自主緊急制動(dòng)系統(tǒng)測試方法

自主緊急制動(dòng)系統(tǒng)測試方法高繼東;張慧;高博麟;宋攀;張倩【摘要】由于自主緊急制動(dòng)系統(tǒng)(AEB)引入國內(nèi)時(shí)間較短，市場上在售車型裝配率也不高,人們對其了解不多.從理論與試驗(yàn)兩方面入手，對當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)于AEB系統(tǒng)測試評價(jià)方法的研究成果進(jìn)行了介紹,依據(jù)相應(yīng)的測試規(guī)程，使用駕駛機(jī)器人、模擬實(shí)車外形及雷達(dá)特征的假車及GPS慣導(dǎo)設(shè)備對某款裝備AEB系統(tǒng)的SUV車型進(jìn)行了測試.通過分析測試過程中對靜止目標(biāo)物和移動(dòng)目標(biāo)的AEB制動(dòng)減速度的數(shù)據(jù)差異，可知相對車速并不是唯一評價(jià)AEB系統(tǒng)表現(xiàn)的因素，因此有必要設(shè)置靜態(tài)和動(dòng)態(tài)2組試驗(yàn).【期刊名稱】《汽車工程師》【年(卷)，期】2017(000)001【總頁數(shù)】5頁(P11-15)【關(guān)鍵詞】自主緊急制動(dòng)系統(tǒng);主動(dòng)安全;測試方法【作者】高繼東;張慧;高博麟;宋攀漲倩【作者單位】河北工業(yè)大學(xué);中國汽車技術(shù)研究中心;河北工業(yè)大學(xué);中國汽車技術(shù)研究中心;中國汽車技術(shù)研究中心;河北科技大學(xué)【正文語種】中文交通事故研究表明，很多事故發(fā)生的主要原因是駕駛員的注意力不集中。為此，人們弓1入了前撞預(yù)警系統(tǒng)（FCW），這樣可以在探測到車輛有發(fā)生碰撞危險(xiǎn)時(shí)向駕駛員發(fā)出提前預(yù)警，給予駕駛員做出避撞動(dòng)作的時(shí)間，如果駕駛員未對預(yù)警做出反應(yīng)或制動(dòng)反應(yīng)不足，自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB）就會(huì)介入，以實(shí)現(xiàn)避撞或減小碰撞傷害。在Euro-NCAP（歐盟新車安全評鑒協(xié)會(huì)）和ANCAP（澳大利亞新車安全評鑒協(xié)會(huì)）于2015年5月聯(lián)合發(fā)表的《現(xiàn)實(shí)世界追尾碰撞中AEB的有效性》研究報(bào)告中顯示：AEB技術(shù)能在現(xiàn)實(shí)世界中減少38%的追尾碰撞，且無論是在城市道路（限速60km/h）還是在郊區(qū)道路行駛的情況下，效果并無顯著差別［1］。文章從AEB的工作原理出發(fā)，全面介紹了國內(nèi)夕卜場地測試的方法，以典型工況實(shí)車測試數(shù)據(jù)直觀地展示了系統(tǒng)性能評價(jià)和分析的結(jié)果。1自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB）的工作原理AEB作為一種主動(dòng)安全技術(shù)，主要由環(huán)境感知模塊、數(shù)據(jù)分析決策模塊和執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊組成，AEB系統(tǒng)的工作流程，如圖1所示。圖1自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB）工作原理流程圖環(huán)境感知模塊獲得車輛周邊交通狀況；數(shù)據(jù)分析決策模塊根據(jù)傳感器提供的數(shù)據(jù)計(jì)算出與前方車輛或行人發(fā)生碰撞的可能性，如果發(fā)現(xiàn)有發(fā)生碰撞的危險(xiǎn)，系統(tǒng)會(huì)通過聲音、圖像或方向盤振動(dòng)向駕駛員發(fā)出警告，并在危險(xiǎn)等級提高到一定程度后進(jìn)行干預(yù)一一自動(dòng)制動(dòng)，以達(dá)到避撞或降速的目的。當(dāng)前，常見的環(huán)境感知模塊包括攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)以及多種傳感器的融合。傳感器采集到周邊交通環(huán)境信息后會(huì)與車輛自身信息一起傳遞到ECU控制器內(nèi)，計(jì)算安全距離，分析安全等級。不同的制造商和研究機(jī)構(gòu)提出了眾多的算法模型，可以歸為以下3類：1）基于制動(dòng)過程運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的安全距離模型。該模型從制動(dòng)過程的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析出發(fā)，適用于跟隨行駛過程中前方車輛突然制動(dòng)的極端工況［2］。2）基于車間時(shí)距的安全距離模型。模型建立時(shí)考慮的主要因素是保證道路交通效率，適用于車輛以較低的相對速度跟隨行駛的典型交通狀況［3］。3）駕駛員預(yù)瞄安全距離模型?？紤]駕駛員主觀感覺因素，以駕駛員的實(shí)際駕駛行為為基礎(chǔ)建立安全距離。該模型根據(jù)實(shí)際行車時(shí)駕駛員的操作特性，即駕駛員總是要對車輛之后一段時(shí)間的運(yùn)行進(jìn)行預(yù)測，以決定當(dāng)前的操作這一特性，來進(jìn)行安全距離的估計(jì)［4］。2國內(nèi)外測試評價(jià)方法隨著對AEB系統(tǒng)研究的逐步深入以及市場上裝備AEB的車型逐步增多，國內(nèi)外卜法規(guī)制定部門和第三方測試評價(jià)機(jī)構(gòu)，從本國或本區(qū)域真實(shí)的交通事故數(shù)據(jù)庫中提取適用于AEB系統(tǒng)的典型工況，提出了相應(yīng)的測試評價(jià)方法。Euro-NCAP測試方法Euro-NCAP將對AEB的測試評價(jià)分為3種工況：AEBCity（城市工況），AEBInterUrban（城際工況）及AEBPedestrian（行人工況），分別歸入成人乘員保護(hù)、安全輔助和行人保護(hù)（從2016年開始）。按交通場景的不同，試驗(yàn)方法分為車對車和車對人2種工況。根據(jù)Euro-NCAP測試方法發(fā)展路線圖（Roadmap），預(yù)計(jì)將于2018年引入AEBBicyclist測試規(guī)程［5］。AEBCity測試工況僅針對靜態(tài)目標(biāo)靶車，測試車速范圍為10~50km/h。該車速范圍包含了市區(qū)工況下大多數(shù)情況，且研究表明由于市區(qū)工況下跟車距離較近，駕駛員沒有充分的時(shí)間對報(bào)警做出反應(yīng)，故在AEBCity測試工況中不對前撞預(yù)警功能進(jìn)行測試，僅測試自動(dòng)制動(dòng)功能。AEBInter-Urban測試工況示意圖，如圖2所示。該工況包括3種：接近靜態(tài)目標(biāo)靶車（CCRs）、低勻速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)靶車（CCRm）及同速制動(dòng)目標(biāo)靶車（CCRb）。其中，CCRs工況中僅測試FCW功能，測試車速范圍是30~80km/h。CCRm工況中目標(biāo)靶車以20km/h的速度保持勻速行駛，測試30~70km/h范圍內(nèi)的AEB功能和50~80km/h范圍內(nèi)的FCW功能。CCRb工況中測試車輛與靶車的初始車速均為50km/h，包括4個(gè)試驗(yàn)：1）遠(yuǎn)距離輕制動(dòng)。兩車間隔40m,靶車制動(dòng)減速度2m/s2。2）遠(yuǎn)距離重制動(dòng)。兩車間隔40m，靶車制動(dòng)減速度6m/s2。3）近距離輕制動(dòng)。兩車間隔12m，靶車制動(dòng)減速度2m/s2。4）近距離重制動(dòng)。兩車間隔12m，靶車制動(dòng)減速度6m/s2。圖2AEBInter-Urban（城際工況）示意圖AEBPedestrian工況模擬城市道路中行人橫穿馬路的工況，包括4種測試工況，如圖3所示［6］：1）成人遠(yuǎn)端50%碰撞工況（CVFA-50）:成人假人以8km/h的速度從測試車輛遠(yuǎn)端6m處，沿車輛運(yùn)動(dòng)的垂直方向運(yùn)動(dòng)。要求若車輛不進(jìn)行制動(dòng)，假人與車輛正中間處相撞。車輛的速度范圍為20~60km/h，如圖3a所示。2）成人近端25%碰撞工況（CVNA-25）:成人假人以5km/h的速度從測試車輛近端4m處，沿車輛運(yùn)動(dòng)的垂直方向運(yùn)動(dòng)。要求若車輛不進(jìn)行制動(dòng)，假人與車輛寬度25%處相撞。車輛的速度范圍為20~60km/h，如圖3b所示。3）成人近端75%碰撞工況（CVNA-75）:成人假人以5km/h的速度從測試車輛近端4m處，沿車輛運(yùn)動(dòng)的垂直方向運(yùn)動(dòng)。要求若車輛不進(jìn)行制動(dòng)，假人與車輛寬度75%處相撞。車輛的速度范圍為20~60km/h，如圖3b所示。4）兒童近端遮擋50%碰撞工況（CVNC）:兒童假人以5km/h的速度從測試車輛近端4m處，在有車輛遮擋的情況下，沿車輛運(yùn)動(dòng)的垂直方向運(yùn)動(dòng)。要求若車輛不進(jìn)行制動(dòng)，假人與車輛正中間處相撞。車輛的速度范圍為20-60km/h，如圖3c所示。圖3AEBPedestrian（行人工況）示意圖IIHS（美國公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)）測試方法美國IIHS于2013年發(fā)布了針對AEB系統(tǒng)的測試規(guī)程，相較于Euro-NCAP的測試規(guī)程，IIHS的測試方法僅包括CCRs工況，且車輛的測試車速固定為20km/h和40km/h，以碰撞速度的減少量作為評價(jià)參數(shù)。JNCAP（日本新車安全評鑒協(xié)會(huì)）測試方法JNCAP于2014年將AEB納入其新車測試評價(jià)規(guī)程，歸屬于主動(dòng)安全類版塊，測試工況包括CCRs和CCRm工況。與Euro-NCAP相比，JNCAP在制訂過程中，通過分析日本交通事故數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，由于前車突然制動(dòng)而引起的追尾碰撞在日本國內(nèi)發(fā)生的較少，故評價(jià)規(guī)程中不加入CCRb工況。在CCRs工況中對10~50km/h內(nèi)的AEB功能和10~60km/h內(nèi)的FCW功能進(jìn)行測試；在CCRm工況中對35~60km/h內(nèi)的AEB和FCW功能進(jìn)行測試。以速度的減少百分比作為評價(jià)參數(shù)，單一車速重復(fù)進(jìn)行3次，取其算術(shù)平均值。ECE法規(guī)在ECER131中對M2,N2,M3,N3型車輛上的AEB系統(tǒng)提出了測試方法和性能要求。測試工況包括3類。）接近靜態(tài)靶車：測試車輛從距離靶車120m處以80km/h的速度勻速接近靜態(tài)靶車，要求對于M3型、N3型和＞8t的N2型車輛，速度的減少量大于20km/h;對于M2型和＜8t的N2型車輛，速度的減少量大于10km/h。且AEB觸發(fā)時(shí)刻不晚于3s。）追近移動(dòng)靶車：測試車輛的車速為80km/h，針對M3型、N3型和＞8t的N2型車輛的靶車速度為12km/h，針對M2型和＜8t的N2型車輛的靶車速度為67km/h，要求在AEB的作用下能夠完全避撞。且AEB觸發(fā)時(shí)刻不晚于3s。3）誤觸發(fā)測試：測試車輛從距離靶車60m遠(yuǎn)處，以50km/h的速度從2輛并排靜態(tài)靶車中間穿過，2輛靶車的橫向距離為4.5m,要求不發(fā)出報(bào)警，也不觸發(fā)緊急制動(dòng)。C-NCAP測試方法（草案）C-NCAP管理委員會(huì)于2016年8月正式向外界公布了即將于2018版C-NCAP上使用的AEB系統(tǒng)測試規(guī)程草案。在研究中國道路交通事故數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，參考國外已經(jīng)實(shí)施的相關(guān)測試規(guī)程，2018版C-NCAP將AEB測試歸入主動(dòng)安全版塊進(jìn)行評價(jià)。其測試工況包括車對車工況（AEBCCR）和車對人工況（AEBVRU_Ped）。其中AEBCCR中包括CCRs,CCRm,CCRb;AEB_VRU_Ped中包括CVFA-50，CVFA-25，CVNA-25，CVNA-75。與Euro-NCAP相比，C-NCAP（草案）對AEB的測試有3項(xiàng)不同。1）CCRs和CCRm中車輛的速度以及CCRb中靶車減速度不同，如表1所示；2）在車與行人工況中含有一項(xiàng)成人遠(yuǎn)端25%碰撞工況（CVFA-25），不包含兒童近端遮擋50%碰撞工況（CVNC）；3）在AEBCCR的人機(jī)交互性（HMI）評價(jià)部分加入了交通設(shè)備誤作用測試和駕駛行為誤作用測試。表1C-NCAP與Euro-NCAP測試對比測試功能AEBFCW測試工況CCRsCCRmCCRbCCRsCCRmCCRb測試規(guī)程對比項(xiàng)目測試車速/（km/h）測試車速/（km/h）靶車制動(dòng)減速度/（m/s2）測試車速/（km/h）測試車速/（km/h）靶車制動(dòng)減速度/（m/s2）C-NCAP20，30，4030，45,65435,45,55，7550，60，754Euro-NCAP10~5030~702，630~8050~802，6交通設(shè)備誤作用測試：車輛以40km/h和72km/h的速度，從一塊尺寸為2.4mx3.7mx25mm的鐵板上方通過，以檢驗(yàn)AEB系統(tǒng)的傳感器是否會(huì)將路面上的鐵板誤識(shí)別為車輛，從而誤觸發(fā)FCW或AEB功能。駕駛行為誤作用測試：在測試車輛同車道正前方以及相鄰車道上并排行駛2輛車，前方2輛車保持40km/h的速度勻速行駛，測試車輛從后方接近，直到與同車道前車距離達(dá)到15m，維持至少3s。隨后，相鄰車道前車以（3±0.3）m/s2的減速度制動(dòng)，直至停止。該工況檢驗(yàn)AEB系統(tǒng)的傳感器會(huì)否將前方相鄰車道上的車誤識(shí)別為同一車道車輛，從而誤觸發(fā)FCW或AEB功能。3自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB）實(shí)車試驗(yàn)按照J(rèn)NCAP的測試規(guī)程，選用某SUV車型為樣車進(jìn)行試驗(yàn)。在正式試驗(yàn)開始前對制動(dòng)器和輪胎進(jìn)行磨合。制動(dòng)器的磨合方式是10次初速度為56km/h，減速度為0.5g的低速制動(dòng)以及3次初速度為72km/h，減速度為0.9g的高速制動(dòng)。輪胎的磨合方式是3次定速56km/h的方向盤正弦輸入，幅值為30°，周期為10次。在JNCAP測試規(guī)程中規(guī)定：試驗(yàn)從低速開始，在不發(fā)生碰撞的情況下以10km/h的速度遞增，直到無法避撞。隨后以5km/h的速度遞增，直至達(dá)到試驗(yàn)要求的最大車速或試驗(yàn)終止條件（碰撞的相對速度大于50km/h或測試車輛的速度減少量小于5km/h）。試驗(yàn)結(jié)果，如圖4所示。圖4自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（AEB）實(shí)車試驗(yàn)制動(dòng)減速度圖（JNCAP測試規(guī)程）依據(jù)測試評價(jià)規(guī)程，在進(jìn)行CCRs試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)終止速度為45km/h，最大有效速度為40km/h；在CCRm試驗(yàn)中試驗(yàn)終止車速為60km/h，最大有效速度為60km/h。如圖4a所示，隨著車速的增加，制動(dòng)距離也隨之增大，所需的制動(dòng)時(shí)間也相應(yīng)地加長。從圖4a中可以看出，在低速工況（翌0km/h）下，AEB作用過程中達(dá)到的最大減速度較小，但車輛的減速度響應(yīng)很快。在高速工況（＞20km/h）下，峰值減速度達(dá)到1g，可認(rèn)為已充分利用了路面的峰值附著系數(shù)，但車輛的減速度響應(yīng)較慢。此外，在所有速度下均無維持減速度在一定值附近的階段，減速度增大到所需值或最大值后即迅速停止制動(dòng)。比較相同相對速度下CCRm與CCRs的制動(dòng)過程，可以發(fā)現(xiàn)在相對速度均為10km/h時(shí)，2種工況下的制動(dòng)過程近似，CCRm工況下的制動(dòng)強(qiáng)度均比CCRs要小，且出現(xiàn)了維持制動(dòng)減速度在一定值附近的階段。由于測試車型裝備的毫米波雷達(dá)傳感器系統(tǒng)對移動(dòng)目標(biāo)物的識(shí)別成功率更高，車輛可以更早地確定出有效目標(biāo)并開始采取制動(dòng)干預(yù)，因此盡管制動(dòng)減速度較低，但仍然可以避免較高相對車速的追尾碰撞工況。據(jù)此，可以看出將AEB系統(tǒng)針對靜態(tài)目標(biāo)的避撞性能測試與針對動(dòng)態(tài)目標(biāo)的避撞性能測試區(qū)別開來是很有意義的。4結(jié)論文章對Euro-NCAP,IIHS,JNCAP,C-NCAP有關(guān)AEB的測試方法進(jìn)行了介紹，從中可以看到各國測試機(jī)構(gòu)從本國的交通實(shí)際需要出發(fā)，基于典型事故場景，選取提煉具有代表性和可重復(fù)性的測試工況。雖然工況數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法覆蓋實(shí)際行駛工況中的危險(xiǎn)場景，但提供了適用于現(xiàn)階段技術(shù)需求的AEB系統(tǒng)測試方法。通過分析實(shí)際測試過程中對靜止目標(biāo)物和移動(dòng)目標(biāo)的AEB制動(dòng)減速度的數(shù)據(jù)差異，可知相對車速并不是唯一評價(jià)AEB系統(tǒng)表現(xiàn)的因素。未來可以考慮通過添加最晚制動(dòng)時(shí)刻及最大制動(dòng)強(qiáng)度等參數(shù)來多方位評價(jià)AEB的性能。參考文獻(xiàn)【相關(guān)文獻(xiàn)】FILDESB,KEALLM,BOSN,etal.Effectivenessoflowspeedautonomousemergencybra