智能交通環境 基于ITS汽車安全性研究
當今社會，汽車已成為一種必不可少的交通工具。人們在享受汽車帶來的方便和快捷的同時，汽車交通事故已成為日益嚴峻的全球性社會問題。于是，人們開始把關注的目光投向汽車安全性研究，各種先進的汽車安全技術、設備和理念開始不斷涌現。
1．汽車安全技術發展歷程
從20世紀60年代開始，汽車安全便得到了各國政府和業界的廣泛重視，汽車安全技術從此走上快速發展的道路。90年代以后，隨著電子技術、控制技術、傳感器技術和新材料在汽車產品中的廣泛應用，汽車安全技術得到了更加迅猛的發展。現如今，汽車安全技術的研究已由單一安全技術的研發，向各種安全技術相融合協同的集成化、系統化和智能化方向發展。
集成化的汽車安全系統是將汽車的主動安全和被動安全技術融為一體，進行綜合應用。汽車安全技術系統化，是以系統的觀點將“人－車－環境”作為一個整體來考慮,使三者相互協調，達到各自性能的最佳匹配。智能化的汽車安全系統以現代探測技術、光電傳感技術、計算機技術和自動控制技術為核心，具有特定的識別判斷能力，能在各種復雜情況下自動協助駕駛員或自行控制汽車，確保行車安全。
越來越多高科技的融入使汽車的安全性大大加強，而帶動整個交通運輸現代化的智能交通系統正促使汽車安全性向著更加人性化和智能化的方向發展。
2．智能交通系統簡介
隨著我國汽車生產量和保有量的穩步增加，智能交通系統作為解決交通事故、交通堵塞、環境污染等交通問題的有力手段，受到了我國汽車制造和使用部門的高度重視。
智能交通系統（ITS）是將先進的信息技術、電子傳感技術、數據通訊傳輸技術、電子控制技術和計算機處理技術等有效地綜合運用于整個交通運輸管理體系，并且把車輛、道路、使用者緊密地結合起來，建立起一種在大范圍內、全方位發揮作用的，實時、高效、準確的綜合運輸管理系統。
智能交通系統是一個涉及眾多領域的復雜工程應用系統，主要由以下部分組成：先進的交通管理系統、先進的交通信息服務系統、先進的車輛控制和安全系統、商用車輛運用系統、先進公共交通系統、自動化公路系統等。
3．基于ITS的汽車安全系統
目前，國外各大汽車生產商在各自政府的協調下正加大投入，全力研制開發與ITS相關的系統。這些系統將道路交通中“人—車—路—環境”等因素緊密地結合起來，能夠有效改善汽車的安全性，預防交通事故的發生。
3．1基于ITS的汽車主動安全系統
汽車的主動安全是ITS中“先進的車輛控制和安全系統”的主要研究內容。基于ITS的汽車主動安全系統將“人－車－路－環境”作為一個整體進行考慮，利用現代信息技術、傳感技術來擴展駕駛人員的感知能力，將感知技術獲取的外界信息（如車速、其它障礙物距離等）傳遞給駕駛人員，同時在路況、車況及駕駛員等綜合信息中辨識是否構成安全隱患，必要時發出預警信息，在緊急情況下能自動采取有效措施控制汽車，使汽車主動避開危險，保證行車安全，并最終實現自動駕駛。該系統可分為三個層次：即智能預警系統，車輛輔助駕駛系統以及車輛自動駕駛系統。
智能預警系統利用各種傳感器對車輛自身、周圍環境及駕駛員狀態等信息進行探測，通過與預先設定的標準進行比較，判別車輛是否處于危險狀態及危險程度，必要時能夠通過聲、光等方式向駕駛員進行預警。目前該系統的主要研究有駕駛員狀態監測系統、碰撞預警系統等。
車輛輔助駕駛系統是指對傳感器探測到的各種信息進行分析、決策、規劃，為駕駛員提出駕駛建議，或部分代替駕駛員控制操作車輛。主要研究有：自適應巡航控制系統、車道跟蹤系統、泊車輔助系統等。目前研究較多的汽車主動避撞系統也屬于這一層次。
車輛自動駕駛系統作為智能汽車技術發展的最高層次，由車載計算機全部自動地實現車輛操作功能。它在行使過程中能夠做到自動導向、自動檢測和回避障礙物，同時在自動公路上能夠實現高速行駛。
目前，國內外對智能交通環境下汽車主動安全技術的研究還主要集中于車輛行車信息感知、行車安全狀態辨識、車輛主動避撞控制以及車輛控制執行技術等方面。相信隨著科技的不斷創新，汽車主動安全將迅速朝著更高層次發展。
3.2 基于ITS的汽車被動安全系統
汽車主動安全技術的不斷完善有效減少了交通事故的發生，但現實生活中仍不可避免地發生很多交通意外。因此為了盡量減少事故發生后乘員和行人的傷害程度，還需對汽車的被動安全進行研究。
目前，汽車的被動安全技術主要有：吸能車身和車門、智能安全氣囊、乘員保護系統、行人保護系統、緊急門鎖釋放裝置和滅火系統等。這些技術在一定程度上可以減少交通事故對乘員和行人的傷害。然而，在交通事故發生后對傷者進行及時救助，也是減少損失、降低傷害程度的有效措施。
基于ITS的汽車被動安全系統是將車輛與ITS中先進的交通管理和交通信息系統相結合，通過安裝在車輛上的GPS、傳感器等裝置，在發生交通事故后，將車輛所處位置、車輛受損情況及車內乘員情況等相關信息迅速記錄下來，借助ITS構建的先進的信息網絡平臺，向交通事故緊急救援系統進行信息反饋，以便得到及時救助。該系統能夠極大地提高事故的響應速度，有效降低受傷率和死亡率，從而提高行車安全性。
目前這一系統的研究成果主要有自動碰撞通知裝置(ACN)，以及汽車智能“黑匣子”等。
自動碰撞通知裝置能夠在事故發生時自動感應車輛發生的撞擊并當即傳遞碰撞脈沖信息到緊急調度中心和損傷中心。碰撞脈沖信息包括車速、沖擊力方向、車輛位置、車輛型號、發動機轉速、駕駛員是否系安全帶等。緊急調度中心的計算機電子地圖當即顯示出事故地點。損傷中心根據上述數據預測傷員的損傷程度，并及時安排適當的救援力量。
汽車智能“黑匣子”除了能夠客觀地記錄車輛發生事故前駕駛員的操作過程和種種反應外，由于內嵌有全球定位系統，交通事故處理部門還能對安裝這一系統的車輛進行實時監控。一旦發生車禍，距離事故地點最近的交通事故處理中心可以在幾秒鐘內獲取事故發生時的車速、車內乘客傷亡情況等信息，并依據這些信息迅速、合理地安排救援。
4.結論
智能交通系統與汽車安全技術相結合已經成為當前汽車研究的一個熱點，引起人們的廣泛重視。本文通過對智能交通環境下汽車的主動安全和被動安全性進行研究，建立了基于ITS的汽車安全系統框架。
1．汽車安全技術發展歷程
從20世紀60年代開始，汽車安全便得到了各國政府和業界的廣泛重視，汽車安全技術從此走上快速發展的道路。90年代以后，隨著電子技術、控制技術、傳感器技術和新材料在汽車產品中的廣泛應用，汽車安全技術得到了更加迅猛的發展。現如今，汽車安全技術的研究已由單一安全技術的研發，向各種安全技術相融合協同的集成化、系統化和智能化方向發展。
集成化的汽車安全系統是將汽車的主動安全和被動安全技術融為一體，進行綜合應用。汽車安全技術系統化，是以系統的觀點將“人－車－環境”作為一個整體來考慮,使三者相互協調，達到各自性能的最佳匹配。智能化的汽車安全系統以現代探測技術、光電傳感技術、計算機技術和自動控制技術為核心，具有特定的識別判斷能力，能在各種復雜情況下自動協助駕駛員或自行控制汽車，確保行車安全。
越來越多高科技的融入使汽車的安全性大大加強，而帶動整個交通運輸現代化的智能交通系統正促使汽車安全性向著更加人性化和智能化的方向發展。
2．智能交通系統簡介
隨著我國汽車生產量和保有量的穩步增加，智能交通系統作為解決交通事故、交通堵塞、環境污染等交通問題的有力手段，受到了我國汽車制造和使用部門的高度重視。
智能交通系統（ITS）是將先進的信息技術、電子傳感技術、數據通訊傳輸技術、電子控制技術和計算機處理技術等有效地綜合運用于整個交通運輸管理體系，并且把車輛、道路、使用者緊密地結合起來，建立起一種在大范圍內、全方位發揮作用的，實時、高效、準確的綜合運輸管理系統。
智能交通系統是一個涉及眾多領域的復雜工程應用系統，主要由以下部分組成：先進的交通管理系統、先進的交通信息服務系統、先進的車輛控制和安全系統、商用車輛運用系統、先進公共交通系統、自動化公路系統等。
3．基于ITS的汽車安全系統
目前，國外各大汽車生產商在各自政府的協調下正加大投入，全力研制開發與ITS相關的系統。這些系統將道路交通中“人—車—路—環境”等因素緊密地結合起來，能夠有效改善汽車的安全性，預防交通事故的發生。
3．1基于ITS的汽車主動安全系統
汽車的主動安全是ITS中“先進的車輛控制和安全系統”的主要研究內容。基于ITS的汽車主動安全系統將“人－車－路－環境”作為一個整體進行考慮，利用現代信息技術、傳感技術來擴展駕駛人員的感知能力，將感知技術獲取的外界信息（如車速、其它障礙物距離等）傳遞給駕駛人員，同時在路況、車況及駕駛員等綜合信息中辨識是否構成安全隱患，必要時發出預警信息，在緊急情況下能自動采取有效措施控制汽車，使汽車主動避開危險，保證行車安全，并最終實現自動駕駛。該系統可分為三個層次：即智能預警系統，車輛輔助駕駛系統以及車輛自動駕駛系統。
智能預警系統利用各種傳感器對車輛自身、周圍環境及駕駛員狀態等信息進行探測，通過與預先設定的標準進行比較，判別車輛是否處于危險狀態及危險程度，必要時能夠通過聲、光等方式向駕駛員進行預警。目前該系統的主要研究有駕駛員狀態監測系統、碰撞預警系統等。
車輛輔助駕駛系統是指對傳感器探測到的各種信息進行分析、決策、規劃，為駕駛員提出駕駛建議，或部分代替駕駛員控制操作車輛。主要研究有：自適應巡航控制系統、車道跟蹤系統、泊車輔助系統等。目前研究較多的汽車主動避撞系統也屬于這一層次。
車輛自動駕駛系統作為智能汽車技術發展的最高層次，由車載計算機全部自動地實現車輛操作功能。它在行使過程中能夠做到自動導向、自動檢測和回避障礙物，同時在自動公路上能夠實現高速行駛。
目前，國內外對智能交通環境下汽車主動安全技術的研究還主要集中于車輛行車信息感知、行車安全狀態辨識、車輛主動避撞控制以及車輛控制執行技術等方面。相信隨著科技的不斷創新，汽車主動安全將迅速朝著更高層次發展。
3.2 基于ITS的汽車被動安全系統
汽車主動安全技術的不斷完善有效減少了交通事故的發生，但現實生活中仍不可避免地發生很多交通意外。因此為了盡量減少事故發生后乘員和行人的傷害程度，還需對汽車的被動安全進行研究。
目前，汽車的被動安全技術主要有：吸能車身和車門、智能安全氣囊、乘員保護系統、行人保護系統、緊急門鎖釋放裝置和滅火系統等。這些技術在一定程度上可以減少交通事故對乘員和行人的傷害。然而，在交通事故發生后對傷者進行及時救助，也是減少損失、降低傷害程度的有效措施。
基于ITS的汽車被動安全系統是將車輛與ITS中先進的交通管理和交通信息系統相結合，通過安裝在車輛上的GPS、傳感器等裝置，在發生交通事故后，將車輛所處位置、車輛受損情況及車內乘員情況等相關信息迅速記錄下來，借助ITS構建的先進的信息網絡平臺，向交通事故緊急救援系統進行信息反饋，以便得到及時救助。該系統能夠極大地提高事故的響應速度，有效降低受傷率和死亡率，從而提高行車安全性。
目前這一系統的研究成果主要有自動碰撞通知裝置(ACN)，以及汽車智能“黑匣子”等。
自動碰撞通知裝置能夠在事故發生時自動感應車輛發生的撞擊并當即傳遞碰撞脈沖信息到緊急調度中心和損傷中心。碰撞脈沖信息包括車速、沖擊力方向、車輛位置、車輛型號、發動機轉速、駕駛員是否系安全帶等。緊急調度中心的計算機電子地圖當即顯示出事故地點。損傷中心根據上述數據預測傷員的損傷程度，并及時安排適當的救援力量。
汽車智能“黑匣子”除了能夠客觀地記錄車輛發生事故前駕駛員的操作過程和種種反應外，由于內嵌有全球定位系統，交通事故處理部門還能對安裝這一系統的車輛進行實時監控。一旦發生車禍，距離事故地點最近的交通事故處理中心可以在幾秒鐘內獲取事故發生時的車速、車內乘客傷亡情況等信息，并依據這些信息迅速、合理地安排救援。
4.結論
智能交通系統與汽車安全技術相結合已經成為當前汽車研究的一個熱點，引起人們的廣泛重視。本文通過對智能交通環境下汽車的主動安全和被動安全性進行研究，建立了基于ITS的汽車安全系統框架。
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