丰田公司研发出一款前侧方预碰撞安全系统，扩大了系统的控制范围，如包括发生在视线良好的交叉路口的碰撞，以及驶近车辆侵入驾驶者车辆车道的碰撞等。在与传统系统结合的基础上，新系统在事故发生时，可提高减轻破坏的水平。

2003年2月，丰田汽车公司推出了世界上第一款预碰撞系统。该系统采用毫米波雷达探测并判断驾驶者车辆行驶方向潜在碰撞的发生，然后在碰撞发生之前启动碰撞破坏减轻装置。

新技术的发展突飞猛进。除了由毫米波雷达探测到诸如车辆或护栏之类的物体之外，带有立体摄像头的传感器集成系统使得减少伤及行人的交通事故成为可能。此外，通过扩大系统的探测范围来减轻追尾事故造成的伤害的后部预碰撞安全系统，也得到了发展。

日本交通事故分类结果显示，交叉路口碰撞直线上升，占严重伤亡事故的比例最大，为28%。传统系统无法探测这种类型的碰撞。相同的分析显示，正面碰撞是致人死亡的重要原因，但是传统系统只能够探测出此类事故的一半。

为进一步减少交通事故伤亡人数，扩大涵盖以下交通事故类型的系统是非常重要的：① 交叉路口碰撞；② 斜向碰撞，如来车侵入驾驶者车辆所在的车道。有鉴于此，丰田公司开发出一款新型前部预碰撞安全系统，该系统采用短程毫米波雷达来探测位于驾驶者车辆前方的物体，并判断出光线良好的交叉路口处发生碰撞以及斜向碰撞的可能性。本文将介绍该系统的结构、功能及其核心的预碰撞传感器技术，该系统已安装在皇冠Majesta中。

系统结构

前侧方预碰撞安全系统包括一个预测碰撞的预碰撞传感器和一个碰撞破坏减轻装置。预碰撞传感器包括毫米波雷达、其它类型的传感器及一个预碰撞安全电子控制单元（ECU）。在对传统系统进行改进的基础上，该系统得以问世。特别的是，预碰撞传感器中加入了短程毫米波雷达（SRR），碰撞破坏减轻装置中也加入了侧碰撞安全气囊控制功能。预碰撞传感器可探测到正向驾驶者驶近的车辆。然后计算出两车各自的速度和位置，估计两车可能行驶的线路，判断事故发生的可能性。根据事故发生可能性的高低，它会向碰撞破坏减轻装置发出指令。

① 碰撞警报

通过蜂鸣器和仪表指示器通知驾驶者事故发生的可能性，鼓励驾驶者通过转动转向盘和采用制动装置来避免事故的发生。

② 预碰撞制动辅助系统和悬架控制

调节减振器的缓冲力来控制因急制动而造成制动栽头的同时，根据制动踏板的作用来提升反应速度并降低车速的液压辅助件。

③ 预碰撞安全带系统

如果发生碰撞，拉紧安全带，加快对乘员的约束，提高车辆的乘员安全保护性能。

④ 侧方安全气囊控制

当系统判断出侧碰无法避免时，该系统可对侧方安全气囊和帘式安全气囊等进行控制准备。

预碰撞传感器

SRR

SRR要监测驾驶者车辆斜前方区域的情况，并以正确的角度探测驶近车辆。然而，要完成这一点需要先解决两大主要问题。首先，如果在交叉路口发生碰撞，尽管SRR从驶近车辆的一角接收到反射波，但这些波要比车辆直接面对的物体所发出的反射波微弱10dB左右。其次，这些较弱的反射波会被较强的护栏反射波所屏蔽，降低了对驶近车辆的探测率。

为了解决这些问题，该系统提高了对较弱反射波的接收灵敏性。然后，通过增加雷达调制带宽，提高了该系统的抗远距离能力。这一对策提高了系统分辨驶近车辆与护栏的能力，并降低了反射波重叠的可能性。此外，因为其相对较低的估算运算负荷，还采用了相位单脉冲法。这加快了系统的识别循环，减少了来自驶近车辆和护栏反射波相互持续重叠的情况。

系统应该将可能削弱无线电波的因素最小化。所以SRR被安装在前保险杠制动管的后面，上面没有涂层且具有良好的无线电波渗透性。这一安装位置既美化了造型，也实现了系统的良好性能。

碰撞预测算法

传统的系统只能预测驾驶者车辆行驶方向前方的物体。然而，这个新系统也可以预测位于其他区域的物体，这意味着这两种系统的性能大大不同。为了满足新系统的要求，丰田公司对其碰撞预测算法进行了全新研发。下面对这个算法进行了总结。

① 预测驾驶者车辆及驶近车辆的行驶路线

SRR系统可探测驶近车辆的距离、方向及相对车速，并预测其接下来的路线。采用来自车轮速度传感器、偏航率传感器及转向传感器的信息来预测驾驶者车辆接下来的路线。

② 碰撞可能性的计算

如果预测两车行驶路线相交，该系统则假定车辆将会发生碰撞。在驾驶者车辆到达碰撞点之前，系统将计算剩余时间。根据车辆所处位置，系统会对车辆有可能遭到碰撞的部位进行预测。

③ 装置操作判断

事故发生的可能性较高或是距碰撞发生的时间较短，这样的情况也被全面地整合到了判断碰撞的可能性之中。基于这些判断，系统将适当的操作指令传递给碰撞破坏减轻装置。

此次研发的一个主要问题就是缩短碰撞预测的计算时间。在发生交叉路口碰撞和斜向碰撞的时候，碰撞能否避免很大程度上取决于时间的计算。直到碰撞马上要发生，系统才能完成碰撞预测。此外，在日本的交叉路口发生的很多碰撞都是因为交叉路口视线不佳，这意味着直到碰撞发生前很短的时间内，驾驶者才看到驶来的车辆。为了降低发生在交叉路口的碰撞和斜向碰撞所造成的损害，必须在相对较短的时间内完成预测，这样碰撞破坏减轻装置才有足够的时间进行操作。因此，新系统的算法对时间的要求已经降低到传统算法的1/3。减少碰撞预测时间就相当于减少了碰撞破坏减轻装置不必要的操作频率。

新研发的碰撞预报算法可算出驾驶者车辆的哪些部分会受到撞击。该系统采用时间分配信息来区别哪些情况将有可能发生碰撞，哪些情况将不会造成碰撞。换言之，当时间分配碰撞位置的变量很多时，系统就判断不会发生碰撞。相反，当时间分配碰撞位置聚集在某一特定点时，系统就会判断出碰撞很有可能发生。

为了缩短碰撞预测的时间，丰田公司对SRR识别算法也进行了改进。特别的是，为加快对驶近车辆横向移动的反应速度，丰田公司对算法进行了校准；同时，消除了路边物体对系统的影响，如护栏等。通过采用从100多次的碰撞测试中以及从50000km的不同路况的实车驾驶中所获得的数据，对该算法进行了优化，实现了判断碰撞的高效预测。

传统系统仅对碰撞可否避免做出判断，新系统也可对最有可能发生碰撞的部位进行预测。为利用这一特性，丰田公司在传统的安全气囊系统中加入了一项采用预碰撞安全技术的新功能。该功能的操作如下：作为一种获得高可靠性和高安全性能的方法，安全气囊系统采用两个加速计（一个是主传感器，另一个是能立即恢复安全状态的传感器）对事故碰撞进行探测。当判断出与驾驶者车辆要发生的碰撞无法避免时，前部预碰撞安全系统的侧方安全气囊控制将打开能立即恢复安全状态的传感器。在侧碰发生后，该控制可以加快安全气囊的反应速度。经过此次改进，通过添加一项确保系统能够得到安全气囊ECU和预碰撞安全ECU共同检测的功能，安全气囊系统的可靠性得到了提高。

结论

一般来讲，预碰撞安全系统的研发都是针对伤亡率较高的前部碰撞、行人交通事故以及对占日本全部交通事故半数以上的追尾事故而进行的。然而，为了进一步减少因交通事故而造成的伤亡人数，丰田公司研发出这样一款前侧方预碰撞安全系统，它能够探测出的事故类型包括交叉路口碰撞和斜向碰撞等。为了扩大探测区域，进行全方位的探测，减轻碰撞损害，丰田公司还在进行技术方面的努力。希望这些努力可以为创造一个安全舒适的移动社会做出贡献。