美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）已確定一項(xiàng)新規(guī)定，即到 2029 年 9 月，所有新型乘用車都必須標(biāo)配自動(dòng)緊急煞車（AEB）系統(tǒng)。汽車製造商不斷努力為新車型增加功能，以創(chuàng)造更優(yōu)質(zhì)和安全的車輛供消費(fèi)者使用，AEB是預(yù)期中應(yīng)具備並代表先進(jìn)技術(shù)的功能。
美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）已最終確定一項(xiàng)新規(guī)定，即到 2029 年 9 月，所有新型乘用車都必須標(biāo)配自動(dòng)緊急煞車（AEB）系統(tǒng)。自動(dòng)緊急煞車是指車輛能夠自主煞車以避免潛在事故的發(fā)生。AEB也是汽車產(chǎn)業(yè)正在為車輛增加最強(qiáng)而有力的安全措施之一，因?yàn)樗軌蚪档妥矒羲俣然蛲耆徑庾矒簦瑥亩苊庠斐绍囕v損壞和人員傷亡。
從表面上看，強(qiáng)制性AEB對消費(fèi)者是有利的。NHTSA推動(dòng)建立一個(gè)評價(jià)系統(tǒng)，會根據(jù)速度、目標(biāo)類型、距離以及夜間與白天等其他條件對車輛能力進(jìn)行評價(jià)，這最終將推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，但這一舉措是否足夠有力呢？要判斷NHTSA的AEB標(biāo)準(zhǔn)是否能及時(shí)發(fā)揮作用以影響汽車產(chǎn)業(yè)，不僅需要瞭解該計(jì)畫本身，還需要全面理解AEB技術(shù)。透過探究底層技術(shù)，以及汽車製造商的進(jìn)步速度和市場趨勢，我們才有可能準(zhǔn)確判斷NHTSA計(jì)畫的潛在價(jià)值。
NHTSA的規(guī)劃
2016 年，NHTSA 要求占美國汽車總銷量 99% 的 20 家汽車製造商，在 2022 年之前自願(yuàn)將某種形式的 AEB 作為其乘用車系列的標(biāo)準(zhǔn)配置。至2020 年，NHTSA 的另一份報(bào)告顯示，該產(chǎn)業(yè)可能未能達(dá)到目標(biāo)，20 家製造商中只有 10 家將某種形式的 AEB 作為標(biāo)準(zhǔn)配置。從理論上講，這份報(bào)告開啟了強(qiáng)制監(jiān)管的大門，但直到今（2024）年5月，NHTSA才提出了相關(guān)提案。從最初的要求到新提案之間，美國公路安全保險(xiǎn)協(xié)會（IIHS）發(fā)佈後續(xù)報(bào)告，如圖二所示。
| 圖二 : 從 2020 年到 2022 年，大多數(shù)汽車製造商的配置量都有大幅增長（來源：IIHS） |
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將IIHI的數(shù)據(jù)與NHTSA最初在2020年發(fā)佈的報(bào)告進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)一些有趣的趨勢。首先，在 2022 年，20 家製造商中有 14 家至少為其 95% 的車輛配備了某種形式的 AEB，而兩年前只有 10 家。如果我們觀察下述六個(gè)特例，就會進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)其發(fā)展速度之快。2022年，起亞汽車的AEB裝備率為94%，謳歌（本田）汽車的AEB裝備率為93%，但在2021年零配件短缺之前，這兩家汽車製造商的AEB裝備率就已超過門檻，另外四家製造商的平均AEB裝備率也從2020年的38%上升到72%。2023 年，所有製造商都表示 AEB 的部署將再次增加，通用汽車（GM）表示其 2023 年 98% 的車型將配備該技術(shù)。
這種逐年快速增長的態(tài)勢以及 NHTSA 提出建議的時(shí)機(jī)都引發(fā)了一些有趣的問題。許多人主要擔(dān)心的是，如果所有製造商在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施之前就已經(jīng)在其全系車型中配備了某種形式的AEB，那麼這一提案是否會產(chǎn)生真正的影響。但瞭解這一提案的產(chǎn)出原因，可以為其價(jià)值增添一些分份量。
首先，重要的是要仔細(xì)研究提案的具體內(nèi)容。
對於車輛之間的碰撞事故，如果駕駛員未能及時(shí)反應(yīng)，未來的AEB系統(tǒng)需要在車速達(dá)到每小時(shí)50英里時(shí)採取主動(dòng)煞車。如果駕駛員煞車了，但並未達(dá)到所需的最大煞車力，那麼未來的AEB系統(tǒng)需要在車速達(dá)到每小時(shí)62英里時(shí)，完全避免與另一輛車發(fā)生碰撞。模擬的車輛間AEB場景包括一輛車接近一輛靜止的前車、一輛行駛緩慢的前車以及一輛正在減速的前車。
對於車輛與行人之間的事故，所有車輛都必須在車速達(dá)到每小時(shí)40英里時(shí)採取行動(dòng)。模擬的場景包括車輛接近（從左側(cè)或右側(cè)）穿越道路的行人、行人靜止在車輛行駛路徑上以及行人沿車輛行駛路徑行走。這項(xiàng)技術(shù)還需要在夜間工作，NHTSA表示，美國超過70%的行人死亡事故發(fā)生在夜間。
該提案最近於 2024 年 4 月底獲得批準(zhǔn)，這意味著強(qiáng)制部署將於 2029 年 9 月生效，適用於 2030 年的車型。
鑒於夜間死亡人數(shù)等統(tǒng)計(jì)資料，以及AEB在美國每年可挽救360人的生命，並至少減少24000人受傷的情況，NHSTA關(guān)注AEB以及瞄準(zhǔn)該技術(shù)的原因顯而易見。但是，鑒於大多數(shù)車輛已經(jīng)配備了某種形式的AEB，是否有必要對某種形式的AEB採取強(qiáng)制措施呢？以歐洲新車碰撞測試（Euro NCAP）為例，它建立了一個(gè)分級評級系統(tǒng)，推動(dòng)市場向更高水準(zhǔn)的能力和更安全的汽車邁進(jìn)。NHTSA能否更進(jìn)一步，採用更高的能力評級系統(tǒng)，從而挽救更多生命？
AEB規(guī)範(fàn)：美國與歐洲的比較
鑒於這項(xiàng)技術(shù)在過去三年間迅速普及，同時(shí)考慮到汽車產(chǎn)業(yè)的典型研發(fā)週期大約為三年，就不難理解為什麼將強(qiáng)制實(shí)施的目標(biāo)日期定在2029年9月（2030年車型）可能不夠激進(jìn)，以至於短期內(nèi)難以產(chǎn)生顯著影響。
自 2019 年起，作為歐洲公認(rèn)的車輛安全評級方法，要想獲得歐洲 NCAP 五星評級，就必須配備 AEB。儘管這可以被視為一種進(jìn)步，但歐盟委員會更進(jìn)一步，規(guī)定從 2022 年起銷售的所有新車都必須安裝車輛間 AEB系統(tǒng)，從 2024 年起必須安裝車輛對行人系統(tǒng)。
此外，NHTSA的規(guī)定與Euro NCAP的規(guī)範(fàn)在範(fàn)圍上存在顯著差異。雖然兩種標(biāo)準(zhǔn)都涵蓋了類似的車輛間和車輛對行人AEB場景（包括成人/兒童行人和夜間條件），但Euro NCAP還涵蓋了幾種車輛對自行車和車輛對摩托車的AEB場景，考慮到了更廣泛的弱勢道路使用者（VRU）。
此外，Euro NCAP還包括車輛在左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)以及倒車時(shí)的車對行人AEB場景—這是NHTSA規(guī)定中未涵蓋的—相比之下，NHTSA的法規(guī)要求比其歐洲同行晚了五年。
瞭解AEB系統(tǒng)
作為主要的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）之一，AEB是一項(xiàng)強(qiáng)大的車輛安全措施，尤其是在車輛前後碰撞和車輛與行人碰撞的情況下，可以發(fā)揮重要作用。典型的 AEB 系統(tǒng)結(jié)合使用可見光波長圖像感測器、雷射雷達(dá)和毫米波雷達(dá)來感測可能導(dǎo)致潛在碰撞的物體。車輛會對圖像進(jìn)行即時(shí)分析，如果即將發(fā)生碰撞，就會提醒駕駛員踩?車。如果駕駛員未能在足夠的時(shí)間內(nèi)對警報(bào)做出反應(yīng)，系統(tǒng)將採取煞車措施，使車輛停止。
對於圖像感測器而言，AEB系統(tǒng)需要轉(zhuǎn)化為視場角（FOV）、解析度、幀率、動(dòng)態(tài)範(fàn)圍、曝光次數(shù)（延遲）以及微光性能等參數(shù)要求。這些圖像感測器的特性直接影響到物體的可探測性和物體探測的延遲，以及避免可能導(dǎo)致演算法失效的邊緣條件。
如圖二所示，配備某種形式AEB的車輛比例已大幅增加，但這並非唯一重大變化。近年來，車輛內(nèi)部的底層技術(shù)也得到了顯著發(fā)展。處理系統(tǒng)更加強(qiáng)大，通信系統(tǒng)的速度更快，資料傳輸速率更高，感測器的準(zhǔn)確性也有所提高，尤其是在微光條件下。這些因素共同促成了更加智慧、可靠的AEB系統(tǒng)，使其能夠在更多情況下採取可能挽救生命的操作。
憑藉 20 多年的汽車成像經(jīng)驗(yàn)，安森美（onsemi）在這一演變過程中發(fā)揮了核心作用。其圖像感測器產(chǎn)品廣泛應(yīng)用於配備 ADAS 的汽車，尤其是包括 AEB 在內(nèi)的汽車。安森美交付了目前道路上所有車輛中70%的圖像感測器。
Hyperlux功能特性與NHTSA提案的比較
憑藉安森美深厚的汽車專業(yè)知識，Hyperlux圖像感測器系列旨在?明汽車整車製造商在各種條件下進(jìn)一步提升車輛的安全性，從而減少事故，挽救生命。如果我們將最新的 Hyperlux 產(chǎn)品系列與 NHTSA 的提案進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)隨著期望值的提升以及高速行駛狀態(tài)下安全性的日益重視，該規(guī)定或許可以更加進(jìn)取，或者至少應(yīng)隨著形勢發(fā)展再次更新。
讓我們來考慮車輛對行人場景中車速最高（因此煞車距離最大）的情況：一輛車正在接近一個(gè)沿車輛行駛路徑行走的行人。車速可以達(dá)到每小時(shí)40英里，而行人的步行速度為每小時(shí)3.1英里。針對此場景，假設(shè)需要8個(gè)像素來識別一個(gè)行人，考慮到典型的城區(qū)前方ADAS視場角FOV為120°，利用三角測量計(jì)算方法，可以推導(dǎo)出大約需要2480像素的最小（水準(zhǔn)）解析度。對於以40英里/小時(shí)行駛的車輛，其停車（煞車）距離要求回應(yīng)（反應(yīng)）時(shí)間為0.5秒至1秒，並需施以適當(dāng)?shù)纳奋嚵Γ源_保正確識別。
Hyperlux AR0823AT感測器（3840 x 2160像素）以超過50%的餘裕滿足了NHTSA最嚴(yán)格的車輛對行人場景所規(guī)定的水準(zhǔn)解析度，可有效地為每位行人提供多達(dá)12個(gè)像素，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的AEB識別演算法操作。
| 圖三 : 行人汽車煞車系統(tǒng)測試場景範(fàn)例—行人沿路徑移動(dòng)的基本設(shè)定 |
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新的 NHTSA 建議包含 2016 年建議中缺少的一項(xiàng)內(nèi)容，即要求在微光條件下和夜間準(zhǔn)確探測行人。對安森美而言，這已經(jīng)是其優(yōu)先考慮的重點(diǎn)，也可以說是 Hyperlux 感測器系列的標(biāo)誌性特徵之一，它具有 2.1 μm 像素尺寸和先進(jìn)的 150 dB 高動(dòng)態(tài)範(fàn)圍成像（HDR），可在 0.05 lux至 200 萬lux亮度場景中準(zhǔn)確成像。
讓我們將Hyperlux在微光條件下的性能與NHTSA提案進(jìn)行對比，再次考慮最嚴(yán)格的車輛對行人場景（例如：行人沿著駛來車輛的行駛路線行走），但這次是在夜間。提案中提到了0.2 lux的環(huán)境光水準(zhǔn)（月光條件）以及車輛近光燈/遠(yuǎn)光燈照明，但沒有規(guī)定車輛照明的照度水準(zhǔn)（與Euro NCAP不同）。
美國汽車協(xié)會（AAA）在2019年對美國和歐洲汽車前大燈性能的一份研究顯示，行人所在位置的平均近光燈照明水準(zhǔn)約為9 lux。假設(shè)最壞情況下行人的反射率為10%（穿著深色衣物），並使用典型的車用鏡頭（F值1.4），則在感測器處的照度水準(zhǔn)為0.11 lux。
在典型的33ms積分時(shí)間（夜間條件）下，Hyperlux感測器系列在0.03 lux的照度水準(zhǔn)下就能達(dá)到5的訊號雜訊比（SNR）（比NHTSA規(guī)定的照度要低四倍），而在0.10 lux的照度水準(zhǔn)下能達(dá)到10的訊號雜訊比！
在陽光明媚的日子駛出隧道時(shí)，Hyperlux的HDR性能使車輛能夠立即看到附近的車輛和隧道盡頭以外的任何潛在危險(xiǎn)。過去，許多解決方案的動(dòng)態(tài)範(fàn)圍不足，無法成功捕獲影像的遠(yuǎn)近兩個(gè)區(qū)域，導(dǎo)致潛在風(fēng)險(xiǎn)在汽車處理器中不可見，或因設(shè)定變化而增加延遲。在如圖三所示的場景中，Hyperlux感測器系列的HDR性能能夠精確追蹤影像中心、邊緣和遠(yuǎn)處的物件，如汽車、交通號誌燈和行人，即使在光線水準(zhǔn)下降時(shí)也是如此。
| 圖四 : Hyperlux 感測器在進(jìn)出隧道時(shí)的 HDR 性能 |
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Hyperlux感測器提供的精確性，以及整合安全性和工業(yè)最高階的影像感測器安全等級，超越了基本AEB的應(yīng)用。其高精度、高速和先進(jìn)功能已可用於ADAS L2級系統(tǒng)以及更高級等的系統(tǒng)，協(xié)助製造商過渡至自動(dòng)駕駛。
NHTSA與車輛安全的未來
對於NHTSA關(guān)於AEB的規(guī)定，我們不禁要問，它是否足夠深入及迅速。雖然任何旨在提升車輛安全性的標(biāo)準(zhǔn)在理論上都應(yīng)該受到歡迎，但如果要產(chǎn)生影響力，它必須領(lǐng)先於產(chǎn)業(yè)。從歐洲取得的進(jìn)展來看，NHTSA的規(guī)則至少落後五年（針對車輛間）。將這一標(biāo)準(zhǔn)與最新的感測產(chǎn)品進(jìn)行比較，再次凸顯出兩者之間的差距。像Hyperlux這樣的感測器已經(jīng)能夠滿足AEB提出的要求，包括在微光環(huán)境下的性能，同時(shí)還能支援其他技術(shù)，如車道偏離系統(tǒng)和全自動(dòng)駕駛。到2030年，配備ADAS系統(tǒng)的車輛可能將遠(yuǎn)超NHTSA的標(biāo)準(zhǔn)。
如果我們觀察市場趨勢，情況也類似。汽車製造商不斷努力為新車型增加功能，以創(chuàng)造更優(yōu)質(zhì)和安全的車輛供消費(fèi)者使用，AEB是預(yù)期中應(yīng)具備並代表先進(jìn)技術(shù)的功能。這一因素繼續(xù)推動(dòng)配備ADAS技術(shù)（如AEB）的車輛銷售。隨著大多數(shù)製造商加快在其全系車型中100%部署AEB，許多設(shè)計(jì)人員正在研究更具革命性的提升車輛安全性的方法。
儘管NHTSA規(guī)定中的某些元素是積極的，比如微光環(huán)境下的測試，但鑒於其重要性，顯然也許可以更進(jìn)一步，推動(dòng)在更高速度下實(shí)現(xiàn)更高能力，以拯救更多生命。與此同時(shí)，汽車製造商及其供應(yīng)商正努力運(yùn)用創(chuàng)新技術(shù)來提高車輛安全性，減少汽車事故和死亡人數(shù)。正是這些來自領(lǐng)先汽車製造商及其生態(tài)系統(tǒng)供應(yīng)商（如安森美）的共同努力，使得許多汽車將在規(guī)定要求之前，就配備更先進(jìn)的安全功能。
（本文作者Chris Silsby為安森美汽車應(yīng)用高級總監(jiān)）
