作者@@：安森美@@(onsemi)高级首席方案市场营销工程师@@Dan Clement
现代汽车@@配备@@@@了大量系统@@和@@小工具@@，每个车型年@@份中还在@@继续增加@@。有些系统@@和@@小工具是为了吸引购买者或@@提高@@舒适度@@。常见的@@例子包括氛围照明@@、高端娱乐系统@@@@、各种性能模式@@、预设座位设置@@、后视镜位置等@@。另外一@@些系统@@则是为了确保驾驶员和@@乘客的@@安全@@，通常称为@@先进驾驶辅助系统@@@@(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@@、前向感应@@、环视摄像头等@@。
在@@过去的@@@@100年@@里@@，这些驾驶辅助系统@@飞速发展@@，从最初@@简单的@@机械巡航控制@@发展成为汽车@@愿景@@——使用软件定义@@，沉浸于@@增强现实和@@虚拟现实@@(又称为元宇宙@@)，并达到完全自主驾驶@@。目前@@，汽车@@达到@@SAE International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@@(+)是指自动驾驶极为复杂且持续时间超过行业预期的@@现实@@。作为背景知识@@，5级指的@@是完全自动驾驶@@，无需驾驶员@@，0级则是无自动驾驶@@。
本文是有关先进驾驶辅助系统@@@@(ADAS)的@@发展历史系列文章的@@第一@@部分@@。本系列由多个部分组成@@，将回顾各种不同系统@@的@@说明@@。最后一@@篇文章将讨论未来的@@@@ADAS系统@@以及汽车@@将如何从一@@个机械机器转变为完全数字化体验@@。
巡航控制@@
最早的@@驾驶员辅助系统@@或@@许是@@Speedostat。Speedostat是由@@ Ralph Teetor设计的@@第一@@个速度控制系统@@设计@@(Steinken，2020年@@)。不可思议的@@是@@，他从小就双目失明@@。他利用视力的@@缺失培养了超常的@@触觉和@@超强的@@专注力@@，他声称这就是使他成为如此伟大的@@发明家和@@工程师的@@原因@@。《史密森尼@@》杂志@@(Sears，2018年@@)的@@一@@篇文章对他的@@一@@生进行了精彩的@@概括@@。
Speedostat(通常被称为@@“Stat”，于@@1950年@@8月@@22日获得专利@@)包含一@@个连接到源自汽车@@驱动轴的@@机械调速器装置的@@仪表板速度选择器@@。在@@调速器的@@驱动下@@，真空泵会向上推动油门踏板@@，向驾驶员发出减速触觉信号@@。
该专利获批五年@@后@@，《大众机械师@@》(Sears，2018年@@)在@@Speedostat的@@专题介绍中称它是@@“一@@种带有额外功能的@@动力加速器或@@调速器@@。它使我们在@@汽车@@自动驾驶的@@道路上向前迈进了几英里@@。”
克莱斯勒是第一@@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@@@@，不过他们将其命名为@@“巡航控制@@”，该名称逐步泛化@@，甚至到今天仍被普遍用来指代这项技术@@@@(Teetor，2020年@@)。
图@@1. 1957 年@@，Ralph Teetor手持巡航控制@@@@，图@@片@@由@@汽车@@名人堂提供@@@@
Teetor的@@Speedostat在@@量产车型中获得成功后不久@@，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@@，Daniel Wisner发明了第一@@个电子@@巡航控制@@系统@@@@，并获得了专利@@(1971年@@)，该系统@@被称为@@“汽车@@速度控制系统@@@@”(Niemeier，2016年@@)。这种新的@@电子@@速度控制可以在@@闭环中调节@@车速@@，即使在@@上坡和@@下坡时也可调节@@@@，这是一@@个创举@@。
这项发明最终被称为巡航控制@@@@，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@@款硅芯片来实现@@Wisner的@@算法@@。在@@很长一@@段时间内@@，许多汽车@@都使用了这款芯片@@。其部件编号是@@MC14460，尽管@@MC14460芯片早已退役@@，但该算法至今仍被广泛使用@@。
图@@2. MC14460巡航控制@@芯片的@@数据手册封面页@@，图@@片@@由@@ hackaday.com提供@@
图@@3. 1996年@@的@@通用汽车@@巡航控制@@模块@@(图@@片@@由@@ LS Engine DIY 提供@@)，它显示了用于@@控制油门线的@@电气驱动与过去的@@真空泵系统@@的@@对比@@
巡航控制@@的@@下一@@个重大创新是@@20世纪@@90年@@代@@初@@出现的@@自适应巡航控制@@@@。William Chundrlik和@@Pamela Labuhn发明了自适应巡航控制@@@@(Steinken，2020年@@)。该系统@@的@@工作原理类似于@@定速巡航控制@@@@，但采用了一@@个测距传感器@@，使汽车@@能够在@@车速较慢的@@汽车@@后面减速@@，但仍然保持速度控制@@。首批系统@@采用了激光@@，但各种方案使用了不同类型的@@传感器@@，包括雷达@@、激光雷达和@@摄像头@@。
ABS
防抱死制动@@系统@@@@(ABS)起源于@@航空业@@，也有一@@段有趣的@@发展历史@@。ABS与巡航控制@@一@@样@@@@，起初也是机械系统@@@@。(作者@@不详@@，Wikipedia，2021年@@)
1920年@@，飞机和@@汽车@@先驱@@Gabriel Voisin为飞机设计并试验了机械式@@ABS系统@@。该系统@@采用一@@个飞轮@@，飞轮随车轮旋转并控制制动@@系统@@的@@液压阀@@。当车轮和@@飞轮都以相同速度旋转时@@，系统@@会释放制动@@器@@。如果车轮突然减速@@(可能是车轮打滑时@@)，飞轮将保持更快地旋转@@，这种相对转速的@@差异将打开液压制动@@阀@@，从而让轮胎再次旋转@@。该系统@@使制动@@距离减少了@@30%，并使飞机在@@通常没有该系统@@无法飞行的@@情况下也能飞行@@。由于@@该系统@@减少了打滑@@，也大幅降低了轮胎磨损@@。
除了飞机@@，皇家恩菲尔德超级流星摩托车在@@@@1958年@@试用了首个@@ABS。全机械式系统@@证明@@ABS可大幅减少摩托车打滑@@，这是导致事故的@@常见原因@@。不幸的@@是@@，由于@@当时的@@技术@@总监没有看到这个想法的@@价值@@，该公司放弃了此系统@@@@。
在@@20世纪@@60年@@代@@，另一@@个全机械式系统@@在@@@@Ferguson P99、Jensen FF和@@四轮驱动的@@福特@@Zodiac上进行了有限的@@试验@@。该系统@@并不可靠且过于@@昂贵@@，没有流行起来@@。
第一@@款全电子@@式@@@@ABS开发@@于@@@@20世纪@@60年@@代@@末@@期@@——并非面向汽车@@@@，而是用于@@协和@@式飞机@@。协和@@式飞机是一@@个高可见性的@@创新技术@@开发@@项目@@，举世瞩目@@。协和@@式飞机的@@起飞和@@着陆需要很长的@@跑道@@，配备@@@@ABS是避免在@@发生事故或@@其他偏移时滑出跑道的@@要求@@，是正常运行所必需的@@@@。协和@@式飞机的@@起飞速度为@@250节@@，远比当时和@@现在@@的@@普通商用飞机@@(作者@@不详@@，Heritage Concorde，2021年@@)要高得多@@。如果没有@@ABS制动@@，在@@湿滑跑道上中断起飞将很危险@@。
电子@@式@@ABS进入的@@首款消费汽车@@是@@1971年@@的@@克莱斯勒@@ Imperial小轿车@@。本迪克斯公司于@@@@1970年@@为该@@ABS申请了专利@@，克莱斯勒将其命名为@@“Sure Brake”，通常称为@@“防滑@@”(Schafer，1971年@@)。该系统@@非常可靠@@，业界其他公司也开始推出自己的@@版本@@。
对于@@本迪克斯公司来说遗憾的@@是@@，官方认为现代@@ABS归功于@@菲亚特研究中心的@@@@Mario Palazzetti。Palazzetti 改进了该系统@@@@，他后来被称为@@“ABS 先生@@”。Bosch Mobility Solutions收购了@@Palazzetti的@@系统@@@@，将其重新命名为@@“ABS”，并继续对其进行改进以用于@@量产汽车@@@@，直至它成为标配功能@@(作者@@不详@@，Did You Know Cars，未注明日期@@)。
ABS成为所有汽车@@制造商的@@标配功能@@，几乎每辆道路上行驶的@@汽车@@都使用它@@。与巡航控制@@一@@样@@@@，ABS现在@@也成为一@@个泛化通用术语@@。
图@@4. 20世纪@@70年@@代@@梅赛德斯@@-奔驰@@的@@@@ABS测试@@，图@@片@@由@@stuff提供@@
牵引力控制@@
牵引力控制@@系统@@@@(TCS)调节@@用于@@驱动车轮的@@动力大小@@。最初@@，驱动轮使用限滑差速器以机械方式限制打滑车轮的@@动力@@。在@@20世纪@@70年@@代@@初@@期@@，汽车@@添加了电子@@@@TCS。牵引力控制@@监控车轮速度和@@车轮之间的@@速度差@@，以控制每个车轮的@@动力大小@@。一@@些系统@@控制汽车@@的@@油门或@@火花控制@@，但大多数最终都集中在@@利用汽车@@的@@制动@@系统@@上@@。事实上@@，大多数牵引力控制@@系统@@@@都有上一@@节@@中描述的@@@@ABS。牵引力控制@@和@@@@ABS一@@样@@，是当今的@@标配功能@@。
稳定性控制@@
稳定性控制@@系统@@出现于@@@@20世纪@@90年@@代@@初@@。1995年@@，博世在@@梅赛德斯@@-奔驰@@S600轿跑车中引入了该系统@@@@。(Markus，2020年@@)
稳定性控制@@还与@@ABS和@@牵引系统@@集成@@，再加上额外的@@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@@，计算出汽车@@当前的@@行驶状况@@。稳定性控制@@可以使用此信息调整制动@@@@、油门或@@悬架@@，改善操控性@@。
在@@美国@@，2012年@@稳定性控制@@已成为汽车@@标配设备@@@@。牵引力和@@稳定性控制@@是重要的@@系统@@@@@@，但不如@@ABS和@@自适应巡航控制@@那么知名或@@常见@@。
总结@@
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@@都具有独特而有趣的@@发展历史@@，早期设计通常采用机械式起源@@。各个系统@@之间的@@共同点是@@，开发@@、测试@@和@@验证新系统@@通常需要数十年@@的@@时间@@，才能投放到市场@@。
后续文章将探讨其他先进驾驶辅助系统@@@@(ADAS)及其发展历史@@。最后一@@篇文章将重点介绍未来的@@系统@@@@以及向软件定义汽车@@的@@发展@@。