借力傳感器 主動安全系統(tǒng)增強預(yù)防性

　　汽車安全系統(tǒng)已從被動形式發(fā)展到主動形式，被動式安全系統(tǒng)追求的是在意外發(fā)生時能降低對個人的傷害，但主動式安全系統(tǒng)則強調(diào)要避免意外事件的發(fā)生。這種事先的預(yù)防能力，需依靠在車子內(nèi)外所設(shè)置的各種感測裝置，如雷達、紅外線、CMOS/CCD影像傳感器、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)等。基于不同的安全訴求，這些監(jiān)測到的數(shù)據(jù)會經(jīng)由特定的控制器來加以計算，分析其代表的意義，并以最快的速度做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。目前已使用或發(fā)展中的先進安全系統(tǒng)在市場上已呈現(xiàn)應(yīng)用熱潮。

　　預(yù)碰撞系統(tǒng)起“內(nèi)外”保護作用

　　交通事故的發(fā)生以碰撞為主，而碰撞的理由往往與駕駛?cè)说淖⒁饬Σ患?如打瞌睡或打電話)、或視線不良等情況有關(guān)，而且事故的發(fā)生通常都只在剎那之間。今日汽車廠無不致力于發(fā)展預(yù)碰撞(pre-crash)安全系統(tǒng)，此系統(tǒng)又可分為對內(nèi)部駕駛?cè)?或乘客)的保護以及對行人的保護兩種。

　　對駕駛?cè)藖碚f，當(dāng)預(yù)碰撞安全系統(tǒng)透過雷達系統(tǒng)監(jiān)測到?jīng)_擊的可能性，它會向駕駛?cè)颂岢鼍?，如果仍無法避免沖撞的發(fā)生，會在0.6秒前啟動自動剎車系統(tǒng)，此系統(tǒng)能根據(jù)駕駛者剎車的力量，增加剎車油壓輔助，讓車輛減速的動作更為確實，以望能將車速降至最低;在此同時，預(yù)碰撞系統(tǒng)也會驅(qū)動安全帶系統(tǒng)內(nèi)的馬達，將安全帶卷回，并將乘員固定在所設(shè)計的最佳位置上，例如調(diào)整頭枕位置來防止頸部傷害，或?qū)⒆我频揭粋€可以讓安全氣囊發(fā)揮最大功能的位置，以期將沖擊降到最低。此外，系統(tǒng)也可以做出關(guān)閉車窗及天窗等控制動作。

　　在行人的保護方面，當(dāng)雷達、紅外線或影像傳感器等組件感測到車體即將沖撞到行人時，預(yù)碰撞系統(tǒng)會緊急告知駕駛?cè)?，并在碰撞不可避免時，如上述般啟動自動剎車系統(tǒng)、爆開位于保險桿及前擋風(fēng)玻璃處的安全氣囊，以降低對行人頭部、胸部及足部的傷害。

　　自適應(yīng)巡航系統(tǒng)介入汽車操縱

　　從被動安全到預(yù)碰撞系統(tǒng)，都是不得已時的撞車處理措施，但最好的情況是能做到事前預(yù)防碰撞的發(fā)生。通過配置在車子四周、愈來愈多的傳感器，以及更先進的數(shù)字控制技術(shù)，今日的車主能夠獲得來自安全系統(tǒng)的輔助駕駛信息，在探測到可能出現(xiàn)的危機時，可適時發(fā)出警告信號，甚至能夠介入汽車的操縱控制。自適應(yīng)巡航控制(AdaptiveCruiseControl，ACC)就是這樣的一套系統(tǒng)，它的主要功能在于當(dāng)車距過近時將車輛減速，距離夠遠時再為車子加速。

　　自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)屬于前向行駛的自動車速控制功能，它對于剎車僅有部分的干預(yù)程度，讓駕駛?cè)巳跃佑谥骺卣叩牡匚?。要實現(xiàn)自適應(yīng)巡航控制的首要工作，就是鎖定前方的目標(biāo)車輛，再計算出前方車輛的移動信息，如車速、加速度、偏航率等;ACC系統(tǒng)會依據(jù)計算出的距離及相對速度，以及車主設(shè)定的反應(yīng)時間，進一步算出兩車之間的安全車距，并進一步做出加速及減速的動作。當(dāng)兩車距離過近時，則切換到預(yù)碰撞的處理模式。

　　駕駛警示系統(tǒng)多用CCD/CMOS

　　除了對碰撞及車速的控制處理外，對于駕駛?cè)说姆N種行為，也能通過各種感測系統(tǒng)進行監(jiān)控并做出警示動作。這些警示功能包括車道偏離警示(LaneDepartureWarning，LDW)、駕駛危險警示、視覺死角警示(或稱盲點檢測)等等。

　　這些功能大多利用CCD/CMOS影像傳感器來進行監(jiān)視，并通過一套辨識系統(tǒng)判斷車輛或駕駛的行為是否正常，并適時發(fā)出恰當(dāng)?shù)木嫘盘枴?/p>

　　車道偏離警示是當(dāng)車輛不正常偏離車道線時進行警示動作，輔助駕駛?cè)丝刂栖囕v保持在車道線內(nèi)，或提醒駕駛?cè)俗儞Q車道時必須先打方向燈。如果駕駛?cè)耸孪却蚍较驘?，再變換車道，這屬于正常行為，系統(tǒng)不會發(fā)出警示信號。

　　駕駛危險警示系統(tǒng)是利用影像傳感器來監(jiān)看駕駛?cè)说男袨椋?dāng)駕駛?cè)顺霈F(xiàn)打瞌睡或視線偏離車道太久的情況時，會發(fā)出警告。有的系統(tǒng)甚至?xí)O(jiān)測駕駛座中的酒精濃度，并提出適當(dāng)?shù)木?。此外，駕駛?cè)说囊暰€也有不少死角，透過加裝后側(cè)方死角及后方死角監(jiān)視器，可以為駕駛?cè)颂峁┮曈X死角的相關(guān)環(huán)境信息。例如使用CCD或是超音波進行后方物體的監(jiān)測、顯像及警示，可以避免車輛倒車時發(fā)生事故。

　　對于駕駛?cè)藖碚f，有用的信息能減輕一些操控上的感知負(fù)擔(dān)，并協(xié)助他做出適當(dāng)?shù)膽?yīng)變動作，不過，如果警示信息出現(xiàn)的太頻繁且沒有太大作用(如“前有測速照相”語音警示)，這只會讓駕駛?cè)擞X得不堪其擾，進而拒絕使用這樣的一套輔助系統(tǒng)。另一個問題是如何發(fā)出警訊讓駕駛?cè)酥?，如語音、屏幕/儀表板顯示，或通過以振動油門踏板、方向盤或車體微動等方式來對駕駛?cè)俗龀鼍尽?/p>

　　主動安全系統(tǒng)對傳感器要求高

　　要做出正確的警示甚至是系統(tǒng)監(jiān)控，關(guān)鍵在于充分且有用的感測信息，以及對信息的辨識或判斷能力，前者需要靠傳感器的廣泛設(shè)置，后者則得依靠控制器中的可靠算法。以傳感器來說，目前用于環(huán)境感知的技術(shù)包括雷達、光探測與測距、紅外線、超音波、影像傳感器及加速度器等。這些技術(shù)各有其使用特性，分別適用于車體中不同的位置及不同的應(yīng)用。

　　以追隨前車及預(yù)碰撞功能來說，在傳感器上主要是采用毫米波雷達或激光雷達。其中激光雷達的成本較低，約只有毫米波雷達1/3的價格，不過，由于激光雷達的波長比較短，因此在下雨天無法達到理想的功能，因此為提高安全性能，高端車種還是會選用毫米波雷達。

　　在行人、道路、障礙物的辨識以及視野輔助方面，則以紅外線及影像傳感器為主要的監(jiān)視器技術(shù)。紅外線監(jiān)視器又分為遠紅外線(FIR)及近紅外線(NIR)兩種技術(shù)，遠紅外線的原理是檢測出物體的熱量再將溫差影像化，適合監(jiān)測具有體溫的人體及動物;近紅外線則具有夜視的能力，能夠在視線不良的環(huán)境中(如夜間)輔助顯示前方的路況，而且能顯示比車燈距離更遠的位置，不過，會受到前方對照車燈的影響。

　　CCD或CMOS影像傳感器的應(yīng)用也愈來愈廣，從前方、前側(cè)方及后方的輔助視線應(yīng)用已擴大到對車內(nèi)及后側(cè)方向的監(jiān)測功能。透過辨識邏輯，它能夠用來辨識道路分隔線、行人、交通信號標(biāo)志，或判斷路面是否干燥或積水、積雪，甚至進一步推測路面的濕滑度，以供駕駛?cè)俗鰠⒖肌τ诟叻床罨蚧野档沫h(huán)境，影像傳感器也能通過將高感應(yīng)度及低感應(yīng)度兩種畫面合成的方式，制作出色調(diào)更分明的畫面。

　　此外，影像傳感器也能與紅外線或雷達結(jié)合而形成混合式傳感器，能提供功能更強的監(jiān)視及警示功能。以紅外線監(jiān)視器來說，當(dāng)紅外線LED照射前方所反射回來的紅外線被CCD吸收后，不管是白天或晚上，都可以辨識車輛四周的路況。