車用安全之人性化感測(cè)技術(shù)解析

安全為車輛發(fā)展之母，感測(cè)技術(shù)則是牢牢把關(guān)新一代車輛安全的優(yōu)等生。自汽車發(fā)明以來，陸上交通事故有增無減，雖然汽車工業(yè)被喻為封閉且較為傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，各家汽車大廠長(zhǎng)久以來莫不朝向安全、舒適的方向努力不輟。電子產(chǎn)業(yè)廠商也明白這個(gè)趨勢(shì)，針對(duì)車用安全等相關(guān)應(yīng)用，提出許多感測(cè)技術(shù)解決方案，讓現(xiàn)代高度電腦化車輛朝安全之路更邁進(jìn)一大步。廣泛而言，RFID、ZigBee、無線感測(cè)網(wǎng)路、微機(jī)電系統(tǒng)（Micro Electro Mechanical Systems，MEMS）、影像感測(cè)、聲波、溫度感測(cè)等皆屬于感測(cè)技術(shù)的領(lǐng)域。就應(yīng)用市場(chǎng)來看，考量到人體安全、駕駛與車內(nèi)環(huán)境等因素，車用感測(cè)使用的技術(shù)類別之廣，說是集感測(cè)技術(shù)之大成也不為過。
　　無線感測(cè)技術(shù)　提供個(gè)人化服務(wù)
　　無線感測(cè)技術(shù)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，因應(yīng)用領(lǐng)域不同，可對(duì)車輛使用者提供安全且個(gè)人化的服務(wù)。無線感測(cè)應(yīng)用早期以軍事用途為大宗，再開始流向往民間應(yīng)用，如交通工程、礦坑監(jiān)控、地理偵測(cè)等，其后再往智慧家庭領(lǐng)域移動(dòng)。時(shí)至今日，汽車領(lǐng)域也成為無線感測(cè)技術(shù)的應(yīng)用範(fàn)圍之一。
　　車用領(lǐng)域的無線感測(cè)技術(shù)涉及到人身安全，系統(tǒng)要求遠(yuǎn)比智慧家庭的無線感測(cè)系統(tǒng)來得高。舉例來說，車內(nèi)的二氧化碳濃度的感測(cè)事關(guān)重大，二氧化濃度過高，輕則影響駕駛精神，嚴(yán)重則會(huì)導(dǎo)致悶死。基于上述理由，感測(cè)器的靈敏度勢(shì)必要加以提升，一旦濃度過高，通過系統(tǒng)的訊號(hào)轉(zhuǎn)換，通知車內(nèi)人員車內(nèi)二氧化碳濃度過高，提醒駕駛打開窗戶讓空氣流通。
　　防盜系統(tǒng)也可透過無線感測(cè)系統(tǒng)，變得更加聰明而人性化。以往防盜系統(tǒng)通常透過車主身上的無線發(fā)射器，按鈕一按，即可以解除防盜系統(tǒng)。但由于超低功耗的電源管理與射頻製程等技術(shù)進(jìn)步許多，無線感測(cè)的功耗也大幅降低，車主身上可以攜帶一個(gè)無線射頻系統(tǒng)，同時(shí)控制所有車門，車主靠近哪個(gè)門，門就自動(dòng)開啟，其他門則仍保持未開狀態(tài)，十足是充滿智慧的防盜系統(tǒng)。同時(shí)，配合車載控制系統(tǒng)，更可搭配車主喜好，先播放音樂、車內(nèi)空調(diào)與調(diào)整坐位空間。因此，整體而言，無線感測(cè)技術(shù)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，可因應(yīng)用領(lǐng)域不同，對(duì)于車內(nèi)使用者提供安全且個(gè)人化的服務(wù)。
　　MEMS Sensor敏感稱王扮車體安全關(guān)鍵角色
　　光靠無線感測(cè)網(wǎng)路，對(duì)于車內(nèi)人員安全的保護(hù)仍然不夠。這時(shí)，微機(jī)電系統(tǒng)就扮演車體運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵角色。早期產(chǎn)業(yè)界并不重視微機(jī)電系統(tǒng)，直到 iPhone與WII現(xiàn)身江湖，MEMS才真正被發(fā)揚(yáng)光大。
　　但MEMS早已大量運(yùn)用車體運(yùn)動(dòng)上，主要塬因在于車體運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)有加速、爬坡與遭遇路面不平等運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，透過MEMS Gyro scope即時(shí)偵測(cè)車體的運(yùn)動(dòng)狀況，回報(bào)給車身控制系統(tǒng)，進(jìn)一步控制車身，避免車身過度傾斜造成翻覆，或是過度打滑造成失控衝撞?？剂康杰噧?nèi)人員的安全，MEMS的敏感度與反應(yīng)速度相對(duì)重要許多。舉例而言，MEMS其中一項(xiàng)應(yīng)用——加速度計(jì)，可以計(jì)算車體在行駛運(yùn)動(dòng)的時(shí)速，一旦出現(xiàn)衝撞車禍，受到撞擊的瞬間，加速度計(jì)立刻算出撞擊速度，再透過有電子控制元件的安全氣囊，決定是否要啟動(dòng)安全氣囊保護(hù)人體安全。
　　敦吉科技通路事業(yè)本部技術(shù)部協(xié)理許瑞達(dá)指出，MEMS雖然應(yīng)用相當(dāng)廣泛，但是就消費(fèi)性與車用安全上，就元件作業(yè)環(huán)境要求的嚴(yán)格程度就大不相同，例如在溫度測(cè)試上，一般消費(fèi)性或工業(yè)類電子系統(tǒng)的溫度測(cè)試約為約為-20°C 到105°C左右，但就車用領(lǐng)域的溫度測(cè)試上，就必須將測(cè)試範(fàn)圍拉到約為-50°C 到150°C的區(qū)間，希望元件在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的狀況能更加穩(wěn)定。同理，在耐撞與防震上，車用微機(jī)電系統(tǒng)也必須在受到強(qiáng)烈震動(dòng)的情況下，仍能穩(wěn)定傳送訊號(hào)，以讓車體其他電子系統(tǒng)能迅速作出對(duì)應(yīng)，以保持車體穩(wěn)定與人身安全。
　　影像感測(cè)加紅外線　開車停車無顧慮
　　影像偵測(cè)可分為駕駛?cè)司駹顩r、行車距離與倒車偵測(cè)叁大應(yīng)用，目前應(yīng)用最為廣泛的是倒車偵測(cè)，尤其臺(tái)灣地小人稠，家家戶戶皆有房車，如何在狹小的空間停車，就成為一大挑戰(zhàn)。若再配合紅外線功能，更是如虎添翼，透過反射塬理計(jì)算車子與障礙物的距離，駕駛者能更明確掌握尚有多少的安全停車空間。
　　考量行車安全，許多車載系統(tǒng)的解決方案的提供商，也開始思考如何更進(jìn)一步防範(fàn)車禍發(fā)生，其中，駕駛?cè)司駹顩r與行車距離兩大應(yīng)用，最為產(chǎn)業(yè)界所熱烈討論。透過影像偵測(cè)，如眼睛是否平視前方、眼睛是否有閉上、頭部搖晃的頻率等，判斷駕駛?cè)说木駹顩r如何并加以提醒。系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常由攝像鏡頭進(jìn)行影像擷取，透過類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器（Analog-to-Digital Converter，ADC）進(jìn)行訊號(hào)轉(zhuǎn)換，再將資料傳給DSP（Digital Signal Processor;數(shù)位訊號(hào)處理器）。只要事先在DSP裡燒錄許多駕駛者危險(xiǎn)動(dòng)作資料，配合軟體驅(qū)動(dòng)進(jìn)行高速運(yùn)算，再將運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)送至其他電子系統(tǒng)，迅速提醒駕駛者相關(guān)注意事項(xiàng)，避免發(fā)生事故。
　　同樣的系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念，也可以應(yīng)用在行車距離的偵測(cè)。車廠可考量安全需求，在車體四周佈置影像攝影機(jī)，以便快速拮取擷取四周的其他車輛與道路使用移動(dòng)物體資訊，如行人、腳踏車騎士等，預(yù)先進(jìn)行道路的動(dòng)態(tài)偵測(cè)，提醒駕駛?cè)四壳暗能囆袪顩r。
　　總體來說，感測(cè)技術(shù)并非單一電子元件即能完成的技術(shù)概念，而是一個(gè)完整且可運(yùn)作的電子系統(tǒng)，其系統(tǒng)元件可包括：訊號(hào)接收元件、ADC、處理器、 FPGA與DAC（Digital-to- Analog Converter;數(shù)位類比轉(zhuǎn)換器）與電源管理元件等?？剂康杰囉冒踩娮宇I(lǐng)域，由于涉及車內(nèi)使用者的生命安全，元件本身的穩(wěn)定度、耐撞、作業(yè)溫度、反應(yīng)速度與精確度等，都是缺一不可的重要關(guān)鍵。半導(dǎo)體元件業(yè)界推出相關(guān)的認(rèn)證規(guī)範(fàn)，如IEC61508、AEC Q-100與ISO / TS 16949:2002，以符合車用系統(tǒng)廠商的需求。
　　生命安全是人們最基礎(chǔ)的重要需求，現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，車用安全是目前最為迫切需要解決的問題。再高科技的產(chǎn)品，最終仍須回歸市場(chǎng)需求，產(chǎn)業(yè)所扮演的角色，便是提供對(duì)應(yīng)方案解決問題，提供人們生命更多的安全保障。
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