不久的将来,轿车内将装入自动驾驶系统,它可以警告司机可能的危险,也可以帮助他们避免撞车事故——
在都灵城外的公路上高速奔驰,远山上皑皑的白雪充斥着我们的视野。突然,路旁窜出了一只可爱的小狗,司机已经来不及反应,眼看它就要葬身于奔驰的车轮之下!这时轿车精确的拐出了一个弧线,避开小狗继续向前开去。整个过程司机的手竟然没有触到过方向盘。这不是计算机模拟,而是“LanciaNea”——一次在公路上所完成的技术演示,那只可爱的小狗只是一只遥控的玩具。
可以理解,作为司机是很难相信汽车自己可以完全自如地驾驶。尽管目前汽车自动驾驶还是很难实现的,但是如果你知道那些将要展示的车型包含了多少自动驾驶的技术含量的话,肯定会大吃一惊。
汽车辅助自动驾驶设备的始祖是20世纪70年代出现在美国汽车上的驾驶控制设备。当你在高速公路上奔驰的时候,只要打开驾驶控制器,汽车就可以保持恒定的车速自动行驶,司机也就可以从频繁的加速和减速操作中解脱出来。以后出现了功能更强大的适应性驾驶控制装置(ACC),通过它可以使汽车自己控制与前方行进车辆之间的距离。
现在开发人员又整合了许多更加先进的辅助驾驶的功能,包括撞车预警、危险避免、崎岖山路的平衡控制,甚至包括在达到速度极限时紧急刹车等等。所有这些努力的真正目的并不是要取代司机的驾驶位置,而是尽可能的帮助司机安全如意地驾驶。
令我疯狂
无论采用什么样的形式,绝大多数的驾驶辅助设备都是ACC装备的派生物。它们通过检测前方车辆的车速和与本车的距离而决定下一步的反应。实现这些功能的最简单的方法就是在汽车上装备一个雷达系统,确保汽车无论是在夜间、雨中还是在雾中等恶劣条件下都可以在恒定的功率下准确、可靠的运行。
尽管ACC装置可能同传统的巡航控制装置不完全一样,但是许多安全工程师还是把雷达探测的加入看作是所有新加入的驾驶辅助设备的关键。在这种情况下,所有这些加入到汽车中的辅助驾驶设备实际上为司机们提供了一个更好的危险预警系统,从某种意义上也可以看作是扩大了汽车安全驾驶的有效范围。
当然,并不是所有的安全专家认同ACC装置有如此的作用。密执安大学运输研究院的高级专家罗伯特 · 欧文博士认为:当某司机过分依赖ACC装置的时候,他对于紧急情况的准备和避免的能力是否充分我们还无从而知。研究表明人们很难对那些在他们看来是极低可能发生的事情保持警惕。欧文博士发现当装备有ACC设备时,司机在驾驶时的注意力会有所下降。由于在汽车驾驶过程中,最大的负担是安全距离的判断,一旦把司机从这种负担中解脱出来的话,就自然的会降低司机驾驶的警惕性。
因此就需要加入一些周期性的警示来提醒司机们集中注意力。所以在研究ACC装置的同时,还期待着能够预警前方危险的安全系统的研究。同ACC装置一样,这些能够预警的安全系统也是基于雷达技术的,而且它们的运行和ACC装置是否开启无关。试想当你正在悠闲行车的时候,前方突然冲出另一辆疾驰的汽车,此时由于距离太近ACC装置根本来不及做出减速的反应!在这种情况下就需要警报来提醒你采取紧急措施。
目前在美国,普通的汽车里安装碰撞预警器(CWS)已经非常普遍了,特别是在重型卡车里。坐落在俄亥俄州克利夫兰市的著名汽车配件制造商伊顿集团,就为车队业主提供单位价值约3000美元的CWC装置。CWC装置在前方和两边都装置有雷达,在同一时刻可以跟踪20辆车。当其他车辆出现在本车的行车路线上时,CWC装置就会对驾驶员报警。当车辆拐弯时,CWC会计算出车辆拐弯的角度和速度,然后根据计算结果调整雷达的探测区域。伊顿集团声称,那些安装了CWC装置的车队的事故率降低了73%。与此同时,密歇根州费林特城的特尔斐自动控制研究组正在开发一个能够探测环绕汽车一周范围内的撞车预警系统。
如今在市场上常见的一种叫做紧急刹车帮助系统的装置,只是ACC装置的变种。它集成了雷达探测器和刹车控制的ACC系统来提高刹车的灵敏性能,当雷达探测到前方有危险的时候,此系统会施加一个非常小的刹车作用力。系统的反应时间大约为0.4秒,相当于司机的脚踏上刹车板到刹车起作用的这段时间。尽管紧急刹车帮助系统仅仅把刹车反应时间缩短了0.1秒,但是在大多数情况下它已经可以使汽车的速度降低至少5公里/小时,这对于紧急情况下避免危险是很有帮助的。
现在菲亚特、尼桑、克莱斯勒、沃尔沃等汽车公司正在研发一种更为先进的完全紧急刹车和避免预期碰撞系统。尽管它的敏感元件既可以判断静止的物体、也可以判断运动的物体,但是从根本上来看它还是基于ACC技术的。如尼桑与日本运输部联合开发的一种高级安全车可以自动刹车停下,在司机来不及反应时至少也可以降低碰撞时的速度。当然这种系统也存有亟待解决的问题。诸如ACC装置里面本身单雷达脉冲的应用还是会给出大量的错误警报,从而使得碰撞避免系统的效率较低。刹车系统在使汽车安全的停车或者降低碰撞过程的能量方面要做得更好,至少还需要三年的时间。
无论道路平坦还是崎岖
某些安全装置通过视觉信号来提醒或者更正司机的错误。在汽车行进的时候,车上装备的一个小型的数码摄像机就会将前方的路况信息成像给司机,从而使得汽车沿着标志线安全前行。当汽车略有偏离的时候,安全系统就会发出警报。日本的三菱、本田等汽车公司将在其产品中引入这种行进偏移帮助系统;而在克莱斯勒销售给欧洲的卡车和巴士中早就装备了类似的装置。
安全警告方式多种多样。如三菱汽车根据方向盘的震动发出视觉或听觉的预警信号;而克莱斯勒用一种类似于汽车行驶在车道标线钉上的震动声预警,并根据汽车下一步行进的方向,声音从汽车左边或右边的扬声器里传出。克莱斯勒的研究人员声称这种设计可以使得司机根据直觉反应而自主的把方向盘打到正确的方向。位于德国慕尼黑的宝马公司则尝试用一种力的反馈来警告司机,比如在方向盘上加一些轻微的阻力来提醒司机注意汽车的行进路线。
欧洲汽车制造国际联合会正在研发一种更为精妙的ACC装置。他们试图把用于避免碰撞的雷达、用于道路标识的光学探测器和一个包含全球定位信息的导航图整合起来,使得汽车在行进的过程中随时可以得到前方路况的完整的信息图,从而自动调整车的刹车和加速装置,使得汽车在行进和拐弯的时候不会以错误的速度行进,避免可能的危险。同时,应用雷达或者摄像机可以解决汽车后面视线区的盲点问题,使得汽车的后面区域变得更加安全。
现在正在立项研究的信号驾驶技术:即通过数字信号代替机械连接控制那些油门、刹车以及方向盘等设备,如果这项研究成功了,它对自动驾驶的推动作用将是非常巨大的。
现在的状况
什么时候能够把那些功能各异的设备整合在一起?菲亚特公司的一位工程师认为,以现有的情况,把前方、侧面碰撞预警和碰撞避免设备结合在一起至少还需要7年的时间。主要的问题是现在研究的驾驶辅助系统都是基于高速公路的路况,它们不适合复杂多变的城市的道路情况。
正是基于上述的原因,城市里的驾驶辅助系统到现在还没有出现。符合都市要求的驾驶辅助设备需要在汽车上装备更多的敏感元件,诸如雷达、摄像机、超声波仪器等以备不时之需。但要避免城市里的突发事故实在太困难了,全自动汽车对我们来说还任重道远。所以我们不得不去适应汽车的半自动化时代。
无论研究者以什么样的思想进行设计,全世界的汽车制造商肯定会在回答包括诸如技术是否成熟可行等问题之前推出各式各样的辅助驾驶设备。虽然辅助驾驶设备是受欢迎的,但是将司机从常规的驾驶中排除出来的想法将是非常错误的。
[The Economist. com,2001年6月21日]