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摘要：随着车辆数量的增加和行驶速度的不断提高，车辆的碰撞事故也越来越多，车辆行驶安全问题引起了人们的重视。云计算、大数据和分布式管理系统等技术的改进和普及， “互联网+”时代已经到来，被动式防御系统虽能减轻事故发生的程度，并不能有效防止事故的发生。因此，为了加强车辆安全管理和减低交通事故的发生，本文提出了基于主动模式的车辆安全防御系统，实时地对驾驶员和车辆周围环境进行实时监控，而且主动型安全系统将成为车辆安全防御的发展趋势。
关键词：主动模式;安全防御;大数据
中图分类号：G4 文献标识码：A
1背景概述
1.1数据采集技术研究
主要在激光、超声波和红外线。激光：为采集车辆前方的数据信息，需要高灵敏度的前视雷达，目前常用的前视雷达有激光雷达和毫米波雷达[1]。超声波：超声波泛指一种频率在20KHz以上的机械波，测距时，它是一种非接触式的测距方式。红外线：红外线技术在无遮挡、理想环境下达到理想精度容易。
1.2 系统控制策略研究
①模糊控制技术
在实际的车辆行驶中，周围环境较复杂，也无法精确建立数学模型，因此可以借鉴模糊控制的方法。在不讲理精确的数学模型前提下，利用基于专家知识的现场操作人员的经验和实时输入输出的数据，对系统进行实时控制。此方法简单易懂，构建与设计方便，应用较便捷。
②人工神经网络技术
人工神经网络技术也是人工智能技术的一种，其不具备处理模糊信息功能，但具备学习功能，可以帮助主动型系统进行判断和決策。它使用生物神经元的模型，与生物神经元的作用方式和结构基本类似，通过大量的训练模型确定联接强度，保证神经网络以最小误差的形式描述过程特性，在自动化领域中取得了良好的应用前景。
2 主动安全防御研究现状
虽然我国主动安全技术研发起步稍晚，但我国的车辆主动安全技术总体发展态势良好[2]。随着近年来我国互联网技术、人工智能技术等前端技术的进步，自动驾驶技术研发热潮兴起，直接带动了ADAS等高端车辆主动安全技术的快速发展。
对车辆安全性的研究发现，车辆上的一些安全装置，如安全带等是被动系统。它们的作用只能降低事故的程度，并不能有效地预防事故的发生。目前各国高端车辆上配置的一些电子信息系统[3]，如智能钥匙及防盗系统智能IC卡等。这些设施价格昂贵，但只是驾驶的辅助设施，与车辆安全关系不大。如今，各国研发配置的卫星定位系统（GPS）仅在行驶车辆的定位和防盗方面发挥了显著作用，却无法达到预期的安全防御指标。
3 车辆主动安全防御系统的研究
3.1 系统整体架构
本文研究的智能主动安全系统主要由实时监控信息处理模块、智能模糊控制模块、显示报警模块、匹配控制模块以及各种传感器组成。
①实时监控信息处理模块
实时监控车辆及车辆周围障碍物，利用激光、超声波以及红外线等先进技术及时获取车辆周围异常信息，并对其进行分级处理。
②智能模糊控制模块
控制和决策主机是智能主动安全系统的核心部分，其功能是采集必要的车辆状况参数，接收下位机的距离信息，通过模糊神经网络模型进行判断和决策，并发布优化的控制指令。
③显示报警模块
显示模块实时显示车辆周围环境的综合情况。当车辆进入应当注意或危险区域时，语音报警模块通过语音提醒驾驶员采取有效措施;灯光报警模块通过不同颜色的指示灯提醒驾驶员车辆行驶位置的安全性;紧急处理模块控制执行器在紧急情况下控制发动机油门执行器、制动机构或转向机构，并自动采取最佳紧急避让措施。
④匹配控制模块
匹配控制模块是为了使车辆性能更加优化以及燃油更加经济性，与发动机集中控制装置相匹配，当紧急事件发生时，达到发动机和传动装置快速响应、最佳制动的效果。节气门位置传感器和车速传感器向模糊控制器发送车辆实时数据参数，便于实时监控车速来避免危险事故发生。
3.2 系统工作方式
AI主动安全防御系统是采用模糊控制技术、人工神经网络技术等先进技术，利用激光、超声波和红外线技术，实时监测移动车辆周围环境的主动安全系统。对测量数据进行模糊化、模糊推理和模糊决策后，模糊控制器预测事故发生的可能性，通过显示和语音报警，提醒驾驶员注意，及时采取有效措施。进入危险区域后，如果驾驶员未能及时采取有效措施，模糊控制器将立即控制油门执行器、转向机构或制动机构，使车辆之间的距离至少保持在设定的最小防撞距离，从而预防或避免交通事故，使车辆达到主动防撞的目的。
系统动态运营过程如图1所示：
3.3 系统功能
①综合多种处理技术，保障交通安全
借助激光、超声波、红外测距技术和综合信息处理技术，通过前瞻性和周向环境监测提醒驾驶员驾驶过程中的潜在危险，事后应急补偿是一种及时的提前提醒，从而有效地保障了交通安全。
②实时检测及时预警，规范驾驶行为
实时监控和综合信息处理模块可以实时监控驾驶员的面部表情，及时对驾驶员的异常特征和不规范行为进行警示和提醒，提高行车安全性，避免严重事故的发生。
③精准管理有效分析，降低事故率
后台管理人员通过大屏显示实时监控车辆位置，对车辆当前环境进行有效分析，降低运营成本。随着系统运行一段时间，不规则驾驶行为逐渐减少，事故概率降低。
4 结束语
车辆主动安全防御是一项非常复杂的工作， 其需要采取与时俱进的思维， 引入激光、超声波和红外线灯先进技术， 辅助汽车驾驶人对威胁安全的因素进行实时监控和报警，及时识别异常行为及其变种， 从而可以有效防止或避免汽车碰撞事故的发生，未来具有很大的研究意义。
参考文献
[1]朴奇. 基于多源信息的重型汽车碰撞预警策略研究[D].吉林大学，2017.
[2]孙佳炜，戴然，阚沁怡，冷佳莹.基于态势感知设备安全事件的主动防御技术应用[J].网络安全技术与应用，2021（02）：105-107.
[3]刘建兵，王振欣，石永杰.主动安全网络架构设计[J].信息安全研究，2021，7（08）：694-703.
作者简介：张浩，男，汉族，山东滨州人，2001.08，计算机科学与技术专业。
山东省大学生创新创业训练计划支持项目，项目名称：AI主动安全防御系统，项目编号：S202113324198
关键词：主动模式;安全防御;大数据
中图分类号：G4 文献标识码：A
1背景概述
1.1数据采集技术研究
主要在激光、超声波和红外线。激光：为采集车辆前方的数据信息，需要高灵敏度的前视雷达，目前常用的前视雷达有激光雷达和毫米波雷达[1]。超声波：超声波泛指一种频率在20KHz以上的机械波，测距时，它是一种非接触式的测距方式。红外线：红外线技术在无遮挡、理想环境下达到理想精度容易。
1.2 系统控制策略研究
①模糊控制技术
在实际的车辆行驶中，周围环境较复杂，也无法精确建立数学模型，因此可以借鉴模糊控制的方法。在不讲理精确的数学模型前提下，利用基于专家知识的现场操作人员的经验和实时输入输出的数据，对系统进行实时控制。此方法简单易懂，构建与设计方便，应用较便捷。
②人工神经网络技术
人工神经网络技术也是人工智能技术的一种，其不具备处理模糊信息功能，但具备学习功能，可以帮助主动型系统进行判断和決策。它使用生物神经元的模型，与生物神经元的作用方式和结构基本类似，通过大量的训练模型确定联接强度，保证神经网络以最小误差的形式描述过程特性，在自动化领域中取得了良好的应用前景。
2 主动安全防御研究现状
虽然我国主动安全技术研发起步稍晚，但我国的车辆主动安全技术总体发展态势良好[2]。随着近年来我国互联网技术、人工智能技术等前端技术的进步，自动驾驶技术研发热潮兴起，直接带动了ADAS等高端车辆主动安全技术的快速发展。
对车辆安全性的研究发现，车辆上的一些安全装置，如安全带等是被动系统。它们的作用只能降低事故的程度，并不能有效地预防事故的发生。目前各国高端车辆上配置的一些电子信息系统[3]，如智能钥匙及防盗系统智能IC卡等。这些设施价格昂贵，但只是驾驶的辅助设施，与车辆安全关系不大。如今，各国研发配置的卫星定位系统（GPS）仅在行驶车辆的定位和防盗方面发挥了显著作用，却无法达到预期的安全防御指标。
3 车辆主动安全防御系统的研究
3.1 系统整体架构
本文研究的智能主动安全系统主要由实时监控信息处理模块、智能模糊控制模块、显示报警模块、匹配控制模块以及各种传感器组成。
①实时监控信息处理模块
实时监控车辆及车辆周围障碍物，利用激光、超声波以及红外线等先进技术及时获取车辆周围异常信息，并对其进行分级处理。
②智能模糊控制模块
控制和决策主机是智能主动安全系统的核心部分，其功能是采集必要的车辆状况参数，接收下位机的距离信息，通过模糊神经网络模型进行判断和决策，并发布优化的控制指令。
③显示报警模块
显示模块实时显示车辆周围环境的综合情况。当车辆进入应当注意或危险区域时，语音报警模块通过语音提醒驾驶员采取有效措施;灯光报警模块通过不同颜色的指示灯提醒驾驶员车辆行驶位置的安全性;紧急处理模块控制执行器在紧急情况下控制发动机油门执行器、制动机构或转向机构，并自动采取最佳紧急避让措施。
④匹配控制模块
匹配控制模块是为了使车辆性能更加优化以及燃油更加经济性，与发动机集中控制装置相匹配，当紧急事件发生时，达到发动机和传动装置快速响应、最佳制动的效果。节气门位置传感器和车速传感器向模糊控制器发送车辆实时数据参数，便于实时监控车速来避免危险事故发生。
3.2 系统工作方式
AI主动安全防御系统是采用模糊控制技术、人工神经网络技术等先进技术，利用激光、超声波和红外线技术，实时监测移动车辆周围环境的主动安全系统。对测量数据进行模糊化、模糊推理和模糊决策后，模糊控制器预测事故发生的可能性，通过显示和语音报警，提醒驾驶员注意，及时采取有效措施。进入危险区域后，如果驾驶员未能及时采取有效措施，模糊控制器将立即控制油门执行器、转向机构或制动机构，使车辆之间的距离至少保持在设定的最小防撞距离，从而预防或避免交通事故，使车辆达到主动防撞的目的。
系统动态运营过程如图1所示：
3.3 系统功能
①综合多种处理技术，保障交通安全
借助激光、超声波、红外测距技术和综合信息处理技术，通过前瞻性和周向环境监测提醒驾驶员驾驶过程中的潜在危险，事后应急补偿是一种及时的提前提醒，从而有效地保障了交通安全。
②实时检测及时预警，规范驾驶行为
实时监控和综合信息处理模块可以实时监控驾驶员的面部表情，及时对驾驶员的异常特征和不规范行为进行警示和提醒，提高行车安全性，避免严重事故的发生。
③精准管理有效分析，降低事故率
后台管理人员通过大屏显示实时监控车辆位置，对车辆当前环境进行有效分析，降低运营成本。随着系统运行一段时间，不规则驾驶行为逐渐减少，事故概率降低。
4 结束语
车辆主动安全防御是一项非常复杂的工作， 其需要采取与时俱进的思维， 引入激光、超声波和红外线灯先进技术， 辅助汽车驾驶人对威胁安全的因素进行实时监控和报警，及时识别异常行为及其变种， 从而可以有效防止或避免汽车碰撞事故的发生，未来具有很大的研究意义。
参考文献
[1]朴奇. 基于多源信息的重型汽车碰撞预警策略研究[D].吉林大学，2017.
[2]孙佳炜，戴然，阚沁怡，冷佳莹.基于态势感知设备安全事件的主动防御技术应用[J].网络安全技术与应用，2021（02）：105-107.
[3]刘建兵，王振欣，石永杰.主动安全网络架构设计[J].信息安全研究，2021，7（08）：694-703.
作者简介：张浩，男，汉族，山东滨州人，2001.08，计算机科学与技术专业。
山东省大学生创新创业训练计划支持项目，项目名称：AI主动安全防御系统，项目编号：S202113324198