福特汽車安全新技術(shù)之主動安全技術(shù)

來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：wl04qc1b 類別：品牌汽車維修時間：2006-12-10 11:03:32 【大中小】

    福特汽車公司是世界最大的汽車制造商之一，擁有眾多品牌，汽車技術(shù)研究與開發(fā)也首屈一指。該公司在其發(fā)展過程中，一直十分重視汽車安全，開發(fā)出多種用于避免或減少乘員傷害的安全技術(shù)。本文介紹了福特汽車公司的一些汽車安全技術(shù)，從中我們可以看出汽車安全技術(shù)的發(fā)展趨勢。
1 主動安全技術(shù)
    主動安全系統(tǒng)是指通過事先防范來避免交通事故發(fā)生的安全系統(tǒng)。它有望以最徹底的方式減少交通事故中的人員傷亡。這一技術(shù)是下一代汽車安全性的前沿技術(shù)之一。
1.1 EyeCar技術(shù)
    沃爾沃的EyeCar概念車可使每位駕駛員的眼睛處于同樣的相對高度上，保證提供一個對路面和周圍車道的無阻礙視野和最好的視見度。這一技術(shù)還能提供一個特定的駕駛環(huán)境。
    EyeCar概念車采用的新技術(shù)包括：
    a)眼位傳感器可以測定駕駛員眼睛的位置，然后據(jù)此確定、調(diào)節(jié)座椅的位置；
    b)電機(jī)將座椅自動升降到最佳高度上，為駕駛員提供能夠掌握路面情況的最佳視線；
    c)電機(jī)自動調(diào)整轉(zhuǎn)向盤、踏板、中央控制臺甚至地板高度，提供盡可能舒適的駕駛位置；
    d)一些有新意的設(shè)計，如重新布置的B立柱，可以減少駕駛員視野中的“盲區(qū)”；
    e)結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)有助于將碰撞力從乘員處引開，從而提高了碰撞安全水平。
    EyeCar通過使用電動座椅自動將不同身材駕駛員的眼睛調(diào)到同一高度來解決視見度的問題，同時，可對轉(zhuǎn)向盤、制動與加速踏板、地板和中央控制臺進(jìn)行調(diào)整，以構(gòu)成各自適應(yīng)的駕駛環(huán)境。同時，對B立柱進(jìn)行了重新設(shè)計，將它從駕駛員的視線中移開。因為汽車駕駛員所收到的最關(guān)鍵的信息一般有90%以上是從車外通過眼睛觀察獲得的。所以，這一改進(jìn)對于汽車的安全性具有重要的意義。
1.1.1 眼位傳感器
    沃爾沃EyeCar確定駕駛員眼睛位置時使用了兩種不同的技術(shù)。第一種靠人的眼球獨(dú)特的反射性，第二種是利用了人體的水含量。
    EyeCar的主要控制系統(tǒng)包括眼睛識別技術(shù)。其中，由位于風(fēng)窗上飾板內(nèi)的一個視頻攝像機(jī)掃描駕駛員的座椅區(qū)域以查找一個代表駕駛員臉部的模式，進(jìn)而對駕駛員臉部進(jìn)行掃描以確定其眼睛的位置，然后再找出各眼的中心。完成這三步工作時所需要的時間不到1s。
    攝像機(jī)的眼睛傳感器和計算機(jī)將這些反射的位置和一個編程模板進(jìn)行比較，升降座椅直到駕駛員處于最佳高度。然后再調(diào)節(jié)制動踏板和加速踏板、轉(zhuǎn)向柱、中央控制臺及地板，以便和駕駛員座椅高度匹配，形成一個適合個體要求的駕駛環(huán)境。
    系統(tǒng)還允許駕駛員對踏板和轉(zhuǎn)向盤位置進(jìn)行微調(diào)，以求獲得最佳的舒適性和完全符合人機(jī)工程學(xué)。
    第二種技術(shù)是在頂棚里裝了一個電容式傳感器來測量座椅上方的電場。當(dāng)人坐在駕駛員座位上時，人體的水含量使周圍電場發(fā)生改變。傳感器通過測量這一變化來探測至駕駛員頭頂?shù)木嚯x，由于不同的人之間眼睛至頭頂?shù)木嚯x差別很小，通過調(diào)整座椅位置使頭頂距頂棚7.62cm便能獲得最佳的觀察位置。
    EyeCar其它設(shè)施的設(shè)計也考慮了與這些新技術(shù)的相互配合。它將以前布置在儀表板上的操控裝置移到控制臺上，通過按人機(jī)工程學(xué)設(shè)計的轉(zhuǎn)向盤按鈕或聲控指令進(jìn)行控制。這意味著，胳膊較短的駕駛員不必再費(fèi)力地伸著胳膊去操縱空調(diào)或音響控制件。安全帶裝在座椅靠背里，因而在各種座椅高度上都能提供最佳的保護(hù)和舒適性。
1.1.2 其它提高安全性的設(shè)計
    EyeCar眼位固定系統(tǒng)可為各種身材的駕駛員提供最佳的正向視野和儀表板的最優(yōu)視角。B立柱的創(chuàng)新設(shè)計消除了側(cè)向視野的障礙。同時還提高了對側(cè)翻和側(cè)撞的防護(hù)，由于座椅位置是固定的，其結(jié)構(gòu)可以用來作為側(cè)面碰撞力的卸荷通道，將碰撞力引到車頂結(jié)構(gòu)里，避開乘員。
    EyeCar其它要素的設(shè)計考慮了碰撞時的安全性�？烧{(diào)式踏板做了重新設(shè)計，以減少正面碰撞時于踏板的羈絆或腳踝從踏板扭脫對腳造成的傷害，轉(zhuǎn)向柱在水平方向也可以伸縮，增加了駕駛員的減速空間。
1.2 CamCar技術(shù)
    林肯領(lǐng)航者汽車上采用了CamCar技術(shù)，旨在幫助提高駕駛員的感知能力。多個鉛筆大小的攝像機(jī)和三個可切換的視頻顯示屏為駕駛員提供了前、后視線，這樣既可方便停車時的操作，又可在擁擠的交通中提高行駛的安全性。
    CamCar的技術(shù)特點包括：
    a)安裝在汽車兩側(cè)的前向攝像系統(tǒng)，使駕駛員能夠繞過大型車輛提前看到隱蔽處的汽車或行人。在典型的行駛情景中，駕駛員在擁擠的車流中左轉(zhuǎn)彎時可以更容易地查看對面的車輛。
    b)側(cè)置后視攝像機(jī)提供了更廣闊的側(cè)面視野。攝像機(jī)的覆蓋面比傳統(tǒng)的后視鏡要廣，特別是對于相鄰的車道。
    c)安裝在車后、扇面形布置的四個微型攝像機(jī)可以獲得車后的全景視野。圖象經(jīng)電子合成，具有變焦和160°廣角能力。
    d)“夜眼”(NightEye)攝像機(jī)可在低照度條件下，在汽車處于倒檔時工作，即使在近乎黑暗的情況下也能提供車后近距離內(nèi)的細(xì)小影像。
1.2.1 車內(nèi)顯示
    CamCar的儀表板上設(shè)有三個視頻顯示屏，一個中心顯示屏和兩個側(cè)面附加顯示屏。顯示的圖象可以根據(jù)具體情況加以改變，以便為駕駛員提供最重要的信息。汽車的現(xiàn)實環(huán)境給顯示屏提出了特殊的問題。傳統(tǒng)的TV顯示過于眩目。有些平板式顯示屏在冷天環(huán)境下的響應(yīng)速度又不能滿足要求，同時對視角也過于敏感。為了解決這些問題，福特的研究人員引進(jìn)了一種全新的顯示方式。這種無眩光的薄型顯示屏具有響應(yīng)速度快、無虛邊、可從各個角度觀看、允許的溫度變化范圍極寬等優(yōu)點。
1.2.2 前向攝像機(jī)系統(tǒng)
    大多數(shù)人都認(rèn)為一般行駛中的“盲點”是位于旁邊車道緊靠駕駛員左肩后面的一塊區(qū)域。不過，如果駕駛員緊隨一輛大型載貨汽車或廂式汽車后面行駛，則駕駛員照顧不到的盲區(qū)要大得多。這種視線受到封堵的情況有可能是嚴(yán)重的安全隱患。例如，駕駛員可能看不見從路邊走下來的行人或從兩側(cè)擠進(jìn)來的車輛。這種情況下進(jìn)行左轉(zhuǎn)彎可能是一次痛苦的經(jīng)歷。
    CamCar攝像機(jī)系統(tǒng)使用了兩個鉛筆大小的前向攝像機(jī)，裝在汽車的兩側(cè)，提供繞過障礙物的視野。覆蓋角可達(dá)22°，在300m的距離上相當(dāng)于116m寬的視場。
    儀表板上的兩個附加顯示屏一般顯示側(cè)面的后向視野，但如果駕駛員想繞過障礙物了解前面的情況，可以按下一個按鍵，將顯示切到兩個前向攝像機(jī)攝取的畫面，這樣駕駛員就能繞著彎的看到前面的東西了。
1.2.3 增強(qiáng)的側(cè)面視野
    CamCar攝像機(jī)系統(tǒng)的第二個部分由兩臺后向攝像機(jī)組成，這兩臺攝像機(jī)不間斷地提供相鄰車道的后向視野。其覆蓋范圍比傳統(tǒng)的后視鏡寬廣得多。這樣，駕駛員在換道前就能對后面駛來的車輛加以監(jiān)測。這種后向視野事實上沒有盲點。
    后向攝像機(jī)與前向攝像機(jī)一樣，大小如同一根鉛筆，裝在汽車側(cè)面，和側(cè)視鏡差不多。圖象在儀表板中央顯示屏兩則的附加顯示屏上顯示。其鏡頭可以提供一個較廣闊的視野，同時并不過份扭曲距離感。每側(cè)攝像機(jī)的覆蓋角為49°。
1.2.4 車后全景視圖
    CamCar的后向視野是通過精確設(shè)計安裝在車后的4個微型攝像機(jī)得到加強(qiáng)。4個攝像機(jī)呈扇形展開，以4個分開的圖象，來捕獲車后一個很寬的區(qū)域內(nèi)的路面情況。
    這些圖象被送入一個復(fù)雜的計算機(jī)程序中進(jìn)行比較和疊加，然后合成一個無縫的全景視圖。總覆蓋角可達(dá)160°，比一般的后視鏡要寬得多。
    在特別長的汽車上，由于與后窗玻璃的距離太遠(yuǎn)，傳統(tǒng)的后視鏡可能生成一種“隧道幻象”。同樣，現(xiàn)代汽車后部采用的暗色隱私玻璃，也使后視鏡的映象受到影響。全景式攝像機(jī)成功地解決了所有這些問題，但同時它卻損害了隱私玻璃固有的利于降溫和保密的優(yōu)點。
1.2.5 NightEye(夜眼)攝像機(jī)
    當(dāng)CamCar的駕駛員接通倒車視野時，中央顯示屏切換到NightEye低照度攝像機(jī)顯示。這一攝像機(jī)可以在白天或極暗的照度下提供緊靠車后區(qū)域的細(xì)部圖象，以便對汽車進(jìn)行安全的操作。這種NightEye視頻圖象比駕駛員通過后窗遙望所見的景象要細(xì)致得多。它使駕駛員可以估計與后保險杠鄰近物體的距離。與感測距離的倒車輔助系統(tǒng)不一樣，這種攝像機(jī)可以顯示障礙物。
    所有這些技術(shù)以及一些別的技術(shù)能夠結(jié)合起來為駕駛員提供一個汽車及其周圍景物的鳥瞰圖。此外，研究人員還在探索將富有創(chuàng)新意義的夜眼低照度技術(shù)應(yīng)用到所有視頻攝像機(jī)上，徹底消除前照燈及其它亮光源所帶來的眩目問題。因此高技術(shù)的視頻攝像機(jī)有可能構(gòu)成全面碰撞避讓系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
1.3 SensorCar技術(shù)
    在交通傷亡事故中，碰撞行人占有很大的比例。馬自達(dá)SensorCar概念車中采用的碰撞預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)主要是為了減少追撞和傷害行人的事故，對于今后在事故防范方面的進(jìn)展具有重要的意義。
    SensorCar概念車采用的新技術(shù)包括：
    a)裝在格棚上的激光雷達(dá)裝置監(jiān)測車前行人的行動，如測到有人走入汽車的行駛中線便點亮儀表板上的警示燈，使前揚(yáng)聲器發(fā)生訊響，甚至鳴響喇叭；
    b)安裝在后保險杠中監(jiān)測后面車流情況的傳感器由計算機(jī)程序控制確定有無撞車的可能；
    c)在馬上要發(fā)生后端碰撞時，后端警示系統(tǒng)啟動安全帶電動預(yù)緊器，自動拉緊安全帶，最大限度地減少系安全帶乘員傷害的危險。該系統(tǒng)還會點亮儀表板上的一個警示圖標(biāo)，同時通過后揚(yáng)聲器發(fā)出警報訊響。
1.3.1 行人安全
    行人被撞事故在交通事故中占很大比例。例如在印度，行人死亡占交通死亡人數(shù)的40%以上，另外的40%為其它非汽車(如自行車或輕騎)駕乘者的死亡。在日本，行人死亡占交通事故死亡人數(shù)的28%，自行車與摩托車駕乘者的死亡占另外的31%。事故分析表明，人--車相撞事故的一個主要原因是駕駛員沒有看到行駛方向上的行人，或看見時制動已為時已晚了。
    SensorCar采取的設(shè)計思想是向駕駛員提供預(yù)警，從而避免碰撞的發(fā)生。馬自達(dá)的SensOECar采用主動傳感器監(jiān)測汽車前方的行人交通，當(dāng)測出有人進(jìn)入汽車的行駛路線時便發(fā)出警示，提醒駕駛員采取必要的措施。
    SensorCar采用一個裝在格棚上的激光雷達(dá)裝置來掃描汽車前方的行人，它發(fā)出一道波束，碰到行人后波束被反射回傳感器，然后對反射波進(jìn)行分析。
    該系統(tǒng)可以探測到距車45m遠(yuǎn)穿黑色衣服的行人，穿白色衣服的行人反射率高一些，探測距離可達(dá)60m。它還可以區(qū)分人和外形類似的無生命靜止物體，如樹木或電線桿。
    如果該系統(tǒng)確認(rèn)行人將進(jìn)入2m寬的汽車行進(jìn)通道，并有發(fā)生事故的可能性時，便鳴響車內(nèi)的警報訊響器，同時接通儀表板上的警示燈。
    如果車速和行人的距離表明需要緊急制動才能避免碰撞時，SensorCar還會鳴響汽車的喇叭。
1.3.2 預(yù)防追撞
    在SensorCar的后保險杠上，相隔60mm裝有兩個傳感器，對周圍車流進(jìn)行不間斷的監(jiān)測。與行人傳感器一樣，這個傳感器也將其數(shù)據(jù)送到一臺專用計算機(jī)進(jìn)行分析。計算機(jī)比較其它汽車的距離、接近角度和速度以確定有無與之相撞的可能。
    如果系統(tǒng)確認(rèn)有可能發(fā)生重大的追撞，便可通過后揚(yáng)聲器發(fā)出警報訊響，同時點亮警示圖標(biāo)，提請駕駛員注意危險。
    如果接近汽車的速度大到需要進(jìn)行緊急制動的地步，SensorCar便判定碰撞馬上就要發(fā)生，此時，電動卷收器會立刻拉緊前座腰肩式安全帶，使駕駛員和前排乘客貼緊座椅靠背和頭枕，減少受到追撞時向后移動的距離。事故研究表明，當(dāng)乘員頭部離頭枕的距離在10mm以內(nèi)時，頸部受傷的可能性會大大減小。由于預(yù)緊器是電動的，可以自動復(fù)位供再次使用。
    此外，SensorCar還裝備了頭枕自動調(diào)整系統(tǒng)，利用乘員的體重將頭枕調(diào)升到最佳位置。
    行人報警器通過汽車的后揚(yáng)聲器單獨(dú)發(fā)出一種警示訊響，為駕駛員顯示危險來自的方向。
    只要發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，不管汽車是靜止還是行駛，該系統(tǒng)都能起作用。交通擁擠時，汽車往往是頭尾相接，因此，消除虛假警報非常重要。例如，汽車從旁邊車道趕上來不會發(fā)生追尾。盡管系統(tǒng)對這種情況會密切監(jiān)測，但不會啟動安全響應(yīng)，除非認(rèn)為肯定要發(fā)生事故。如果后面趕上來的車輛采取尾隨的方法，準(zhǔn)備一有機(jī)會就突然加速擠進(jìn)來。在這種情況下就有可能發(fā)生事故，此時SensorCar安全系統(tǒng)會起動追撞報警并接通肩帶拉緊電機(jī)。

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