智能安全系统实现安全“智能”化

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智能安全系统实现安全“智能”化 [复制链接]

随着汽车工业和电子工业的不断发展，特别是IT行业的迅猛发展，
使得汽车电子和智能化的结合越来越紧密。在汽车被动安全领域，乘
员约束系统继安全带、安全气囊之后，已开始向智能安全约束系统发
展(以下简称智能安全系统)。美国已经颁布了FMVSS208法规最终
版，对“智能被动安全约束系统”提出了具体的要求和实施进程。世
界各国的汽车巨头和配件供应商，也都在对各种“智能安全系统”进
行研究，智能型的被动安全约束系统已经成为下一代汽车的新装备。

　　智能安全系统让安全保护升级

　　传统的汽车安全气囊在研制配套时，是在实验室内，用标准的假
人，以标准的姿势，放在标准的位置上，按标准的方法，进行标准速
度的碰撞，再对试验数据进行标准的滤波处理，看结果是否满足法规
要求。因此，这种按标准撞车配套的安全气囊在实际使用时，情况相
差甚远，不同的碰撞情况和速度，不同高矮胖瘦的人，不同的坐姿，
使得碰撞后的结果差异很大。在大多数情况下，发生碰撞时，安全约
束系统对乘员都能起到一定的保护作用，也挽救了不少乘车者的生命，
这在各国的交通事故统计数据中可以明显看出。但在极少数情况下，
譬如矮小身材的妇女或儿童乘坐前排时，由于身体或头部过于靠近方
向盘或仪表板，没有气囊展开的空间，此时如果发生碰撞事故，气囊
展开将是非常危险的，不仅无法保护乘员，还极有可能在展开时伤害
乘员，而这在当时的技术条件下也是难以解决的。为了避免气囊在展
开时带来不必要的伤害，最简单的方法是安个开关，驾驶员认为气囊
可能对乘员有危险时，就把气囊电路关掉。
　　智能安全系统的基本出发点是，无论乘员是何人，以何种姿势和
何种位置坐在车里，任何时候智能安全系统都不会伤害乘员，在符合
气囊使用条件的情况下，才对乘员进行碰撞时的安全保护。智能安全
系统要求设备能够自动判断出乘员的身高、体重及坐姿，还有坐椅及
安全带的工作状态，根据不同的情况确定是否展开气囊以及何时展开
和怎样展开(可分级展开)。智能系统不仅要判断是否发生了碰撞，还
要判断此时的乘员是否处于可以保护的范围内，以及应采取何种方法
进行保护。

　　可实现更多功能

　　智能安全系统与传统的安全约束系统相比较，其新功能包括：一
是乘员及车辆状态识别；二是可多级展开的气体发生器；三是带限力
器的预张紧安全带。
　　现在已研制出双级展开的气体发生器，可使气囊以不同的充气量
进行展开，如果气体发生器是一大一小的两级发气量，可组合出多种
展开型式，如：单级小气量、单级大气量、双级特大气量及双级超大
气量等。智能系统可根据乘员的情况和碰撞的程度，选择最佳的气囊
展开方式，以达到最优的保护效果。
　　带限力器的预张紧安全带，可以在系统检测到碰撞并且需要对乘
员进行保护的时候，与多级气囊协同工作，主动拉紧安全带，限制乘
员的移动。当碰撞过程中安全带的拉力过大而可能对乘员造成伤害时，
限力器开始工作，以适当的拉力放松安全带，避免乘员被安全带拉伤。
　　乘员及车辆状态识别装置是智能系统的核心，主要由各种传感器、
信号传输部件(或网络)、ECU(电子控制单元)及软件等组成。传感器
又根据工作任务的不同，可分成车辆运动状态监测传感器、车辆内部
状态监测传感器和乘员识别传感器等。
　　车辆运动状态监测传感器有：三轴向加速度传感器、速度传感器、
车轮转速传感器、角加速度传感器以及压力传感器等，用于判断车辆
的运动状态和是否发生碰撞。
　　车辆内部状态监测传感器有：坐椅位置传感器、安全带状态传感
器、方向盘位置传感器等，以光电开关或霍尔磁感应传感器等类型为
主，用于确定车内与乘员安全有关的各部件的工作状态和位置。

　　乘员识别成重中之重

　　乘员识别是智能系统中的重中之重，目前有多种方案正在进行研
发。乘员的识别是一个比较复杂的过程，传感器需要探测车内特定范
围内的三维空间状态，坐椅承载物体的质量并判别其性质，其头部和
四肢在什么位置，并通过ECU的综合分析判断，才能采取有效的保护
措施。
　　由于激光和微波测距对人体有一定的危害，目前，还没有被用来
进行车内的测量而主要用于车外的主动安全防撞系统。
　　无论采用哪种方式进行乘员识别，智能安全系统的组成都要比传
统的安全气囊复杂得多。传感器的数量和信号的传输量及处理工作都
大大增加。在提高了使用效果的同时，对智能安全系统自身的可靠性
和使用寿命也都提出了更高的要求。在装车使用的年限内，要保证系
统正常工作，系统和传感器还必须具备自诊断能力和容错纠错能力，
同时还要有一个可接受的全寿命使用成本。

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三种乘员识别方案

　　目前正在研制的乘员识别方案有三种。一是压力分布称重坐椅+
红外线探测传感器和超声波测距传感器组成的乘员识别系统(一般要装
三组传感器)，由坐椅测量乘员的质量和乘坐位置，三组探测传感器测
得乘员头部位置并区分是物体还是乘员，从而确定此时乘员的乘坐状
态。二是压力分布称重坐椅+双镜头光学识别(CCD)传感器组成的系统，
由坐椅测量乘员的质量和成坐位置，摄像镜头摄取乘员的影像并进行
姿态识别。三是由电场感应探测传感器和专用坐椅组成的人体姿态探
测系统，可通过测定车内感应电场的分布来确定乘员的姿态。