車用安全之人性化感測技術解析

安全為車輛發展之母，感測技術則是牢牢把關新一代車輛安全的優等生。自汽車發明以來，陸上交通事故有增無減，雖然汽車工業被喻為封閉且較為傳統的產業，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。電子產業廠商也明白這個趨勢，針對車用安全等相關應用，提出許多感測技術解決方案，讓現代高度電腦化車輛朝安全之路更邁進一大步。廣泛而言，RFID、ZigBee、無線感測網路、微機電系統（Micro Electro Mechanical Systems，MEMS）、影像感測、聲波、溫度感測等皆屬于感測技術的領域。就應用市場來看，考量到人體安全、駕駛與車內環境等因素，車用感測使用的技術類別之廣，說是集感測技術之大成也不為過。
　　無線感測技術　提供個人化服務
　　無線感測技術的應用相當廣泛，因應用領域不同，可對車輛使用者提供安全且個人化的服務。無線感測應用早期以軍事用途為大宗，再開始流向往民間應用，如交通工程、礦坑監控、地理偵測等，其后再往智慧家庭領域移動。時至今日，汽車領域也成為無線感測技術的應用範圍之一。
　　車用領域的無線感測技術涉及到人身安全，系統要求遠比智慧家庭的無線感測系統來得高。舉例來說，車內的二氧化碳濃度的感測事關重大，二氧化濃度過高，輕則影響駕駛精神，嚴重則會導致悶死?；谏鲜隼碛?，感測器的靈敏度勢必要加以提升，一旦濃度過高，通過系統的訊號轉換，通知車內人員車內二氧化碳濃度過高，提醒駕駛打開窗戶讓空氣流通。
　　防盜系統也可透過無線感測系統，變得更加聰明而人性化。以往防盜系統通常透過車主身上的無線發射器，按鈕一按，即可以解除防盜系統。但由于超低功耗的電源管理與射頻製程等技術進步許多，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，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，十足是充滿智慧的防盜系統。同時，配合車載控制系統，更可搭配車主喜好，先播放音樂、車內空調與調整坐位空間。因此，整體而言，無線感測技術的應用相當廣泛，可因應用領域不同，對于車內使用者提供安全且個人化的服務。
　　MEMS Sensor敏感稱王扮車體安全關鍵角色
　　光靠無線感測網路，對于車內人員安全的保護仍然不夠。這時，微機電系統就扮演車體運動的關鍵角色。早期產業界并不重視微機電系統，直到 iPhone與WII現身江湖，MEMS才真正被發揚光大。
　　但MEMS早已大量運用車體運動上，主要塬因在于車體運動時會有加速、爬坡與遭遇路面不平等運動現象，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，進一步控制車身，避免車身過度傾斜造成翻覆，或是過度打滑造成失控衝撞?？剂康杰噧热藛T的安全，MEMS的敏感度與反應速度相對重要許多。舉例而言，MEMS其中一項應用——加速度計，可以計算車體在行駛運動的時速，一旦出現衝撞車禍，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人體安全。
　　敦吉科技通路事業本部技術部協理許瑞達指出，MEMS雖然應用相當廣泛，但是就消費性與車用安全上，就元件作業環境要求的嚴格程度就大不相同，例如在溫度測試上，一般消費性或工業類電子系統的溫度測試約為約為-20°C 到105°C左右，但就車用領域的溫度測試上，就必須將測試範圍拉到約為-50°C 到150°C的區間，希望元件在實際應用環境的狀況能更加穩定。同理，在耐撞與防震上，車用微機電系統也必須在受到強烈震動的情況下，仍能穩定傳送訊號，以讓車體其他電子系統能迅速作出對應，以保持車體穩定與人身安全。
　　影像感測加紅外線　開車停車無顧慮
　　影像偵測可分為駕駛人精神狀況、行車距離與倒車偵測叁大應用，目前應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。若再配合紅外線功能，更是如虎添翼，透過反射塬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，許多車載系統的解決方案的提供商，也開始思考如何更進一步防範車禍發生，其中，駕駛人精神狀況與行車距離兩大應用，最為產業界所熱烈討論。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，判斷駕駛人的精神狀況如何并加以提醒。系統設計通常由攝像鏡頭進行影像擷取，透過類比數位轉換器（Analog-to-Digital Converter，ADC）進行訊號轉換，再將資料傳給DSP（Digital Signal Processor;數位訊號處理器）。只要事先在DSP裡燒錄許多駕駛者危險動作資料，配合軟體驅動進行高速運算，再將運算結果轉送至其他電子系統，迅速提醒駕駛者相關注意事項，避免發生事故。
　　同樣的系統設計概念，也可以應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，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，預先進行道路的動態偵測，提醒駕駛人目前的車行狀況。
　　總體來說，感測技術并非單一電子元件即能完成的技術概念，而是一個完整且可運作的電子系統，其系統元件可包括：訊號接收元件、ADC、處理器、 FPGA與DAC（Digital-to- Analog Converter;數位類比轉換器）與電源管理元件等?？剂康杰囉冒踩娮宇I域，由于涉及車內使用者的生命安全，元件本身的穩定度、耐撞、作業溫度、反應速度與精確度等，都是缺一不可的重要關鍵。半導體元件業界推出相關的認證規範，如IEC61508、AEC Q-100與ISO / TS 16949:2002，以符合車用系統廠商的需求。
　　生命安全是人們最基礎的重要需求，現實環境中，車用安全是目前最為迫切需要解決的問題。再高科技的產品，最終仍須回歸市場需求，產業所扮演的角色，便是提供對應方案解決問題，提供人們生命更多的安全保障。
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