系统对于周边相关的基础配套设施要求比较高，由信息交换网络、MMDS宽带数字通信子站、车距信息无线交互车后单元、无线车载前机单元组成。交互式智能化防撞预警系统在工作时不受天气条件等因素的影响，精度高、监控全面而且信息化很强。一旦投入使用，不但对汽车个体的安全性有很大的增强，而且在交通管理和交通安全方面都具有全面信息化的作用，可以说，这一系统的覆盖面和社会意义都是不可限量的。当然，交互式智能化防撞预警系统在短期内投产的局限性也是显而易见的，在现阶段情况下，无线移动网络首先就没有很好的解决稳定性方面的问题，而且该系统的初期投入相当大，MMDS宽带数字通信子站和路旁单元RSU的建立也是一个庞大的工程，该系统的使用所依靠的将不仅仅是研究单位、生产企业和汽车生产商方面的事情。

七、最综合的系统——综合型汽车防撞预警系统

以上介绍的仅仅是预警系统的工作原理，而汽车防撞系统并不单单由预警系统构成，如何将预警系统和传感器进行结合，并核算出合理有效地解决方案才是汽车防撞系统真正能够得以投产并广泛运用的关键所在。

从80年代初期开始，世界上的著名大学和科研机构，包括美国三百多家公司都开始对汽车防撞系统项目进行了研究。不管是毫米波雷达的研究，还是毫米波雷达和图像传感器的结合，包括算法上的改进研究，技术上的不断成熟都在推进着汽车防撞系统的成形。比如重庆某公司通过近十年的研究得出的“高速公路智能型汽车行驶主动安全预警系统”就是针对超声波原理在短距测距中的优势而得出的，不管是算法还是图像传感器方面，都达到了视频流的要求，确保了检测实时性和准确性。

就目前汽车防撞系统的发展而言，在研究当中，解决系统的抗干扰能力，减少误报，提高检测范围，增加视觉角度，稳定性，增强决策因素，智能系统和行业标准都是当务之急。

八、结论

随着道路交通状况的日益复杂，汽车自动防撞系统的研究也将会面临更多的问题，对于此车自动化防撞系统的研究，只有将理论与實际结合起来，及时的发现研究中可能存在的问题并认真解决问题，才能让汽车自动防撞系统真正造福于人类。

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