豐田前側(cè)方預(yù)碰撞安全系統(tǒng).doc

1、豐田前側(cè)方預(yù)碰撞安全系統(tǒng)來源：東方汽車網(wǎng)發(fā)布時間：2012-08-07 分享到:新浪微博 騰訊微博 豆瓣網(wǎng) 開心網(wǎng) 搜狐微博 網(wǎng)易微博 豐田公司研發(fā)出一款前側(cè)方預(yù)碰撞安全系統(tǒng)，擴大了系統(tǒng)的控制范圍，如包括發(fā)生在視線良好的交叉路口的碰撞，以及駛近車輛侵入駕駛者車輛車道的碰撞等。在與傳統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)合的基礎(chǔ)上，新系統(tǒng)在事故發(fā)生時，可提高減輕破壞的水平。2003年2月，豐田汽車公司推出了世界上第一款預(yù)碰撞系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用毫米波雷達(dá)探測并判斷駕駛者車輛行駛方向潛在碰撞的發(fā)生，然后在碰撞發(fā)生之前啟動碰撞破壞減輕裝置。新技術(shù)的發(fā)展突飛猛進。除了由毫米波雷達(dá)探測到諸如車輛或護欄之類的物體之外，帶有立體攝像頭的傳感

2、器集成系統(tǒng)使得減少傷及行人的交通事故成為可能。此外，通過擴大系統(tǒng)的探測范圍來減輕追尾事故造成的傷害的后部預(yù)碰撞安全系統(tǒng)，也得到了發(fā)展。 日本交通事故分類結(jié)果顯示，交叉路口碰撞直線上升，占嚴(yán)重傷亡事故的比例最大，為28%。傳統(tǒng)系統(tǒng)無法探測這種類型的碰撞。相同的分析顯示，正面碰撞是致人死亡的重要原因，但是傳統(tǒng)系統(tǒng)只能夠探測出此類事故的一半。 為進一步減少交通事故傷亡人數(shù)，擴大涵蓋以下交通事故類型的系統(tǒng)是非常重要的：1)交叉路口碰撞；2)斜向碰撞，如來車侵入駕駛者車輛所在的車道。有鑒于此，豐田公司開發(fā)出一款新型前部預(yù)碰撞安全系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用短程毫米波雷達(dá)來探測位于駕駛者車輛前方的物體，并判斷出光線良

3、好的交叉路口處發(fā)生碰撞以及斜向碰撞的可能性。本文將介紹該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及其核心的預(yù)碰撞傳感器技術(shù)，該系統(tǒng)已安裝在皇冠Majesta中。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 前側(cè)方預(yù)碰撞安全系統(tǒng)包括一個預(yù)測碰撞的預(yù)碰撞傳感器和一個碰撞破壞減輕裝置。預(yù)碰撞傳感器包括毫米波雷達(dá)、其它類型的傳感器及一個預(yù)碰撞安全電子控制單元(ECU)。在對傳統(tǒng)系統(tǒng)進行改進的基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)得以問世。特別的是，預(yù)碰撞傳感器中加入了短程毫米波雷達(dá)(SRR)，碰撞破壞減輕裝置中也加入了側(cè)碰撞安全氣囊控制功能。預(yù)碰撞傳感器可探測到正向駕駛者駛近的車輛。然后計算出兩車各自的速度和位置，估計兩車可能行駛的線路，判斷事故發(fā)生的可能性。根據(jù)事故發(fā)生可能性的高

4、低，它會向碰撞破壞減輕裝置發(fā)出指令。 1)碰撞警報 通過蜂鳴器和儀表指示器通知駕駛者事故發(fā)生的可能性，鼓勵駕駛者通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤和采用制動裝置來避免事故的發(fā)生。 2)預(yù)碰撞制動輔助系統(tǒng)和懸架控制 調(diào)節(jié)減振器的緩沖力來控制因急制動而造成制動栽頭的同時，根據(jù)制動踏板的作用來提升反應(yīng)速度并降低車速的液壓輔助件。 3)預(yù)碰撞安全帶系統(tǒng) 如果發(fā)生碰撞，拉緊安全帶，加快對乘員的約束，提高車輛的乘員安全保護性能。 4)側(cè)方安全氣囊控制 當(dāng)系統(tǒng)判斷出側(cè)碰無法避免時，該系統(tǒng)可對側(cè)方安全氣囊和簾式安全氣囊等進行控制準(zhǔn)備。 預(yù)碰撞傳感器 SRR SRR要監(jiān)測駕駛者車輛斜前方區(qū)域的情況，并以正確的角度探測駛近車輛。然而

5、，要完成這一點需要先解決兩大主要問題。首先，如果在交叉路口發(fā)生碰撞，盡管SRR從駛近車輛的一角接收到反射波，但這些波要比車輛直接面對的物體所發(fā)出的反射波微弱10dB左右。其次，這些較弱的反射波會被較強的護欄反射波所屏蔽，降低了對駛近車輛的探測率。 為了解決這些問題，該系統(tǒng)提高了對較弱反射波的接收靈敏性。然后，通過增加雷達(dá)調(diào)制帶寬，提高了該系統(tǒng)的抗遠(yuǎn)距離能力。這一對策提高了系統(tǒng)分辨駛近車輛與護欄的能力，并降低了反射波重疊的可能性。此外，因為其相對較低的估算運算負(fù)荷，還采用了相位單脈沖法。這加快了系統(tǒng)的識別循環(huán)，減少了來自駛近車輛和護欄反射波相互持續(xù)重疊的情況。 系統(tǒng)應(yīng)該將可能削弱無線電波的因素最

6、小化。所以SRR被安裝在前保險杠制動管的后面，上面沒有涂層且具有良好的無線電波滲透性。這一安裝位置既美化了造型，也實現(xiàn)了系統(tǒng)的良好性能。 碰撞預(yù)測算法 傳統(tǒng)的系統(tǒng)只能預(yù)測駕駛者車輛行駛方向前方的物體。然而，這個新系統(tǒng)也可以預(yù)測位于其他區(qū)域的物體，這意味著這兩種系統(tǒng)的性能大大不同。為了滿足新系統(tǒng)的要求，豐田公司對其碰撞預(yù)測算法進行了全新研發(fā)。下面對這個算法進行了總結(jié)。 1)預(yù)測駕駛者車輛及駛近車輛的行駛路線 SRR系統(tǒng)可探測駛近車輛的距離、方向及相對車速，并預(yù)測其接下來的路線。采用來自車輪速度傳感器、偏航率傳感器及轉(zhuǎn)向傳感器的信息來預(yù)測駕駛者車輛接下來的路線。 2)碰撞可能性的計算 如果預(yù)測兩車

7、行駛路線相交，該系統(tǒng)則假定車輛將會發(fā)生碰撞。在駕駛者車輛到達(dá)碰撞點之前，系統(tǒng)將計算剩余時間。根據(jù)車輛所處位置，系統(tǒng)會對車輛有可能遭到碰撞的部位進行預(yù)測。 3)裝置操作判斷 事故發(fā)生的可能性較高或是距碰撞發(fā)生的時間較短，這樣的情況也被全面地整合到了判斷碰撞的可能性之中?；谶@些判斷，系統(tǒng)將適當(dāng)?shù)牟僮髦噶顐鬟f給碰撞破壞減輕裝置。 此次研發(fā)的一個主要問題就是縮短碰撞預(yù)測的計算時間。在發(fā)生交叉路口碰撞和斜向碰撞的時候，碰撞能否避免很大程度上取決于時間的計算。直到碰撞馬上要發(fā)生，系統(tǒng)才能完成碰撞預(yù)測。此外，在日本的交叉路口發(fā)生的很多碰撞都是因為交叉路口視線不佳，這意味著直到碰撞發(fā)生前很短的時間內(nèi)，駕駛者

8、才看到駛來的車輛。為了降低發(fā)生在交叉路口的碰撞和斜向碰撞所造成的損害，必須在相對較短的時間內(nèi)完成預(yù)測，這樣碰撞破壞減輕裝置才有足夠的時間進行操作。因此，新系統(tǒng)的算法對時間的要求已經(jīng)降低到傳統(tǒng)算法的1/3。減少碰撞預(yù)測時間就相當(dāng)于減少了碰撞破壞減輕裝置不必要的操作頻率。 新研發(fā)的碰撞預(yù)報算法可算出駕駛者車輛的哪些部分會受到撞擊。該系統(tǒng)采用時間分配信息來區(qū)別哪些情況將有可能發(fā)生碰撞，哪些情況將不會造成碰撞。換言之，當(dāng)時間分配碰撞位置的變量很多時，系統(tǒng)就判斷不會發(fā)生碰撞。相反，當(dāng)時間分配碰撞位置聚集在某一特定點時，系統(tǒng)就會判斷出碰撞很有可能發(fā)生。 為了縮短碰撞預(yù)測的時間，豐田公司對SRR識別算法也進

9、行了改進。特別的是，為加快對駛近車輛橫向移動的反應(yīng)速度，豐田公司對算法進行了校準(zhǔn)；同時，消除了路邊物體對系統(tǒng)的影響，如護欄等。通過采用從100多次的碰撞測試中以及從50000km的不同路況的實車駕駛中所獲得的數(shù)據(jù)，對該算法進行了優(yōu)化，實現(xiàn)了判斷碰撞的高效預(yù)測。 傳統(tǒng)系統(tǒng)僅對碰撞可否避免做出判斷，新系統(tǒng)也可對最有可能發(fā)生碰撞的部位進行預(yù)測。為利用這一特性，豐田公司在傳統(tǒng)的安全氣囊系統(tǒng)中加入了一項采用預(yù)碰撞安全技術(shù)的新功能。該功能的操作如下：作為一種獲得高可靠性和高安全性能的方法，安全氣囊系統(tǒng)采用兩個加速計(一個是主傳感器，另一個是能立即恢復(fù)安全狀態(tài)的傳感器)對事故碰撞進行探測。當(dāng)判斷出與駕駛者車輛要發(fā)生的碰撞無法避免時，前部預(yù)碰撞安全系統(tǒng)的側(cè)方安全氣囊控制將打開能立即恢復(fù)安全狀態(tài)的傳感器。在側(cè)碰發(fā)生后，該控制可以加快安全氣囊的反應(yīng)速度。經(jīng)過此次改進，通過添加一項確保系統(tǒng)能夠得到安全氣囊ECU和預(yù)碰撞安全ECU共同監(jiān)測的功能，安全氣囊系統(tǒng)的可靠性得到了提高。 結(jié)論 一般來講，預(yù)碰撞安全系統(tǒng)的研發(fā)都是針對傷亡率較高的前部碰撞、行人交通事故以及對占日本全部交通事故半數(shù)以上的追尾事故而進行的。然而，為了進一步減少因交通事故而造成的傷亡人數(shù)，豐田公