汽车智能安全电子技术概念的基础上，针对该技术的基本原理及实现功能，结合国内外在此领域的最新研究成果，介绍了相关的研究进展和将来的发展趋势，并对我国汽车智能安全电子技术的发展提出了对策及建议。
关键词：智能安全电子；驾驶辅助系统；协同式安全技术
中图分类号：U461.91文献标文献标志码：A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2011.01.001
Review of Status and Future Prospects of Automotive
Intelligent Safety Electronics
Li Keqiang
(Department of Automotive Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China)
Abstract：Based on the definition of automotive intelligent safety electronics, this paper introduced some of the latest technologies and developing trends on the research field home and abroad. Some suggestions for how to research and develop this technology in China have been proposed.
Key words: intelligent safety electronics；driver assistance systems；cooperative safety technology
1 概述
众所周知，汽车电子是实现汽车高新技术的主要手段，国际汽车巨头纷纷将更多的电子技术装置装备到整车中，电子技术设备供应商也纷纷将下一个经济增长点定位在汽车电子行业上。摩托罗拉公司认为，汽车技术发展至今，有70％的创新来源于汽车电子。全球汽车电子应用水平不断提高，平均每辆新车的汽车电子价值从1990年的672美元提高到2004年的2 123美元。2001年平均每辆汽车中的电子器件占总成本的23％，到2015年比例将增加到40％。而以提高汽车行驶安全性为目标的汽车安全电子技术则是汽车电子技术的重要组成之一。
汽车安全电子技术的基本原理，首先是利用各种传感器感知驾驶员对汽车的操作情况以及汽车本身的运动状态，然后由电子控制单元（ECU）根据传感器获得的信息确定出相应的控制策略，最后采用电子控制的方式使执行机构采取相应的动作，直接影响和控制汽车主被动安全装置，提高汽车的安全性。汽车安全电子控制是一个多系统互相影响、相互作用的复杂控制过程。基于汽车安全性实现的方式，汽车安全电子技术可分为被动安全电子技术、主动安全电子技术及智能安全电子技术三大类。
多年来，世界各大汽车公司及大学等研究机构对汽车安全电子技术进行了深入的研究和开发，并取得了系列成果，如汽车安全气囊、制动防抱死电子控制技术（ABS）和汽车驱动防滑电子控制技术（TCS/ASR）。随着汽车安全电子技术研究的逐步深入，汽车直接横摆电子控制技术（DYC）、汽车前轮主动转向电子控制技术（AFS）、汽车底盘一体化电子控制等技术也在不断进步。由于传统意义上的被动安全及主动安全电子技术对驾驶员所提供的安全预警和辅助作用有限，不能及时避免汽车行驶安全事故的发生，所以随着汽车电子信息技术和传感器技术的快速发展，作为智能交通系统（ITS）的重要应用技术之一，以事故预防为主要目的的智能化主动安全技术（简称“智能安全技术”）应运而生。由此所形成的多种智能安全电子技术已不断应用到市场上，其作为更合理的汽车主动安全装置，已经成为汽车安全高新技术的一个重要发展方向。典型的汽车智能安全电子技术包括：车辆自适应巡航电子控制(ACC)、车辆纵向行驶走-停巡航电子控制、车道偏离预警及车道保持辅助电子控制、汽车主动安全和被动安全电子控制综合、协调化集成式汽车主动安全电子控制系统等[1-2]。
随着信息技术、控制技术以及通讯技术的发展，智能化汽车主动安全系统正逐渐向集成化程度更高、安全作用能力更强的方向发展。其环境信息不单单由雷达或摄像机等获取，也可通过GPS、GIS等手段获取更多的信息，而控制目标也可设定为协调安全、节能、舒适等多目标的实现，应用环境也将会从目前的良好路况逐渐向更复杂的路况拓展。面对人们日益增长的安全需求，新型的汽车智能安全电子系统需着重解决的问题主要体现在:基于多源信息提高复杂行车环境识别的准确度;提高危险状态实时辨识的准确性与安全决策的合理性；提高驾驶员对系统的可接受性；具备对系统性能科学高效的评价方法和措施；降低产品成本，制定相关标准及法规。
本文将针对汽车智能安全电子技术的基本原理及实现功能，结合国内外在该领域的最新研究成果，介绍其研究进展及发展趋势。
汽车智能安全电子领域的关键技术和最 新发展状况
2.1 考虑燃油经济性的ACC技术
先进汽车控制与安全系统是智能交通系统中以车辆为研究对象的子系统，它通过利用信息感知、动态辨识、控制等技术与方法提高汽车的主动安全性。
ACC是先进汽车控制与安全系统的一个重要研究方面。该系统具有以下功能：在一般道路交通情况下，自动控制车辆的运行，降低驾驶员的劳动强度；当驾驶员出现疲劳、疏忽等情况时，辅助驾驶员保障行车安全；在雾、雨、雪等恶劣天气情况下，扩展驾驶员的感知能力，辅助驾驶员保障行车安全;在紧急情况下避免碰撞事故发生，降低碰撞带来的损害[3]。
ACC系统由以下3个模块组成：行车信息感知及处理模块、行车安全状态判断及控制模块、控制执行模块，如图1所示。其基本原理是利用车载雷达获得前方目标车辆的运动信息，利用自车传感系统获得自车运行状态信息，进而将这些信息进行综合处理，确定当前条件下自车与前方目标车辆间的安全距离，并依据安全距离与实际距离之间的相对关系推断车辆运行的安全状态。按照自车运行安全状态的判断结果，系统对当前情况下汽车辅助驾驶系统所要进行的控制功能做出定义，然后利用汽车辅助驾驶控制器和执行器控制车辆的纵向运动状态，使自车与前方目标车之间保持合适的车间距离和速度，实现辅助驾驶的功能。
ACC系统包括以下几项关键技术：行车信息感知及处理，行车安全状态判断，车辆动力学控制技术。
车辆行车信息感知及处理就是利用安装于汽车上的各种传感器，实时地对车辆运行参数进行检测，并通过必要的信号处理获得准确、可靠的行车信息。在车辆ACC系统所使用的传感器中，车间距离及相对车速测量传感器是该系统特有的，国内外对ACC系统行车信息感知及处理的研究集中于车间距离测量传感器的研制及测量信号的处理方面。对车载探测系统的技术要求主要包括探测距离范围要求、探测角度范围要求、探测精度要求及温度适用范围、抗震、抗干扰等可靠性方面的要求这几方面。参数分析要求的基础是道路交通规范、道路交通实际情况、车辆设计规范及实际使用环境的特点。
按照实现方式的不同可以将关于车间距离测量传感器的研究分为两类，一类是基于机器视觉的车间距离测量研究，一类是基于车载雷达系统的车间距离测量研究。