智能交通環(huán)境下基于ITS的汽車安全性研究

當(dāng)今社會(huì)，汽車已成為一種必不可少的交通工具。人們?cè)谙硎芷噹淼姆奖愫涂旖莸耐瑫r(shí)，汽車交通事故已成為日益嚴(yán)峻的全球性社會(huì)問題。于是，人們開始把關(guān)注的目光投向汽車安全性研究，各種先進(jìn)的汽車安全技術(shù)、設(shè)備和理念開始不斷涌現(xiàn)。

1.汽車安全技術(shù)發(fā)展歷程

從 20世紀(jì)60年代開始，汽車安全便得到了各國政府和業(yè)界的廣泛重視，汽車安全技術(shù)從此走上快速發(fā)展的道路。90年代以后，隨著電子技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和新材料在汽車產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用，汽車安全技術(shù)得到了更加迅猛的發(fā)展。現(xiàn)如今，汽車安全技術(shù)的研究已由單一安全技術(shù)的研發(fā)，向各種安全技術(shù)相融合協(xié)同的集成化、系統(tǒng)化和智能化方向發(fā)展。

集成化的汽車安全系統(tǒng)是將汽車的主動(dòng)安全和被動(dòng)安全技術(shù)融為一體，進(jìn)行綜合應(yīng)用。汽車安全技術(shù)系統(tǒng)化，是以系統(tǒng)的觀點(diǎn)將“人-車-環(huán)境”作為一個(gè)整體來考慮,使三者相互協(xié)調(diào)，達(dá)到各自性能的最佳匹配。智能化的汽車安全系統(tǒng)以現(xiàn)代探測(cè)技術(shù)、光電傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)為核心，具有特定的識(shí)別判斷能力，能在各種復(fù)雜情況下自動(dòng)協(xié)助駕駛員或自行控制汽車，確保行車安全。

越來越多高科技的融入使汽車的安全性大大加強(qiáng)，而帶動(dòng)整個(gè)交通運(yùn)輸現(xiàn)代化的智能交通系統(tǒng)正促使汽車安全性向著更加人性化和智能化的方向發(fā)展。

2.智能交通系統(tǒng)簡介

隨著我國汽車生產(chǎn)量和保有量的穩(wěn)步增加，智能交通系統(tǒng)作為解決交通事故、交通堵塞、環(huán)境污染等交通問題的有力手段，受到了我國汽車制造和使用部門的高度重視。

智能交通系統(tǒng)(ITS)是將先進(jìn)的信息技術(shù)、電子傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地綜合運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，并且把車輛、道路、使用者緊密地結(jié)合起來，建立起一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、高效、準(zhǔn)確的綜合運(yùn)輸管理系統(tǒng)。

智能交通系統(tǒng)是一個(gè)涉及眾多領(lǐng)域的復(fù)雜工程應(yīng)用系統(tǒng)，主要由以下部分組成：先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)、先進(jìn)的交通信息服務(wù)系統(tǒng)、先進(jìn)的車輛控制和安全系統(tǒng)、商用車輛運(yùn)用系統(tǒng)、先進(jìn)公共交通系統(tǒng)、自動(dòng)化公路系統(tǒng)等。

3.基于ITS的汽車安全系統(tǒng)

目前，國外各大汽車生產(chǎn)商在各自政府的協(xié)調(diào)下正加大投入，全力研制開發(fā)與ITS相關(guān)的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)將道路交通中“人—車—路—環(huán)境”等因素緊密地結(jié)合起來，能夠有效改善汽車的安全性，預(yù)防交通事故的發(fā)生。

3.1基于ITS的汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)

汽車的主動(dòng)安全是ITS中“先進(jìn)的車輛控制和安全系統(tǒng)”的主要研究內(nèi)容?；贗TS的汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)將“人-車-路-環(huán)境”作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，利用現(xiàn)代信息技術(shù)、傳感技術(shù)來擴(kuò)展駕駛?cè)藛T的感知能力，將感知技術(shù)獲取的外界信息(如車速、其它障礙物距離等)傳遞給駕駛?cè)藛T，同時(shí)在路況、車況及駕駛員等綜合信息中辨識(shí)是否構(gòu)成安全隱患，必要時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，在緊急情況下能自動(dòng)采取有效措施控制汽車，使汽車主動(dòng)避開危險(xiǎn)，保證行車安全，并最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。該系統(tǒng)可分為三個(gè)層次：即智能預(yù)警系統(tǒng)，車輛輔助駕駛系統(tǒng)以及車輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。

智能預(yù)警系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)車輛自身、周圍環(huán)境及駕駛員狀態(tài)等信息進(jìn)行探測(cè)，通過與預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，判別車輛是否處于危險(xiǎn)狀態(tài)及危險(xiǎn)程度，必要時(shí)能夠通過聲、光等方式向駕駛員進(jìn)行預(yù)警。目前該系統(tǒng)的主要研究有駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、碰撞預(yù)警系統(tǒng)等。

車輛輔助駕駛系統(tǒng)是指對(duì)傳感器探測(cè)到的各種信息進(jìn)行分析、決策、規(guī)劃，為駕駛員提出駕駛建議，或部分代替駕駛員控制操作車輛。主要研究有：自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、車道跟蹤系統(tǒng)、泊車輔助系統(tǒng)等。目前研究較多的汽車主動(dòng)避撞系統(tǒng)也屬于這一層次。

車輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)作為智能汽車技術(shù)發(fā)展的最高層次，由車載計(jì)算機(jī)全部自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)車輛操作功能。它在行使過程中能夠做到自動(dòng)導(dǎo)向、自動(dòng)檢測(cè)和回避障礙物，同時(shí)在自動(dòng)公路上能夠?qū)崿F(xiàn)高速行駛。

3.2 基于ITS的汽車被動(dòng)安全系統(tǒng)

汽車主動(dòng)安全技術(shù)的不斷完善有效減少了交通事故的發(fā)生，但現(xiàn)實(shí)生活中仍不可避免地發(fā)生很多交通意外。因此為了盡量減少事故發(fā)生后乘員和行人的傷害程度，還需對(duì)汽車的被動(dòng)安全進(jìn)行研究。

目前，汽車的被動(dòng)安全技術(shù)主要有：吸能車身和車門、智能安全氣囊、乘員保護(hù)系統(tǒng)、行人保護(hù)系統(tǒng)、緊急門鎖釋放裝置和滅火系統(tǒng)等。這些技術(shù)在一定程度上可以減少交通事故對(duì)乘員和行人的傷害。然而，在交通事故發(fā)生后對(duì)傷者進(jìn)行及時(shí)救助，也是減少損失、降低傷害程度的有效措施。

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基于ITS的汽車被動(dòng)安全系統(tǒng)是將車輛與ITS中先進(jìn)的交通管理和交通信息系統(tǒng)相結(jié)合，通過安裝在車輛上的GPS、傳感器等裝置，在發(fā)生交通事故后，將車輛所處位置、車輛受損情況及車內(nèi)乘員情況等相關(guān)信息迅速記錄下來，借助ITS構(gòu)建的先進(jìn)的信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，向交通事故緊急救援系統(tǒng)進(jìn)行信息反饋，以便得 到及時(shí)救助。該系統(tǒng)能夠極大地提高事故的響應(yīng)速度，有效降低受傷率和死亡率，從而提高行車安全性。

目前這一系統(tǒng)的研究成果主要有自動(dòng)碰撞通知裝置(ACN)，以及汽車智能“黑匣子”等。

自動(dòng)碰撞通知裝置能夠在事故發(fā)生時(shí)自動(dòng)感應(yīng)車輛發(fā)生的撞擊并當(dāng)即傳遞碰撞脈沖信息到緊急調(diào)度中心和損傷中心。碰撞脈沖信息包括車速、沖擊力方向、車輛位置、車輛型號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、駕駛員是否系安全帶等。緊急調(diào)度中心的計(jì)算機(jī)電子地圖當(dāng)即顯示出事故地點(diǎn)。損傷中心根據(jù)上述數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)傷員的損傷程度，并及時(shí)安排適當(dāng)?shù)木仍α俊?/p>

汽車智能“黑匣子”除了能夠客觀地記錄車輛發(fā)生事故前駕駛員的操作過程和種種反應(yīng)外，由于內(nèi)嵌有全球定位系統(tǒng)，交通事故處理部門還能對(duì)安裝這一系統(tǒng)的車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。一旦發(fā)生車禍，距離事故地點(diǎn)最近的交通事故處理中心可以在幾秒鐘內(nèi)獲取事故發(fā)生時(shí)的車速、車內(nèi)乘客傷亡情況等信息，并依據(jù)這些信息迅速、合理地安排救援。

綜上所述，本文構(gòu)建了如圖所示基于ITS的汽車安全系統(tǒng)框架。

4.結(jié)論

智能交通系統(tǒng)與汽車安全技術(shù)相結(jié)合已經(jīng)成為當(dāng)前汽車研究的一個(gè)熱點(diǎn)，引起人們的廣泛重視。本文通過對(duì)智能交通環(huán)境下汽車的主動(dòng)安全和被動(dòng)安全性進(jìn)行研究，建立了基于ITS的汽車安全系統(tǒng)框架。