先发后至—自动驾驶的奇幻漂流（六）

导言：随着汽车工业的飞速发展，现代交通工具正逐步从机械化向智能化转变。在这一变革过程中，辅助驾驶系统（ADAS, Advanced Driver Assistance Systems）成为了一个重要的里程碑。ADAS不仅为驾驶员提供了额外的安全保障，还显著提高了驾驶的舒适性与效率。我们每天在路上看到的盲点监测、自适应巡航控制和自动紧急制动等功能，背后都依赖于传感器技术、人工智能和先进的控制系统。

本文将带您回顾辅助驾驶系统的技术发展历程，探索从最初的巡航控制和防抱死系统，到如今自动驾驶功能的实现过程。通过这段旅程，我们将一同见证科技如何改变驾驶的未来，并展望智能交通发展的新方向。

20世纪中期，伴随着工业化浪潮的席卷，汽车逐渐从奢侈品变成了大众化的交通工具。尤其是在欧美发达国家，汽车保有量迅速增加，成为人们日常生活中不可或缺的一部分。然而，汽车普及所带来的不仅仅是便利与自由，同时也引发了令人担忧的交通安全问题。

为了应对这一挑战，汽车制造商、工程师和科研机构开始共同努力，尝试通过技术手段来减少人为失误对驾驶安全的影响。早期的尝试多集中在提升车辆的机械性能和可靠性，例如改善制动系统和悬挂系统的设计。然而，随着电子技术和自动化概念的兴起，研究人员的目光逐渐转向如何直接辅助驾驶员操作，减轻他们的负担。

ADAS的初步尝试

世界上第一辆配备速度控制系统的汽车可以追溯到1900年代初期的 Wilson-Pilcher 汽车。这款车上的速度控制器被认为是巡航控制系统的早期雏形，其设计和原理在当时可谓开创性。这种装置位于凸轮轴的中间，适配四缸和六缸发动机，驾驶员可以通过方向柱上的杠杆来设定目标速度。速度控制器通过机械方式帮助驾驶员保持设定速度，从而减轻了驾驶过程中的操控负担。

1958年，克莱斯勒公司在汽车技术发展史上迈出了具有里程碑意义的一步，推出了全球首个机械式巡航控制系统“Speedostat”。这一系统的诞生不仅体现了工业设计的进步，也为未来辅助驾驶系统的构建埋下了伏笔。作为最早期的驾驶辅助技术之一，Speedostat的目标十分明确：减轻驾驶员在长途驾驶中的疲劳。

上世纪美国交通规划图

在1950年代的美国，高速公路网络迅速扩展，跨州长途驾驶变得日益普遍。然而，长时间保持脚部压力控制油门的驾驶方式不仅繁琐，还容易导致疲劳和不安全的驾驶行为。Speedostat的出现为这一问题提供了简洁而有效的解决方案。驾驶员只需启动该系统，就可以将车辆的速度固定在一个恒定值上，无需持续操作油门。如此一来，驾驶员能够更加专注于路况，身体负担也显著减轻。

Speedostat控制端

Speedostat的工作原理相对简单，主要依赖于一个机械装置。系统通过检测驱动轴的旋转速度，进而控制节气门的开合来维持恒定的车速。当驾驶员设定速度后，系统会通过连接到发动机节气门的机械拉杆自动调节油门开度，确保车辆在平坦道路或缓坡时保持稳定速度。虽然这一设计并不涉及复杂的电子元件，但其机械化控制逻辑已经为后来的电子巡航控制系统奠定了理论基础。

Wilson-Pilcher 汽车发动机拆解图

尽管Speedostat在当时被视为技术上的一次突破，但它仍然存在诸多局限性。首先，系统只能在固定速度下工作，无法根据前方车辆的距离或道路情况进行调整。其次，由于没有电子传感器和计算单元的支持，该系统并不具备适应复杂路况的能力。例如，在上坡或下坡时，车辆速度可能出现偏差，需要驾驶员手动调整。

Wilson-Pilcher 汽车俯视布局

然而，这些限制并未掩盖Speedostat对汽车工业的重要意义。作为ADAS技术的雏形，它开启了人们对驾驶自动化的想象，并推动了汽车制造商对驾驶员辅助功能的进一步研究与开发。更重要的是，这一技术的成功商业化证明了驾驶辅助系统的市场潜力，为日后更复杂、更智能的系统研发积累了宝贵的经验。

ABS技术“着陆”

防抱死制动系统（ABS）的概念最早起源于航空领域，用于防止飞机在跑道上紧急制动时车轮锁死。20世纪50年代，这一技术逐渐被引入汽车行业，成为提升车辆制动性能的重要探索方向。

ABS测试

到了1970年代，博世公司和戴姆勒公司联合开发的ABS系统实现了首次量产应用。这一系统的核心功能是通过监测车轮转速并调整制动力，防止车轮在紧急制动时发生抱死，从而保持车辆的可控性。特别是在湿滑路面或冰雪环境下，ABS显著减少了制动距离，提升了行车安全性。这一技术突破不仅标志着主动安全领域的一次飞跃，也为后续辅助驾驶系统的发展奠定了技术基础。

搭载ABS系统的奔驰W116

在ABS等主动安全技术尚未成熟的年代，汽车制造商的研发重心更多集中在被动安全设备上。其中，沃尔沃发明的三点式安全带是最具代表性的创新之一。作为一种简单而有效的保护措施，三点式安全带极大地减少了碰撞事故中的人员伤亡。此外，头枕的引入进一步降低了追尾事故中颈部受伤的风险。

搭载了早期ABS技术的汽车

这些被动安全技术虽然不直接参与驾驶过程，但为车辆安全性能的全面提升奠定了坚实基础。它们不仅提高了人们对汽车安全的关注，也为后续主动安全技术和ADAS功能的研发提供了重要启示。

ESC让雨天也能更安全

20世纪80年代，汽车行业迎来了电子化的转型期。电子控制单元（ECU）和微处理器技术的应用，为车辆引入了更高的智能化控制能力。这一技术进步不仅提升了汽车的性能和可靠性，也为开发更复杂、更智能的驾驶辅助功能提供了坚实的硬件基础。

ESC技术概况

通过ECU，汽车能够实时监控和调节多个系统的运行状态，如发动机管理、制动控制和转向稳定性。而微处理器的高效计算能力，则使得驾驶辅助功能得以处理更复杂的数据输入，并作出快速响应。这一时期的技术革新，标志着驾驶辅助系统从机械化向电子化迈进，为现代ADAS技术的兴起奠定了重要的技术平台。

ABS与ESC区别

电子稳定控制系统（ESC）是现代汽车主动安全技术的重要组成部分，其诞生标志着车辆动态控制技术迈向了智能化的新时代。ESC由博世公司与戴姆勒公司联合研发，最早在1987年提出概念并进行技术研发。经过多年的测试与优化，1995年，全球首个量产的电子稳定程序（ESP）系统正式问世。

行驶中的奔驰W140

ESC的核心功能是通过主动干预制动和动力输出来防止车辆失控，从而帮助驾驶员在紧急情况下保持对车辆的掌控。这一系统依赖于多个关键传感器协同工作，包括横摆率传感器、方向盘转角传感器和车轮速度传感器等。系统通过对比驾驶员的转向意图与车辆的实际动态行为，判断是否存在失控风险。当检测到侧滑、甩尾或不足转向等问题时，ESC会迅速对单个或多个车轮施加制动力，同时调整发动机的动力输出，使车辆重新回到稳定状态。

雷克萨斯LS 400

ESC最早被应用在豪华车型上，例如1995年的奔驰S级(图片|配置|询价)和SL级，这些高端车型为新技术提供了理想的测试平台。在这些车辆中，ESC主要用于应对高速公路行驶和湿滑路面等复杂驾驶场景，测试结果显示，它显著减少了车辆侧滑事故的发生。随着技术成本的降低，ESC逐渐被引入更多车型。例如，1997年，丰田在雷克萨斯LS 400上搭载ESC系统，而宝马则在1998年将其引入7系（E38系列）和3系（E46系列）。

LDW让行车更安全

车道偏离警告系统（Lane Departure Warning, LDW）是现代辅助驾驶系统的重要组成部分，其目标是通过监测车辆与车道线的位置关系，防止因无意识偏离车道导致的交通事故。这一技术在1990年代首次应用于高端汽车，标志着驾驶辅助系统从单一功能向环境感知方向迈出了关键一步。

LDW运行画面

1990年代初，随着摄像头技术和图像处理算法的进步，汽车制造商开始在高端车型中尝试引入LDW系统。这一系统的核心硬件是安装在车辆前挡风玻璃上的单目摄像头，它通过实时拍摄道路图像并识别车道线的边界来判断车辆的行驶位置。当系统检测到车辆偏离车道且驾驶员未打转向灯时，会通过视觉、听觉或振动反馈向驾驶员发出警告，提醒其及时调整方向。

车道线检测传感器内部

早期的LDW系统主要出现在豪华品牌车型中，例如1992年日本日产（Nissan）在Cima车型上推出了全球首款商用车道偏离警告系统。此后，其他汽车制造商也相继将该技术引入自家车型，包括奔驰、宝马和雷克萨斯等高端品牌。随着技术的不断改进，LDW的性能和适应性进一步提升，其检测准确性在复杂路况下也有显著改善。

车道线检测摄像头

结语：辅助驾驶技术的起步，是人类追求更安全、更高效驾驶体验的重要开端。从20世纪中期简单的机械式巡航控制系统，到后来的防抱死制动系统（ABS）、电子稳定控制系统（ESC）、车道偏离警告系统（LDW），这些技术从最初的单一功能逐步演化为多元化、集成化的驾驶辅助体系。它们不仅提升了驾驶安全性，还显著改善了驾驶舒适性，减少了因疲劳或突发状况引发的事故。