現(xiàn)在汽車安全的概念,已經(jīng)從被動減少碰撞造成傷亡的范疇,演進到主動避免車輛碰撞事故發(fā)生機會的階段,亦即強調(diào)「主動安全」的自動防撞設計,其主要內(nèi)容包括車體前方/后方/側(cè)邊碰撞預警(FCW)和緩解(CrashMitigation)、車道偏離示警(LDW)、倒車影像系統(tǒng)(RVC)、盲點預警、駕駛疲勞警示和自動剎車控制等。
許多車電系統(tǒng)大廠都正在開發(fā)汽車主動防撞設計,包括美國的Delphi和Visteon、日本的Denso和AISIN、加拿大的Magna、德國的Continential和法國的Valeo等。整車車廠的應用大部分還在測試階段,不過現(xiàn)在包括NISSAN、VOLVO和INFINITI等,都已在新車款配備主動防撞系統(tǒng),且不僅是在高階車款,平價車種也開始搭載主動防撞系統(tǒng)。
NISSAN日前便在北美市場發(fā)表防撞預警概念系統(tǒng)(ForwardCollisionAvoidanceAssistConcept);INFINITI在新世代M系列房車上,也率先導入SafetyShield行車安全整合系統(tǒng),主要設計也整合智能巡航控制(ICC)、車距控制輔助系統(tǒng)、盲點側(cè)撞預防系統(tǒng)、車道偏移預防系統(tǒng)等多項電子輔助裝置。
車體前后方主動防撞系統(tǒng)的技術(shù)核心,主要是采用雷達測距防撞偵測系統(tǒng)(Distronic;DTR),用單個雷達模塊提供中、長距離目標檢測,其組件組成還包括DTR雷達傳感器、DTR運算裝置、巡航控制、電位差開關(guān)、CAN控制網(wǎng)絡、收發(fā)天線和中頻訊號處理等。
以Delphi的電子掃描雷達模塊為例,其頻率采用是全球通用的76GHz,掃描距離可達60~174公尺,角度涵蓋90度~20度,可同時掃描多達64個目標。由雷達偵測到車輛前方速度變慢或是靜止的車輛或物體,系統(tǒng)便會計算距離與駕駛?cè)说姆磻獣r間,推估是否有撞擊的可能性。同時,這樣的雷達掃描技術(shù)也一并和自動煞車系統(tǒng)鏈接。NISSAN所推出的防撞預警概念系統(tǒng),便宣稱能讓時速60公里以下的車輛完全地達到自動煞車的效能。
再者,車體碰撞預警的雷達掃描技術(shù),也可以和智慧巡航控制或主動巡航控制(ACC)的系統(tǒng)結(jié)合,透過雷達偵測前方車輛或物體的固定間距,自動地調(diào)整車輛行車速度。當碰撞危機可能發(fā)生時,藉由碰撞預警和緩解系統(tǒng),輔助煞車和煞車制動器便能啟動作用。
這樣的雷達掃描技術(shù),主要可分為遠紅外/近紅外光、超音波和毫米波(MillimeterWave)等。遠紅外/近紅外光激光雷達運用光速計算,偵測距離小于150公尺,角度范圍約在10度以內(nèi)。運用都普勒原理的超音波雷達,偵測距離小于4公尺,角度范圍可達60度。但這兩種技術(shù)都有自動安全應用上無法克服的缺陷。
遠紅外/近紅外光夠快夠準,可抗干擾,偵測無盲區(qū),測距精度可達公厘等級,測角精度理論上比毫米波雷達高,但是遇到下雨或大霧等惡劣天氣,穿透能力變差,容易受到天氣和濕度變遷影響,導致無法使用。
另一方面,超音波雷達的優(yōu)點在于對雨、雪、霧的穿透能力強,衰減小,且測距原理簡單、制作方便、成本低。但缺點在于超音波的傳播速度相對電磁波來說慢了許多,當汽車在高速公路以百公里行駛時,超音波的傳播速度會比電磁波慢,超音波測距無法跟上車距變化,誤差大。且超音波雷達方向性差,發(fā)散角大,使發(fā)散能量大大降低,導致分辨力下降,易將近車道的車輛或路邊的物體誤為測量目標。這樣的缺點反成為優(yōu)勢,因此超音波雷達多數(shù)被應用在汽車尾部的倒車雷達上。
至于以毫米波雷達為基礎的自動防撞設計,多采用76~77GHz頻段,因為毫米波雷達波長短、指向性高,沿直線傳播且穿透能力強,不但可以探測目標的距離,還可測出相對速度和方位。在較惡劣的氣候環(huán)境和灰塵較多的條件下,毫米波雷達都能夠正常運作,因此在極為講究安全的汽車自動防撞設計里獲得青睞。不過毫米波雷達自動防撞需要防止電磁波干擾,存在其它通訊設施電磁波干擾以及雷達裝間的相互影響,容易發(fā)生誤動作,這是美中不足之處。
整體來看,由于生產(chǎn)自動防撞雷達模塊的主要材料GaAs和SiGe價格居高不下,這還是汽車自動防撞雷達僅能應用在少數(shù)高檔轎車的最大瓶頸,且目前車用雷達使用頻段尚未統(tǒng)一,車電大廠各行其是,這些課題還要一一克服,也才能落實讓自動防撞雷達設計保護駕駛?cè)税踩挠眯摹?/p>