自动紧急制动(AEB)如何保护您避免碰撞?
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自动紧急制动(AEB)是一种主动安全系统,它融合雷达、摄像头和激光雷达等传感器的数据,在毫秒之内计算出碰撞风险,并在驾驶员未能及时反应时自动接管制动.也就是说,它不是在事故发生时才出手,而是在事故形成之前就介入.那么,车内的这位默默无闻的助手到底是如何工作的?让我们一起潜入传感器的世界吧!
要点速览
- Euro NCAP自 2014年起 将AEB系统纳入安全评级.
- 大多数AEB系统在约 10-80 km/h 的范围内工作;行人检测通常仅限于较低的速度.
- 美国NHTSA的新规要求,自2024年起,车辆必须能够针对 145 km/h以下的车对车碰撞、 72 km/h以下的车对行人碰撞自动制动.
- 新一代系统在测试中能够避免 56 km/h以下的全部正面碰撞.
- AEB的效能老一代约为 46% ,而新一代提升至 52%- 也就是说,仍有很大的改进空间.
被动与主动安全的区别:AEB处于什么位置?
先从一个问题说起:当安全气囊帮你的时候,事故其实已经发生了,对吧?安全气囊、安全带和溃缩吸能区属于 被动安全 的范畴,它们在碰撞发生时及之后保护你.而AEB的运作逻辑恰恰相反:它的目标是让碰撞根本不发生.因此它属于 主动安全 家族,与ABS、ESP和牵引力控制系统同属一个团队.
你可以这样理解其中的区别:被动式ADAS系统只会向驾驶员发出危险警报,但不会干预.而AEB则是在警告不够用的时候,亲自坐上驾驶席——抱歉,是坐上踏板席.正因如此,Euro NCAP非常重视AEB:自2014年起就将城市(city)和城际(interurban)AEB系统纳入星级评分.所以,如果你今天买了一辆五星安全评级的车,你就知道它至少配备了一套AEB系统.
还有一个重要细节:AEB是在驾驶员分心或误踩刹车等情况下的最后一道防线.它不是一个永远替你开车的系统;只有当风险超过阈值时才会介入.
AEB的眼睛:雷达、摄像头和激光雷达是如何工作的?
AEB的超能力不在于单一传感器,而在于三者的结合.这被称为 传感器融合 ,每种传感器都有自己的超能力,也有自己的短板.
- 雷达: 它发射无线电波,并根据返回的信号计算距离、相对速度(多亏了多普勒效应!)和运动方向.它不受雾、雪或黑暗的影响,作用距离远.但它的空间分辨率较低,无法判断探测到的物体究竟是什么(是行人还是交通锥?).金属表面甚至可能出现"幽灵物体"反射.
- 摄像头: 视觉目标识别的冠军.它通过深度学习模型(如 YOLO、Faster R-CNN)识别车道线、交通标志、行人和骑行者.但在弱光、雾天和雨天会遇到问题;单目摄像头天然无法测量深度.
- 激光雷达(Lidar): 发射脉冲激光并测量返回时间,从而生成环境的三维"点云"地图.它能提供厘米级精度的距离数据,即使在完全黑暗中也能工作.可惜的是它没有颜色信息,且会受到恶劣天气的影响.
看到了吗?任何单一传感器都不完美.雷达说"有东西在接近",摄像头说"那是一个行人",激光雷达说"距离正好是那么远".将三者的答案结合起来,才能得到可靠而稳健的感知——而正是这种组合将误报降到最低.当前的进展之一是 4D雷达:它在传统雷达的基础上增加了高度数据,从而提供更丰富的场景感知.
碰撞风险是如何在毫秒之内计算出来的?
传感器采集了数据,然后会发生什么?你可以把典型的 AEB 架构想象成一条链:传感器与环境感知 → 传感器融合与跟踪(将目标合并并持续监测) → 决策逻辑 → AEB 控制器 → 车辆动力学.在融合阶段,所有检测结果被合并到同一个列表中,多目标跟踪器(multi-object tracker)实时跟踪每一个目标;位置估计通常使用扩展卡尔曼滤波器(EKF).听起来像科幻小说,但这一切都在零点几秒内完成!
TTC:距碰撞的剩余时间
系统核心的关键概念 TTC 即"time to collision",指距碰撞的剩余时间.系统利用与前车的距离和相对速度持续计算这一时间.逻辑非常简单:如果 TTC 短于你需要做出反应的时间加上让车辆完全刹停所需的时间,第一级就会启动: FCW即前方碰撞预警.车辆不是用喇叭,而是用"哔"声对你说:"该醒醒了!"
如果你仍然没有反应,情况就变得严重了.AEB 会 分级制动 :先进行多阶段部分制动,然后是全力制动.想象一个仿真例子:从路边冲出的儿童行人,传感器在最初 2.3 秒内根本看不到他;第 2.4 秒时首次部分制动启动,4.1 秒时车辆完全停住,碰撞在距离行人约 2.1 米 之处被完全避免.这就是工程学在短短几秒内创造的奇迹!
还有一个有趣的技术争论:经典 TTC 计算假设两车的相对速度保持不变.但现实中刹车可是会被突然踩下的!因此工程师们正在开发 ETTC 以及二阶 TTC 等更智能的模型,将相对加速度也考虑在内.简而言之,算法也和我们一样努力学习、不断提升自己.
如果驾驶者对警告没有反应会怎样?
AEB 的关键时刻就在这里.如果驾驶员没有及时对警告做出反应,系统会独立于驾驶员采取行动:当碰撞风险增加且车辆没有减速时,系统会在碰撞发生前立即施加自动紧急制动.系统能够让车辆减速,甚至在某些情况下完全停车.此外,还有一些系统会在急减速时让刹车灯闪烁,以提醒后方驾驶员——很聪明,不是吗?
这里的关键点是:当 AEB 接管制动时,它不允许驾驶员干预.其目的是弥补疏忽或恐慌的瞬间.因此,把 AEB 当作"自动驾驶"是一个大错误;它只是在最关键几秒内的备用呐喊.
AEB 在所有速度下都工作吗?速度阈值和系统限制
不——而这个问题的答案也许是最令人惊讶的部分.大多数 AEB 系统为低-中速设计,通常在大约 10-80 km/h 的范围内工作.而高速 AEB 系统则是为了在 80-100 km/h 左右的速度下预防或减轻严重事故而设计的.行人检测通常局限于较低的速度;在老款车型中,这个界限可能在 40-60 km/h 的范围内.
表格大致如下:
| 系统范围 | 典型速度界限 |
|---|---|
| 大多数 AEB 系统的工作范围 | 约 10-80 km/h |
| 高速 AEB 系统 | 约 80-100 km/h |
| 新一代系统在测试中预防的上限 | 直到 56 km/h 的所有碰撞 |
| NHTSA 强制要求:与前车碰撞 | 最高至 145 km/h |
| NHTSA 强制要求:行人碰撞 | 最高至 72 km/h |
| 重型车辆 AEB 测试规则的上限 | 80 km/h |
这个表格中最引人注目的一行是 NHTSA 于 2024 年 4 月发布的最终规则:在美国,轻型车辆在与前车即将发生碰撞时必须在最高 145 km/h的速度下,而在行人碰撞时则必须在最高 72 km/h的速度下进行自动制动.该机构还曾建议禁止在 10 km/h 以上的速度下手动关闭系统.也就是说,AEB 不再是可选的额外配置,而是正式成为强制装备.
在效果方面也有切实的进展:老一代 AEB 系统的有效性约为 46% ,而新一代系统中这一比例已上升至 52%.在测试中,新一代系统能够预防最高 56 km/h的所有前方碰撞.但坦白说:这也表明几乎每两个风险中就有一个仍然无法被预防.这项技术并非魔法,而是一个不断发展的工程领域.
Euro NCAP 测试:如何检验行人和骑行者?
Euro NCAP 不仅在车对车场景中测试 AEB, 还将其作为易受伤道路使用者 (VRU) 保护的一部分.现行协议涵盖车辆-行人、车辆-骑行者和车辆-摩托车骑手场景.骑行者检测与预防测试则始于 2018 年;首次使用的是 Nissan LEAF 对骑行者的自动紧急制动也进行了测试,车辆获得5星评级.在行人保护评估中,头部、大腿和小腿冲击测试与AEB测试数据结合使用.也就是说,你的头部、臀部和腿部会分别被评估会发生什么 - 残酷但现实!
测试场景非常详细.例如在“儿童行人从道路附近横穿”场景中,渐进式制动阶段用颜色代码跟踪:灰色(系统禁用)、黄色(第一阶段部分制动)、橙色(第二阶段部分制动)和红色(完全制动).车对车场景中,前车减速、接近停止车辆等不同情况也分别进行测试.总共有数十个场景;制造商必须让自己的系统真正表现出色才能通过这些测试.
幽灵刹车:AEB为什么会无故刹车?
现在来说说令人恼火的一面. 幽灵刹车,即幽灵式制动:指AEB或自适应巡航在没有真实碰撞风险的情况下突然刹车.当你坐在车中间,无缘无故被急刹车时,你不仅会吓一跳,后面的司机还可能会骂你!
那么为什么会发生这种情况?有几个罪魁祸首:
- 环境因素: 阴影区域、低角度照射的阳光、恶劣天气条件可能导致系统误以为存在不存在的障碍物.
- 场景误读: 高架桥通道或路面上的井盖可能被误认为是固体物体.
- 传感器脏污或未对准: 摄像头和雷达依赖非常精确的校准;如果传感器脏污或错位,系统就容易产生误判.
这正是传感器融合的另一个价值所在:通过其他传感器来平衡单个传感器的误判,从而减少误报.开发人员关注的主要目标也是如此 - 优化制动算法以将误报降到最低,并进行全面的真实世界测试.此外,人们还在讨论,幽灵刹车对车队运营商来说在责任(liability)方面构成了严重的负担.
AEB的未来:传感器与算法将走向何方?
雷达方面有令人兴奋的创新:增加高度数据的 4D雷达、高分辨率雷达阵列、软件定义雷达以及机器学习集成.我们还看到结合激光雷达、雷达和摄像头的系统的专利申请——制造商正在认真投入三传感器组合.甚至还有一些大学项目,利用安装在道路沿线基础设施中的雷达设备收集散射信号,比传统雷达更快得多地确定目标方位.
最后一个关键点:没有任何单一系统是足够的.主动和被动安全功能的综合评估,能够产生比各自单独提供的安全效益更大的价值.也就是说,AEB + 强固车身结构 + 安全气囊 + 安全带的组合才是真正的赢家.我们在考试中是作为团队拿到高分的,而不是单打独斗!
总而言之:AEB是试图防止碰撞的最聪明的邻座同学.雷达告诉你距离和速度,摄像头告诉你那是什么,激光雷达告诉你精确位置;TTC计算衡量风险,如果你反应太迟,它就接管刹车.它仍然有局限,有时仍会看到“幽灵”——但每一代新产品都在变得更好.那么你的车有AEB吗?下次选车时别忘了问这个问题!