综 述日本未来汽车的安全预警系统解放军汽车管理学院 柳长立摘要 为减少汽车交通事故的发生,人们对汽车的安全性要求不断提高。
为此,日本、美国和欧洲等国的汽车公司都纷纷在所生产的汽车上使用大量先进的安全预警系统,以期实现汽车的智能化。
本文着重介绍了日本在未来生产的汽车上装备的安全预警系统。
关键词: 汽车 安全预警系统 监测 报警Abstract In order to avoid the traffic accident,the demands of auto safety are increasing.T hus,Japan,America and Europe auto manufacturers assemble the autos w ith advanced early w arning system to realize auto intellengence.This paper introduces the future s afety early w arning system made in Japan.Key words: Auto S afety early warning system Monitor Warning汽车的安全性分为主动安全性和被动安全性二大类。
主动安全性(A ctive safety)是指汽车防止发生交通事故的性能;被动安全性(Passive safety)是指汽车在交通事故发生时汽车本身具有保护乘员、行人不受伤亡或减少伤亡的性能。
据日本汽车行业透露,日本未来的智能汽车将具有良好的主动安全性和被动安全性。
为避免汽车事故的发生和减少伤害程度,日本、美国和欧洲都投入了相当的人力、物力在所研究开发的高级安全汽车上大量使用先进的安全预警系统。
目前,安全预警系统的部分研究成果已经成功地应用在汽车上,如碰撞报警系统和行路导驶系统等,其它许多系统也都在应用前的试验中。
概括地讲,日本未来汽车的安全预警系统可以分为安全监测子系统和安全避撞子系统2个部分。
安全监测子系统是借助传感器和报警系统,监测汽车驾驶员驾驶状况、车辆隐患、特殊环境等,帮助汽车驾驶员进入安全驾驶状态的安全预警系统。
安全避撞子系统则是通过各种传感技术、自动控制技术等监测各种碰撞事故发生的可能性,必要时先警告驾驶员,然后自动采取制动或转向等干预驾驶的措施,以避免汽车在行驶的路线上发生碰撞的安全预警系统。
1 安全监测子系统1 1 驾驶员注意力警报系统长途行驶或在高速公路上行驶时,驾驶员往往由于疲劳或所见目标单调而产生注意力不集中、甚至打瞌睡的现象,导致汽车偏离路线,甚至发生交通事故。
有资料表明,高速公路上发生的交通事故中50%以上是由于上述原因造成的。
为解决这一问题,必须用技术手段及时监测汽车驾驶员的注意力是否集中、是否有打瞌睡的苗头。
在这方面,日本几家汽车公司有不同的设计方案。
丰田公司利用转向盘角度传感器和脉冲传感器传来的信号,判断驾驶员是否处于打瞌睡或注意力不集中状态,必要时用听觉、视觉等方式报警。
日产公司在仪表板上装备摄像机监测驾驶员面部表情、眼睛的睁开程度、眼皮眨动的频率等,在驾驶员打瞌睡的早期就予以识别,必要时用声音警告,并在车内自动释放薄荷醇气味,开启空调冷气。
本田公司使用汽车智能行路导驶技术中的偏离率传感器检测汽车是否稳定行驶,必要时用声音警告。
三菱公司利用转向盘角度传感器和脉冲传感器进行检测,必要时用声音或视觉警告,并使驾驶员的座椅自动振动。
在上述技术系统中,丰田和日产公司的系统还具有强制自动制动功能。
1 2 汽车技术状况监测系统为了防止发生汽车交通事故,未来汽车必须能够及时监测汽车自身各功能总成的技术状况,做到防患于未然。
例如,在发动机室中或隔断的汽车内室中,由于某些原因可能存在火种,为了及早发现并避免引起大火,应该实行必要的监测;当轮胎气压不符合标准时,会导致汽车行驶性能变坏、轮胎破损或翻车。
另外,发动机润滑状况是否良好、行驶中车门是否处于完好关闭状态、制动系统定量性能指标是否合格、转向系1汽车电器 1999年第1期统工况是否正常等等,都是直接或间接影响行车安全的重要指标,必须加以监测,必要时及时向驾驶员发出警告。
在这方面,日本各公司的做法也各有不同。
例如,为了及时监测火灾和轮胎气压,丰田公司使用车轮速度传感器监测各轮胎气压,用气体传感器监测主要内室的烟度,用温度传感器监测是否有火种存在,必要时用听觉、视觉等直观信号警告驾驶员。
日产公司根据轮胎的压力变化与滚动半径的不同关系判断轮胎压力的损失程度,必要时用声音或视觉警告驾驶员。
其它公司在发动机润滑油监测、车门监测、制动系统和传动系统监测方面也各有高招。
1 3 驾驶员视觉增强技术系统为了在特殊条件下仍能保持驾驶员有良好的视野,未来汽车也将进行改进。
例如,为了在不同行驶路况(直路、弯路、城区、乡村等)及在各种气候条件下,驾驶员都能保持良好的视野,必须要有相应的解决技术。
日本各公司在此领域的技术方案大体如下。
丰田公司正在研制用mm波雷达和CCD摄像机监测车外交通情况,根据理论要求自动分配照明区域的照明度,并在平视风窗玻璃显示器(HU D)上显示驾驶员盲区的交通情况。
富士重工研制用温度和湿度传感器检查大气和风窗玻璃表面情况,必要时自动除掉前风窗玻璃上的霜,行驶中在前风窗玻璃显示器上显示必要信息。
日产和三菱公司正在研制一种 斥水 风窗玻璃,能防止前风窗玻璃上形成水膜,大大改善恶劣气候下的视野。
另外,夜间行驶虽然只占汽车总行驶的20%,其交通事故却占总事故的50%左右,所以防止夜间行车交通事故十分重要。
日本未来汽车将采用现代化的监测手段,在规定的汽车接近区域内检测是否存在目标或行人,并通过直观显示警告驾驶员,以便提前采取适当措施。
例如马自达公司用扫描激光雷达和超声波传感器检测前方是否有行人或在斜角方向是否有驶来的汽车。
1 4 汽车信号警报系统汽车信号警报是指,在本车接近的区域内检查是否有其它的汽车存在,如有,则向本车驾驶员和对方汽车驾驶员发出警报。
例如,丰田和五十铃公司的汽车信号警报系统是以车灯为基础,向对方车辆传递本车驾驶员意图以及本车的行驶状况。
例如,After You(跟车)、Crossing Ahead(超车)、Braking Soo n(制动)、Help M e(帮助)等信息;大发公司将在汽车上装备后视立体摄像机,根据空间立体信息计算结果来识别后面汽车的运动状态,并用声音来警告本车驾驶员、用高位制动灯来警告后面汽车的驾驶员;三菱公司同样将使用后视立体摄像机,但使用投射信息方式警告后面汽车驾驶员。
1 5 汽车行路导驶系统行路导驶是全球定位系统(G PS)在汽车上的一种应用,它利用用户设备、以空间卫星进行无线电自动导驶。
驾驶员只要在出行前向系统输入起止地点、选路原则(如是想选择旅游路线、经济路线,还是选择有停车场或加油站或其它服务设施的路线等等),即可以根据汽车上装载的行路导驶系统到达目的地。
这样,既可以提高交通运输的效率,减少交通阻塞,又可以降低排放污染和交通事故,节约出行时间。
从具体性能上看,日本各汽车公司不尽一样。
例如,丰田公司研制的行路导驶系统信息显示器上,将动态地显示本车现在位置、行驶路线指导、目前所选择的路线的交通状况、事故地点,以及在该路线上可能出现交通阻塞的地方等。
本田公司的显示器安装在驾驶员抬头就能看见的位置,它将显示前方交通阻塞、事故等紧急信息,指出最好的改变路线、前方交叉路口图形以及到交叉路口的距离等。
三菱公司则是借助于地磁传感器、车速传感器、振动悬臂陀螺和地图适配等技术综合确定本车的当前位置,同时用声音系统实时导驶。
2 安全避撞子系统2 1 安全跟车距离监测警报系统该系统能根据本车与前车的运动状态(速度、转向、制动等)向本车驾驶员发送本车与前车之间的距离信号,并在必要时发出警告,危险时自动制动或转向,以避免汽车发生交通事故。
据报道,丰田公司将使用mm波雷达和CCD摄像机对本车与前车的距离进行动态监测,当两车距离小于规定值时,系统将发出直观警报信号提醒本车驾驶员,该系统的SOS驻车系统开关为驾驶员提供自动驻车的选择。
日产公司使用紧急制动劝告系统,利用先进的车距监测系统对跟车距离进行动态监测,当必须减速或制动前,用制动灯亮来提醒驾驶员,并及时监测驾驶员操纵加速踏板的释放状态,必要时使汽车的自动制动系统提前作用,先降低车速,在最危险时刻自动制动。
本田公司使用具有扇型激光束扫描雷达传感器,即使车辆在弯道行驶也能监测到本车与前方的汽车或障碍物的距离,当本车与前方的汽车或障碍物的距离降低到规定值时,若驾驶员仍未及时采取相应的措施,便发出警告信号。
富士重工利用2个CCD摄像机三维信息系统来识别道路标线和前方障碍物及汽车,当本车与前方障碍物或汽车的距离降低到一定值时,便自动发出信号,先自动调节车速,在紧急时自动2汽车电器 1999年第1期制动,以避免发生碰撞事故。
大发和三菱等公司也将利用激光雷达作为跟车距离传感器,利用风窗玻璃显示器来警告驾驶员。
马自达公司利用正在行驶路径的信标来判断是否同前车有碰撞的危险。
为了使同一车道上的汽车相互间始终保持安全车距,三菱等公司还将推出自动车距调节系统。
2 2 行驶路线偏离和转换警告系统由于某些原因,在驾驶员未操作转向信号的情况下,汽车已经开始偏离自己的路线。
为避免事故,三菱和马自达公司计划利用摄像机监测道路的白色路线标记,如果驾驶员无意识地偏离了自己原来的车道,该系统能用声音信号发出警告,若驾驶员还没有回到原车道,汽车将实现自动归道。
在驾驶员的操纵下,当汽车从一个车道转换到另一个车道时,往往因各种原因发生交通事故。
为此,日本的各汽车公司开始研制汽车换道避撞系统。
例如,马自达公司将利用超声波传感器检测从本车后面对角线方向是否有正在接近的汽车。
如果驾驶员打转向信号准备换道行驶,但有车从此方向接近时,系统将发出警告。
日产公司将在未来汽车的左右车门后视镜下方装置摄像机,以搜索后方汽车,在左右后挡泥板下部装备雷达传感器,以检测临近车道上正在接近的汽车,一旦驾驶员发出转向信号,但系统认为可能发生碰撞时,系统就自动发出警告。
三菱公司计划利用侧后立体图像摄像机、侧面被动光束传感器检测临近车道上接近的汽车,在必要时自动警告。
2 3 安全防撞系统当同一车道上的前方有汽车或障碍物时,该系统将自动检测并及时发出警告,以便驾驶员提前做相应的处理,如果驾驶员未进行人工操作,系统在必要时将自动采取防撞措施。
三菱公司计划利用2个激光扫描雷达、几个摄像机和6个方向上的被动光束传感器来帮助驾驶员确认碰撞可能性;马自达公司也准备利用雷达扫描技术监测汽车行驶时前方的汽车或行人,用计算机动态估计碰撞的可能性。
