展望MEMS和傳感器技術在汽車行業(yè)中的未來發(fā)展動態(tài)

2018年，我們將迎著電子技術的挑戰(zhàn)，踏上技術創(chuàng)新之旅。在本文中，我們將展望MEMS和傳感器技術在汽車行業(yè)中的未來發(fā)展動態(tài)。日前，在MEMS與傳感器高峰會議（MSEC）上，最令我感到振奮的演講者莫過于恩智浦汽車事業(yè)部首席技術官Lars Reger。Reger的發(fā)言不僅囊括了豐富的技術細節(jié)，而且采用了最為生動形象的敘述方式（并非貶低其他演講者的發(fā)言，他們都非常優(yōu)秀，只是Reger在演講臺上的感染力太強，充滿激情！）Reger談到了我們作為汽車電子領域的工程師和創(chuàng)新者面臨的大好機會，包括連接、自動駕駛、電氣化方面，以及行駛安全和信息安全攸關的移動性方面。Reger指出，全球每年有130萬人死于交通事故，其中90%的事故都是由于人為錯誤導致的。這無異于一場戰(zhàn)爭！他重點強調(diào)，隨著車輛速度提升，被撞行人的死亡率呈上升趨勢。在35km/h的車速下，90%的被撞行人幸存；在50km/h的車速下，僅有50%的被撞行人幸存；而在70km/h的車速下，僅有10%的被撞行人幸存。

圖1：電子元器件可實現(xiàn)汽車的感知、思考、行動功能

圖2：傳感器融合技術可實現(xiàn)高度自動化駕駛

行駛安全和信息安全

恩智浦的Safe Assure技術所支持的功能安全著眼于：可預測、有規(guī)律的非目的性危害；目前在用的標準被動和主動安全系統(tǒng)，并且在未來可實現(xiàn)預測安全功能；以及至關重要的信息安全。汽車行業(yè)概括的一系列自動駕駛級別推動了對傳感器的需求：

- 1、2級：人類駕駛員監(jiān)控駕駛環(huán)境，一些傳感器控制汽車的軌跡。車輛上還安裝了一些為駕駛員提供輔助的傳感器，例如加速計、陀螺儀、前向雷達，以及后向盲點、前向和全景攝像頭。

- 3、4、5級：自動駕駛系統(tǒng)，采用環(huán)境和慣性傳感器來監(jiān)控車輛軌跡?，F(xiàn)代傳感器技術將幫助車輛學習如何在周邊環(huán)境中安全駕駛（圖1、圖2、圖3）。憑借各種創(chuàng)新技術，例如傳感器融合、距離測量、道路標志識別、路線規(guī)則和地圖、精確定位，以及至關重要的仲裁功能（主處理器使用名為仲裁的軟件功能，控制解決可能由兩個不同節(jié)點同時發(fā)起的消息傳輸，也叫做沖突），汽車將變得前所未有的安全，特別是在當今人類駕駛員容易分心的背景下。

圖3：現(xiàn)代汽車中采用的大量MEMS和傳感器

MEMS慣性傳感器也非常適合安裝在汽車上，因為它們可以幫助車輛控制自動駕駛軌跡，以及關鍵元件的狀態(tài)，例如在智能輪胎內(nèi)部安裝壓力傳感器。

壓力傳感器

壓力傳感器的汽車應用包括胎壓監(jiān)控、行人保護（保險杠傳感器能夠檢測到被撞的行人，立即通過引爆氣囊掀起車前的引擎蓋，從而緩解碰撞，減少對頭部的沖擊）、用于展開氣囊的側面碰撞檢測，以及內(nèi)燃機引擎中的油箱傳感器、氣體噴射器傳感器、引擎控制模塊（ECM）傳感器，未來還將逐步應用到其他領域。

運動傳感器

汽車中常見的運動傳感器包括氣囊傳感器和鑰匙信息安全運動檢測傳感器，但也有慣性衛(wèi)星傳感器和側翻傳感器。在氣囊控制單元區(qū)域內(nèi)部，與y軸和z軸的低g值加速度傳感器配合使用。無線鑰匙方面的一個有趣應用是防止可能的車道（driveway）攻擊（圖4）。

圖4：在我們都很熟悉的被動無鑰匙門禁應用中加裝MEMS運動傳感器，可以挫敗竊賊/攻擊者的行動，至少可以通知駕駛員/房主

磁傳感器

磁傳感器適用于制動/車輪速度、轉向、擋風玻璃雨刮器控制和引擎控制。Reger表示，我們面臨的挑戰(zhàn)不僅是要掌控汽車的大腦，還要捕捉汽車周圍的環(huán)境。駕駛員必須對汽車的物理狀態(tài)有十足把握，而現(xiàn)代MEMS和傳感器技術正處在與模擬世界的接口處。MEMS和傳感器的應用還有很多，甚至超過我們目前的想象，但隨著我們向自動駕駛不斷邁進，我們將會發(fā)現(xiàn)更多新奇的應用，并利用新開發(fā)的傳感器技術，讓駕駛過程變得更加安全和愉悅。您可通過MEMS & Sensors Industry Group（MSIG）隸屬的semi.org了解MEMS和傳感器技術的最新發(fā)展動態(tài)。