1.1 研究背景

近现代以来，汽车行业持续飞速发展，不仅汽车保有量在不断增加，而且车速也提升到了一个比较危险的水平。尽管交通管理也越来越规范，但仅仅靠着驾驶者和其他道路使用者的安全意识是远远不够的。汽车问世以来，全世界已有 3000 万人死于交通事故，比第一次世界大战中死亡人数多 1300 多万人，也超过了第二次世界大战中死亡人数的一半。据世界卫生组织 2004 年的研究报告显示，全球每年大约有 120 万死于交通事故，另有大约 5000 万人因交通事故而受伤。如果不采取有效的事故预防措施，交通事故致人死伤的人数在今后20 年中将增长 65%，远远高于艾滋病、疟疾等疾病^[1]。

近年来，交通安全问题越发突出。全国每年发生交通事故近 40 万起，死亡近 10 万人，受伤近 50 万人，直接经济损失近 20 亿元，每年交通事故死亡人数占各类安全事故的 75%^[2]。为保障道路使用者的安全，世界各国开始加大力度发展可以预防事故发生的汽车安全技术。统计显示，2018年来我国汽车保有量增加2285万辆、达到2.4亿辆，驾驶人增加2455万人、达到4.09亿人，道路通车里程达到486万公里的情况，全国道路交通事故死亡人数比2017年减少578人，下降0.9%。特别是一次死亡10人以上重大事故降至5起，同比下降44.4%，未发生一次死亡30人以上特别重大事故^[3]，汽车安全技术的作用可见一斑。

汽车安全技术分为汽车主动安全技术和汽车被动安全技术。汽车被动安全技术，指在事故发生以后对车内人员的保护，以减轻车内人员受到伤害的技术，现在这一保护的概念已经延伸到保护车内外所有的人甚至物体；汽车主动安全技术，则指在不影响驾驶员正常驾驶和乘车人员舒适性的前提下，在汽车即将遇到危险时，预警或辅助驾驶员进行驾驶来提前避免危险的安全技术。其中，自动紧急制动系统（AEB）作为一种可以预测前方碰撞危险并预警提醒驾驶员甚至辅助驾驶员进行制动来预防或减轻行车风险的汽车主动安全技术，受到了国内外汽车行业相关人士的高度重视^[4]。

自动紧急制动系统主要由行车探测模块、控制策略模块和执行器模块等三大模块组成^[5]。行车探测模块可以通过超声波雷达、毫米波雷达和光学摄像头等传感器进行自车行驶信息探测与道路上其它目标车辆的行驶信息探测，为控制策略模块提供相应的数据输入；控制策略模块通过分析行车探测模块得到的数据，首先要把探测到的目标进行分类并识别出对自车安全最具威胁的主目标，然后运用碰撞时间模型、安全距离模型、避免碰撞最小减速度模型、驾驶员主观判断模型等等模型算法对接近主目标过程中自车的危险程度进行判断，系统会在预测到危险时立马介入其中并做出相应的举措；执行器模块主要由预警装置、发动机管理系统EMS、紧急制动装置、变速器控制单元TCU以及制动尾灯等五个部分组，来配合系统介入工作并做出相应的举措。

其中，自动紧急制动系统最关键的是控制策略的选择，控制策略又主要分为最危险目标决策算法和是否进行自动紧急制动的控制算法这两类^[5]。

最危险目标决策算是在自车前面有多辆汽车时，从周围车辆中选取出对自车最具威胁的目标，主要的选取策略有：只考虑当前车道内距离本车最近的目标^[6]、仿驾驶员预瞄行为的有效目标选取方法^[7]、驾驶员意图判别法^[8-9]等。

只考虑当前车道内距离本车最近的目标基于驾驶员稳态预瞄动态校正假说，估算出在预瞄时间内本车的轨迹，首先选取距离本车最近的目标，判断该目标是否在本车行驶轨迹内，若不在则预测在驾驶员预瞄时间后该目标会不会进入，若仍不在，选取第二近的目标，以此类推。仿驾驶员预瞄行为的有效目标选取方法提出了将当前车道内距离本车最近的目标车作为最危险目标的方法，即“同车道最近车原则”。驾驶员意图判别法提出了通过对驾驶员视野跟踪来识别驾驶员意图，从而确定周围对本车行车安全威胁最大的行人目标的算法。

确定最危险目标后，AEB系统依据目标信息和自车状态决策是否进行自动紧急制动，控制策略主要分为：基于安全距离的逻辑算法、基于安全时间的逻辑算法、避碰最小减速度模型、驾驶员主观感受模型、时间与距离综合模型^[10]、转向与制动协调控制模型^[11-13]等。

1.2 国外研究现状

1970年左右，日本学者还是研究汽车主动安全。从此以后，欧美等发达国家也开始主动系统的研究。由于受到硬件成本太高与理论技术不成熟的限制，研究进度较为缓慢。随着避撞模型与驾驶控制模型的不断改进，而且硬件与计算机也有着飞速的发展，汽车避撞技术的研究也逐渐深入。

日本政府宣布了关于“21世纪先进安全车”的项目，该项目的目的是减少碰撞发生和减轻事故的伤害。例如丰田公司最近宣布的Smartway计划，该计划中提供诸如车道保持、十字路口防撞（Intersection Collision Warning）、行人避让（Pedestrian Avoidance）和车距保证（Headway Keeping）等^[14-15]，该计划还可实现智能化交通，道路与车辆实现高度协调。