AEB-自动紧急制动系统简介

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本文简单介绍了AEBs的工作原理、系统组成、产品交互以及存在的问题，以供参考。

01前言随着主动安全技术的不断发展，自动紧急制动AEB对行车安全的提升有显著效果，美国公路安全保险协会研究发现90％的交通事故是由驾驶员的注意力不集中而引起的，装备了AEB的车辆可以减少27％的事故发生率，其中追尾减少率为38%，并能明显减少事故伤亡。
随着现实需求带来的汽车安全技术的发展，汽车自动紧急制动系统AEB越来越多的应用到车辆上，已得到大量应用。近些年在保险业、汽车安全组织和政府的共同推动下，AEB成为了越来越多车型的标配，各家车厂都积极发展、配备到近几年出厂的新车上，纷纷将AEB功能等作为新车上市的重要卖点之一。
随着自动驾驶的发展，AEB可能还会向着更高性能发展。






02概述汽车自动紧急制动系统即AEB（Autonomous Emergency Braking）系统是一个辅助刹车的电子系统，是一种汽车主动安全技术。AEB系统是协助驾驶员进行紧急刹车的主动安全配备装置，是指车辆在非自适应巡航的情况下正常行驶，如车辆遇到突发危险情况或与前车及行人距离小于安全距离时主动进行刹车（并不一定能够将车辆完全刹停），避免或减少追尾等碰撞事故的发生，从而提高行车安全性的一种技术。



AEB从工作原理上讲，就是一个感知-运算-执行的闭环循环过程,基于环境感知传感器（如：毫米波雷达或视觉摄像头等）感知前方可能与车辆、行人或其他交通参与者所发生的碰撞风险，并通过系统自动触发执行机构（如:电子稳定程序ESP）来实施制动，以避免碰撞或减轻碰撞程度；从汽车工程学上讲，就是基于车内传感器各种监测，配合系统控制器控制，与之配套的运行软件和算法组成的综合型电子控制系统。
要注意碰撞预警（collision warning）和碰撞缓和（collision mitigation）系统之间的区别：预警系统将警告驾驶员即将发生碰撞，但不会采取诸如刹车之类的规避行动；缓和系统将提醒驾驶员，如果不采取任何措施，该系统将进行刹车，以避免或减轻碰撞的严重程度。


03AEB系统组成自动紧急制动系统AEB主要由行车环境信息采集单元（传感器）、电子控制单元（中央处理器）和执行单元（执行机构）三部分组成，包含报警与紧急制动两大系统，主要由测距模块、数据分析模块和执行机构模块三大模块构成。AEB系统还可看成由两个系统组成，包括车辆碰撞迫近制动系统（CIB）和动态制动支持系统（DBS），其中CIB系统会在追尾以及驾驶员未采取任何行动的情况下，会紧急制动车辆，而DBS在驾驶员没有施加足够的制动行动时，会给予帮助避免碰撞。能对前方车辆、自行车、行人预警，能对前方动态、静态车辆实施主动制动处理。



感知模块是AEB系统的关键部件，主要是采用红外、超声波、摄像头、激光、雷达等一些测量方式，实现形式主要有激光雷达、毫米波雷达+激光雷达+摄像头、中距离雷达+前方摄像头、单摄像头以及立体摄像头等。



目前常用的两种检测方式为摄像头和豪米波检测，但是这两种检测方式都有一个致命的缺陷：在前方障碍物较多时无法正确分辨！这也是当前很多AEB系统失效的主要原因！AEB系统主要是对车辆和行人进行有效识别，但对于自行车、电瓶车、三轮车、小动物等其他障碍物的识别，还没有哪一家有相对稳定的产品。
博世目前主流的传感器就是第四代毫米波雷达和第二代摄像头（包含单目、双目），目前在售量产车型上搭载的博世系统基本都是这两代传感器。博世已经具备了量产第五代毫米波雷达以及第三代摄像头的能力，小鹏P7是首款搭载了5个博世第五代毫米波雷达。
采用视觉方式来实现AEB系统，成为了众多厂家开发的新热点。但基于摄像头的系统在检测范围和速度方面受到限制。实现上主要分为单摄像头和立体摄像头两种。
采用单摄像头的AEB系统，就是由单个向前拍摄的摄像头模块来实现AEB功能。该摄像头被安装于内后视镜底座的附近，为的是能够获得更好的“视野”。同时也不能偏左或者偏右太多。摄像头坐标系与车辆坐标系偏离过大会对距离估算产生较大的影响。
单目自动紧急制动系统是通过机器视觉的原理，通过大量数据的学习，对前方目标进行标定和判断。虽然可以判断出前方物体的种类，但也导致了几点不足。
第一，基于单目摄像头的自动紧急制动系统，需要大量数据进行学习和训练，这就意味着新入局的公司自然在数据积累上与传统厂商有巨大差距。
第二，对于一些样本数量较少或难以提取有效特征的情景和物体（如动物，路障，不规范的交通工具，隔离带，植物，坑洞等），单目系统由于学习样本的局限性无法做出有效识别。
第三，由于单目系统的判定过程，需要通过摄像头拍摄的照片进行分析，先对学习过的障碍进行识别，再分析距离，它的工作准确率对照片的质量有着较高的要求；而行人识别等功能的准确率受到阳光直射、夜晚光线昏暗或者城市灯光等因素干扰，只能有条件地工作。
单摄像头模块横向体积小，内部计算量小，成本低，缺点比较明显：对于距离不敏感。
采用立体摄像头的AEB系统，则是相对于单摄像头多了一个镜头。依据仿生学原理，模仿人的眼睛实现一个立体视觉的效果，从而最终实现AEB功能。这种方式对于距离判断会比较精确。
大部分受到成本的限制，使用一个单目就足以满足3星或4星安全评级标准。比如在Mini和宝马2系中，Veoneer基于Mobileye的单目甚至可以执行一些stop-go的TJA功能。
博世前两代摄像头已经能够做到对交通标志、车道线、行人、骑行者等进行识别，可为ACC自动适应巡航、自动切换远近光灯、自动紧急刹车等功能服务，第三代摄像头在此基础上更进一步，各方面性能都有提升。
博世第三代摄像头像素提高到200万，最大水平视角达到100°，在75m范围内可以通过立体视觉产生视差进行空间检测。其次，博世第三代摄像头信息处理应用了密集光流检测法，其可识别路边打伞的目标人群，能清晰地做好轮廓区分；同时，运用人工智能算法，将卷积神经网络算法集成在SOC（服务器操作中心）上，加强对物体的检测；最后，将密集光流检测和纹理检测结合起来，博世第三代摄像头可支持对红绿灯的检测。


04AEB产品交互1. 欧洲法规要求车辆上电后进行AEB自检，需要在仪表上点亮自检灯。

2. 当AEB关闭时仪表指示灯点亮。




3. 当AEB出现故障时仪表指示灯点亮。




4. 中高速行驶，与前车跟车过近时，会在组合仪表上出现图片文字提示，例如“请保持安全车距”，或者距离再近一些的时候发出“请制动”的提示音，实际上这是FCW的功能，即前方碰撞预警。





5. 当驾驶员对于车内警示灯和警示音没有做出反应时，未采取任何避让措施，且碰撞时间小于2.7s，碰撞事故迫在眉睫时，汽车自动紧急制动系统会在无驾驶员干预的情况下自动采取刹车措施，将进行全速自动紧急制动，尽可能地避免碰撞事故或减轻对驾乘人员的伤害程度。此时在仪表上通过图文提示，例如“自动紧急制动”。



6.开关设置，一般会设置FCW的开关，有一些车型（特别是海外版）还会增加敏感度或者碰撞警告时机的选择，敏感度的设置可以有效缓解FCW触发过于敏感的问题。




05问题AEB当前存在的问题：

1、受路况、天气等外界因素影响较大
2、受工作速度区间的限制（大致在5km/h-80km/h之间）
3、受光线影响较大，例如在黑暗或隧道中不起作用
4、自行车或轮廓模糊的行人不能有效识别
为什么高速行驶时AEB会失灵？
AEB一般在低速情况下（例如20mph）系统会表现的比较正常，但在高速状态下（例如70mph）就要另当别论了。根本原因是ADAS是遵循“不伤害为先（first do no harm）”的开发哲学，车辆在低速下突然刹车不会有什么大问题，但在高速状态下因制动距离发生极大变化，系统在车辆距离目标物的远处就要开始刹车，这会导致系统产生对周边状况的一系列误判，如会把邻车道的物体识别在本车道上等，还要考虑到在高速下急刹车对驾驶员本身的伤害与追尾安全隐患之间的矛盾。