汽車安全系統(tǒng)中借力傳感器被動轉主動的重要關系
2014-11-19
未來完善的系統(tǒng)還得充分結合陀螺儀、加速度計、方向盤與剎車踏板位置，以及輪胎轉速檢測系統(tǒng)，對車體配件做出精確的及警示。
汽車安全系統(tǒng)已從被動形式發(fā)展到主動形式，被動式安全系統(tǒng)追求的是在意外發(fā)生時能降低對個人的傷害，但主動式安全系統(tǒng)則強調要避免意外事件的發(fā)生。這種事先的預防能力，需依靠在車子內外所設置的各種感測裝置，如雷達、紅外線、CMOS/CCD影像、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)等。基于不同的安全訴求，這些監(jiān)測到的數(shù)據(jù)會經(jīng)由特定的控制器來加以計算，分析其代表的意義，并以最快的速度做出適當?shù)姆磻Ｄ壳耙咽褂没虬l(fā)展中的先進安全系統(tǒng)在市場上已呈現(xiàn)應用熱潮。
預碰撞系統(tǒng)起“內外”保護作用
交通事故的發(fā)生以碰撞為主，而碰撞的理由往往與駕駛人的注意力不集中(如打瞌睡或打電話)、或視線不良等情況有關，而且事故的發(fā)生通常都只在剎那之間。今日汽車廠無不致力于發(fā)展預碰撞(pre-crash)安全系統(tǒng)，此系統(tǒng)又可分為對內部駕駛人(或乘客)的保護以及對行人的保護兩種。
對駕駛人來說，當預碰撞安全系統(tǒng)透過雷達系統(tǒng)監(jiān)測到?jīng)_擊的可能性，它會向駕駛人提出警示，如果仍無法避免沖撞的發(fā)生，會在0.6秒前啟動自動剎車系統(tǒng)，此系統(tǒng)能根據(jù)駕駛者剎車的力量，增加剎車油壓輔助，讓車輛減速的動作更為確實，以望能將車速降至最低；在此同時，預碰撞系統(tǒng)也會驅動安全帶系統(tǒng)內的馬達，將安全帶卷回，并將乘員固定在所設計的最佳位置上，例如調整頭枕位置來防止頸部傷害，或將坐椅移到一個可以讓安全氣囊發(fā)揮最大功能的位置，以期將沖擊降到最低。此外，系統(tǒng)也可以做出關閉車窗及天窗等控制動作。
在行人的保護方面，當雷達、紅外線或影像傳感器等組件感測到車體即將沖撞到行人時，預碰撞系統(tǒng)會緊急告知駕駛人，并在碰撞不可避免時，如上述般啟動自動剎車系統(tǒng)、爆開位于保險桿及前擋風玻璃處的安全氣囊，以降低對行人頭部、胸部及足部的傷害。
自適應巡航系統(tǒng)介入汽車操縱
從被動安全到預碰撞系統(tǒng)，都是不得已時的撞車處理措施，但最好的情況是能做到事前預防碰撞的發(fā)生。通過配置在車子四周、愈來愈多的傳感器，以及更先進的數(shù)字控制技術，今日的車主能夠獲得來自安全系統(tǒng)的輔助駕駛信息，在探測到可能出現(xiàn)的危機時，可適時發(fā)出警告信號，甚至能夠介入汽車的操縱控制。自適應巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)就是這樣的一套系統(tǒng)，它的主要功能在于當車距過近時將車輛減速，距離夠遠時再為車子加速。
自適應巡航控制系統(tǒng)屬于前向行駛的自動車速控制功能，它對于剎車僅有部分的干預程度，讓駕駛人仍居于主控者的地位。要實現(xiàn)自適應巡航控制的首要工作，就是鎖定前方的目標車輛，再計算出前方車輛的移動信息，如車速、加速度、偏航率等；ACC系統(tǒng)會依據(jù)計算出的距離及相對速度，以及車主設定的反應時間，進一步算出兩車之間的安全車距，并進一步做出加速及減速的動作。當兩車距離過近時，則切換到預碰撞的處理模式。
駕駛警示系統(tǒng)多用CCD/CMOS
除了對碰撞及車速的控制處理外，對于駕駛人的種種行為，也能通過各種感測系統(tǒng)進行監(jiān)控并做出警示動作。這些警示功能包括車道偏離警示(Lane Departure Warning，LDW)、駕駛危險警示、視覺死角警示(或稱盲點檢測)等等。這些功能大多利用CCD/CMOS影像傳感器來進行監(jiān)視，并通過一套辨識系統(tǒng)判斷車輛或駕駛的行為是否正常，并適時發(fā)出恰當?shù)木嫘盘枴＼嚨榔x警示是當車輛不正常偏離車道線時進行警示動作，輔助駕駛人控制車輛保持在車道線內，或提醒駕駛人變換車道時必須先打方向燈。如果駕駛人事先打方向燈，再變換車道，這屬于正常行為，系統(tǒng)不會發(fā)出警示信號。
駕駛危險警示系統(tǒng)是利用影像傳感器來監(jiān)看駕駛人的行為，當駕駛人出現(xiàn)打瞌睡或視線偏離車道太久的情況時，會發(fā)出警告。有的系統(tǒng)甚至會監(jiān)測駕駛座中的酒精濃度，并提出適當?shù)木妗４送猓{駛人的視線也有不少死角，透過加裝后側方死角及后方死角，可以為駕駛人提供視覺死角的相關環(huán)境信息。例如使用CCD或是超音波進行后方物體的監(jiān)測、顯像及警示，可以避免車輛倒車時發(fā)生事故。
對于駕駛人來說，有用的信息能減輕一些操控上的感知負擔，并協(xié)助他做出適當?shù)膽儎幼鳎贿^，如果警示信息出現(xiàn)的太頻繁且沒有太大作用(如“前有測速照相”語音警示)，這只會讓駕駛人覺得不堪其擾，進而拒絕使用這樣的一套輔助系統(tǒng)。另一個問題是如何發(fā)出警訊讓駕駛人知道，如語音、屏幕/儀表板顯示，或通過以振動油門踏板、方向盤或車體微動等方式來對駕駛人做出警示。
主動安全系統(tǒng)對傳感器要求高
要做出正確的警示甚至是系統(tǒng)監(jiān)控，關鍵在于充分且有用的感測信息，以及對信息的辨識或判斷能力，前者需要靠傳感器
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