汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)，可以監(jiān)測(cè)事故發(fā)生或者汽車失控的可能性，從而通過發(fā)出警報(bào)或者直接操控汽車避免事故的發(fā)生。汽車防撞和防側(cè)翻主動(dòng)安全系統(tǒng)是其中的重要組成部分，可以極大程度上提高行車安全。

文獻(xiàn)[1]介紹了一種通過識(shí)別汽車牌照方法，避免和前方汽車碰撞的防撞預(yù)警系統(tǒng)；文獻(xiàn)[2]設(shè)計(jì)了一種汽車防撞系統(tǒng)，可以解決當(dāng)前ADAS無法有效應(yīng)對(duì)危險(xiǎn)駕駛情況的問題；文獻(xiàn)[3]介紹了一種低成本汽車防側(cè)翻系統(tǒng)，具有精度高、成本低的優(yōu)點(diǎn)；文獻(xiàn)[4]對(duì)汽車避免碰撞算法進(jìn)行研究，通過NHTSA算法確定安全距離，同時(shí)考慮駕駛員反應(yīng)時(shí)間，可以提高碰撞預(yù)警準(zhǔn)確度；文獻(xiàn)[5]介紹了一種客車制動(dòng)輔助主動(dòng)安全系統(tǒng)，考慮駕駛員駕駛意圖，并檢測(cè)汽車周圍障礙物，及時(shí)給制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)信號(hào)，避免碰撞事故的發(fā)生；文獻(xiàn)[6]介紹了一種可進(jìn)行V2X通信的汽車碰撞預(yù)警與避讓系統(tǒng)，除了使用汽車傳感器檢測(cè)行人避免碰撞，還可以利用行人智能手機(jī)，輔助檢測(cè)行人位置，更大程度保障行人安全，避免碰撞事故發(fā)生。

1 汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[1]

汽車碰撞預(yù)警系統(tǒng)通過傳感器、計(jì)算機(jī)圖像處理來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控預(yù)警功能。這是智能汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一。該系統(tǒng)能有效保護(hù)行人的安全，減少交通事故的發(fā)生率。汽車牌照是車輛上的一個(gè)關(guān)鍵視覺特征，大小、形式統(tǒng)一，安裝在汽車規(guī)定位置上，是一種有身份識(shí)別功能的標(biāo)記。在已有汽車碰撞預(yù)警和智能汽車的研究中，對(duì)車牌的關(guān)注較少。

文中關(guān)注汽車車牌，設(shè)計(jì)出一種汽車碰撞預(yù)警系統(tǒng)，可以根據(jù)攝像頭拍攝到的車牌圖像，通過單目視覺定位技術(shù)，確定車輛與前方車輛的相對(duì)距離和相對(duì)速度，從而可以判斷危險(xiǎn)情況，及時(shí)提醒駕駛員采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)，避免車輛碰撞事故發(fā)生。單目視覺傳感器具有實(shí)時(shí)性好，成本低的優(yōu)點(diǎn)。研究該系統(tǒng)的定位技術(shù)可以幫助駕駛員判斷危險(xiǎn)情況，提高駕駛安全性，具有廣闊的應(yīng)用前景。

除了可以進(jìn)行目標(biāo)車輛定位之外，還可以實(shí)現(xiàn)確定前方車輛的姿態(tài)。同時(shí)這種基于識(shí)別車牌的汽車碰撞預(yù)警系統(tǒng)，不受路面粗糙度的限制。經(jīng)仿真試驗(yàn)表明，該方法的定位速度快，能夠準(zhǔn)確定位車牌圖像的位置，進(jìn)而確定車輛與前方車輛的相對(duì)位置，從而避免與前方車輛發(fā)生碰撞。已有文獻(xiàn)中，還沒有與文中提出的方法相似的研究。因此，文中進(jìn)行的相關(guān)研究，可以豐富汽車防撞技術(shù)和智能汽車技術(shù)理論。

2 一種自適應(yīng)汽車防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)[2]

為了實(shí)現(xiàn)汽車安全駕駛，已有研究者提出了協(xié)同智能交通系統(tǒng)（C-ITS）和智能自動(dòng)駕駛（IDA）系統(tǒng)。采用自適應(yīng)巡航控制（ACC）、C-ITS協(xié)同技術(shù)（CACC）和IDA智能汽車技術(shù)（IVT），可以顯著降低車輛碰撞概率，避免車輛事故。危險(xiǎn)駕駛?cè)菀讓?dǎo)致臨近車輛受到威脅，進(jìn)而降低駕駛安全性。

危險(xiǎn)駕駛包括：不穩(wěn)定駕駛、無法預(yù)測(cè)行車路徑的駕駛、人為異常駕駛、車輛突發(fā)機(jī)械故障時(shí)的駕駛。特別是不穩(wěn)定的駕駛?cè)菀讓?dǎo)致蝴蝶效應(yīng)，增加了碰撞事故發(fā)生概率。面臨危險(xiǎn)駕駛時(shí)，即使采用CACC及IVT技術(shù)的ADAS，車輛碰撞事故發(fā)生率也會(huì)上升，目前很少有解決這一問題的相關(guān)研究。

文中提出了一種自適應(yīng)車輛碰撞防御（ACD）系統(tǒng)，可以盡量減少汽車在危急突發(fā)情況下，發(fā)生事故的概率及降低事故發(fā)生的程度。文中提出的ACD方法由三個(gè)階段組成：自適應(yīng)碰撞時(shí)間（TTC）確定階段，事故發(fā)生概率分析階段和避免事故階段。研發(fā)該系統(tǒng)的主要目標(biāo)是，將汽車事故發(fā)生概率降至最低，并為解決當(dāng)前ADAS面臨的問題，提供一種解決方法。

仿真試驗(yàn)結(jié)果表明，文中提出的ACD方法優(yōu)于已有的TTC比較方法，可以降低碰撞事故發(fā)生概率。同時(shí)，文中正在擴(kuò)展模型，從而可以定量的分析在VANET中因危險(xiǎn)駕駛引起的蝴蝶效應(yīng)造成的影響。

3 防止汽車側(cè)翻的低成本主動(dòng)安全系統(tǒng)[3]

越野汽車在一些復(fù)雜地形條件上行駛時(shí)，面臨很大挑戰(zhàn)，有發(fā)生側(cè)翻的風(fēng)險(xiǎn)。為了減少側(cè)翻事故發(fā)生率，在汽車上安裝了一些被動(dòng)保護(hù)裝置，但是，這些裝置保護(hù)能力非常有限。而主動(dòng)安全裝置允許警告駕駛員或直接采取行動(dòng)控制汽車行駛，是有效的解決方案，可以降低風(fēng)險(xiǎn)，避免危險(xiǎn)情況發(fā)生。

目前專門用于越野汽車控制的穩(wěn)定系統(tǒng)的開發(fā)仍處于初級(jí)階段。文中提出了一種控制穩(wěn)定系統(tǒng)，用來評(píng)估和避免汽車的側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)需要對(duì)汽車的一些參數(shù)（如汽車載荷、重心高度等）變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由于用于測(cè)量橫向荷載傳遞（以下稱為LLT）所需的傳感器數(shù)量較少，可以降低成本，且物理意義明確，計(jì)算簡單，所以文中選擇LLT計(jì)算汽車載荷等參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。

采用這種系統(tǒng)，用LLT度量側(cè)翻的風(fēng)險(xiǎn)，不用使用較多的傳感器，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算汽車上的動(dòng)態(tài)載荷分配，進(jìn)而系統(tǒng)對(duì)變化的載荷進(jìn)行分析，控制汽車實(shí)時(shí)調(diào)整汽車的抓地力。試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)可以精確地計(jì)算翻車的風(fēng)險(xiǎn)。

4 一種汽車避免碰撞控制算法[4]

汽車防碰撞系統(tǒng)是安裝在汽車上對(duì)駕駛員提醒或者在緊急情況時(shí)對(duì)汽車進(jìn)行自動(dòng)控制和緊急制動(dòng)的系統(tǒng)。汽車防碰撞系統(tǒng)必需具備很小的誤警率和漏警率以提高它的可靠性。汽車在行駛過程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和駕駛員在面對(duì)緊急情況時(shí)的反應(yīng)時(shí)間以及路面的附著系數(shù)，對(duì)汽車防碰撞系統(tǒng)的可靠性起到了關(guān)鍵的作用。

汽車防碰撞控制算法是汽車防碰撞系統(tǒng)的核心，該算法的準(zhǔn)確性關(guān)系著汽車的行駛安全，對(duì)預(yù)防汽車碰撞，減少交通事故有著重要的意義。該控制算法作用是確定系統(tǒng)的啟動(dòng)邏輯和啟動(dòng)時(shí)機(jī)，一個(gè)好的避撞算法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能有著重要的影響，因此，其準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性一直是研究的重點(diǎn)。

文中首先定義了汽車周圍的警戒和危險(xiǎn)區(qū)域，通過車載傳感器檢測(cè)外部物體、障礙物、其他汽車，并獲得汽車在行駛過程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)量。采用NHTSA算法確定安全距離，同時(shí)考慮駕駛員的反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)行汽車防碰撞計(jì)算，當(dāng)檢測(cè)到可能發(fā)生碰撞時(shí)會(huì)給駕駛員警報(bào)提示。

試驗(yàn)結(jié)果表明，該算法具有較高可靠性，可考慮駕駛員反應(yīng)時(shí)間，給予及時(shí)警示，可以顯著降低算法的誤警率和漏警率。作者會(huì)進(jìn)一步進(jìn)行研究，將該算法結(jié)合汽車制動(dòng)系統(tǒng)，在檢測(cè)到可能發(fā)生碰撞時(shí)，自動(dòng)控制汽車制動(dòng)。

5 客車制動(dòng)輔助主動(dòng)安全系統(tǒng)[5]

世界衛(wèi)生組織在2015年全球道路安全狀況報(bào)告中指出，各國政府有必要確保公共客運(yùn)系統(tǒng)（PTS）的安全，因?yàn)檫@會(huì)減少交通事故發(fā)生和降低傷亡人數(shù)。公交車和長途客車對(duì)推動(dòng)旅游、節(jié)能、環(huán)保、道路安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響。盡管公共汽車事故造成的傷亡人數(shù)，明顯低于其他PTS交通工具，但是公共汽車一旦發(fā)生事故，程度一般十分嚴(yán)重，這就需要不斷尋求提高汽車主動(dòng)和被動(dòng)安全性的解決方案。

文中對(duì)許多例子進(jìn)行研究表明，事故中老年人和殘疾人是最脆弱的群體，事故死亡總?cè)藬?shù)超過50%，同時(shí)研究表明，乘客（下車時(shí)的危害比上車更大）和行人（公共汽車站附近）也是事故易發(fā)群體。分析CARE數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表明，大部分事故（車禍和死亡）都是由于公共汽車前方和右方的沖擊引發(fā)，在涉及行人的事故中，22%左右由于司機(jī)操作不及時(shí)造成，而32%以上則是根本沒有操作。

大部分事故都可以通過預(yù)警系統(tǒng)或緊急制動(dòng)輔助系統(tǒng)來避免。實(shí)際上，在歐盟一項(xiàng)研究表明，前部和側(cè)面碰撞預(yù)警系統(tǒng)可以將事故嚴(yán)重程度降低8%，并減少12%的迎面、追尾及車輛和行人的碰撞風(fēng)險(xiǎn)類型。

文中介紹了一種基于油門踏板的緊急制動(dòng)高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS），并提出了一種高效算法：基于簡化但準(zhǔn)確的車輛模型，考慮駕駛員意圖，高效地檢測(cè)車輛周圍徘徊的行人，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，可以及時(shí)給出緊急制動(dòng)信號(hào)。最后，文中使用城市情景模擬駕駛室和真實(shí)的公共汽車來驗(yàn)證所提出的ADAS的性能。結(jié)果顯示，所提出的系統(tǒng)和算法，可顯著提高汽車安全性、降低碰撞次數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)。

6 基于V2X的汽車碰撞預(yù)警與避讓系統(tǒng)[6]

避免碰撞是當(dāng)前自動(dòng)駕駛汽車研究中的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。在汽車碰撞事故中，行人是最可能發(fā)生致命碰撞的弱勢(shì)道路使用者之一。在汽車上的安裝視線傳感器（如相機(jī)、雷達(dá)和激光雷達(dá)）用來檢測(cè)行人，可以在一定程度上避免碰撞事故發(fā)生。

但是，這些視線傳感器在有些情況下（如惡劣天氣），無法檢測(cè)到行人。文中提出了一個(gè)基于專用短距離通信（DSRC）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)汽車和行人間的V2X通信的汽車行人碰撞預(yù)警與避讓系統(tǒng)。如果行人的存在和位置不能通過視線傳感器確定，則可以用行人的智能手機(jī)進(jìn)行行人定位，手機(jī)通過應(yīng)用程序和汽車基于DSRC技術(shù)進(jìn)行通信。

在碰撞預(yù)警與避讓系統(tǒng)中，當(dāng)汽車檢測(cè)到將要和行人發(fā)生碰撞時(shí)，要么緊急制動(dòng)，停止行駛；要么通過彈性帶方法，實(shí)時(shí)局部的修改汽車軌跡，保證汽車以合理的軌跡行駛，進(jìn)而繞過行人。

作者通過采用汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真軟件Car-Sim，對(duì)裝有該系統(tǒng)的自動(dòng)駕駛汽車模型進(jìn)行硬件在環(huán)仿真。硬件在環(huán)仿真結(jié)果證明了所提出的方法的有效性。將來文中會(huì)進(jìn)一步完善避碰算法，并通過實(shí)際試驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。

Fig.1: An initial path deformed by internal and external forces with thepresence of an obstacle.

Fig.3: Flow chart of elastic band collision avoidancesystem.

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