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人性化感測技術(shù) 創(chuàng)造車用安全藝術(shù)

發(fā)布時間:2010-04-07 來源:全亞文化

中心議題:
  • 車用安全應(yīng)用檢測技術(shù)
解決方案:
  • 無線感測技術(shù) 提供個人化服務(wù)
  • MEMS Sensor敏感稱王扮車體安全關(guān)鍵角色
  • 影像感測加紅外線 開車停車無顧慮
     
安全為車輛發(fā)展之母,感測技術(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)廠商也明白這個趨勢,針對車用安全等相關(guān)應(yīng)用,提出許多感測技術(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、無線感測網(wǎng)路、微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)、影像感測、聲波、溫度感測等皆屬於感測技術(shù)的領(lǐng)域。就應(yīng)用市場來看,考量到人體安全、駕駛與車內(nèi)環(huán)境等因素,車用感測使用的技術(shù)類別之廣,說是集感測技術(shù)之大成也不為過。

無線感測技術(shù) 提供個人化服務(wù)
無線感測技術(shù)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,因應(yīng)用領(lǐng)域不同,可對車輛使用者提供安全且個人化的服務(wù)。無線感測應(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、地理偵測等,其後再往智慧家庭領(lǐng)域移動。時至今日,汽車領(lǐng)域也成為無線感測技術(shù)的應(yīng)用範(fàn)圍之一。

車用領(lǐng)域的無線感測技術(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系統(tǒng)來得高。舉例來說,車內(nèi)的二氧化碳濃度的感測事關(guān)重大,二氧化濃度過高,輕則影響駕駛精神,嚴(yán)重則會導(dǎo)致悶死?;渡鲜隼碛?,感測器的靈敏度勢必要加以提升,一旦濃度過高,通過系統(tǒng)的訊號轉(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)。但由於超低功耗的電源管理與射頻製程等技術(shù)進(jìn)步許多,無線感測的功耗也大幅降低,車主身上可以攜帶一個無線射頻系統(tǒng),同時控制所有車門,車主靠近哪個門,門就自動開啟,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,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,無線感測技術(shù)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,可因應(yīng)用領(lǐng)域不同,對於車內(nèi)使用者提供安全且個人化的服務(wù)。

MEMS Sensor敏感稱王扮車體安全關(guān)鍵角色
光靠無線感測網(wǎng)路,對於車內(nèi)人員安全的保護(hù)仍然不夠。這時,微機(jī)電系統(tǒng)就扮演車體運動的關(guān)鍵角色。早期產(chǎn)業(yè)界並不重視微機(jī)電系統(tǒng),直到iPhone與WII現(xiàn)身江湖,MEMS才真正被發(fā)揚光大。

但MEMS早已大量運用車體運動上,主要原因在於車體運動時會有加速、爬坡與遭遇路面不平等運動現(xiàn)象,透過MEMS Gyro scope即時偵測車體的運動狀況,回報給車身控制系統(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)速度相對重要許多。舉例而言,MEMS其中一項應(yīng)用——加速度計,可以計算車體在行駛運動的時速,一旦出現(xiàn)衝撞車禍,受到撞擊的瞬間,加速度計立刻算出撞擊速度,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,例如在溫度測試上,一般消費性或工業(yè)類電子系統(tǒng)的溫度測試約為約為-20°C 到105°C左右,但就車用領(lǐng)域的溫度測試上,就必須將測試範(fàn)圍拉到約為-50°C 到150°C的區(qū)間,希望元件在實際應(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)烈震動的情況下,仍能穩(wěn)定傳送訊號,以讓車體其他電子系統(tǒng)能迅速作出對應(yīng),以保持車體穩(wěn)定與人身安全。

影像感測加紅外線 開車停車無顧慮
影像偵測可分為駕駛?cè)司駹顩r、行車距離與倒車偵測三大應(yīng)用,目前應(yīng)用最為廣泛的是倒車偵測,尤其臺灣地小人稠,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,透過反射原理計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,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如何並加以提醒。系統(tǒng)設(shè)計通常由攝像鏡頭進(jìn)行影像擷取,透過類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter,ADC)進(jìn)行訊號轉(zhuǎn)換,再將資料傳給DSP(Digital Signal Processor;數(shù)位訊號處理器)。只要事先在DSP裡燒錄許多駕駛者危險動作資料,配合軟體驅(qū)動進(jìn)行高速運算,再將運算結(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,避免發(fā)生事故。

同樣的系統(tǒng)設(shè)計概念,也可以應(yīng)用在行車距離的偵測。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物體資訊,如行人、腳踏車騎士等,預(yù)先進(jìn)行道路的動態(tài)偵測,提醒駕駛?cè)四壳暗能囆袪顩r。

總體來說,感測技術(shù)並非單一電子元件即能完成的技術(shù)概念,而是一個完整且可運作的電子系統(tǒng),其系統(tǒng)元件可包括:訊號接收元件、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,由於涉及車內(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,最終仍須回歸市場需求,產(chǎn)業(yè)所扮演的角色,便是提供對應(yīng)方案解決問題,提供人們生命更多的安全保障。
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