AEB,即Autonomous Emergency Braking,指的是自動緊急制動,即在車輛處于緊急工況下通過主動制動方式來緩解或者避免碰撞的主動安全技術。AEB系統(tǒng)由環(huán)境感知模塊、數據分析決策模塊和制動執(zhí)行模塊組成。
駕駛員啟動有AEB功能的汽車時,該功能會自動開啟,環(huán)境感知模塊的傳感器(毫米波雷達,激光雷達,攝像頭)就會去探測環(huán)境周邊的狀況,探測出的情況會傳到數據分析模塊,然后計算出與前方行人或障礙物的碰撞的概率,如果有危險發(fā)生,制動執(zhí)行模塊會提醒駕駛員,當遭遇緊急危險時,汽車會幫助駕駛員進行制動,從而避免或減輕碰撞。
基于安全距離、碰撞時間的AEB控制策略日趨成熟,但是實際運行過程中的避撞成功率還有待提高。Euro-NCAP的調研顯示,裝備AEB之后能減少27%的事故。隨著電子、AI技術的進步,AEB系統(tǒng)也朝著復雜化、電子化和智能化的方向不斷發(fā)展。
誕生背景
在汽車業(yè)的發(fā)展萌芽階段,汽車想要停下,需要駕駛員用很大的力氣,這樣的制動被稱為“人力制動系統(tǒng)”。因為助力的缺失,汽車的剎停成了很大的難題,工程師們便開始著力研究制動系統(tǒng)。他們加設了一套動力隨動系統(tǒng),在采用真空能、液壓能等作為伺服能量,便有了各種各樣的助力器。之后,因為大部分新駕駛員在緊急停車時,掌控不好剎車的力度和時機,工程師們又開始著力研究助力系統(tǒng),于是汽車安全史上的三大發(fā)明“防抱死系統(tǒng)(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)”誕便生了。再后來人們發(fā)現(xiàn),即使汽車上安裝了制動系統(tǒng),車禍還是不斷發(fā)生,因為汽車的制動最終還是需要駕駛員去踩剎車。可是,遇到了突發(fā)緊急狀況時,多數的駕駛員都來不及反應,從而錯過了最佳的制動時間。自動緊急制動(AEB)便是在這種背景下逐步誕生的。
基本概念
定義
AEB,即Autonomous Emergency Braking,指的是自動緊急制動,即在車輛處于緊急工況下通過主動制動方式來緩解或者避免碰撞的主動安全技術。根據Euro NCAP定義,當汽車感知到即將發(fā)生碰撞時,系統(tǒng)自動進行制動來降低車速,并避免可能的碰撞,稱為自動緊急制動 (AEB)。
組成
AEB系統(tǒng)由環(huán)境感知模塊、數據分析決策模塊和制動執(zhí)行模塊組成。
命名
沃爾沃、奔馳、大眾、福特、斯巴魯等品牌都已經裝備了這種自動緊急剎車系統(tǒng)。對于AEB系統(tǒng),不同的汽車生產廠家有不同的名字,如豐田汽車的PCS(Pre—Collision System),沃爾沃的城市安全系統(tǒng),奔馳的Pre-safe系統(tǒng)以及本田技研工業(yè)的cMBS(Collision Mitigation Brake System)等。
工作原理
工作過程
當駕駛員啟動有AEB功能的汽車時,該功能會自動開啟,環(huán)境感知模塊的傳感器(毫米波雷達,激光雷達,攝像頭)就會去探測環(huán)境周邊的狀況,探測出的情況會傳到數據分析模塊,然后計算出與前方行人或障礙物的碰撞的概率,如果有危險發(fā)生,制動執(zhí)行模塊會提醒駕駛員,當遭遇緊急危險時,汽車會幫助駕駛員進行制動,從而避免或減輕碰撞。
詳細原理
當AEB系統(tǒng)計算出車輛的碰撞風險達到臨界報警點 (t1) 時,系統(tǒng)會通過視覺、聲音等方式向駕駛員發(fā)出預警,提醒駕駛員提前做出避免碰撞的操作;如果駕駛員沒有對預警及時做出正確反應操作時 (t2),系統(tǒng)會加快預警頻率同時通過輕微振動制動踏板或轉向盤等額外的方式向駕駛員發(fā)出警告,此時系統(tǒng)會通過點剎、發(fā)動機轉矩限制等方式進行部分主動制動。當系統(tǒng)計算的碰撞危險程度達到臨界制動點 (t3) 時,已經無法人為避免與前方目標碰撞,系統(tǒng)會進行自動全力制動來緩解或避免碰撞。
模塊組成
環(huán)境感知模塊
環(huán)境感知模塊主要通過各類傳感器(視覺、雷達、高精度定位和導航)、車內網技術、4G/5G及V2X無線通電等,收集車內車外(人、車輛、障礙物)的信息,并向數據分析決策模塊高速輸送信息。測距技術是汽車防碰撞最基本、最關鍵的技術,它會對前車、行人或者前方障礙進行精確的測量,與AEB的準確性、有效性有直接關系。運用到汽車上的測距傳感器有以下幾類:
毫米波雷達
毫米波雷達是利用多普勒效應測量速度的傳感器,其是工作在毫米波波段探測的雷達,主要由天線、收發(fā)系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)組成;其優(yōu)點是探測性能穩(wěn)定,不輕易受障礙物的形狀、顏色和大氣流的影響,缺點是需要防電磁波干擾,雷達彼此之間的電磁波和其他通信設施的電磁波對其測距性能都有影響。
激光雷達
激光雷達主要由發(fā)光二極管、反射鏡、電機、角度編碼器和控制電路等組件組成。利用發(fā)射的紅外激光和接收到發(fā)射的激光所需時間來計算物體的距離。它的優(yōu)點是測量時間短、量程大、精確度高;缺點需要它的成本高,易受天氣影響等。
攝像頭
AEB系統(tǒng)安裝在汽車上的攝像頭有兩類:一類是單目攝像頭,它需要對前方障礙物進行識別,精確識別之后再進行測距。另一類是雙目攝像頭,比單目攝像頭多了一個鏡頭,它是利用仿生學的原理來模仿人類的眼睛從而實現(xiàn)立體感,它通過畫面的視察來進行測距,因此并不需要了解前方目標具體是什么。單目攝像頭的缺點是需要實時的更新數據來識別出前方是什么物體,而雙目攝像頭是需要經過大量的計算才能測距并且成本貴。
超聲波雷達
超聲波雷達又稱泊車輔助系統(tǒng),由超聲波傳感器、控制器、顯示器等部分組成。它向汽車后方發(fā)射出超聲波,碰到目標就會反射回去,當反射波反射到雷達計時就會結束,這樣來計算出汽車尾部和障礙物的之間的距離。它可以通過聲音更加直接的幫助駕駛員測量到障礙物的距離,更好地幫助駕駛員泊車和倒車,并掃清了汽車的視野缺陷和模糊的視角。
數據分析決策模塊
數據分析模塊的主要功能是將雷達接收到環(huán)境感知模塊所帶來的信息與車輛本身的信息一起進行分析、處理之后做出決策,并向制動執(zhí)行模塊發(fā)送相關指令。它的作用主要是對安全車距的計算和評估,合理判定“臨界安全車距”,達到有效避免碰撞這一最基本的要求。此外,只考慮安全性而追求大數值的安全距離,會引起系統(tǒng)的頻繁報警,這就失去了報警意義,也影響到駕車、乘車人員的主觀體驗。因此,選取合適的安全距離模型對AEB系統(tǒng)的性能有著非常重要的影響。
制動執(zhí)行模塊組成
當車輛遇到突發(fā)危險時而駕駛員來不及反應去制動或制動過晚、制動力過小時,AEB系統(tǒng)會適時的介入幫助駕駛員去增大制動。在執(zhí)行制動前系統(tǒng)會去提醒駕駛員,讓駕駛員有心理準備,讓其自己去處理。當到了預碰撞階段時,系統(tǒng)會用報警的方式提醒駕駛員并對制動盤增加壓力、安全帶收緊,制動力一般是30%左右,駕駛員如果干涉時也可以避免碰撞。到了部分預警碰撞階段時,系統(tǒng)會幫助駕駛員打開雙閃并把制動力提高到70%,如果駕駛員干涉時還是可以避免碰撞。當到了全力碰撞預警時,系統(tǒng)會將制動力增加到100%,而且會忽略駕駛員的干涉。整個執(zhí)行過程持續(xù)時間非常短。
標準制定
歐美
2013年底,美國公路安全保險協(xié)會(IIHs)正式將AEB納入測試項目;在2014年,歐洲的E—NCAP也將AEB納入其測試項目中,并宣布AEB將和ESP電子穩(wěn)定系統(tǒng)一樣成為5星級評價里的加分項目。Euro NCAP的AEB配件調查著眼于自動緊急制動(AEB)系統(tǒng)在車型范圍內的可用性,該調查于2012年6月首次進行,當時Euro NCAP宣布計劃從14年起將AEB系統(tǒng)評估納入汽車星級評定。Euro-NCAP非常看好這項技術在減少事故發(fā)生率上的幫助,在他們的調研中顯示裝備AEB之后能減少27%的事故。
測試分類
Euro NCAP將AEB的評價工況分為AEB City(城區(qū))、AEB Interurban(城間)和AEB Pedestrian(行人)。2014年,AEB正式成為Euro-NCAP星級評價的加分項目,AEB City和AEB Interurban已成為其評級系統(tǒng)的一部分,這意味著配備AEB技術的車輛(如果在歐洲市場廣泛使用)有資格獲得積分,以獲得更高評級。AEB City測試結果顯示在“Adult Occupant Protection成人乘員保護”下,AEB Interurban測試結果顯示在“Safety Assist安全輔助”下。
中國
車型配置要求
2016至2020年間,中國交通運輸部基于不同類型營運車輛分別發(fā)布了營運客車、卡車、牽引車和半掛車、危險貨物運輸車等安全技術條件,明確了各車型對AEB的具體車型配置要求。
測評方法標準
2017年4月20日,中國汽車技術研究中心發(fā)布了中國新車評價規(guī)程(C-NCAP)管理規(guī)則(2018年版),該規(guī)則新增加車輛AEB系統(tǒng)的試驗和評價方法。2019年3月15日,交通運輸部發(fā)布了JT/T1242《營運車輛自動緊急制動系統(tǒng)性能要求和測試規(guī)程》,同年10月國家標準化管理委員會發(fā)布GB/T 38186《商用車輛自動緊急制動系統(tǒng)(AEBS)性能要求及試驗方法 》。
技術局限
基于安全距離、碰撞時間的AEB控制策略日趨成熟,但是實際運行過程中的避撞成功率還有待提高。2019年,美國汽車協(xié)會發(fā)布的AEB系統(tǒng)模擬測試結果顯示,在32km/h的車速下,AEB只有40%的成功率,當速度達到48km/h時,AEB基本失效。此外,AEB系統(tǒng)還存在相當高的誤報警率與誤制動率,嚴重影響了駕駛員的駕駛舒適性和行車安全性。
駕駛員特性的個性化
人為因素是影響駕駛行為和行車安全的主導性因素,駕駛員通過感知、判斷與決策對車輛進行實時動態(tài)控制,而駕駛行為具有復雜性、模糊性、非線性和時變性;駕駛員特性包括駕駛員的生理特性、經驗屬性等相對穩(wěn)定的靜態(tài)特性,以及心理特性、駕駛意圖和不規(guī)范操作等相對不穩(wěn)定的動態(tài)特性。AEB控制策略對個性化的駕駛員特性考慮不足,采用固定駕駛員反應時間參數建立的汽車防撞控制模型,對于駕駛風格不同的駕駛員,取相同的駕駛員反應時間(如一般AEB系統(tǒng)取0.2~2.0s)顯然不能滿足汽車安全需求。
車輛屬性的差異化
車輛的固有屬性包括車輛的感知特性、結構特性與制動特性,固有屬性的差異性決定了AEB控制策略需要與AEB系統(tǒng)硬件相結合,并進行優(yōu)化和調整,提高對不同車輛的適應性。
路面特性的時變化
制動減速度、路面附著系數會隨著復雜多變的道路狀況而動態(tài)變化,不同的路面類型決定了其附著條件和路面附著系數的差異。當下的AEB控制策略大多忽略了路面特性的動態(tài)變化,將路面附著系數和車輛最大制動減速度設為定值(路面附著系數為附著極限值0.8),導致AEB系統(tǒng)在不同路面上發(fā)生了失效,表現(xiàn)為在低附著路面上避撞能力不足、高附著路面上制動頻繁,這影響了AEB系統(tǒng)的可靠性與安全性。
應用場景的多樣化
當下的AEB系統(tǒng)應用場景主要針對水平良好路面上的追尾事故,而實際交通環(huán)境較為復雜,包含斜坡、彎道、交叉路口、跟車等工況,簡單交通場景下的AEB控制策略不能適應復雜的道路工況,AEB系統(tǒng)就會發(fā)生失效。
發(fā)展趨勢
復雜化
駕駛人群多樣化、駕駛車輛差異化、駕駛場景復雜化的發(fā)展趨勢促使AEB控制策略應該在盡可能保證行車安全的情況下實現(xiàn)個性化、智能化的駕駛體驗,提高AEB系統(tǒng)的適應性和駕駛員的舒適性。多方面深入探索各項問題,如在復雜多變的場景下AEB碰撞綜合效果、響應時間的縮短以及危險行駛情況下多種主動安全技術的協(xié)調控制等,杜絕所產生的影響及限制,總之,為有效提高AEB系統(tǒng)的避撞性能,基于人、車、路、環(huán)境協(xié)同的復雜AEB控制策略被越來越多的汽車安全工程師所重視。
電子化
隨著汽車電子技術的快速進步,汽車主動安全技術隨之成熟,并且得到日趨廣泛的應用。AEB電子系統(tǒng)有良好的可靠性、安全性和舒適性,同時在一定程度上能消除AEB系統(tǒng)的誤觸發(fā)和報警帶來的困擾。它通過視覺系統(tǒng)采集豐富的路況、車況信息,建立圖像數據庫,車輛在行駛過程中,攝像頭采集路況信息,提取圖形,再通過數據庫的比對,進行障礙物的識別,同時,毫米波雷達也會對障礙物進行探測。
智能化
隨著AI技術的進步,AEB系統(tǒng)將進一步提升安全性,減輕建立圖形數據庫的工作量,有很多企業(yè)已經開始研究采用AI深度學習的技術來解決障礙物的識別問題。
相關事件
2023年11月,何小鵬接受采訪談到,問界新M7的大定用戶很多人都愿意為AEB(主動安全系統(tǒng))買單時,其表示:“第一,大部分人可能從來沒有碰過AEB;第二,友商講了AEB,我認為99%是假的,它就是造假,那些宣傳都不是公司官方發(fā)布的,全是來自小視頻。我們的人也去問了,它的AEB根本不能開,路上誤剎車的情況太多了。”
2023年11月3日,AITO汽車發(fā)布推文稱,中國都能開的HUAWEI ADS2.0高階智能駕駛系統(tǒng)首搭問界新M7智駕版,NCA智駕領航輔助不再依賴高精地圖,讓全中國的高速、高架、快速路等都能使用。華為常務董事、終端BG CEO、智能汽車解決方案BU董事長余承東在其朋友圈表示,“連AEB是什么,居然有車企的一把手還根本沒有搞懂。”此前,易車和AutoLab進行的一次對AEB技術水平的測試中,問界M5智駕版的得分超越了蔚來ET7、特斯拉Model Y、理想L8 Max、小鵬G9。
參考資料 >
2013 AEB Tests.euroncap.2023-11-03
歐洲NCAP開測主動緊急制動系統(tǒng).鳳凰網.2025-04-26
2013 AEB Fitment Survey.euroncao.com.2023-11-03
余承東炮轟車企一把手不懂AEB:整天忙著做智能駕駛,AEB主動安全測試結果非常差,對行業(yè)缺乏基本認知.新浪財經.2023-11-03