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关于主被动安全和与自动驾驶的探讨

关于主被动安全和与自动驾驶的探讨

一,前言

据统计每年因为交通事故而丧失生命的人超过120万人。而自动驾驶可以大大的提高汽车的安全性,那自动驾驶和安全的关系是怎样的呢?这首先得从汽车安全的历史说起。

二,汽车安全这件事

2.1 被动安全

早期的汽车因该只是想更省力,更快捷的到达目的地,让人“走”的更快和更远。

渐渐的道路上的车子多了之后,由于驾驶员失误,或者由于汽车本身设计存在缺陷往往造成了碰撞这类最常见的事故。

于是乎有了被动安全,比如20世纪50年代就提出的坚固驾驶舱和前后缓冲区的概念,以及安全气囊的推出[1],当然还有安全带,保险杠等等。

那什么是被动安全呢?根据百度百科的定义:

被动安全是指在交通事故发生之后能尽量减小人身损伤的安全装置。被动安全不能防止或避免事故的发生,但是,他们可在事故发生时,最大限度的减轻人身伤害成都。[2]

2.2 主动安全

汽车安全仅仅有被动安全还不够,为了尽量防止/避免/减小安全事故的发生汽车上为预防发生事故而采取的一系列安全设计,称之为主动安全设计[3]。主动安全主要是防患于未然,在事故发生前工作,以减少事故发生。

比如ABS防抱死系统,使得车子不至于抱死而打滑;ESP电子稳定系统,使得汽车运行和转向时更加稳定;TCS牵引力系统等。

2.2.1 主动安全技术的辅助系统

ABS,ESP和TCS等这类主动安全技术参与汽车的控制。但是随着汽车电子技术的发展,出现了LDW(车道偏离预警系统),TVS(全景环视系统:在车身周边安装4-8个广角摄像头),TPMS(胎压监测系统)等技术。

像这些技术并不直接参与并不直接参与汽车控制,而只是为汽车驾驶者提供报警信息,因此将这些系统称为“汽车主动安全技术的辅助系统”[3]。

2.2.2 ADAS和主动安全

“主动安全技术的辅助系统”的定义在ADAS的出现之后已经不适应汽车发展的潮流,某些技术也可直接参与汽车控制,比如ACC自适应巡航。因此笔者暂且将ABS,ESP,TCS这些主动安全技术称为传统主动安全技术。

而基于视觉和雷达的高级辅助驾驶系统ADAS(Advanced Driver Assistant System),是指:

是利用安装在车上的各式各样传感器,在汽车行驶过程中随时来感应周围的环境,收集数据,进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪,并结合导航仪地图数据,进行系统的运算与分析,从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险,有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性[4]。

ADAS能让驾驶员在最快的时间察觉到可能发生的危险,因此是一种新型的主动安全技术。

2.2.3 ADAS种类

ADAS系统分类如下图所示:

ADAS的发展路线是:感知预警——主动控制——自动驾驶三部曲,是无人驾驶的过渡形态。其系统构成也可以根据功能分为感知,控制,执行模块。

ADAS系统可以分为两大类:一是识别预警类,是通过各类传感器获取路面/车辆与行人或车内信息,对驾驶员进行信息反馈。根据其主要使用的传感器类型可以将其分类视觉类,雷达系或车内辅助三类。

另一类是主动干预类,是在传感识别类ADAS基础上,引入了对汽车运动单元的控制。

具体细分如下图所示:

此外,还有一类ADAS技术,既不是识别预警类,也不是主动干预类,比如大灯自动控制系统,智能远光灯系统等,在此笔者姑且归类为拓展型ADAS技术。

注:由于ADAS技术众多,未能列全。

2.3 主动安全和被动安全

随着系统集成的能力和车载网络技术的进一步发展,促成了主被动安全技术的集成。早在2010年前后,比如大陆集团就提出了的Contiguard--主被动安全系统解决方案。如下图所示:

根据时间轴,将驾驶分成五个阶段:正常行驶, 危险, 碰撞前,碰撞中,碰撞后。

同样,在2010年前后,BOSCH也有类似的主被动安全集成方案CAPS(整合式主被动安全系统)。

有趣的是现在再搜索主被动集成方案只能找到些许好几年前的资料了,且这种说法也没有被提及到了。其实我个人理解不管是大陆还是博世的主被动集成方案,当时都还只是停留在如何防止碰撞,以及减轻碰撞的危害的层面上(还可能是打滑,侧翻,起火,高压危害等);且现在安全气囊,ESP,ABS等各种主被动安全方案都已经成了大多数乘用车的标配;因此这种提法不再适用现在汽车安全技术的发展了。

2.4 主动安全和自动驾驶

ADAS的出现,在感知,决策,执行方面都对人的安全驾驶能力进行了补充和增强,如下图所示:

甚至无人驾驶的出现,主动安全技术将逐渐替代人类驾驶员,将面对全面的工况,实现汽车的安全。其干预程度也会越来越高[7],直至完全摆脱人的控制和参与。

同时,自动驾驶技术可以减少人类驾驶过程中的失误带来的风险,它可以让车辆尽量远离应急工况,从另一个路径提升安全性。毕竟交流事故90%以上是由人类的错误所引起的。

三,总结

本文梳理对主被动安全的发展历史,以及他们之间关系进行了下简单的梳理。并且探讨了ADAS和自动驾驶与主动安全的关系。给了一种从安全的角度看待自动驾驶技术的重要性和必要性,当然实际的技术方案有待进一步研究,毕竟这是一个全新的挑战。

参考文章

[1] http://www.elecfans.com/d/698715.html 解析被动安全的技术发展史

[2] https://baike.baidu.com/item/%E8%A2%AB%E5%8A%A8%E5%AE%89%E5%85%A8/5549265 百度百科-被动安全

[3] https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%BB%E5%8A%A8%E5%AE%89%E5%85%A8%E9%85%8D%E7%BD%AE/12714388 百度百科-主动安全设计

[4] https://baike.baidu.com/item/%E9%AB%98%E7%BA%A7%E9%A9%BE%E9%A9%B6%E8%BE%85%E5%8A%A9%E7%B3%BB%E7%BB%9F/16837281?fromtitle=ADAS&fromid=11003651&fr=aladdin 百度百科-高级辅助驾驶系统

[5] https://baijiahao.baidu.com/s?id=1589667379549887688&wfr=spider&for=pc ADAS最全整理

[6] http://www.360doc.com/content/17/0227/23/40512009_632546907.shtml ADAS系统分类

[7] https://wenku.baidu.com/view/a9402a4542323968011ca300a6c30c225801f07a.html 广汽安全架构

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  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20181223G0ZNEL00?refer=cp_1026
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