2023年5月，美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)宣布了一項計劃，要求所有新型乘用車將自動緊急制動(AEB)系統作為標準配置。簡單來說，AEB是車輛為避免潛在事故而自動啟動剎車的過程。這是一種強力措施，能夠降低碰撞時的速度或完全避免碰撞，從而防止車輛損壞和人員傷亡。
從表面上看，強制實施AEB系統的計劃是個好主意。但如果NHTSA的提案要產生影響力，它必須領先于它所希望塑造的行業。要理解這項標準是否能及時產生對汽車行業的影響，以及NHTSA的計劃是否足夠深入，不僅需要了解這項提案本身，還要全面了解AEB技術。通過探索底層技術，以及汽車制造商的進展速度和市場趨勢，我們才有可能準確判斷NHTSA計劃的潛在價值。
圖1：汽車感知技術示意圖
NHTSA的規劃
2016 年，NHTSA 要求占美國汽車總銷量 99% 的 20 家汽車制造商在 2022 年之前自愿將 AEB 作為其乘用車系列的標準配置。四年后的2020年，NHTSA的另一份報告顯示，該行業可能未能達到目標，僅有10家制造商將AEB作為標準配置。這份報告理論上為制定強制性規定打開了大門，但直到今年5月，NHTSA才提出了相關提案。從最初的要求到新的提案之間，美國公路安全保險協會(IIHS)發布了后續報告，如圖2所示。
圖2：2020 年至 2022 年期間，大多數汽車制造商的配備量都有顯著增長
將IIHI的數據與NHTSA最初在2020年發布的報告進行對比，凸顯出了一些有趣的趨勢。首先，2022年在20家汽車制造商中有14家至少為其95%的車輛配備了AEB，而兩年前這一數字僅為10家。如果我們觀察下述六個特例，則進一步凸顯了這一高速發展的進程。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 年零部件短缺之前，謳歌的 AEB 裝備率一直高于這個數值;另外四家制造商的裝備率則從2020年的38%上升到平均72%。2023年，所有制造商都表示AEB的部署將再次增加，通用汽車(GM)表示其2023年款車型中98%都將配備該技術。這種逐年快速增長的態勢以及NHTSA提案的時機，引發了一些有趣的問題。許多人主要的擔心是，如果所有制造商在標準實施之前就已經在其全系車型中配備了AEB，那么這一提案是否會產生真正的影響?但了解這一提案的出臺原因，可以為其價值增添一些分量。
首先，重要的是要仔細研究提案的具體內容。對于車輛之間的碰撞事故，如果駕駛員未能及時反應，AEB系統需要在車速達到每小時50英里時采取主動剎車。如果駕駛員剎車了，但并未達到所需的最大制動力，那么AEB系統需要在車速達到每小時62英里時完全避免與另一輛車發生碰撞。擬議的車輛間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。
對于車輛與行人之間的事故，所有車輛都必須在車速達到每小時40英里時采取行動。擬議的車輛對行人AEB場景包括車輛接近(從左側或右側)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。這項技術還需要在夜間工作，NHTSA表示，美國超過70%的行人死亡事故發生在夜間。
如果這項提案能在2023年8月底之前獲得批準，那么從2026年9月開始(即2027年款車型)將成為強制性規定。如果獲得批準的時間較晚，則強制部署將推遲一年(即2028年款車型)。
鑒于夜間死亡人數等統計數據，以及AEB在美國每年可挽救360人的生命并至少減少24000人受傷的情況，這些都突顯了AEB的重要性，因此很明顯為什么NHTSA將目標指向了這項技術。但是，考慮到大多數車輛已經配備的傳感器水平，強制行動是否必要?擬議的規定是否真的足夠滿足需求?
AEB規范：美國與歐洲的比較
鑒于這項技術的迅速普及，尤其是在過去的三年里，不難理解將強制實施的目標日期定為2026年9月(2027年款車型)可能為時已晚，無法產生任何影響。但是，如果我們將美國的情況與歐洲進行比較，只會更加強烈地感覺到NHTSA正在落后于時代。
自 2019 年起，作為歐洲公認的車輛安全評級方法，要獲得歐洲新車碰撞測試( Euro NCAP) 五星評級，就必須實施 AEB。雖然這可以被視為一種進步，但歐盟委員會更進一步，規定從 2022 年起銷售的所有新車都必須安裝車輛間AEB系統(vehicle-to-vehicle AEB)，并從 2024 年起強制要求安裝車輛對行人系統(vehicle-to-pedestrian)。
此外，NHTSA的提案與Euro NCAP的規定在范圍上存在顯著差異。雖然兩種標準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，與NHTSA的提案不同，Euro NCAP還涵蓋了包括(左或右)轉彎車輛以及向后倒車對行人的AEB場景。
了解AEB
如果我們了解AEB系統的工作原理，將有助于我們正確評估潛在的法規。作為先進駕駛輔助系統(ADAS)的主要技術之一，AEB是一種強大的車輛安全措施，可以顯著減少安全事故，特別是在車輛前后碰撞和車輛與行人碰撞的情況下。典型的AEB系統結合圖像傳感器、激光雷達(LiDAR)和毫米波雷達(RADAR)來感知可能導致潛在碰撞的物體。車輛會對圖像進行實時分析，如果即將發生碰撞，就會提醒駕駛員踩下剎車。如果駕駛員未能在足夠的時間內踩下剎車，車輛會主動采取制動措施。
對于圖像傳感器而言，AEB系統需要轉化為視場角(FOV)、分辨率、幀率和微光性能等參數要求，這些圖像傳感器特性將直接影響物體的可探測性和物體探測的延遲。
如圖2所示，配備AEB功能的車輛銷售占比大幅增加，但這并不是唯一的重大變化。近年來，車輛的底層技術有了長足的發展。處理系統更加強大，通信系統速度更快、數據傳輸率更高，傳感器也變得更加準確，特別是在微光條件下。這些因素共同促使AEB系統變得更加智能、可靠，使其能夠在更多種情況下采取可挽救生命的動作。
憑借超過15年的ADAS成像經驗，安森美一直是這一技術革新的核心力量。作為全球領先的用于ADAS系統(包括AEB)的圖像傳感器生產商，安森美(onsemi )交付了目前道路上所有車輛中70%的圖像傳感器。
安森美Hyperlux與NHTSA提案的比較
全新Hyperlux圖像傳感器系列建基于安森美深厚的汽車專業知識，旨在幫助汽車整車廠商(OEM)在各種條件下進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產品系列與NHTSA提案進行比較，就會發現該法規應該更深入，或者至少可以盡早實施。
讓我們來考慮車輛對行人場景中車速最高(因此制動距離最大)的情況：一輛車正在接近一個沿車輛行駛路徑行走的行人。車速可以達到每小時40英里，而行人的步行速度為每小時3.1英里。
對于這一車輛對行人的場景，如果考慮到典型的城市路況，前方 ADAS 視場角為 120°、時速達 40 英里的車輛的停止(制動)距離、0.5 秒至 1 秒的響應(反應)時間，以及每個行人至少 8 個像素才能正確識別，可以推導出大約需要2480像素的最小(水平)分辨率(使用高中數學幾何知識)。
Hyperlux AR0823AT傳感器(3840 x 2160像素)以超過50%的裕量滿足了NHTSA最嚴格的車輛對行人場景所規定的水平分辨率，可有效地為每位行人提供多達12個像素，從而實現強大的AEB識別算法操作。
圖3. 行人汽車制動系統測試場景示例——行人沿路徑移動的基本設置
新的 NHTSA 建議包含了 2016 年建議中缺少的一項內容，即要求在微光條件下和夜間準確探測行人。對安森美而言，這已經是其優先考慮的重點，也可以說是 Hyperlux 傳感器系列的標志性特征，它具有 2.1 µm 像素尺寸和業界領先的 150 dB 高動態范圍成像 (HDR)，可在 0.05 lux至 200 萬lux亮度場景中準確成像。
讓我們將Hyperlux傳感器系列在微光條件下的性能與NHTSA提案進行對比，再次考慮最嚴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的環境光水平(月光條件)以及車輛近光燈/遠光燈照明，但沒有規定車輛照明的照度水平(與Euro NCAP不同)。
美國汽車協會(AAA)在2019年對美國和歐洲汽車前大燈性能的一份研究表明，行人所在位置的平均近光燈照明水平約為9 lux。假設最壞情況下行人的反射率為10%(穿著深色衣物)，并使用典型的車用鏡頭(F值1.4)，則在傳感器處的照度水平為0.11 lux。
在典型的33ms積分時間(夜間條件)下，Hyperlux傳感器系列在0.03 lux的照度水平下就能達到5的信噪比(SNR)(比NHTSA規定的照度要低四倍)，而在0.10 lux的照度水平下能達到10的信噪比!
在陽光明媚的日子駛出隧道時，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。過去，許多解決方案的動態范圍不足，無法成功捕獲圖像的遠近兩個區域，導致潛在風險在汽車處理器中不可見。在如圖3所示的場景中，Hyperlux傳感器系列的HDR性能能夠精確跟蹤圖像中心、邊緣和遠處的對象，如汽車、交通信號燈和行人，即使在光線水平下降時也是如此。
圖4：Hyperlux傳感器可在各種具有挑戰性的視覺條件下準確追蹤多種危險
Hyperlux傳感器提供的精確性，集成安全性并符合B級汽車安全完整性(ASIL)安全標準，遠遠超出了基本AEB應用的要求。其高精度、高速和先進功能已可用于ADAS L2級系統以及更高級別的系統，幫助制造商向自動駕駛過渡。
NHTSA與車輛安全的未來
對于NHTSA的提案，我們不禁要問，它是否足夠深入，以及規劃中的時間線是否過長。雖然任何旨在提升車輛安全性的標準在理論上都應該受到歡迎，但如果要產生影響力，它必須領先于行業。從歐洲取得的進展來看，NHTSA的計劃至少落后兩年(針對車輛與行人之間的措施)，而有些方面甚至落后四年(車輛間)。將這一標準與最新的感知產品進行比較，再次凸顯出兩者之間的差距。像Hyperlux這樣的傳感器已經能夠滿足擬議的AEB要求，包括在微光環境下的性能，同時還能支持其他技術，如車道偏離系統和全自動駕駛。到2026年，配備ADAS系統的車輛可能將遠超NHTSA的提案要求。
如果我們觀察市場趨勢，情況也類似。汽車制造商不斷努力為新車型增加功能，以創造更加高端和安全的車輛供消費者使用，因此AEB是預期中的一項功能。這一因素繼續推動配備ADAS技術(如AEB)的車輛銷售。隨著大多數制造商加快在其全系車型中100%部署AEB，許多設計人員正在研究更具革命性的提升車輛安全性的方法。盡管NHTSA提案中的某些元素是積極的，比如微光環境下的測試，但很明顯，考慮到時間跨度，該提案還可以或許還應該更進一步。汽車制造商及其供應商正在努力利用創新技術來提高車輛安全性，減少汽車事故，拯救生命。正是這種由領先汽車制造商及其產業鏈供應商(如安森美)組成的合力，很可能意味著許多汽車將在2026年之前就配備更先進的安全功能。(作者：安森美汽車感知部 產品經理 Narayan Purohit)
（來源：安森美）
