借力传感器 主动安全系统增强预防性

借力传感器 主动安全系统增强预防性

　未来完善的汽车安全系统还得充分结合陀螺仪、加速度计、方向盘与刹车踏板位置探测器，以及轮胎转速检测系统，对车体配件做出精确的监控及警示。

　　汽车安全系统已从被动形式发展到主动形式，被动式安全系统追求的是在意外发生时能降低对个人的伤害，但主动式安全系统则强调要避免意外事件的发生。这种事先的预防能力，需依靠在车子内外所设置的各种感测装置，如雷达、红外线、 CMOS/CCD影像传感器、胎压监测系统(TPMS)等。基于不同的安全诉求，这些监测到的数据会经由特定的控制器来加以计算，分析其代表的意义，并以最快的速度做出适当的反应。目前已使用或发展中的先进安全系统在市场上已呈现应用热潮。

　　预碰撞系统起“内外”保护作用

　　交通事故的发生以碰撞为主，而碰撞的理由往往与驾驶人的注意力不集中(如打瞌睡或打电话)、或视线不良等情况有关，而且事故的发生通常都只在刹那之间。今日汽车厂无不致力于发展预碰撞(pre-crash)安全系统，此系统又可分为对内部驾驶人(或乘客)的保护以及对行人的保护两种。

　　对驾驶人来说，当预碰撞安全系统透过雷达系统监测到冲击的可能性，它会向驾驶人提出警示，如果仍无法避免冲撞的发生，会在0.6秒前启动自动刹车系统，此系统能根据驾驶者刹车的力量，增加刹车油压辅助，让车辆减速的动作更为确实，以望能将车速降至最低;在此同时，预碰撞系统也会驱动安全带系统内的马达，将安全带卷回，并将乘员固定在所设计的最佳位置上，例如调整头枕位置来防止颈部伤害，或将坐椅移到一个可以让安全气囊发挥最大功能的位置，以期将冲击降到最低。此外，系统也可以做出关闭车窗及天窗等控制动作。

　　在行人的保护方面，当雷达、红外线或影像传感器等组件感测到车体即将冲撞到行人时，预碰撞系统会紧急告知驾驶人，并在碰撞不可避免时，如上述般启动自动刹车系统、爆开位于保险杆及前挡风玻璃处的安全气囊，以降低对行人头部、胸部及足部的伤害。

　　自适应巡航系统介入汽车操纵

　　从被动安全到预碰撞系统，都是不得已时的撞车处理措施，但最好的情况是能做到事前预防碰撞的发生。通过配置在车子四周、愈来愈多的传感器，以及更先进的数字控制技术，今日的车主能够获得来自安全系统的辅助驾驶信息，在探测到可能出现的危机时，可适时发出警告信号，甚至能够介入汽车的操纵控制。自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)就是这样的一套系统，它的主要功能在于当车距过近时将车辆减速，距离够远时再为车子加速。

　　自适应巡航控制系统属于前向行驶的自动车速控制功能，它对于刹车仅有部分的干预程度，让驾驶人仍居于主控者的地位。要实现自适应巡航控制的首要工作，就是锁定前方的目标车辆，再计算出前方车辆的移动信息，如车速、加速度、偏航率等; ACC系统会依据计算出的距离及相对速度，以及车主设定的反应时间，进一步算出两车之间的安全车距，并进一步做出加速及减速的动作。当两车距离过近时，则切换到预碰撞的处理模式。

　　驾驶警示系统多用CCD/CMOS

　　除了对碰撞及车速的控制处理外，对于驾驶人的种种行为，也能通过各种感测系统进行监控并做出警示动作。这些警示功能包括车道偏离警示(Lane Departure Warning，LDW)、驾驶危险警示、视觉死角警示(或称盲点检测)等等。这些功能大多利用CCD/CMOS影像传感器来进行监视，并通过一套辨识系统判断车辆或驾驶的行为是否正常，并适时发出恰当的警告信号。

　　车道偏离警示是当车辆不正常偏离车道线时进行警示动作，辅助驾驶人控制车辆保持在车道线内，或提醒驾驶人变换车道时必须先打方向灯。如果驾驶人事先打方向灯，再变换车道，这属于正常行为，系统不会发出警示信号。

　　驾驶危险警示系统是利用影像传感器来监看驾驶人的行为，当驾驶人出现打瞌睡或视线偏离车道太久的情况时，会发出警告。有的系统甚至会监测驾驶座中的酒精浓度，并提出适当的警告。此外，驾驶人的视线也有不少死角，透过加装后侧方死角及后方死角监视器，可以为驾驶人提供视觉死角的相关环境信息。例如使用CCD或是超音波进行后方物体的监测、显像及警示，可以避免车辆倒车时发生事故。

　　对于驾驶人来说，有用的信息能减轻一些操控上的感知负担，并协助他做出适当的应变动作，不过，如果警示信息出现的太频繁且没有太大作用(如“前有测速照相”语音警示)，这只会让驾驶人觉得不堪其扰，进而拒绝使用这样的一套辅助系统。另一个问题是如何发出警讯让驾驶人知道，如语音、屏幕/仪表板显示，或通过以振动油门踏板、方向盘或车体微动等方式来对驾驶人做出警示。

　　主动安全系统对传感器要求高

　　要做出正确的警示甚至是系统监控，关键在于充分且有用的感测信息，以及对信息的辨识或判断能力，前者需要靠传感器的广泛设置，后者则得依靠控制器中的可靠算法。以传感器来说，目前用于环境感知的技术包括雷达、光探测与测距、红外线、超音波、影像传感器及加速度器等。这些技术各有其使用特性，分别适用于车体中不同的位置及不同的应用。

　　以追随前车及预碰撞功能来说，在传感器上主要是采用毫米波雷达或激光雷达。其中激光雷达的成本较低，约只有毫米波雷达1/3的价格，不过，由于激光雷达的波长比较短，因此在下雨天无法达到理想的功能，因此为提高安全性能，高端车种还是会选用毫米波雷达。