自动紧急制动系统（autonomous emergency braking system，AEB）已成为车辆主动安全技术不可缺少的一部分。在车辆行驶过程中，AEB 当前方的道路环境通过毫米波雷达、摄像头、激光雷达等感知时AEB 当系统检测到前方有碰撞危险时，首先对司机进行预警，提醒司机采取避撞措施。如果驾驶员未采取相应措施，系统将自动制动车辆，避免事故发生或减少事故程度。因此 AEB 系统的可靠性直接关系到驾驶员和乘客的生命安全。 AEB 系统一般分为预警和制动两个阶段。预警阶段分为图像预警和图像声音联合预警两个阶段，制动阶段分为部分制动和完全制动两个阶段。AEB 系统主要分成4个阶段。

阶段 1：AEB 系统检测到前方有碰撞危险，但危险程度较低。系统在仪表板或中控台发出提示图像预警，提醒驾驶员危险。 阶段 2.危险等级上升到更高的水平。此时，系统采用声音和图像双重预警，提醒驾驶员即将发生碰撞。 阶段 3:碰撞的风险很高，系统在阶段2 对车辆进行部分制动，以降低车速。 阶段4：危险等级极高，碰撞即将发生，甚至不可避免，AEB 系统采用完全制动，避免事故发生或减少事故对驾驶员和乘客的伤害。

目前，针对AEB国内外学者提出的模型算法主要包括：碰撞时间TTC（time to collision）模型、安全距离模型、避免减速模型、驾驶员主观判断模型等。其中，碰撞时间模型公式简单，应用广泛，目前是主流AEB该产品被广泛使用。因此，本博文选择碰撞时间模型进行模拟分析。 碰撞时间是指两辆车在同一路径上同向行驶，直至发生碰撞所需的时间，其计算公式如下： TTC=Dr/Vr 式中：Dr两车相对距离，m；Vr两车相对速度，m/s。 碰撞时间模型在 TTC<T1 当驾驶员未响应碰撞预警时，自动紧急制动系统将取代驾驶员采取措施进行紧急制动操作。 从上面的公式可以看出，碰撞时间模型公式简单明了，碰撞时间阈值只能通过输入两辆车的相对速度和相对距离来计算。在基于碰撞时间的传统安全距离模型中，自动紧急制动系统的时间阈值为Tb3=2.6s，当车辆部分制动时，时间阈值为Tb2=1.6s,车辆完全制动的时间阈值为Tb1=0.6s，具体控制逻辑如下表所示：

模拟分析的主要参考C-NCAP法规：

《C-NCAP管理规则（2021 年版）》 《C-NCAP管理规则（2021 年版）附录C 主动安全ADAS 系统试验方法

以下给出部分术语与定义： VUT（Vehicle Under Test）：测试车辆。配备相关设备 ADAS 按照本试验规程进行功能系统和测试的车辆。 GVT（Global Vehicle Target）：目标车辆。本测试程序规定的目标车辆。 偏置率定义为 VUT 与 GVT 重叠部分占 VUT 重叠定义的参考线是百分比 VUT 中心线，在 在100%重叠的情况下，VUT 和 GVT 中心线对齐，如下图所示。

试验路面需要压实，不可能导致传感器异常工作不规则（如倾角大、裂缝大、井盖或反射螺栓等）。车道中心线到道路两侧的宽度不小于 3.0m，。至少在试验结束点的前面 30m 预留道路。

法律法规的主动安全部分是先进的驾驶辅助系统（ADAS）车辆自动紧急制动系统（AEB）讨论性能测试，AEB 当车辆发生紧急情况时，系统会自动制动，以避免或减少碰撞伤害AEB 系统模型，进行AEB CCR、AEB VRU_Ped 以及AEB VRU_TW 测试。AEB CCR、AEB VRU_Ped及AEB VRU_TW 测试分别使用模拟车辆目标、模拟行人目标和模拟二轮车目标，以不同的速度行驶到前面，检查被测车辆的制动和预警，以评估AEB 系统的性能。详见附录C 规定的试验方法。 本文仅针对追尾自动紧急制动系统（AEB CCR）做示例模拟分析记录，也算是供大家学习参考。 与2018版相比，2021版C-NCAP有更新，有删除，有增加。AEB 中，已将AEB CCRb删除，所以2021版AEB CCR 该系统包括两个测试场景：CCRs、CCRm。 1）CCRs 前车静止试验场景

2）: CCRm 前车慢行测试场景

下面就以CCRs以示例论述开始建模。

模拟测试场景设计 在Prescan中建立碰撞预警系统仿真测试场景，首先建立一条长100 m，双向2车道直线，车道宽度3.5 m。其次创建连续路径，添加车辆模型到所创建的路径上，该路径即成为自车车辆的行驶轨迹。在SpeedProfile编辑窗口设置车辆的初始位置、初始速度、加速度变化等，并根据前方车辆的不同驾驶状态设置各轨道上的驾驶状态参数。模拟测试场景的建立基本完成，测试场景的三维视图如图所示。

车辆纵向动力学模型搭建 准确可靠的车辆纵向动力学模型作为碰撞预警系统的控制对象，是模拟研究的基础。为果的真实性，应充分参考真实车辆的物理参数建模。本文选择了车辆动力学模型Prescan软件自带的2D Simple模型，自车型选择Audi_A8_Sedan_1.选择目标车辆Ford_Fiesta_Hatchback_1车型。在Prescan车辆动力学参数设置如下：

在 Prescan 该软件提供了许多车载传感器，传感器选择技术独立传感器(Technology independent sensor，TIS），根据雷达、激光雷达等设备的一般操作原理，不受特定技术的限制，并能验证系统中任何主动传感器的性能。在模拟建模中，根据毫米波雷达的特性选择 Prescan 软件中的 TIS 传感器用作车载传感器。长距离雷达分别设置两个毫米波雷达（LRR）短距离雷达（SRR）各相关参数如下图所示：

在实际操作中单击Sensor图标中的TIS”选项，将TIS将传感器拖到前部，并设置位置坐标。Basic”窗口中置频率，检测范围、波的形式等参数。扫描方式设置为从左至右／从上到下，扫描光束设置为1条，最多探测物数量为32个，同时尾部左右两个制动灯打开。具体参数设置以LRR的TIS1示例如下图。

本仿真模型主要包括一下几个部分：车辆动力学模型、驾驶员模型、车载传感器模型和AEB自动紧急制动控制策略模型。 汽车自动紧急制动系统中的安全控制策略的作用是在车辆行驶过程中车载传感器不断收集车辆前方物体信息（前方车辆的速度、加速度、方位、距离等），根据所采集到的信息与安全模型中的信息进行比较后来判断车辆在行驶过程中的安全状态，最后根据不同的情况执行不同的安全策略，以便于车辆在行驶过程总能够避免碰撞事故的发生。制动控制策略的作用是当车辆遇到危险情况时，通过车辆安全控制策略计算出车辆进行制动的期望制动减速度的大小，然后将车辆期望的制动减速度转换乘车辆的制动强度，最后根据车辆需要的制动强度的大小来调节车辆的节气门开度和车辆的制动压力的大小。加入AEB控制算法以后得到下图所示的simulink控制逻辑图。

AEB算法模型将从LRR/SRR雷达获取三类信号：测试车与目标车的相对距离、相对车速和相对夹角。从PreScan车辆动力学模型及驾驶员模型获取以下信号：车辆速度、横摆角、节气门开度、发动机转速、制动标旗值和制动压力。经过AEB算法处理及逻辑决策后，输出信号则是：节气门开度、制动压力、制动灯信号及制动标旗值。

本次博文只记录典型工况仿真分析结果，其他工况的设置均可参照下面的典型操作修改可得，这里就不做过多算例展开了。

在CCRs测试工况中，本次仿真一方面考虑节省计算时间，另一方面满足考察目标车从无到有进入SRR检测范围30m，所以就设定初始时刻试验车和目标车的距离为40m。下面就以测试车以40km/h接近前方40m处的目标车的CCRs 测试工况为例展开论述下仿真结果，仿真分析的动图如下：

从仿真动画中可以看出，该测试工况下测试车的自动紧急制动系统成功制动。下面给出LRR和SRR雷达探测的两车距离的变化曲线：

可以看出，40m本身就在LRR的探测距离内，所以一开始便被识别探测到。只有当目标车进入SRR的30m的探测范围时，才被SRR识别到。试验车在完全刹停前，LRR出现了较小的探测波动。由于SRR探测未出现波动，所以最终以SRR探测到的最终距离为准，该工况下的停车距离为1.205m。下面进一步给出测试车行驶过程中的速度及加速度曲线变化。

由上图可以看出，当测试车在实际行驶时前方出现障碍物，当碰撞时间Tb大于 Tb3 时，此种状态下测试车是安全的，可以认为测试车和前方障碍物没有碰撞危险；当碰撞时间Tb大于Tb2，并且小于 Tb3 时，车辆发出碰撞预警，提醒驾驶员与前方障碍物保持适当距离；当碰撞时间Tb大于 Tb1，并且小于 Tb2 时，自车进行部分制动，以此使测试车和前方障碍物保持适当距离，以避免与前方障碍物发生碰撞；当碰撞时间Tb小于 Tb2 时，测试车进行完全制动，以避免碰撞或减小碰撞时的车速，尽可能把事故损失降到最低。

对于前车以2020km/h匀速慢行情况下，之前的100m的道路不够跑几个回合，所以这次仿真计算将道路拉长到200m，同样考虑加快进入AEB作用域，节省计算时间，所以这次直接将试验车和目标车的初始距离拉近到15m。 主车以 40km/h 的速度接近前方 15m 处，以 20km/h匀速行驶的目标车，建模如下所示： 以下为仿真结果动画，本次实际仿真时间设置为20s，考虑到博客动画gif文件大小输出时常限制，这里仅是给出前面部分计算时间内的动画示意：

从试验车以40km/h的速度接近以20km/h匀速行驶的目标车辆时，从仿真结果可以看出，由于两车本来的初始距离15m较近，所以很快进入warning阶段，因为实际的基于碰撞时间的安全阈值小于设定的基于碰撞时间的安全阈值 ，因此试验车为与前方目标车辆保持适当安全距离进行部分制动减速，当试验车与前方目标车的基于碰撞时间阈值大于所设定的碰撞阈值时，试验车预警结束，解除部分制动，由于前方目标车以 20km/h的时速做匀速运动，所以试验车为与前方匀速目标车辆保持适当的安全距离会不断进行部分制动，因此就会出现如上图所示的试验车车速的变化情况。

下面给出全仿真过程中辆车的相对距离变化关系：由于初始的距离即为15m，所以目标车一开始就已在LRR和SRR的检测范围内，同样可以看出试验车为与前方匀速目标车辆保持适当的安全距离会不断进行部分制动的循环情况。

1. PreScan Manual Documentation
2. 《Matlab/Simulink系统仿真超级学习手册》 石良臣 编著
3. 《C-NCAP管理规则（2021 年版）》
4. 《C-NCAP管理规则（2021 年版）附录C 主动安全ADAS 系统试验方法》
5. 《车辆AEB系统防撞预警控制及仿真测试方法研究》郭文博 2021硕士论文
6. 《基于PreScan的无人驾驶车辆虚拟测试》付智超 2020硕士论文
7. 《基于Prescan的智能驾驶辅助系统在环研究》 赵伊齐

=文档信息= 本学习笔记由博主原创整理编辑，仅供非商用学习交流使用 由于水平有限，错误和纰漏之处在所难免，欢迎大家交流指正 如本文涉及侵权，请随时留言博主，必妥善处置 版权声明：非商用自由转载-保持署名-注明出处 署名(BY) ：zhudj 文章出处：https://zhudj.blog.csdn.net/