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| 本文作者： 鄭菲 | 2017-02-24 10:48 |
雷鋒網按：本文作者鄭菲，汽車主動安全測試工程師。本文由雷鋒網獨家發布。
在ADAS的眾多功能中，AEB（自動緊急制動）聽起來安全感十足，引起了很多車主的興趣。但實際使用過程中，有的朋友可能會發現，很多裝了AEB的車依然避免不了撞車事故。那么AEB功能真的沒用嗎？本文作者將從汽車主動安全測試工程師的角度來進行專業的剖析。
一、AEB系統的含義
AEB系統是一個一般語境下使用的縮寫，Autonomous Emergency Braking，自動緊急制動。還有一個bigger than bigger的名字，前向車輛碰撞緩解系統（FVCM）。
這個系統的用途看名字就能理解：一個在緊急情況下自動對車輛制動的系統。千言萬語不如一張圖：
圖1 AEB工作過程示意圖
AEB從傳感器探測到前方車輛（目標車）開始，持續監測與前車之間的距離以及前車的車速，同時從總線獲取本車的車速信息，通過簡單的（中學物理）運算，結合對普通駕駛者反應能力的研究，判斷當前形勢并作出合適的應對：
有點不對勁，早做準備；
先喊一嗓子：哎哎，哥們兒，注意點兒；
沒反應？推你一把吧！
還沒搭理我？我先幫你帶著點剎車吧！
再踩深點吧！
剎不住了，踩死！
更進一步，可以結合下面這張示意圖來了解一下駕駛者能力和AEB開始報警/制動的時間的關系。稍后我們還會進一步地解釋這張圖。
圖2 AEB觸發時間示意圖
(其中：TTC，time-to-collision，預期碰撞發生時間)
二、AEB系統的構成
AEB系統和其他駕駛員輔助系統一樣，都由感知、決策、執行三大部分組成，具體來說（主流解決方案）就是由雷達、攝像頭作為傳感器構成感知部分，傳感器內置ECU或獨立的外置ECU完成決策，并將制動請求通過總線發送至執行器——通常是ESP，也可以是其他裝置，例如線控制動系統（比如博世的iBooster）或者獨立的高壓蓄能器控制器——對車輛進行制動。
三、AEB系統的能力和局限
首先要明確的一點是：在目前技術條件下， AEB系統不能保證駕駛者從此不發生追尾事故。目前量產車裝配的AEB系統能夠做到的事情相當有限，用數據說話：
面對靜止目標（比如前方停止的車輛，別和我提墻和樹之類的，多數系統并不會對墻作出反應），平均水平是只能完全避免35km/h左右的碰撞，還得保證周圍環境良好，比如攝像頭沒有被陽光直射之類的；
面對勻速移動目標（比如前方低速行駛的車輛，別和我提自行車，那個經常不靈的），平均水平是車速能夠降低40至50km/h，還得保證雙方基本正對，不能前車開在車道最右邊，自車開在車道最左邊這種，不然就不好說了；
面對正在制動的移動目標（比如前方一直正常行駛的突然來了一腳剎車，別和我提大馬路上一腳踩死的前車司機，特別是卡車作為前車的時候），平均水平是前車僅僅輕微制動的話（大概就是制動踏板踩下20%的水平，比正常駕駛者在紅綠燈前的制動稍重一些）還能避免碰撞，如果前車緊急制動（普通駕駛者的急剎車，不是踩死，大概就是正常駕駛者覺得心都要跳出來了的那種制動，但ABS還沒觸發），基本都得撞上。
AEB看起來是不是弱爆了？
但是，和我們的直覺相反，AEB系統所能做的雖然不是盡善盡美，卻能改寫生或死的結果。我們知道，碰撞的慘烈程度主要取決于碰撞時車輛的動能。當車輛速度降低40km/h后，車輛動能的變化如下圖所示：
圖3 制動對碰撞能量的影響
圖3中紅線是一輛重量為1200kg的汽車時速從0到100km/h時的動能，藍線是當速度下降40km/h后車輛的動能。從這張圖我們可以直觀地看出碰撞瞬間的速度對碰撞能量的巨大影響：當時速達到了120km/h，40km/h的速度降低仍能減少超過50%的碰撞能量。所以你問我支持不支持AEB？我當然是支持的。
但是為什么工程師不把AEB的性能做得更加強大從而完全避免碰撞呢？這要從兩方面來講：
AEB的設計用途；
當前技術的局限性。
1. AEB的設計用途
就像本文一開始提到的，AEB的學名其實是“前向車輛碰撞緩解系統”，這個名字當然不是隨便起的。讓我們再看一下圖2，駕駛者通過控制方向盤閃避障礙物的極限是TTC 1.0s，而此時如果相對車速低于約60km/h，仍能通過制動而避免碰撞。簡單講，當你打方向已經躲不過去的時候，制動仍然能幫你避免碰撞。
而速度超過60km/h以后，如果試圖通過制動避免碰撞的話，就要提前很多進行制動了，例如當速度為110km/h的時候，需要提前TTC 1.6s進行制動，而報警時刻更是需要提前到TTC 2.6s，此時距離駕駛者能夠通過閃避而避免碰撞的極限TTC 1.0s仍有相當長的時間。
接下來我們要看一下駕駛者的感受，如下圖所示：
圖4 對危險性的主觀感受
從圖中可以看到，駕駛者對危險的判斷是和TTC直接相關的，當TTC 3.0s以上時，駕駛者并不會感覺到風險存在，但是在TTC 1.6s以下時，駕駛者會覺得很危險。
綜合以上兩點來看，如果試圖通過制動來避免所有相對車速下的碰撞可能帶來一個問題：駕駛者會抱怨這個系統太過于敏感，明明情況盡在掌握，系統為什么要報警？為什么要制動呢？
所以很多AEB系統的設計思想是：
一方面，在駕駛者無法通過自身能力避免碰撞時通過系統干預降低事故的嚴重程度；
另一方面，通過降低車速為駕駛者贏得更多時間，從而采用變道等措施避免碰撞。
當然，在環境較為簡單的低速情況下，AEB系統通常還是能夠將車輛剎停來避免碰撞的。
2.目前技術的局限性
主流AEB系統由雷達和攝像頭進行數據融合來感知環境，其中雷達的作用距離大概在200m左右，而攝像頭大概在100m。因為天線的尺寸和特性，雷達的角度分辨率有限，例如，距離非常遠的時候雷達沒有辦法準確地測量前車是否在自車的軌跡上。此外，雷達無法分辨一塊金屬板和一輛車的區別，也經常由于二次反射等原因出現誤識別，例如把上方的限高桿或隧道口的金屬柱當成車輛。
而攝像頭相比雷達雖然具有較好的角度分辨率，并且能夠識別目標類型，但是由于感光器件的尺寸和分辨率有限，只能識別較近的物體，而且不能精確計算與物體的相對距離，還會受到能見度的影響。通常來說，人眼無法識別的目標，攝像頭也無法識別。
基于上述特性，工程師想到了將雷達和攝像頭結合起來使用，通過兩者的互相確認來提高識別的準確性。盡管如此，AEB系統仍舊會存在誤識別的問題。由于駕駛輔助系統仍舊強調駕駛者對車輛負責，所以從法律角度來說，誤識別目標造成事故，例如因為誤制動而被后車追尾，這是車企的責任；而沒有識別目標造成追尾前車，這是駕駛者自己的責任。所以如何選擇也就很清楚了。另外由于識別算法的復雜性，當前的AEB都是針對追尾工況設計的，也就是說，只識別車尾，當然，如果前車角度不是太大的情況也能識別，但是如果前車是橫穿的情況，就無能為力了，例如美國的特斯拉Autopilot致死事故。
此外要提一句，并不是所有AEB系統都具有行人識別功能，特別是僅采用雷達作為感知元件的系統，因為真實環境中的行人檢測是一項非常具有挑戰性的任務，例如站在車尾的人，站在陰影中的人，人群以及樹木等等都會造成錯誤識別或者不識別的情況，所以不要隨意進行人體試驗。
感興趣的可以看下面Volve銷售人員的演示事故視頻。
參考文獻：Handbuch Fahrerassistenzsysteme
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