光子學技術在汽車電子系統(tǒng)中的應用

Autoliv公司的夜視系統(tǒng)中采用的遠紅外相機采用320×240像素的釩氧化物熱輻射測量儀，并具有一個鍺窗口以保護相機的鏡頭免受外界的傷害。Klapper說：“與第一代相機相比，現(xiàn)在我們已經(jīng)成功地將鏡頭的成本降低了30％之多?！?

德國西門子威迪歐公司還開發(fā)了一種工作距離達150米的紅外夜視系統(tǒng)，其產(chǎn)生一個經(jīng)過電子處理的視頻圖像，用于在汽車中實時顯示。該系統(tǒng)具有兩種工作方式： 一種方式采用近紅外系統(tǒng)，在這種方式下，由兩個集成到前燈中的紅外發(fā)射器產(chǎn)生的光，被一個安裝在后視鏡附近的小型攝像機捕獲；另一種方式采用長波紅外系 統(tǒng)，這種方式需要安裝一臺相機，用一個工作在6～12μm范圍內的傳感器來檢測來自車輛周圍環(huán)境的熱輻射。一旦檢測到人或動物，該系統(tǒng)都會將物體以明亮的 形式顯示出來。

激光點火

2009年夏季，福特公司就宣布其正在聯(lián)合GSI集團和英國利物浦大學為下一代汽車發(fā)動機開發(fā)激光點火系統(tǒng)。事實上，早在20世紀70年代末，人們就已經(jīng)開始研究激光點火系統(tǒng)了，當時有很多關于激光點火系統(tǒng)的研究論文已經(jīng)開始出現(xiàn)在各類汽車技術會議上。

因為激光可以分解成多個光束，多個點火點將提高發(fā)動機中燃料完全燃燒的機會，從而能減少排放，提高在寒冷和潮濕條件下燃料的燃燒效率。甚至，有一部分激光能 量還可以被發(fā)射回來，用以提供有關發(fā)動機如何運轉的信息，從而使空氣/燃料混合物的比例自動作出調整，實現(xiàn)更好的燃油利用率。福特公司還表示，其計劃通過 一根光纜提供激光火花，這會比火花塞占用更少的空間，從而能允許使用更大、更高效的發(fā)動機氣門，實現(xiàn)更加充分的燃料燃燒。

2007年，美國 國家能源技術實驗室（www.netl.doe.gov）的研究人員就已經(jīng)設計出了一種與內燃機聯(lián)合在一起的激光點火系統(tǒng)。該系統(tǒng)將1.06μm激光器發(fā) 出的10ns脈沖，通過火花塞端口聚焦到氣缸中來產(chǎn)生點火火花。與傳統(tǒng)的單缸、四沖程、火花點火發(fā)動機相比，利用激光火花點火系統(tǒng)，不但能降低發(fā)動機的排 放量，而且還能改善燃料的燃燒利用率。

駕駛員輔助系統(tǒng)

除了照明和夜視應用，目前還出 現(xiàn)了基于光子學技術的駕駛員輔助系統(tǒng)。法國法奧雷集團（Valeo）的路虎以及寶馬的BMW-5系列汽車中，均配備了駕駛員輔助系統(tǒng)。整個系統(tǒng)包括5臺相 機：一個安裝在汽車后部的廣角相機，用于停車輔助；安裝在前保險杠左右兩側的兩個相機，用于在車輛進入能見度較差的街道時，輔助駕駛員觀察接近車輛的行人 或其他物體；另外兩個安裝在兩個側視鏡上的相機，用于直接監(jiān)視車輛周圍的環(huán)境。

Panomorph技術是加拿大ImmerVision公司獲得專 利的一項廣角鏡頭技術，該技術能在一個圖像視場的特定區(qū)域提高了角度分辨率，將感興趣的目標區(qū)域放在圖像的中心或邊緣（見圖3）。[4]還有特定的窗口可 供駕駛人員觀察情況，另外的一些同步視覺圖像可用于路況分析，例如，通過一個智能巡航控制系統(tǒng)，能將防撞系統(tǒng)、盲區(qū)查看、行人與道路標志檢測以及車道跟蹤 等諸多應用集成在一起。

圖 3

圖3：來自一個Panomorph相機的多個同步非失真圖像，可以起到輔助駕駛的作用，例如幫助駕駛員避免碰撞和輔助停車等。

ImmerVision公司定制全景應用副總裁Alain Marchildon表示：“目前三星公司已經(jīng)與ImmerVision簽訂了相關的生產(chǎn)與分銷授權協(xié)議，并且其第一個Automotive Tier 2將提供一個Panomorph汽車視覺模塊。360°的全景視覺系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)新的增強型全景瀏覽和傳感應用，從而能大大減少與碰撞有關的傷亡事件，為駕乘人員提供更加安全的行車環(huán)境。”