自动紧急制动系统性能测试方法分析

文/曹寅 朱春嵩 黄先国

【机动车专栏】

自动紧急制动系统性能测试方法分析

文/曹寅 朱春嵩 黄先国

本文通过对自动紧急制动系统（AEB系统）研究现状、工作原理和性能测试方法的分析，以及对国外相关检测试验方法的解读，归纳了AEB系统的试验操作流程，可为我国AEB系统性能试验方法及标准的建立提供参考。

AEB系统 制动 测试方法

在汽车产业发展进程中，一直强调被动安全技术的作用。随着汽车主动安全方面技术的创新与突破，证明了怎样防止车辆碰撞失控等才是根本解决事故发生的关键。近年来主动安全技术被行业中许多厂商看作汽车安全技术发展的核心。在拥有成熟被动安全体系的情况下，大力发展主动安全技术，并结合被动安全技术双管齐下，通过主动安全来避免事故，再通过被动安全来提供保护，才能更好地提高汽车综合安全性能，进一步减少交通事故及人员伤害。

车辆主动安全技术发展已久，从早期最为普遍的制动防抱死系统（ABS）、牵引力控制系统（TCS）、电子制动力分配系统（EBD），到近年来高速发展的制动辅助系统（BAS）、电子稳定控制系统（ESC）和AEB系统等等，主动安全技术日趋完善。其中，自动紧急制动系统被认为是现阶段可以防止由驾驶员疏忽或者前车非正常紧急制动造成碰撞伤害最有效的功能系统之一。

一、国内外研究状况

欧洲新车星级评价（E-NCAP）之前在欧洲进行了AEB系统的社会调查，统计数据表明装备了AEB系统后，可以减少车辆事故发生率达27%。从2013年11月起，欧洲商用车都必须依照标准配备AEB系统，2014年开始，此项装备被E-NCAP正式列入了汽车安全评级加分项中。可以预见，AEB系统在主动安全技术领域，将会随着ABS、ESC等技术的普及，得到进一步的应用。

目前，国内对于AEB系统的研发和推广并不普及，部分合资汽车企业并没有紧跟欧美的脚步，加大对国内车型AEB系统的投入，只有部分品牌的高端车型有所装配，数量极少。自主品牌企业及科研院校对AEB系统的研究则刚刚起步，尚停留在基础理论和研发的初级阶段，同时还受到一些国外零部件企业在产品专利方面的制约。因此与欧美的技术水平存在较大的差距，对车辆的测试大多借鉴国外先进企业和相关技术机构的试验方法，没有系统的试验方法。

二、AEB系统工作原理

AEB系统主要由测距模块、数据分析模块和执行机构模块3大模块构成，其中测距模块的核心包括微波雷达、激光雷达和视频系统等，它可以提供前方道路全面、准确、实时的图像与路况信息。AEB系统采用雷达测出与前车或者障碍物的距离，然后利用数据分析模块将测出的距离与报警距离、安全距离进行比较，小于报警距离时就进行报警提示，而小于安全距离时即使在驾驶员没来得及踩制动踏板的情况下，AEB系统也会启动，使汽车自动制动，从而为安全出行保驾护航。

目前E-NCAP以多年来统计的事故数据作为依据，对AEB系统使用环境提出以下3种应用需求：

一般的城市交通事故大多发生在路口等待、交通拥堵等情况下，因为驾驶员注意力分散，忽视了自身的车速和与前车的距离，造成碰撞事故。城市内驾驶特点：速度慢，易发生不严重的碰撞。城市专用AEB系统可以监测前方路况与车辆移动情况，如果探测到潜在的风险，它将采取预制动措施，提醒驾驶员风险的存在；如果在反应时间内未接到驾驶员的指令，该系统则会自动制动来避免事故；而在任何时间点内，如果驾驶员采取了紧急制动或猛打转向盘等措施，该系统将停止。E-NCAP的调查中定义城市专用型AEB系统在车速不超过20 km/h情况下工作，该速度下集中了城市交通事故的80%。

在高速公路上发生的事故与城市交通事故相比，其特点不同。高速公路上的驾驶员可能由于疲劳驾驶，当意识到危险时车速过快无法控制车辆。为了能保证这种行驶情况下的安全，AEB系统必须能用相应的控制策略来应对。系统在车辆高速形式状态下工作，首先通过报警来提醒驾驶员潜在的危险。如果在反应时间内，驾驶员没有任何反应，第二次警示系统将启动（比如突然的制动或安全带收紧），此时制动器将调至预制动状态；如果驾驶员依然没有反应，那么该系统将会自动实施制动。

除探测道路上的车辆外，还有一类AEB系统是用来检测行人和其他公路上弱势群体的。通过车上一个前置摄像头传来图像，可以辨别出行人的图形和特征，通过计算相对运动的路径，以确定是否有撞击的危险。如果有危险，系统可以发出警告，并在安全距离内，制动系统采用全制动使车辆停止行驶。实际情况下预测行人行为是比较困难的，系统控制的算法也非常复杂。该系统需要在危险发生前更迅速地做出正确判断，更有效地做出响应，防止危险事态发生。同时也需要避免系统在特定情况下发生误触发。

三、AEB系统测试方法分析

E-NCAP根据AEB系统工作形式不同，将其分为：AEB结合碰撞预警功能（FCW）、单独AEB以及单独FCW三种情况。结合这些分类的情况，E-NCAP的试验评价方法中将试验方法分为以下两种工况：

①车与车后方接近静态试验(CCRs)

前方目际车辆（EVT）静态下后方测试车辆（UVT）接近状况。根据实际调查情况，车辆事故的第一种普遍情况是前车静态下发生的。根据系统分类和工作形式分类，定义测试流程和方法参考表1，示意图如图1所示：

②车与车后方接近移动试验（CCRm）

前方EVT匀速移动状态下后方UVT接近状况。根据实际调查情况，车辆事故的第二种情况是在前车匀速移动的状况下发生的。根据系统分类和工作形式分类，定义相应的测试流程和方法参考表2，示意图如图2所示：

③车与车后方接近制动试验（CCRb）

前方EVT移动中突然制动状态下后方UVT接近状况。根据实际调查情况，车辆事故的第3种情况是在前车移动中突然制动的状况下发生的。根据系统分类和工作形式分类，定义相应的测试流程和方法参考表3，示意图如图3所示。

以上3种测试方法，是根据前方EVT的状态变化，后方UVT在不同车速下对AEB系统进行全面的性能测试。其中，CCRs和CCRm试验根据上述表1、表2中提供的车速区间，从小到大用5 km/h或者10 km/h的车速间隔进行试验。CCRb试验则是在两车都以50 km/h速度行驶，两车间隔为12 m和40 m的两种情况下，前车模拟实际状况，分别进行2 m/s2和6 m/s2的减速度进行制动，以此来测试系统的性能。

CP工况主要分为以下3种情况。

①CP1：清晰状态下遇到行人从左侧人行道进入车道；

②CP2：隐蔽状态下遇到行人从左侧人行道进入车道；

③CP3：清晰状态下遇到行人从右侧人行道快步进入车道。

目前，车与行人工况还未正式加入测试规范中，试验方法和规范也正在研究过程中，现行的试验方法未能很好地表达实际路况下的事故状况。CP工况可能根据研究状况增加试验要求，如夜晚走在路边的行人状态，以及车辆转向之后行人进入车道的状态等等。

根据上述测试方法，可把试验评价流程归结如图4所示。

四、AEB系统性能测试方法难点及解决方法

为了评价AEB系统的有效性，需要对AEB的测试方法进行研究，而AEB系统的研发和性能测试在国内基本处于起步阶段，若想要利用上述测试方法来进行测试，在试验过程中会遇到不同的困难和阻碍。问题及解决方法建议如下。

AEB系统性能测试需要在高精度的测量状态下得到相应的数据和验证结果，这样才能保证试验结果的真实性和可靠性。试验中对部分重要参数的测试精度进行了定义（如表5所示）：

由于测试把两车看成一个系统，需要考虑到两车之间各种变量的关系，从而强调测试过程中的控制问题，依据规范提出的参数精度要求，控制精度的高低直接决定了测试结果是否真实有效。现阶段通过国外先进的车辆高级驾驶辅助系统，能够解决此类问题，但是在设备选型和调试方面需要格外严格。

试验中根据两车需要模拟前后碰撞的试验理念来看，碰撞是不可避免的过程。实车模拟在试验过程中存在潜在的风险。根据AEB系统性能试验的不同试验方式，可以通过不同的虚拟目标来保证测试车辆和人员碰撞后的损伤。而虚拟目标的设计则必须要满足能够触发测试测量AEB系统工作的要求。针对AEB系统的原理，必须要足以对激光雷达和毫米波雷达发出的电磁波进行反射，要达到和真实路况下前方车辆一样的效果。虚拟碰撞目标的开发至今没有统一的标准。实际路况下，事故车辆种类繁多，为了保证测试验证的可靠性，虚拟车辆碰撞目标的开发确实需要在现今基础上，继续积累经验并加以改进，虚拟行人的开发也需要在行走速度和外形尺寸等技术参数上着重考虑。

AEB系统是为了防止车辆在某些极限状态下出现碰撞事故。对于驾驶者来说，必须拥有专业驾驶技巧，在极限状态下对车辆的控制要求更为精准。如今国外的先进辅助驾驶测试设备，可以通过精确控制帮助驾驶员达到试验要求，可是在一部分极限状态下的车辆状况，必须由驾驶人员本身来做出正确的判断，在适当的时候保证人员、车辆以及设备的安全。从此角度来说，国内专业驾驶人员相对匮乏，需要通过大量培训，接触国外先进的驾驶理念，来保证测试的精确度以及试验过程中的安全，也为主动安全技术测试方面的主观评价能力打好基础、积累经验。

五、总结

现阶段的AEB系统测试方法形式主要是根据实际情况下积累的事故发生率统计而来，要求在特定情况下车辆AEB系统能够达到减轻和避免事故发生的目的。试验过程中测试工况、车速和距离的定义一方面能够很好地模拟车辆状态，验证AEB系统的实际功能，另一方面也暴露出除了试验工况外无法全面覆盖真实道路状况千变万化的缺陷。从试验角度来说，已经达到了验证AEB系统功能的目的；从实际角度出发，主动安全方面的技术，必须通过实际路况下数据的不断累积，进一步提高试验方法的实际应用价值。

国内对于AEB系统的测试评价技术相对国外存在明显差距，本文通过对AEB系统性能测试方法的分析，希望能对国内AEB系统自主研发能力提升、性能测试技术水平提高，起到一定的借鉴作用。

Based on the analysis of current research,principle,and performance test methods of Autonomous Emergency Braking System(AEB Systems),as well as the interpretation of the relevant testing methods abroad,the article summarizes the test process of AEB system,which provides references for domestic AEB system performance test methods and the establishment of standards.

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（作者单位：国家机动车产品质量监督检验中心）