Part 1
什么是自动紧急制动AEB
先从AEB的定义说起。AEB(Autonomous Emergency Braking)既是汽车的主动安全设计,也是辅助驾驶设计中的一项功能。具体来说就是在检测到潜在碰撞时,自动激活汽车的刹车;如果司机已经踩了刹车,但刹车力度还不足以防止碰撞,它也可以增加制动力。
AEB这个功能的目的,是在传统汽车发展阶段一项降低事故发生概率和危害的功能设计。如果说L3以上的自动驾驶辅助的功能是帮助用户开车的话,AEB这项L1的基本功能是在用户马上要碰撞的时候辅助刹车,这是救命用的。
● AEB系统的基本原理(和关键算法)
在设计过程中,AEB功能检测潜在碰撞,这就引入了一个碰撞时间的概念。
碰撞时间TTC(TIme-To-Collision)指的是,行驶车辆计算出和前方物体可能发生碰撞所需要的时间,定义为自车与障碍物之间的距离除以相对速度。计算时会考虑预期的车辆轨迹、道路几何形状、交通控制以及相对位置和速度 等等,这个数据可以来评估行驶中的车辆和道路环境的安全性。
AEB 的关键是避撞算法,避撞算法决定了预警的时机和逻辑,其核心问题是确定合适的介入时刻。对于大多数用户需要的是,在相对危险的时候才介入,即 TTC 足够小时, AEB 就应采取制动措施。这里又有几个原则:
◎ 一是不能影响用户体验:制动时刻应晚于驾驶员的最迟制动时刻和驾驶员的最迟转向时刻;——翻译成大白话就是,如果驾驶员有足够的反应时间自行操作刹车或者转向,AEB不应该过早地启动。
◎ 二是确保制动效能:制动时刻应早于制动系统将车辆刹停的最迟制动时刻,达到避撞的目的。
随着AEB系统的要求扩展,AEB感知需要识别车辆、行人甚至更多有可能碰到的场景:比如骑自行车的人、小孩等。
● AEB的触发条件
当车辆行驶时,AEB系统算法实时地计算出本车与前车在当前运动状态:
◎ 当 TTC 值小于前方碰撞预警系统 FCW (Forward Collision Warning)的阈值时,系统采用视觉、听觉或触觉向驾驶员报警;
◎ 当 TTC 小于 AEB 阈值时,系统以一定的减速度采取紧急制动。
从国内测试要求来看,主要根据20、30和40公里/h来测试,在较高速度下测试50、60、70、80km/h,测试中车辆是和前车在正负50%的偏置率。就像前面说的日常场景下,由于设计的差异性,确实可能出现AEB没给你刹住的情况发生。
Part 2
紧急制动辅助装置(EBA)
在这里我们介绍一下AEB功能的好搭档,紧急制动辅助装置(EBA)——为了让制动效果更好,汽车企业还设计了这项功能。
在正常情况下,大多数驾驶员开始制动时只施加很小的力,然后根据情况增加或调整对制动踏板施加的制动力。许多驾驶员也对需要施加比较大的制动力没有准备,或者反应得太晚。EBA通过驾驶员踩踏制动踏板的速率来理解它的制动行为,如果它察觉到制动踏板的制动压力恐慌性增加,EBA会在几毫秒内启动全部制动力,其速度要比大多数驾驶员移动脚的速度快得多,EBA可显著缩短紧急制动距离。
因此不管是AEB帮用户刹车,还是用户自己看到前向预警,汽车企业是希望用户对这个过程负责。
Part 3
展望辅助驾驶的未来
随着L3以上的自动驾驶辅助系统的完善,汽车在避免碰撞过程中,将不断扩展车辆的感知能力,目标是能像人一样,去选择是刹车还是通过紧急避险来避免碰撞。自主驾驶的车辆躲避移动障碍物的统一的运动规划,提供了用于碰撞避免目的的转向校正,这个紧急避险的功能。特别是随着感知能力和计算能力的加强,自动辅助驾驶系统,将减速或者专项配置给车辆。
随着自动辅助驾驶架构的变化,更强的传感器和控制器算力的提升,甚至如果将来大量部署V2X车联网功能,AEB功能将作为系统的一项基本功能融入到整个自动辅助驾驶功能里面。
当然也会存在L3的自动辅助驾驶系统会把最后的决定让驾驶者来背,所以直到L4自动辅助驾驶之前,我们还是要对整个驾驶过程负责。
总结:
AEB功能设计之初是帮用户在紧急状态下,来一脚刹车。随着监管机构看到这项功能对于道路伤亡的减少作用,它被引入车辆安全的基础特性。随着自动辅助驾驶不断增强功能的引入,AEB将和转向的自动车道避险结合使用。在厂家承诺L4自动辅助驾驶之前,最后保证道路安全的始终是用户自己。