先进驾驶辅助系统(ADAS)的发展历史

作者：Dan Clement，onsemi高级首席项目营销工程师

现代汽车配备了大量的系统和小工具，这些系统和小工具在每个车型年都在不断增加。一些系统和小配件是为了吸引买家或提高舒适度而设计的。常见的例子包括环境照明、高端娱乐系统、各种表演模式、预设座椅设置、后视镜位置等。其他系统旨在确保驾驶员和乘客的安全，通常被称为高级驾驶员辅助系统(ADAS)。常见的例子包括自适应巡航控制、自动紧急制动、倒车摄像头、前向传感和全景摄像头。

在过去的100年里，这些驾驶辅助系统发展迅速，从最初简单的机械巡航控制，到软件定义的汽车视觉——，沉浸在增强现实和虚拟现实(也称为元宇宙)中，实现完全的自动驾驶。目前该车已经达到SAE国际规定的2级自动驾驶水平。2级是汽车允许部分自动驾驶，但驾驶员仍需保持注意力，随时准备接管驾驶。2级中的加号()指的是自动驾驶极其复杂，持续时间超过业界预期。作为背景知识，5级是指没有驾驶员的全自动驾驶，0级是指没有自动驾驶。

本文是高级驾驶辅助系统(ADAS)发展史系列文章的第一部分。本系列包括几个部分，将回顾各种系统的描述。最后一篇文章将讨论未来的ADAS系统，以及汽车如何从机械机器转变为完全数字化的体验。

恒速控制器

也许最早的驾驶辅助系统是Speedostat。Speedostat是Ralph teeter(Steinken，2020)设计的第一个速度控制系统。不可思议的是，他从小就双目失明。他利用自己视力的不足培养了自己非凡的触觉和专注力，他声称这使他成为如此伟大的发明家和工程师。《史密森尼》杂志(西尔斯，2018)的一篇文章对他的一生做了精彩的总结。

Speedostat(通常称为“stat”并于1950年8月22日获得专利)包括一个仪表板速度选择器，该选择器连接到一个来自汽车驱动轴的机械调速装置。在调速器的驱动下，真空泵将向上推动油门踏板，并向驾驶员发送减速触觉信号。

专利被批准5年后，《大众机械师》 (Sears，2018)在Speedostat的特别介绍中称其为“具有附加功能的动力加速器或调速器”。它让我们在自动驾驶的道路上前进了好几英里。"

克莱斯勒是首家采用Speedostat的汽车制造商，并于1958年将其命名为“Auto-Pilot”。凯迪拉克也使用了该系统，但他们将其命名为“巡航控制”(cruise control)，该系统逐渐泛化，今天仍被广泛用于指代这项技术(Teetor，2020)。

在Teetor的Speedostat大规模生产成功后不久，另一场技术革命正在进行。随着硅晶体管的发明，集成电路诞生了。随着单个晶体管发展成为芯片上的整个电路，丹尼尔威斯纳发明了第一个电子巡航控制系统，并获得了专利(1971年)，该专利被称为“汽车速度控制系统”(Niemeier，2016)。这种新的电子速度控制可以闭环调节速度，即使在上坡和下坡时也是如此，这是一个创举。

这个发明最后被称为巡航控制，它彻底改变了汽车。随着它越来越受欢迎，在20世纪80年代末，摩托罗拉设计并制造了一个硅片来实现威斯纳算法。长期以来，很多汽车都在使用这种芯片。其零件号为MC14460。虽然MC14460芯片早已退役，但这种算法仍然被广泛使用。

巡航控制的下一个重大创新是自适应巡航控制，它出现在20世纪90年代初。William Chundrlik和Pamela Labuhn发明了自适应巡航控制(Steinken，2020)。该系统的工作原理与定速巡航控制类似，但采用了测距传感器，使汽车可以在较慢的汽车后面减速，但仍保持速度控制。第一个系统使用激光，但各种方案使用不同类型的传感器，包括雷达，激光雷达和相机。

防抱死制动装置

防抱死制动系统(ABS)起源于航空工业，有着有趣的发展历史。ABS和定速巡航一样，本来就是一个机械系统。(作者不详，维基百科，2021年)

1920年，飞机和汽车的先驱加布里埃尔沃辛(Gabriel Voisin)设计并测试了飞机的机械ABS系统。该系统使用飞轮，飞轮随车轮旋转并控制制动系统的液压阀。当车轮和飞轮转速相同时，系统将释放制动器。如果车轮突然减速(可能是车轮打滑时)，飞轮会保持更快的转速，这种相对速度的差异会打开液压制动阀，从而使轮胎再次旋转。该系统减少了30%的制动距离，并使飞机能够在没有该系统的情况下飞行。因为该系统减少了打滑，也大大减少了轮胎磨损。

除了飞机，皇家恩菲尔德超级流星摩托车在1958年试用了第一个ABS。全机械系统证明，ABS可以大大减少摩托车打滑，这是一个常见的事故原因。不幸的是，公司放弃了这个系统，因为当时的技术总监没有看到这个想法的价值。

20世纪60年代，另一个全机械系统在Ferguson P9上测试9、Jensen FF和四轮驱动的福特十二宫杀手。这个系统不可靠，而且太贵，难以普及。

第一个全电子ABS是在20世纪60年代末开发的。——不是为汽车，而是为协和式飞机。协和式飞机是一个具有很高知名度的创新技术发展项目，引起了全世界的关注。协和式飞机的起飞和降落需要很长的跑道，ABS是必要的，以避免在发生事故或其他偏离的情况下滑出跑道。协和式飞机的起飞速度为250节，远高于当时和现在的普通商用飞机(作者不详，Heritage Concorde，2021)。如果没有ABS刹车，在湿滑的跑道上中断起飞会很危险。

电子ABS进入的第一辆消费汽车是1971年的克莱斯勒Imperial。本迪克斯在1970年为ABS申请了专利，克莱斯勒将其命名为“Sure Brake”，俗称“防滑”(斯查费，1971)。该系统非常可靠，业内其他公司也开始推出自己的版本。

对本迪克斯来说不幸的是，官方将现代ABS归功于菲亚特研究中心的马里奥帕拉泽蒂。帕拉泽蒂改进了这个系统，他后来被称为“腹肌老师”。博世移动解决方案公司收购了Palazzetti的系统，将其更名为“ABS”，并继续对其进行改进，以用于汽车的量产，直至其成为标准功能(作者不详，你了解汽车吗，未注明日期)。

ABS已经成为所有汽车厂商的标配功能，几乎每一辆行驶在路上的汽车都在使用。和定速巡航一样，ABS现在已经成为一个广义的通称。

牵引控制

牵引力控制系统(TCS)调节用于驱动车轮的功率大小。最初，驱动轮使用限滑差速器来机械地限制打滑车轮的功率。在20世纪70年代早期，电子TCS被添加到汽车上。牵引力控制系统监控车轮的速度和车轮之间的速度差，以控制每个车轮的功率。有些系统控制汽车的油门或火花控制，但大多数都集中在汽车的制动系统上。事实上，大多数牵引力控制系统都有前面介绍过的ABS。牵引力控制和ABS一样，是当今的标准功能。

稳定性调节

稳定控制系统出现于20世纪90年代初。1995年，博世将该系统引入梅赛德斯-奔驰S600 coupe。(马库斯，2020年)

稳定性控制也与ABS和牵引系统集成在一起，加上额外的传感器，以掌握汽车对驾驶员输入(油门和转向)的响应。将来自方向盘传感器的数据与偏航传感器和加速度计进行比较，以计算汽车的当前行驶状况。稳定性控制可以使用这些信息来调整刹车，油门或悬架，以改善处理。

在美国，稳定性控制在2012年已经成为汽车的标准装备。牵引力和稳定性控制是重要的系统，但它们不像ABS和自适应巡航控制那样广为人知或常见。

摘要

我们介绍了巡航控制、ABS、牵引力控制和稳定性控制的历史和发展。每个系统都有独特有趣的发展历史，早期设计通常采用机械起源。所有系统的共同点是，通常需要几十年的时间来开发、测试和验证新系统，然后才能投入市场。

后续文章将讨论其他高级驾驶辅助系统(ADAS)及其发展历史。最后一篇文章将关注未来系统和软件定义汽车的发展。

原标题：汽车ADAS进化百年史(1)

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