在汽车工业的漫漫发展长河中,现代交通工具正经历着从纯粹机械化向高度智能化的华丽转身。在这场波澜壮阔的变革里,辅助驾驶系统(ADAS, Advanced Driver Assistance Systems)宛如一颗璀璨升起的新星,成为了极具标志性的重要里程碑。ADAS 的出现,宛如为驾驶员增添了一位得力可靠的助手,不仅为驾驶过程提供了额外坚实的安全保障,还让驾驶的舒适性与效率得到了显著提升。如今,我们日常行驶在道路上,那些常见的盲点监测、自适应巡航控制和自动紧急制动等实用功能,其背后皆离不开传感器技术、人工智能以及先进控制系统的有力支撑。
回溯 ADAS 的发展历程,宛如翻开一部精彩纷呈的科技进化史。一切的起源,可追溯到 20 世纪中期。彼时,工业化的浪潮汹涌席卷,汽车不再是高高在上的奢侈品,而是如潮水般迅速走进大众的生活,尤其在欧美等发达国家,汽车保有量呈爆发式增长,一跃成为人们日常生活中不可或缺的亲密伙伴。然而,汽车的大规模普及,在带来便捷与自由的同时,也如影随形地带来了令人忧心忡忡的交通安全问题。
为有效应对这一严峻挑战,汽车制造商、工程师以及科研机构迅速行动起来,携手并肩,共同踏上探索之路,试图借助技术的强大力量,降低人为失误对驾驶安全造成的不良影响。早期的探索,大多聚焦于提升车辆的机械性能与可靠性,像是对制动系统和悬挂系统进行精心优化设计。但随着电子技术的蓬勃兴起以及自动化概念的深入人心,研究人员的目光逐渐发生转移,开始着重思考如何直接辅助驾驶员进行操作,从而切实减轻他们的驾驶负担。
世界上第一辆配备速度控制系统的汽车,可追溯至 1900 年代初期的 Wilson-Pilcher 汽车。这款车所搭载的速度控制器,堪称巡航控制系统的早期雏形,在当时那个年代,其设计理念与工作原理具有十足的开创性。该装置巧妙地位于凸轮轴中间,能够很好地适配四缸和六缸发动机,驾驶员仅需通过方向柱上的杠杆,就能轻松设定目标速度。速度控制器借助机械方式,帮助驾驶员稳定保持设定速度,极大地减轻了驾驶过程中的操控负担。
1958 年,克莱斯勒公司在汽车技术发展的历史长河中,迈出了具有深远意义的关键一步,成功推出全球首个机械式巡航控制系统 “Speedostat”。这一系统的诞生,不仅是工业设计领域的一次重大进步,更是为未来辅助驾驶系统的构建,悄然埋下了希望的种子。作为早期驾驶辅助技术的典型代表,Speedostat 有着十分明确的目标:全力减轻驾驶员在长途驾驶时的疲劳感。
[此处插入一张早期配备速度控制系统汽车的图片,如 Wilson-Pilcher 汽车或克莱斯勒配备 Speedostat 系统的汽车图片]
在 20 世纪 50 年代的美国,高速公路网络如同雨后春笋般迅速扩展,跨州长途驾驶变得日益频繁。但长时间保持脚部压力来控制油门的传统驾驶方式,不仅操作繁琐,还极易让驾驶员陷入疲劳状态,进而引发不安全的驾驶行为。Speedostat 的适时出现,恰到好处地为这一难题提供了简洁且行之有效的解决方案。驾驶员只需轻松启动该系统,就能将车辆速度稳稳固定在一个恒定值上,无需再持续费力操作油门。如此一来,驾驶员得以将更多的精力集中在观察路况上,身体负担也大幅减轻。
Speedostat 的工作原理相对简洁明了,主要依赖一个机械装置来实现。系统通过精准检测驱动轴的旋转速度,进而巧妙控制节气门的开合,以此维持恒定车速。当驾驶员设定好速度后,系统会通过连接到发动机节气门的机械拉杆,自动对油门开度进行调节,确保车辆在平坦道路或缓坡行驶时,始终保持稳定速度。虽说这一设计并未涉及复杂的电子元件,但其机械化的控制逻辑,已然为后来的电子巡航控制系统奠定了坚实的理论基础。
尽管 Speedostat 在当时被视作技术上的重大突破,但不可避免地存在诸多局限性。一方面,该系统仅能在固定速度下运行,无法依据前方车辆的距离或道路实际情况进行灵活调整;另一方面,由于缺乏电子传感器和计算单元的有力支持,系统在面对复杂路况时,显得力不从心。比如在上坡或下坡路段,车辆速度常常会出现偏差,此时就需要驾驶员手动进行调整。
不过,这些客观存在的限制,丝毫没有掩盖 Speedostat 对汽车工业的重大意义。作为 ADAS 技术的萌芽,它成功点燃了人们对驾驶自动化的美好想象,有力推动了汽车制造商对驾驶员辅助功能的深入研究与持续开发。更为关键的是,这一技术的成功商业化,用事实证明了驾驶辅助系统蕴含的巨大市场潜力,为日后研发更复杂、更智能的系统积累了弥足珍贵的经验。
防抱死制动系统(ABS)的概念,最早源于航空领域,主要用于防止飞机在跑道上紧急制动时,车轮出现锁死状况。到了 20 世纪 50 年代,这一技术逐渐被引入汽车行业,成为提升车辆制动性能的重要探索方向。
进入 70 年代,博世公司和戴姆勒公司携手合作,联合开发的 ABS 系统成功实现首次量产应用。该系统的核心功能,是通过实时监测车轮转速,并灵活调整制动力,有效防止车轮在紧急制动时发生抱死现象,从而确保车辆始终保持良好的可控性。特别是在湿滑路面或冰雪环境下,ABS 大显身手,显著缩短了制动距离,极大提升了行车安全性。这一技术突破,不仅标志着主动安全领域实现了一次重大飞跃,更为后续辅助驾驶系统的蓬勃发展,夯实了技术根基。
在 ABS 等主动安全技术尚未成熟的往昔岁月,汽车制造商的研发重心,更多地放在被动安全设备上。其中,沃尔沃发明的三点式安全带,堪称最具代表性的创新成果之一。作为一种简单却极为有效的保护措施,三点式安全带在减少碰撞事故中的人员伤亡方面,发挥了巨大作用。此外,头枕的引入,进一步降低了追尾事故中驾驶员颈部受伤的风险。
这些被动安全技术,虽然在驾驶过程中并不直接参与操作,但它们为车辆安全性能的全面提升,筑牢了坚实基础。它们不仅成功唤起了人们对汽车安全的高度关注,更为后续主动安全技术和 ADAS 功能的研发,提供了宝贵的启示与借鉴。
步入 20 世纪 80 年代,汽车行业迎来了电子化转型的关键时期。电子控制单元(ECU)和微处理器技术的广泛应用,宛如为车辆注入了强大的 “智慧基因”,赋予了车辆更高的智能化控制能力。这一技术进步,不仅大幅提升了汽车的性能与可靠性,更为开发更复杂、更智能的驾驶辅助功能,搭建了稳固的硬件平台。
借助 ECU,汽车能够对发动机管理、制动控制和转向稳定性等多个系统的运行状态,进行实时精准监控与调节。而微处理器强大的高效计算能力,则让驾驶辅助功能得以高效处理更复杂的数据输入,并迅速做出准确响应。这一时期的技术革新,标志着驾驶辅助系统正式从机械化时代迈向电子化时代,为现代 ADAS 技术的兴起,搭建了至关重要的技术平台。
电子稳定控制系统(ESC),作为现代汽车主动安全技术的核心组成部分,它的诞生,标志着车辆动态控制技术成功迈入智能化的崭新时代。ESC 由博世公司与戴姆勒公司联合精心研发,早在 1987 年便提出概念,并随即展开深入技术研发。经过多年的反复测试与优化完善,1995 年,全球首个量产的电子稳定程序(ESP)系统正式惊艳问世。
ESC 的核心功能,是通过主动巧妙干预制动和动力输出,全力防止车辆失控,助力驾驶员在紧急情况下,依然能够牢牢掌控车辆。这一系统的高效运行,依赖多个关键传感器的协同配合,包括横摆率传感器、方向盘转角传感器和车轮速度传感器等。系统通过精准对比驾驶员的转向意图与车辆的实际动态行为,敏锐判断是否存在失控风险。一旦检测到侧滑、甩尾或不足转向等危险问题,ESC 会在瞬间对单个或多个车轮施加制动力,同时迅速调整发动机的动力输出,使车辆能够快速重新回归稳定状态。
ESC 最早应用于豪华车型,比如 1995 年的奔驰 S 级和 SL 级,这些高端车型为新技术提供了理想的测试舞台。在实际测试中,ESC 主要用于应对高速公路行驶和湿滑路面等复杂驾驶场景,测试结果令人惊喜,它显著降低了车辆侧滑事故的发生率。随着技术成本的逐步降低,ESC 得以逐渐普及,被引入更多车型。例如,1997 年,丰田在雷克萨斯 LS 400 上成功搭载 ESC 系统,而宝马则在 1998 年将其应用于 7 系(E38 系列)和 3 系(E46 系列)。
车道偏离警告系统(LDW),同样在提升驾驶安全性方面发挥着重要作用。当车辆在行驶过程中,无意识地偏离既定车道时,该系统会及时发出警报,提醒驾驶员注意纠正方向,有效避免因车道偏离引发的碰撞事故。这一系统主要通过摄像头等传感器,实时监测车辆与车道线的相对位置关系,一旦检测到车辆偏离车道的迹象,便迅速启动警报装置。
随着科技的持续飞速进步,ADAS 技术不断推陈出新,功能日益丰富强大。自适应巡航控制(ACC)能够根据前方车辆的速度,自动调节本车车速,始终保持安全车距;自动紧急制动(AEB)在检测到可能发生碰撞危险时,会自动触发制动系统,全力避免或减轻碰撞伤害;盲点监测(BSD)则可实时监测车辆两侧盲区的情况,当有车辆进入盲区时,及时向驾驶员发出警示。
如今,智能辅助驾驶系统正朝着更高的自动化等级迈进。L2 级智能辅助驾驶已经在众多车型上广泛应用,车辆能够实现部分自动化功能,如自适应巡航与车道居中保持的组合。而 L3 级自动驾驶也已逐步崭露头角,在特定条件下,车辆能够自主完成更多驾驶任务,驾驶员只需在必要时接管车辆。
展望未来,智能辅助驾驶技术有望为我们的出行生活带来更多惊喜变革。车辆将变得愈发 “聪明”,能够更加精准地感知周围环境,应对各种复杂路况。交通安全性将得到进一步大幅提升,交通事故发生率有望显著降低。同时,智能辅助驾驶技术还有望深度融入智慧城市的建设蓝图,通过车辆与基础设施之间的智能交互,优化交通流量,缓解拥堵状况,为我们打造更加便捷、高效、绿色的出行新生态。
但在满怀期待的同时,我们也必须清醒地认识到,智能辅助驾驶技术在发展过程中,依然面临诸多挑战。技术可靠性需进一步提升,以确保系统在各种复杂环境下都能稳定运行;法律和伦理问题亟待明确界定,比如事故责任的归属等;公众对自动驾驶技术的接受度,也需要时间与努力去逐步提高。
在享受智能辅助驾驶技术带来的便捷与舒适时,驾驶员始终应当牢记,安全驾驶的核心责任依然掌握在自己手中。智能辅助驾驶只是得力助手,而非替代驾驶员的 “全权主宰”。我们应不断加深对这些系统功能与限制的了解,合理、谨慎地运用相关技术,让科技更好地服务于我们的出行,共同驶向更加美好的交通未来。
随着技术的持续迭代更新,以及社会各界的共同努力推动,智能辅助驾驶必将在未来交通领域中,扮演愈发重要的角色,引领我们开启全新的出行篇章。而在这个过程中,如何平衡技术创新与安全保障,如何让智能辅助驾驶更好地融入社会生活,无疑将成为我们需要持续深入思考与探索的关键课题。
以下是关于智能辅助驾驶的 5 个常见问答:
- 智能辅助驾驶和自动驾驶有什么区别?:智能辅助驾驶是为驾驶员提供辅助功能,帮助提升驾驶安全性和舒适性,但驾驶员仍需时刻参与驾驶并掌控车辆;而自动驾驶则是车辆在一定条件下能够自主完成驾驶任务,驾驶员干预程度较低甚至无需干预,目前自动驾驶技术等级更高的阶段仍在不断研发完善中。
- 智能辅助驾驶功能在所有路况下都能正常工作吗?:并非如此。智能辅助驾驶系统在一些特殊路况下,如极端恶劣天气(暴雨、暴雪、浓雾等)、道路标志不清晰或缺失、复杂的施工路段等,其传感器和算法可能会受到影响,导致功能无法正常发挥或准确性降低,此时往往需要驾驶员手动接管车辆。
- 使用智能辅助驾驶功能会增加车辆的成本吗?:是的。配备智能辅助驾驶系统通常会使车辆成本上升,一方面在购车时,具有这些功能的车型配置价格相对较高;另一方面,在后续使用过程中,系统的维护、软件更新等也可能产生一定费用。不过随着技术的发展和普及,成本有望逐渐降低。
- 智能辅助驾驶系统会被黑客攻击吗?:理论上存在这种风险。因为智能辅助驾驶系统依赖电子设备和软件运行,如果系统的网络安全防护存在漏洞,就有可能被黑客攻击,进而影响车辆的正常运行甚至危及行车安全。因此汽车制造商也在不断加强系统的网络安全防护措施。
- 如果智能辅助驾驶系统出现故障,车辆还能正常行驶吗?:一般情况下,智能辅助驾驶系统出现故障时,车辆仍能正常行驶,因为车辆的基础驾驶功能并不依赖于辅助驾驶系统。但此时相关辅助功能会失效,驾驶员需要完全依靠自身操作来驾驶车辆,并且应及时将车辆送到专业维修机构对辅助驾驶系统进行检修。
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