隨著中國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展和汽車保有量的大幅提高，我國每年由于交通事故造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失也在隨之大幅的增加。汽車的被動安全性能也就自然而然的越來越受到廣大國人的關(guān)注。廠家也越來越多的把自己產(chǎn)品的安全性當 作宣傳的重點，越來越多的世界最新的安全技術(shù)研究成果被引進中國，越來越多的中國的工程師和研發(fā)人員開始專注于這一領域。

　　汽車主動式安全系統(tǒng)

　　為預防汽車發(fā)生事故，避免人員受到傷害而采取的安全設計，稱為主動安全設計，如ABS，EBD，TCS等都是主動安全設計。它們的特點是提高汽車的行駛穩(wěn)定性，盡力防止車禍發(fā)生。其它像高位剎車燈，前后霧燈，后窗除霧燈也是主動安全設計。

　　實現(xiàn)對意外的主動避免和預防需要各種傳感和探測系統(tǒng)，如前后視雷達、夜視系統(tǒng)、紅外線探測、測距、CMOS/CCD影像監(jiān)視，以及胎壓自動監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）等。主要的工作原理即傳感器從外界獲得所需的物理模擬信號值，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后再交由特定的控制單元進行分析，并進行有效的決策和預防措施。

　　圖一　汽車安全系統(tǒng)從被動向主動方式發(fā)展的趨勢圖

　　1. 預碰撞系統(tǒng)

　　AWS是Advance Warning System縮寫。是一個意外事故預防和緩和的駕駛輔助系統(tǒng)，在危險發(fā)生前給駕駛員提供及時的聲音和視覺報警。目前，公路交通事故已成為全球范圍內(nèi)日益嚴重的公共安全問題。統(tǒng)計資料表明，其中駕駛員的人為因素導致的公路交通事故率最高。無論是事故數(shù)量。還是傷亡人數(shù)均分別高達各自總數(shù)的90%左右。并且。在導致這些公路交通事故的駕駛員的人為因素中，疲勞和精神分散駕駛是重要原因之一。駕駛員在3s時間內(nèi)的注意力不集中，造成了其中80%的交通事故，主要表現(xiàn)為車道偏離和追尾事故。 目前。國內(nèi)外在防止車道偏離和保持安全車距兩個方面都開展了相當多有益的探索，在雷達、激光、超聲波、紅外線、機器視覺等傳感器技術(shù)方面都取得了一些突破。經(jīng)過長期大量的研究實踐，人們逐步認識到采用單目視覺技術(shù)，僅使用一臺攝像機，即能在一定程度上實現(xiàn)對前方道路環(huán)境、車輛探測及車距監(jiān)測的功能。 車元素研究顯示，若在公路交通事故發(fā)生前的1.5s給駕駛員發(fā)出預警，則可避免90%的這類事故。因此，通過在汽車上安裝汽車碰撞預警系統(tǒng)，利用技術(shù)手段分析車道、周圍車輛的狀況等駕駛環(huán)境信息，一旦當駕駛員發(fā)生疲勞及精神分散、汽車出現(xiàn)無意識的車道偏離及汽車間車距過近。存在追尾可能時。能夠及時給予駕駛主動預警，是減少公路交通事故行之有效的技術(shù)措施。

　　2. ACC自適應巡航控制系統(tǒng)

　　所謂預碰撞系統(tǒng)，只能在碰撞發(fā)生之前做出的一系列積極準備，而并不是“預防”碰撞的發(fā)生。目前發(fā)展迅速的ACC（Adaptive Cruise Control），即自適應巡航控制，則能部分實現(xiàn)碰撞事故的預防。

　　ACC屬于前向行駛的速度控制系統(tǒng)，主要功能在于控制本車與周邊車輛的安全距離。其通過在車身四周配置的多個傳感器和車內(nèi)控制系統(tǒng)的先進算法向駕駛員提供安全駕車的輔助信息和建議，并在探測到潛在危險時向駕駛員及時發(fā)送警報，甚至直接介入車輛的操控系統(tǒng)加以干預。然而無論如何，ACC僅對剎車擁有部分干預程度，駕駛員仍然是駕駛的核心。

　　ACC實現(xiàn)速度和車距控制的關(guān)鍵在于鎖定前方目標車輛，然后計算出該車的速度、加速度等行駛信息。車主會提前為ACC設定反應時間，ACC在行駛時則會再依據(jù)輛車的相對速度和當前車距計算出安全車距，并判斷下一步的速度控制；而當輛車距離過近而超出ACC的控制范圍，則系統(tǒng)切換至預碰撞安全處理系統(tǒng)。

　　3. 駕駛警示系統(tǒng)

　　駕駛警示系統(tǒng)主要通過CCD/CMOS等傳感器和影像設備作為監(jiān)視手段，通過內(nèi)置辨識系統(tǒng)判斷車輛狀態(tài)和駕駛員的行為是否正常，如出現(xiàn)問題則及時發(fā)出警示信號避免事故的發(fā)生。也有的駕駛警示系統(tǒng)能探測出駕駛員呼出氣體的酒精濃度并給予適當?shù)木妗４送夂蠓胶蛡?cè)面的監(jiān)視器也可屬于駕駛警示系統(tǒng)，其可消除駕駛員的視覺死角，避免倒車時常見的碰撞事故。

　　駕駛警示系統(tǒng)的功能主要包括車道偏離警示（Lane Departure Warning， LDW）、駕駛危險警示、視覺死角警示（或稱盲點檢測）等。其中車道偏離警示主要在駕駛員駛?cè)脲e誤的車道進行警告，或在變換車道時提示其打方向燈等動作。

　　駕駛警示系統(tǒng)能為駕駛員的安全駕駛提供有效的輔助信息，但如果輔助信息不夠全面則無法起到其應有的作用。另一方面，一切事物都有其兩面性，如果輔助信息過多或過于復雜，不但對安全駕駛無益，有時反而會讓駕駛員疲于處理各種輔助信息而精力不集中，容易釀成事故。

　　此外，輔助信息通過何種手段發(fā)送給駕駛員也是值得研究的問題之一。屏顯、儀表板、語音等屬于傳統(tǒng)的手段，目前還出現(xiàn)了“體感警示”的方式，即汽車通過振動踏板、座椅、方向盤等來向駕駛員發(fā)送信息，或引起其注意。

　　4. 電子穩(wěn)定程序

　　電子穩(wěn)定裝置（ElectronicStablityProgram）是一種牽引力控制系統(tǒng)，不但控制驅(qū)動輪，而且可以控制從動輪。如后輪驅(qū)動汽車常出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向過度的情況，此時后輪會失控而甩尾，ESP便會通過對外側(cè)的前輪的適度制動來穩(wěn)定車輛。轉(zhuǎn)向不足時，為了校正循跡方向，ESP則會對內(nèi)后輪制動，從而校正行駛方向。

　　隨著近年電子科技的發(fā)展，各種汽車智能安全系統(tǒng)也開始發(fā)展起來，主要是通過由雷達和攝像機組成的“預知傳感器”，對行車危險進行判斷并幫助駕車者進行處理。這一系統(tǒng)能夠在汽車與其它物體發(fā)生撞前的瞬間，自動進行干預以保證安全。

　　傳感器的類型與選用

　　無論是駕駛警示系統(tǒng)這類的輔助提示系統(tǒng)，還是電子穩(wěn)定程序類的系統(tǒng)接控，其有效的工作基礎是充分可靠的信息以及后臺正確而迅速的判斷能力。獲得可靠信息的關(guān)鍵是傳感器及其合理的分布；正確的判斷力則來自控制系統(tǒng)的快速響應和可靠算法。

　　車輛用傳感器依據(jù)其具體的特性和用途，分別位于車體的不同位置，主要包括雷達、紅外線、LIDAR（Light Detecting and Ranging）、超聲波、加速度傳感器、CCD/CMOS影像系統(tǒng)等。

　　預碰撞系統(tǒng)中主要運用的傳感器為毫米波雷達或激光雷達。其中毫米波雷達價格較高，主要面向高端車市場；而激光雷達的成本較低，僅為毫米波雷達的1/3左右，針對低價車市場。但在性能上，激光的波長較短，限制了其應用范圍，不利于雨雪天等惡劣環(huán)境下的使用。

　　紅外線及影像傳感器為主的監(jiān)視器技術(shù)主要用于行車時的障礙物識別及輔助視野等。紅外線成像又可分為溫度探測的遠紅外（FIR）技術(shù)和用于夜視的近紅外（NIR）技術(shù)。FIR可探測具有溫度的生物，其可將物體輻射出的熱量顯示為影像；NIR則主要用于夜間等視線不良的情況，可探測得比車燈照射距離更遠，但同時也容易受到對面燈光的影響，其主要用于夜視等輔助路況顯示。

　　如需要探測車外甚至車內(nèi)的具體情況，則可使用CCD或CMOS元件作為視覺影像傳感器。目前CCD/CMOS的應用日趨廣泛，配合先進的視覺識別算法，其成像范圍內(nèi)的運動物體、路面狀況及摩擦系數(shù)、路邊的交通信號與標志、路面車道分隔線等都可被視別，完全可成為駕駛員的眼睛。

　　CCD/CMOS也可實現(xiàn)較大的動態(tài)，來表現(xiàn)昏暗和高反差環(huán)境下的圖像細節(jié)，該技術(shù)通過捕捉高感光度和低感光度兩種畫面并加以合成的方式實現(xiàn)。此外，CCD/CMOS如果與上文所述紅外線或雷達結(jié)合，則可組成混合式傳感器（Sensor Fusion）。紅外線發(fā)生器照射目標物體后，反射回的紅外線被CCD/CMOS吸收，因此無論白天或夜晚均可對路況加以識別，為駕駛員提供功能強大的輔助視覺。