汽車(chē)安全系統借力傳感器由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)

未來(lái)完善的汽車(chē)安全系統還得充分結合陀螺儀、加速度計、方向盤(pán)與剎車(chē)踏板位置探測器，以及輪胎轉速檢測系統，對車(chē)體配件做出精確的監控及警示。

汽車(chē)安全系統已從被動(dòng)形式發(fā)展到主動(dòng)形式，被動(dòng)式安全系統追求的是在意外發(fā)生時(shí)能降低對個(gè)人的傷害，但主動(dòng)式安全系統則強調要避免意外事件的發(fā)生。這種事先的預防能力，需依靠在車(chē)子內外所設置的各種感測裝置，如雷達、紅外線(xiàn)、CMOS/CCD影像傳感器、胎壓監測系統(TPMS)等?；诓煌陌踩V求，這些監測到的數據會(huì )經(jīng)由特定的控制器來(lái)加以計算，分析其代表的意義，并以最快的速度做出適當的反應。目前已使用或發(fā)展中的先進(jìn)安全系統在市場(chǎng)上已呈現應用熱潮。

預碰撞系統起“內外”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人的注意力不集中(如打瞌睡或打電話(huà))、或視線(xiàn)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(chē)廠(chǎng)無(wú)不致力于發(fā)展預碰撞(pre-crash)安全系統，此系統又可分為對內部駕駛人(或乘客)的保護以及對行人的保護兩種。

　　對駕駛人來(lái)說(shuō)，當預碰撞安全系統透過(guò)雷達系統監測到?jīng)_擊的可能性，它會(huì )向駕駛人提出警示，如果仍無(wú)法避免沖撞的發(fā)生，會(huì )在0.6秒前啟動(dòng)自動(dòng)剎車(chē)系統，此系統能根據駕駛者剎車(chē)的力量，增加剎車(chē)油壓輔助，讓車(chē)輛減速的動(dòng)作更為確實(shí)，以望能將車(chē)速降至最低；在此同時(shí)，預碰撞系統也會(huì )驅動(dòng)安全帶系統內的馬達，將安全帶卷回，并將乘員固定在所設計的最佳位置上，例如調整頭枕位置來(lái)防止頸部傷害，或將坐椅移到一個(gè)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，系統也可以做出關(guān)閉車(chē)窗及天窗等控制動(dòng)作。

　　在行人的保護方面，當雷達、紅外線(xiàn)或影像傳感器等組件感測到車(chē)體即將沖撞到行人時(shí)，預碰撞系統會(huì )緊急告知駕駛人，并在碰撞不可避免時(shí)，如上述般啟動(dòng)自動(dòng)剎車(chē)系統、爆開(kāi)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。

自適應巡航系統介入汽車(chē)操縱

　　從被動(dòng)安全到預碰撞系統，都是不得已時(shí)的撞車(chē)處理措施，但最好的情況是能做到事前預防碰撞的發(fā)生。通過(guò)配置在車(chē)子四周、愈來(lái)愈多的傳感器，以及更先進(jìn)的數字控制技術(shù)，今日的車(chē)主能夠獲得來(lái)自安全系統的輔助駕駛信息，在探測到可能出現的危機時(shí)，可適時(shí)發(fā)出警告信號，甚至能夠介入汽車(chē)的操縱控制。自適應巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)就是這樣的一套系統，它的主要功能在于當車(chē)距過(guò)近時(shí)將車(chē)輛減速，距離夠遠時(shí)再為車(chē)子加速。

　　自適應巡航控制系統屬于前向行駛的自動(dòng)車(chē)速控制功能，它對于剎車(chē)僅有部分的干預程度，讓駕駛人仍居于主控者的地位。要實(shí)現自適應巡航控制的首要工作，就是鎖定前方的目標車(chē)輛，再計算出前方車(chē)輛的移動(dòng)信息，如車(chē)速、加速度、偏航率等；ACC系統會(huì )依據計算出的距離及相對速度，以及車(chē)主設定的反應時(shí)間，進(jìn)一步算出兩車(chē)之間的安全車(chē)距，并進(jìn)一步做出加速及減速的動(dòng)作。當兩車(chē)距離過(guò)近時(shí)，則切換到預碰撞的處理模式。

駕駛警示系統多用CCD/CMOS

　　除了對碰撞及車(chē)速的控制處理外，對于駕駛人的種種行為，也能通過(guò)各種感測系統進(jìn)行監控并做出警示動(dòng)作。這些警示功能包括車(chē)道偏離警示(Lane Departure Warning，LDW)、駕駛危險警示、視覺(jué)死角警示(或稱(chēng)盲點(diǎn)檢測)等等。這些功能大多利用CCD/CMOS影像傳感器來(lái)進(jìn)行監視，并通過(guò)一套辨識系統判斷車(chē)輛或駕駛的行為是否正常，并適時(shí)發(fā)出恰當的警告信號。

　　車(chē)道偏離警示是當車(chē)輛不正常偏離車(chē)道線(xiàn)時(shí)進(jìn)行警示動(dòng)作，輔助駕駛人控制車(chē)輛保持在車(chē)道線(xiàn)內，或提醒駕駛人變換車(chē)道時(shí)必須先打方向燈。如果駕駛人事先打方向燈，再變換車(chē)道，這屬于正常行為，系統不會(huì )發(fā)出警示信號。

　　駕駛危險警示系統是利用影像傳感器來(lái)監看駕駛人的行為，當駕駛人出現打瞌睡或視線(xiàn)偏離車(chē)道太久的情況時(shí)，會(huì )發(fā)出警告。有的系統甚至會(huì )監測駕駛座中的酒精濃度，并提出適當的警告。此外，駕駛人的視線(xiàn)也有不少死角，透過(guò)加裝后側方死角及后方死角監視器，可以為駕駛人提供視覺(jué)死角的相關(guān)環(huán)境信息。例如使用CCD或是超音波進(jìn)行后方物體的監測、顯像及警示，可以避免車(chē)輛倒車(chē)時(shí)發(fā)生事故。

　　對于駕駛人來(lái)說(shuō)，有用的信息能減輕一些操控上的感知負擔，并協(xié)助他做出適當的應變動(dòng)作，不過(guò)，如果警示信息出現的太頻繁且沒(méi)有太大作用(如“前有測速照相”語(yǔ)音警示)，這只會(huì )讓駕駛人覺(jué)得不堪其擾，進(jìn)而拒絕使用這樣的一套輔助系統。另一個(gè)問(wèn)題是如何發(fā)出警訊讓駕駛人知道，如語(yǔ)音、屏幕/儀表板顯示，或通過(guò)以振動(dòng)油門(mén)踏板、方向盤(pán)或車(chē)體微動(dòng)等方式來(lái)對駕駛人做出警示。

主動(dòng)安全系統對傳感器要求高

　　要做出正確的警示甚至是系統監控，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置，后者則得依靠控制器中的可靠算法。以傳感器來(lái)說(shuō)，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(xiàn)、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(chē)體中不同的位置及不同的應用。

　　以追隨前車(chē)及預碰撞功能來(lái)說(shuō)，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(jià)格，不過(guò)，由于激光雷達的波長(cháng)比較短，因此在下雨天無(wú)法達到理想的功能，因此為提高安全性能，高端車(chē)種還是會(huì )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(xiàn)及影像傳感器為主要的監視器技術(shù)。紅外線(xiàn)監視器又分為遠紅外線(xiàn)(FIR)及近紅外線(xiàn)(NIR)兩種技術(shù)，遠紅外線(xiàn)的原理是檢測出物體的熱量再將溫差影像化，適合監測具有體溫的人體及動(dòng)物；近紅外線(xiàn)則具有夜視的能力，能夠在視線(xiàn)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(chē)燈距離更遠的位置，不過(guò)，會(huì )受到前方對照車(chē)燈的影響。

　　CCD或CMOS影像傳感器的應用也愈來(lái)愈廣，從前方、前側方及后方的輔助視線(xiàn)應用已擴大到對車(chē)內及后側方向的監測功能。透過(guò)辨識邏輯，它能夠用來(lái)辨識道路分隔線(xiàn)、行人、交通信號標志，或判斷路面是否干燥或積水、積雪，甚至進(jìn)一步推測路面的濕滑度，以供駕駛人做參考。對于高反差或灰暗的環(huán)境，影像傳感器也能通過(guò)將高感應度及低感應度兩種畫(huà)面合成的方式，制作出色調更分明的畫(huà)面。

　　此外，影像傳感器也能與紅外線(xiàn)或雷達結合而形成混合式傳感器，能提供功能更強的監視及警示功能。以紅外線(xiàn)監視器來(lái)說(shuō)，當紅外線(xiàn)LED照射前方所反射回來(lái)的紅外線(xiàn)被CCD吸收后，不管是白天或晚上，都可以辨識車(chē)輛四周的路況。

　　愈來(lái)愈多的傳感器、更強大的演算中心及對剎車(chē)、引擎、安全氣囊等裝置的控制，將形成更復雜的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )(in-vehicle network)，此網(wǎng)絡(luò )中需要更實(shí)時(shí)的處理性能和數據傳送能力。這些智能性的輔助功能將讓駕駛人更輕松和安心地開(kāi)車(chē)，也有助于減少交通意外的發(fā)生或降低事件的嚴重性。