关于汽车主动安全技术的调研报告
随着社会的发展，交通安全问题越来越凸显，汽车的安全性能也越来越受到消费者的关注。传统的针对冲撞后的乘员保护的被动安全技术已经远远不能满足现代交通对汽车安全性的要求，汽车主动安全技术应运而生。
汽车主动安全技术是指通过预先的防范避免事故发生，实现防患于未然的技术。汽车主动安全技术从研发至今，除了经典的防抱死制动系统 ABS(Antilock Brake System,ABS)，电子制动力分配EBD(Electronic Brake force Distribution,EBD)，车身电子稳定系统ESP(Electronic Stability Program,ESP)和牵引力控制系统TCS(Traction Control System,TCS)外，越来越多的先进技术被应用于汽车主动安全配置中。
一. 汽车主动安全技术的研究现状
汽车主动安全技术按照开发商主要分为汽车制造企业和第三方科技企业两大类。在本报告中以沃尔沃、丰田、本田、日产、通用、BMW几个汽车品牌为例介绍汽车制造企业开发主动安全技术的现状，以Mobileye公司介绍第三方科技企业开发主动安全技术的现状。
1. 汽车制造企业
1) 沃尔沃
在汽车安全领域，沃尔沃是有口皆碑的，除了完善的被动安全措施，沃尔沃近几年发展了一系列主动安全系统，这些主动安全配置也已成为沃尔沃车辆的重要卖点之一，主要包括：City Safety城市安全系统、自适应巡航系统、带全力刹车的行人安全安全系统、盲点信息系统、车道偏离警示系统、驾驶员安全警告系统。
除此之外，沃尔沃还有六大主动安全技术还未正式推向市场，它们是沃尔沃汽车最新的安全技术，将会配备在最新的SPA可扩展平台上。其中夜间探测系统、动物探测系统、带辅助转向功能的路沿和路障探测系统、带辅助转向功能的自适应巡航系统即将和全新XC90一起推向市场(20xx年底)，而车间互联和汽车自动泊车系统则将要耐心等待一段时间。
2) 丰田
丰田的预碰撞安全系统叫做Pre-Collision System，简称PCS。丰田不仅是最早将预碰撞安全系统装备在量产车上的品牌之一，而且一直都是世界领先水平。经历了几年的发展，如今该系统主要由4个系统组成：预碰撞座椅安全带、预碰撞制动、预碰撞辅助制动和悬架控制。
此外，日本丰田公司还成功研制“丰田高级安全汽车”，包括驾驶员瞌睡预警系统、轮胎压力监测警告系统、发动机火警预报系统、前照灯自动调整系统、盲区监控系统、汽车间信息传输系统、道路交通信息引导系统、自动制动系统、
紧急呼叫(SOS)停车系统、灭火系统以及各向安全气囊系统等，其中有些单项设备已投放市场。
而在20xx年CES美国消费电子展中，丰田公布了全新的“先进主动安全研试验车”。这辆试验车基于一辆雷克萨斯LS600h打造，整套系统的全称为Advanced Active Safety Research Vehicle。这套系统通过车载GPS、雷达、激光测距仪和立体相机等外设相配合，探测车辆周围一切的路况和环境，从而以准无人驾驶的形式帮助驾驶员安全行车，避免意外事故发生。
3) 本田
本田在被动安全领域除了独创的“G-CON”碰撞安全技术外，在主动安全领域其开发的碰撞缓解制动系统CMBS(Collision Mitigation Brake System)、主动巡航控制系统ACC(Adaptive Cruise Control)、全球首例盲点显示系统LW(Lane Watch)和主动转角照明系统ACL(Active Cornering Light)也均有不俗的表现。
同时本田也一直在关注行人主动安全，正在研发基于专用短波通讯的V2P(车对行人)/V2M(车对骑车者)技术，并于20xx年9月在底特律演示了这两项安全技术。该技术通过专用短波通讯方式进行信息交换，防止车辆与行人和骑车者之间发生碰撞。目前该技术正在试验阶段。
4) 日产
在20xx年9月结束的法兰克福车展上，日产推出了新一代奇骏车型。日产新奇骏配备了LDW (Lane Departure Warning) 车道偏离警示系统、FCW (Forward Collision Warning) 前方碰撞警示 、人机交互系统、主动小驾驶控制和主动发动机制动系统和自动驻车系统。
除此之外，日产的主动安全技术的最大体现就是，将各式繁多的安全英菲尼迪安全屏障系统。安全屏障系统是英菲尼迪一系列主动安全技术的组合系统加以整合，为车辆提供主动安全保护，降低事故的发生概率，同时结合高强度的车身结构设计为乘客提供进一步的安全保护。该系统多项安全技术，包括带有移动物体检测(MOD)的360度全景式监控影响系统、车辆碰撞预防系统、全速段智能巡航系统、盲区警示系统、侧面碰撞修正系统、车道偏离警示系统、车到偏离修正系统、超视距前端碰撞预警系统以及增强型智能刹车辅助系统。
日产是多家汽车产商中计划在20xx年推出完全自动驾驶汽车的公司之一，同时日产还在开发一款叫Safety Shield（安全盾牌）的产品。它提供很多方法让驾驶者和乘客避开危险，包括各种驾车情境，从危险出现之前到车祸之后。
5) 通用
上海通用从07年开始，正式扩张主动安全技术的研发，并于20xx年将五项主动安全技术应用于别克新君越车型之上，为之命名IntelliSafe前瞻性主动安全系统。这五项安全技术分别为：全车速自适应巡航、碰撞预警、车道偏离预警、
车道变更辅助以及泊车辅助功能。IntelliSafe前瞻性主动安全系统通过安装在车辆前后左右的多个传感器和摄像头实现对整车360度实时监控，一旦落入信息反馈范围，车辆将通过点亮图标、发出警报、座椅震动等方式立即提醒驾驶者，当驾驶者未能及时做出反应时，车辆将启动自动刹车功能来隔离危险。
之后的凯迪拉克2014款XTS也更加体现了通用在主动安全领域的野心。通用在XTS商所构建的ESS强化安全策略笼络了多项主动安全技术，除了前方碰撞系统和道路偏移预警之外，还包括侧面盲区预警、后方交通预警功能。值得一提的是，虽然借助震动的触觉方式来提醒驾驶员并不是凯迪拉克首创，但相较之下凯迪拉克通过座椅不同位置的震动可以更为清晰直观地告诉驾驶者潜在危险的来源方向，彰显了凯迪拉克在这方面的人性化。
6) BMW
随着20xx年9月23日新款BMW 5系Li的上市，BMW进一步巩固了其在细分市场的领导地位。新BMW 5系Li的全新驾驶辅助系统，融合了多项高科技，显著提升了车辆在城市交通中的安全性，减轻了驾驶者的负担。其中包括带停车起步功能的主动巡航系统、碰撞警告系统、行人碰撞保护、车道偏离警告、具备行人、动物识别功能的第二代BMW夜视系统。而作为本次车型升级的美学设计最大亮点，全新自适应LED大灯成为了新BMW 5系Li最易识别的身份证明。自适应LED大灯的远光灯辅助系统带有新的防眩目功能。与此同时，弯道辅助照明功能可以让驾驶员对黑暗中的弯道更加“了如指掌”。高度智能的LED大灯在各种路况下都能为驾驶员提供理想的照明，完美实现了“眼观六路”，从而极大提高了夜间行驶的安全性。
2. 汽车配件厂商
除了汽车制造企业在主动安全领域有着积极的表现之外，一些汽车配件厂商也在致力于汽车工业的芯片技术研究。最富盛名的莫过于在该市场掌握着全球70%的份额，仅用1个摄像头就实现了防碰撞系统的以色列厂商Mobileye。公司距今十几年的历程，主要致力于汽车工业的计算机视觉算法和驾驶辅助系统的芯片技术的研究。
Mobileye C2-270智能行车预警系统是Mobileye的一个非常成功的产品，现已经销往全世界42个国家，主要功能包括：前方车距监测与警示、前方车辆碰撞警示、低速时前方车辆碰撞警示（虚拟保险杠）、行人碰撞警示和车道偏离预警。每种警示的报警声各不相同，因此在熟悉之后，驾驶员无需查看显示装置，根据声音即可判断出警示的种类。之后Mobileye又继续开发了新一代智能防撞系统Mobileye 560，新一代的智能防撞系统除了包含上一代C2-270所具备的所有功能之外，更加入了智能远光灯和限速警示功能，让Mobileye的行车安全防护网更加周密。
由于公司主要专注的方向为视频核心处理技术，因而这里着重就上述先进技术中应用了视频图像处理的汽车主动系统进行进一步的分类及介绍，主要可分为驾驶操控辅助、车周环境探测、驾驶员疲劳检测（仅沃尔沃）、预碰撞警示（仅Mobileye产品）四类。
? 驾驶操控辅助
属于支持驾驶操控方面的主要包括带辅助转向功能的自适应巡航系统、带辅助转向的路沿和路障检测、车辆偏离预警。
沃尔沃的带辅助转向功能的自适应巡航系统是在现有的自适应巡航系统和车道保持辅助技术基础上演进而成，而带辅助转向的路沿和路障检测也是为了实现车辆不驶出车道，三者在功能实现中交集就是防止车辆偏离，因而这里只分析视频处理在车道偏离预警系统中的应用。
车道偏离预警系统是一种通过报警的方式辅助驾驶员减少汽车因车道偏离而发生交通事故的系统。现在已经商业化的车辆偏离预警系统使用均是基于视觉，由道路和车辆状态感知、车道偏离评价算法和信号显示界面三个基本模块组成。该系统的工作原理为对摄像头采集的道路信息进行车道线识别处理，然后通过车道偏离评价算法判断车辆是否偏离车道，如果偏移车道则将警示信号输出信号显示界面。
主要视频处理技术：视频采集及存储、道路线实时检测及分析
? 车周环境探测
属于车周环境探测的主要包括盲点信息系统（并线辅助）、多角度监视和行人探测。
盲点信息系统能够帮助驾驶者时刻关注车辆两侧盲区的道路情况。盲点信息系统通过将两台响应速度极高的摄像头分别放置在每个车门上的后视镜上，当另一辆汽车进入监视区内时，放置在车门后视镜附近的警示灯就会闪亮。驾驶者就可以知道另外一辆车正在靠近，从而避免在变道时发生交通事故。
主要视频处理技术：视频实时采集及存储
多角度监视在各个品牌的表现大同小异，本质上来讲就是通过在汽车的正前方、后方、后视镜下方等处安装摄像头配合传感器完成对车辆周围环境的多角度、全方位地侦测，甚至合成一个俯瞰的无缝连接的车周合成图像，辅助驾驶员完成泊车、倒车等动作。
主要视频处理技术：视频图像实时融合、视频存储
Mobileye产品的的行人碰撞警示功能在检测到前方30m以内有行人时，首先会静默地点亮红色的行人标志，在行人进入危险距离，可能发生碰撞的2秒前发出“哔-哔-”的蜂鸣声。
主要视频处理技术：实时运动目标检测、视频存储
? 驾驶员疲劳检测
沃尔沃装备的疲劳监测系统由一个摄像头、若干传感器和一个控制单元组成。摄像头装在风挡和车内后视镜之间，不断测量汽车与车道标志之间的距离，通过数字摄像机发出的信号以及来自方向盘运动的数据监测车辆行驶的路线，该系统可把异常行驶状况和您的正常驾驶风格进行对比，通过中控显示屏来显示目前的驾驶状态。如果认定有疲劳驾驶或者分心的迹象，则会发出声音警报，并在仪表盘上显示“请休息一会”字样。
主要视频处理技术：道路线的实时检测及分析
? 预碰撞警示
Mobileye产品的预碰撞警示功能，可以实现在碰撞可能发生之前2.7s将车辆图标变成红色，同时大声发出“哔哔哔哔”的警报，提醒驾驶员及时刹车。该碰撞报警系统在减少交通事故数量上的效果已经在瑞士丰泰保险公司(AXA Winterthur)实施的调查中得到了验证。调查结果显示，对于前方碰撞，如果在发生事故的0.5秒之前发出报警，碰撞的概率为35％以上，如果提前2秒以上，绝大多数事故都可以得到预防。
主要视频处理技术：视频实时采集及存储、运动目标检测
经过对四类汽车主动安全技术中的视频处理技术进行分析，可以看出其与公司交通视频管理平台(VIM)中采用的核心技术具有相通、相似之处。
二. 研究现状分析
针对上述的汽车主动安全技术，分别从硬件设备和功能实现两方面分别进行对比。
1. 硬件设备
以预碰撞警示系统为例，几大整车厂和Mobileye公司实现预碰撞警示系统的硬件设备主要可以分为毫米波雷达（整车厂）和单眼摄像头（Mobileye公司）两种。
基于毫米波雷达的预碰撞系统通过检测反射波完成对前车的检测和车距的监测，这种系统的缺点在于需要与车辆一体化开发，而且安装车型有限，价格方面相较于摄像头更加高昂，不能完成形状识别且角度分辨率低，但其优势在于相较于基于单眼摄像头的预碰撞系统其检测距离和速度精度高，检测距离更远，而且能够在夜间和恶劣天气中使用。相反地，基于单眼摄像头的预碰撞系统构造简单、系统简洁、成本低廉、角度分辨率大并且可以追加设备，但其可检测的距离较低并且使用环境要求较高。
2. 功能实现
这里主要针对基于视频图像处理的汽车安全主动技术进行功能实现方面的对比。
1) 车道偏离预警
沃尔沃的车道偏离警示系统通过数字摄像头监控车辆在道路上的位置，当车速低于65km/h，若车辆在不使用转向灯的情况下穿过了车道标记线，系统会发出音频警报。
日产的车道偏离防止辅助系统通过设置在车顶控制台内的照相机探测本车前方的车道标线，并计算距该车道标线的相对位置。当驾驶员没有意识到车辆接近车道标线时，在发出警报(屏幕显示及发出蜂鸣音)同时分别控制各车轮的制动器，将车辆引导回车道内。
通用别克新君越配备的车道偏离报警系统，当车辆车速大于80km/h时启动车道偏离系统，系统实时监控车辆是否在自身车道内行驶。当驾驶者因疲劳或注意力不集中等原因导致压线、或即将压线等车道跑偏时，系统通过仪表显示、声音报警或座椅震动提醒，让驾驶者在第一时间感知危险并做出纠正。
BMW2014款5系Li配备的车道偏离警告系统当车速超过70km/h时，车辆会通过摄像头侦测前方道路并识别车道线。当驾驶员在不打开转向灯变更车道时，系统将会通过方向盘震动以及发出警示音的方法提醒驾驶员，避免事故的发生。
Mobileye产品的车道偏离警示功能为当汽车时速达到55km/h以上，无意偏离车道时，显示器将显示偏离一侧车道的标志，同时发出“嘟嘟嘟嘟嘟嘟嘟”的警告声。如果是打开转向灯变更车道，则判断为有意偏离车道，不会发出报警声也不会显示图标。
综上，可以得出以下结论：
? 系统启动条件不同。沃尔沃的车道偏离警示系统在低于65km/h时启动，
而BMW2014款5系Li的车道偏离警告系统和通用的车道偏离报警系统则分别在超过70km/h以上和80km/h时启动，Mobileye产品的车道偏离警示功能为当汽车时速超过55km/h时启动。
? 报警条件不同。只有日产的报警条件为当车辆压线或即将压线，其余的
均为车辆压线。
? 报警方式不尽相同。沃尔沃的报警方式为音频警报，日产的报警方式为
屏幕显示加蜂鸣，别克新君越的报警方式为仪表显示、音频警报或座椅震动，BMW新款5系的报警方式为方向盘震动加警示音，Mobileye产品的该功能采用声音警报。
? 判断车辆压线后的措施不同。只有日产是在发出报警后同时分别控制各
车轮的制动器，将车辆引导回车道内。其余的均只有发出警报。
2) 盲点信息系统
沃尔沃盲点信息系统能够帮助驾驶者时刻关注车辆两侧盲区的道路情况。位于外后视镜根部的摄像头会对距离3米宽，9.5米长的一个扇形盲区进行25帧/秒的图像监控，如果有速度大于10公里/小时，且与车辆本身速度差在20-70公里/小时之间的移动物体（车辆或者行人）进入该盲区，系统对比每帧图像，当系统认为目标进一步接近时，该系统可通过指示灯发出警告，防止出现事故。
通用凯迪拉克2014款XTS的侧面盲区预警为当侧后方车辆驶入后视镜的盲区时，后视镜上的标识就会闪烁警示以提醒驾驶者。
丰田全新第七代凯美瑞的BSM盲区监控系统在车速高于40km/h时启动，能够检测到进入后视镜盲区的车辆，并通过后视镜的警示灯进行提示司机，以防止车辆变线时发生碰撞。
日产英菲尼迪的盲区警示系统的工作过程为：在并线过程中，如果侧后方有车辆靠近，A柱内侧的提示灯便会亮起，提示驾驶者有危险存在。如果这样的提示没有引起驾驶者的注意，侧面碰撞修正系统(BSI)便会介入其中。通过对内侧车轮的轻微制动，对车辆行驶轨迹进行修正，进而避免碰撞的发生。
BMW全新一代X5位于车外后视镜上的三角形灯号是盲点侦测系统提示用的灯号，当系统侦测到盲点范围内有车辆出现，且驾驶切换了方向灯想要进行变换车道时便会亮起灯号来提醒驾驶注意周围路况。
此外，本田第九代雅阁的盲点显示系统功能在于当拨动右转向灯或按下转向灯控制杆顶端按钮后，位于右侧外后视镜下方的摄像头可将右侧车道的传统盲视区域一览无遗地呈现在中控台上方的显示屏上。
综上，可得出以下结论：
? 系统启动条件不同。沃尔沃的盲点信息系统启动条件为当有车速大于10
公里/小时，且与车辆本身速度差在20-70公里/小时之间的移动物体（车辆或者行人）进入该盲区时启动，而丰田全新第七代凯美瑞的BSM盲区监控系统在车速高于40km/h时启动。
? 本田第九代雅阁只能在显示屏上显示盲点的当前信息，但不能对进入盲
点的车辆进行检测并报警，其余品牌均具有此功能。
? 除了日产英菲尼迪的盲区警示系统能在警示灯亮起而驾驶员没有采取
措施时通过对车辆行驶轨迹进行修正，进一步避免碰撞的发生。
3) 多角度监视
这里描述的多角度监视只是一个统筹的概念，泛指通过在车辆前方、侧方、后方安装不同数量的摄像头实现对车周环境的监视甚至预警功能。
通用凯迪拉克2014款XTS上配备了后方交通预警，该系统实现了当雷达侦测到后方道路上的来车时，通过后视镜图标、声音，以及座椅震动（靠近后方来车方向的一侧座椅震动）来提醒驾驶者。
丰田的多角度监视通过安装于车辆前、后方以及侧后视镜中的摄像头，实时获取图像并快速进行数据处理加工显示出空中俯瞰图像，以帮助司机确认周围环境，使得驾驶更为安全。
日产英菲尼迪的带移动物体检测的全景式监控系统通过装在车身四周的四个超广角摄像头拍下四周的情况，然后在显示屏中呈现出一个俯瞰的无缝连接的合成图像。而其移动物体检测功能则在停车过程中检测车辆四周的移动物体，如果遇到可能发生碰撞的情况则发出报警。
与丰田的多角度监视类似，本田全新一代讴歌也配备了360度全景摄像头，实时采集车周环境并融合为一个空中俯瞰图像呈现给驾驶员。
综上可得出以下结论：
? 呈现监视画面的方式不同。虽然凯迪拉克XTS同样能够检测前方和侧
方，但其相较于其他品牌少了对多方向监视画面的融合，不能呈现给驾驶员一个360度的空中俯瞰图像。
? 通用凯迪拉克2014款XTS和日产英菲尼迪在这方面实现了在各个方向
上的监视及碰到移动目标时的预警，而丰田和本田不能实现监视过程中的预警功能。
4) 行人探测
沃尔沃带全力刹车的行人安全系统通过嵌入前格栅的雷达，沃尔沃的行人安全系统可探测80公分高度以上的儿童和成人，在碰撞有可能出现时，系统会发出警报，挡风玻璃会不停闪光。一旦驾驶员没有对预警做出反应，车辆将自动以全部制动力刹车。这个系统可避免时速35km/h的撞人事故，而超过35km/h时则会尽量降低车速，减轻碰撞伤害。
BMW2014款5系Li针对行人的特点，配备了行人碰撞保护系统。在时速60km/h以下时，系统会通过摄像头检测前方行人，并在碰撞前1.2s发出警报，碰撞前0.9s自动制动阀，最多可将时速降低20km/h。
Mobileye产品的行人碰撞警示功能可以实现当车辆前方30m以内有行人时，首先会静默地点亮红色的行人标志，在行人进入危险距离，可能发生碰撞的2秒前发出“哔-哔-”的蜂鸣声。
综上，可得出以下结论：
? 对行人的高度要求不同。沃尔沃的行人安全系统可以检测到的行人高度
为80公分以上，而BMW2014款5系Li的行人碰撞保护系统和Mobileye产品的行人碰撞警示功能对行人高度没有要求。
? 警报发出时间不同。BMW2014款5系Li的行人碰撞保护系统在碰撞前
1.2s发出警报，而Mobileye产品在可以实现在可能发生碰撞的2秒前发出声音警报。
? 沃尔沃带全力刹车的行人安全系统在驾驶员没有对预警做出反应时车
辆将自动以全部制动力刹车。BMW2014款5系Li碰撞前0.9s自动制动阀，最多可将时速降低20km/h。而Mobileye的产品不带制动功能。
5) 疲劳检测
只有沃尔沃的驾驶员安全警告系统用到了摄像头技术。系统的工作过程前面已有介绍，这里不再赘述。
6) 预碰撞警示
只有Mobileye公司的产品是采用摄像头技术实现预碰撞警示功能。系统的工作过程前面已有介绍，这里不再赘述。
三. 总结
随着科技的不断发展和人们对安全不断强烈的诉求，汽车主动安全技术将会在我们的生活中扮演着越来越重要的角色，越来越多的先进技术将会走进我们的生活保障着我们的交通安全，实现主动安全技术在车辆中的普及化已是不可逆转的潮流。顺应潮流、不断进取才是占领汽车安全领域的制高点的根本力量。