一 自主紧急制动系统发展背景

自主紧急制动系统（AEB）是一种可以在检测到存在碰撞风险时，自动制动或协助驾驶员制动以有效避撞或减轻碰撞伤害的主动安全技术。Euro NCAP于2015年5月发表的《追尾碰撞中AEB的有效性》研究报告指出，AEB技术能减少38%的追尾碰撞，而且无论是在城市道路（限速60km/h）的情况下，还是在郊区道路行驶的情况下，效果都无显著差别。

2015年9月，美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）与美国公路安全保险协会（IIHS）联合10家车企共同宣布：未来在美国销售的新车上，自主紧急制动系统将成为标配。这10家车企包括德国奥迪汽车公司、德国宝马汽车公司、美国福特汽车公司、美国通用汽车公司、日本马自达汽车公司、德国奔驰汽车公司、美国特斯拉汽车公司、日本丰田汽车公司、德国大众汽车公司、瑞典沃尔沃汽车公司，它们占据美国新车销量的近6成。可以预计，随着各大汽车生产企业对主动安全领域投入的加大以及规模效应带来的成本降低，自主紧急制动系统会逐步普及。

世界上最早的自主紧急制动系统（也称为“前向避撞系统”）样件诞生于美国加州的休斯实验室（HRL）。当时是利用一个昂贵笨重的毫米波雷达，实现对前方目标的探测。经过20多年技术的发展，如今的AEB系统已经具备了商用的条件，并且消费者对汽车安全的日益关注，也进一步助推了AEB系统的普及。

二 组成及工作原理

AEB作为一种主动安全技术，主要由环境感知模块、数据分析决策模块和制动执行模块组成。环境感知模块获得车辆周边交通状况，数据分析决策模块根据传感器提供的数据计算出与前方车辆或行人发生碰撞的可能性，如果发现有发生碰撞的危险，系统会通过声音、图像或方向盘振动向驾驶员发出警告，并在危险等级提高到一定程度后进行干预——自动制动，以达到避撞或降速的目的。

（一）环境感知模块

测距技术是汽车防碰撞最基本、最关键的技术，实时精确地对前方车辆或障碍物与自车之间的相对距离进行测量，直接影响AEB系统运行的准确性和有效性，因此系统对测距传感器的性能有以下要求：

①系统的实时性，要求测距雷达的响应时间及测量时间尽可能短，要有快速的测量传输速度；

②具有较高的可靠性和良好的环境适应性，满足汽车行驶环境多变、电磁干扰源较多、工作温度范围变化较大等要求；

③较大的轴向测距范围，较高的距离分辨率；

④一定的角度范围和垂直角度；

⑤较小的电磁辐射。

运用到汽车上的测距方法主要有超声波测距、毫米波雷达测距、摄像系统（CCD）测距、激光测距和夜间红外测距。不同的传感器性能的差异如表1所示。其中，AEB系统环境感知模块所使用的传感器主要包括3类：毫米波雷达、激光雷达和摄像头。目前市面上常见的AEB系统既有基于单一传感器的，也有多种传感器相互配合使用的。

表1 不同测距传感器性能对比

1.毫米波雷达

毫米波雷达测量相对速度的基本原理是应用“多普勒效应”。通过发射电磁波—回波反射，根据反弹回来的电波波长会随所碰到物体的移动速度而改变的特性进行相对速度的测量。通过发射电磁波—回波的时差进行相对距离的测量。雷达的综合性能较好，但其成本较高。车载的毫米波雷达主要有脉冲多普勒雷达和调频多普勒雷达。其中，调频多普勒雷达又称调频连续波雷达，可有效定位目标车辆的方位、速度和距离，为AEB提供周边环境的实时信息。

目前，汽车毫米波雷达的主要频段为24GHz和77GHz，此外还有日本使用的60GHz以及中国台湾使用的79GHz。使用这些频段的主要原因是这些频段被其他应用占用少，在大气中的衰减较弱，适合长距离传输。

77GHz的毫米波雷达是目前前向环境感知方案中的主流传感器，其主要的优点有：①探测距离更远：带宽大，同时天线较小可以使能量更集中，从而探测更远的距离；②独有频段：在欧洲，24GHz很早之前就已经被分配给射电天文和电信工业应用。为了减少对它们的干扰，欧盟限制了24GHz车用毫米波雷达的发射功率，仅用于短距离雷达，而77GHz相对独有。

2.激光雷达

激光雷达主要由发光二极管、反射镜、电机、角度编码器和控制电路等组件组成。利用发射的红外激光和接收到发射的激光所需时间来计算物体的距离。

目前车辆上主要采用的扫描式激光雷达不仅可以测出前方车的距离，而且其横向位置也可以被检测出来。但是