汽車主動避撞系統(tǒng)技術(shù)介紹及發(fā)展分析

       目前研究開發(fā)的汽車主動避撞系統(tǒng)有以下3種類型：

      （1）車輛主動避撞報警CWS（collisionwarning）系統(tǒng)，此系統(tǒng)對探測到的危害情況給出警報，美國已經(jīng)在一些重型載貨車和公交車輛上實(shí)現(xiàn)商用。

      （2）車輛自適應(yīng)巡航控制ACC（adaptivecruisecontrol）系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)簡單交通情況下的主動避撞及巡航控制，一些汽車公司在高檔車型上已經(jīng)開始采用ACC技術(shù)。

      （3）復(fù)合型車輛智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)針對復(fù)雜交通情況，特別是市區(qū)交通環(huán)境，采用ACC系統(tǒng)輔以車輛停走（stop&go）系統(tǒng)，提高車輛智能控制的實(shí)用性。

        目前國內(nèi)外汽車主動避撞系統(tǒng)的研究絕大多數(shù)集中在避撞系統(tǒng)的縱向控制，其控制系統(tǒng)如圖1所示。系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括行駛環(huán)境中目標(biāo)車輛識別及運(yùn)動信息的獲取、安全距離模型和避撞控制系統(tǒng)建模。

        汽車主動避撞系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展分析

        行駛環(huán)境識別

        行駛環(huán)境識別的關(guān)鍵是距離的測量。目前距離測量采用的技術(shù)手段有超聲波測量、紅外線測距、激光測量、機(jī)器視覺和雷達(dá)技術(shù)。雷達(dá)測量的實(shí)時性、準(zhǔn)確性較好。目前工作在毫米波段的毫米波車載雷達(dá)系統(tǒng)被認(rèn)為是解決汽車主動避撞條件下控制探測問題的較好方案。很多公司的測距技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化。通用公司正在研究的避撞報警系統(tǒng)采用的是激光雷達(dá)技術(shù)；德國維爾德·黑布呂格公司研制的MEAR激光器測距系統(tǒng)，可向駕駛員提供與其它車輛和障礙物之間的距離及相對速度數(shù)據(jù)，同時提供視頻圖像；奔馳、日產(chǎn)等汽車公司都在應(yīng)用德國ADC公司生產(chǎn)的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)。

        安全狀態(tài)判斷

        安全狀態(tài)判斷多采用安全距離邏輯算法，基于車輛制動過程運(yùn)動學(xué)分析、乘坐舒適性、車間時距、駕駛員特性等因素建立不同的安全距離模型。其中，基于車間時距的安全距離模型未考慮駕駛員實(shí)際感覺應(yīng)當(dāng)保持的車間距離還與相對速度有關(guān)這一因素，判斷結(jié)果不符合駕駛員的主觀感覺。因而，日本的研究人員建立了駕駛員預(yù)瞄安全距離模型。但該模型在前方車輛制動的避撞系統(tǒng)典型工況下，模型的加速度固定，導(dǎo)致模型的判斷結(jié)果不符合駕駛員的主觀感受。針對此問題，進(jìn)行了駕駛員最優(yōu)預(yù)瞄加速度模型的研究。

        避撞系統(tǒng)控制  

        汽車主動避撞控制方式主要有上位控制和下位控制。前者由安全距離出發(fā)，從運(yùn)動學(xué)的角度應(yīng)用控制算法獲得當(dāng)前情況下車輛應(yīng)當(dāng)具有的減速度等；后者從上位控制算法確定出的車輛目標(biāo)減速度等目標(biāo)參數(shù)出發(fā)，結(jié)合車輛制動系統(tǒng)模型，應(yīng)用控制算法，實(shí)現(xiàn)對節(jié)氣門、制動、轉(zhuǎn)向等精確控制，實(shí)現(xiàn)上位控制要求的目標(biāo)?？刂扑惴ㄓ心：刂坪蜕窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，適合于非線性目標(biāo)的滑模控制算法和Back－stepping方法。

       主動避撞系統(tǒng)存在的問題 

        目前的研究考慮的側(cè)面目標(biāo)和其它類型距離目標(biāo)非常少，系統(tǒng)存在冗余報警、誤報及對駕駛員特性考慮不足等問題。在控制模型中只考慮了縱向控制模型，對于車輛高速轉(zhuǎn)向制動、超車等危險工況，必須建立考慮側(cè)向控制的動力學(xué)模型。而在模型的控制器設(shè)計方面，現(xiàn)有的上位控制器設(shè)計考慮駕駛員駕駛特點(diǎn)不夠，而下位控制器的魯棒性較差，不能滿足避撞系統(tǒng)的需要，有待進(jìn)一步研究解決。