汽车自动紧急制动AEB是如何识别障碍物并刹停车辆的?

汽车自动紧急制动系统(AEB)通过融合雷达、摄像头等传感器实时感知环境,结合算法计算碰撞风险,并在驾驶员未能及时反应时自动执行分级制动直至全力刹停。

一、感知层:AEB的“眼睛”

AEB系统依赖多种传感器协同工作,以识别前方障碍物。

1. 主要传感器类型

摄像头:用于识别车辆、行人、自行车、交通标志等视觉特征,但受光线和天气影响较大。

毫米波雷达:通过发射电磁波探测物体的距离、速度和相对运动,抗恶劣天气能力强。

激光雷达:提供高精度的三维点云数据,能更准确地识别异形障碍物和低矮物体,是高端方案的常用配置。

2. 传感器组合与方案

  • 方案类型
  • 典型配置
  • 优势
  • 局限
  • 单目视觉方案仅靠摄像头成本低、普及率高测距精度有限,易受光照干扰
  • 雷达+视觉融合毫米波雷达+单目/双目摄像头综合性能均衡,多数主流车型采用静态物体识别仍需优化
  • 多传感器融合摄像头+毫米波雷达+激光雷达识别精度高,支持全天候、全场景成本较高

二、决策层:AEB的“大脑”

系统获取传感器数据后,通过算法快速计算并判断是否触发制动。

1. 核心计算指标

碰撞时间(TTC):系统基于本车与障碍物的相对速度、距离、运动轨迹,实时计算预计碰撞时间。

风险等级划分:当TTC小于前方碰撞预警阈值时,系统发出声光或触觉警报;当TTC小于AEB触发阈值时,系统自动介入制动。

2. 分级制动策略

大多数AEB系统采用分阶段干预策略:

预警阶段:通过仪表盘闪烁、蜂鸣声或座椅震动提醒驾驶员。

预制动阶段:短促制动以唤醒驾驶员注意力,同时预紧安全带,施加约30%的制动力。

部分制动阶段:使用50%制动力减速,自动关闭车窗天窗并开启双闪。

全力制动阶段:若驾驶员仍无反应,系统实施最大制动力紧急制动,力求完全刹停或最大化减轻碰撞力度。

3. 算法的权衡难题

AEB系统面临的一大挑战是“误触发”与“漏触发”之间的平衡:

灵敏度过高:可能因路牌、飞溅的塑料袋等非危险目标触发急刹车,导致后方追尾风险。

灵敏度过低:可能在真正需要时未能及时刹停,导致碰撞事故发生。

车企的保守策略:为避免因误触发引发争议或法律责任,多数车企在算法标定时更倾向于“宁可漏判,不可误判”的保守策略。

三、执行层:AEB的“手脚”

当决策系统判定需要制动时,指令被发送至车辆制动系统。

1. 制动响应过程

系统向制动控制单元(如IPB、ESP)发出请求,施加目标减速度。

制动系统需在毫秒级时间内建立压力,实现快速响应。

部分系统支持制动预充压,提前将刹车油泵压力建立好,缩短后续制动响应时间。

2. 高速场景的挑战

物理定律限制:车速越高,相同的距离对应的制动时间越短,对AEB的响应速度要求越高。

性能上限差异:传统AEB的触发上限通常在70km/h左右,但通过提升感知和算法能力,部分车企已实现120km/h甚至130km/h时速下的刹停。

车身姿态干扰:紧急制动时车辆前部下沉,可能导致前方传感器(如雷达)的探测方向偏移,影响对前方危险车辆的持续追踪。高水平车企会通过传感器模块的自动调节来抵消这一干扰。

四、技术边界与现实局限

AEB并非万能,其效果受到多种因素制约。

  • 制约因素
  • 具体表现
  • 恶劣天气暴雨、浓雾、大雪会削弱传感器性能,降低识别准确率
  • 异形障碍物低矮物体、不规则形状的障碍物(如掉落轮胎、石块)可能无法被有效识别
  • 静止物体识别算法为过滤路牌、桥梁等静止误报,有时会降低对静止车辆或路障的识别优先级
  • 儿童与行人身高过低、目标特征不完整,尤其在“鬼探头”场景下容易失效
  • 高速极限虽然高速刹停能力在提升,但受限于制动距离和反应时间,无法保证在所有高速场景下避免碰撞

五、从AEB到AES:主动安全的技术演进

AEB侧重于自动刹车减速,通过降低碰撞力度来保护乘员。

AES(自动紧急避让) 是AEB的增强版本,当制动无法避免碰撞时,系统可主动转向避让,需要更强的感知能力和底盘操控极限。

端到端模型化AEB,如乐道、蔚来等品牌采用的新技术,能更精准地把握最佳介入时机,并覆盖更广的碰撞角度范围,提升斜穿、转弯等场景的应对能力。

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