挽救生命的傳感器:半導體如何改變汽車安全
發布時間:2020-10-15 來源:安森美半導體汽車戰略及業務拓展副總裁Joseph Notaro 責任編輯:wenwei
【導讀】隨著世界上人口增多和道路上行駛的車輛增多,交通安全的改善還不能很快實現。盡管自2000年以來死亡率已降低了一半以上,從每100,000輛車輛中的135例降低到64例,但死亡總數仍在繼續攀升。今天,有94%的事故歸因於駕駛員的行為。
現在的汽車比以往任何時候都更安全。安全氣囊、強(qiang)製(zhi)安(an)全(quan)帶(dai)以(yi)及(ji)車(che)輛(liang)結(jie)構(gou)和(he)功(gong)能(neng)設(she)計(ji)的(de)改(gai)進(jin)讓(rang)駕(jia)駛(shi)員(yuan)和(he)乘(cheng)客(ke)更(geng)有(you)可(ke)能(neng)從(cong)撞(zhuang)車(che)事(shi)故(gu)中(zhong)離(li)開(kai)。更(geng)好(hao)的(de)製(zhi)動(dong)和(he)轉(zhuan)向(xiang)子(zi)係(xi)統(tong),以(yi)及(ji)防(fang)抱(bao)死(si)製(zhi)動(dong)係(xi)統(tong)(ABS)或電子穩定控製(ESC)等常見的創新,都依靠精確的傳感器來提高安全性,而先進駕駛輔助係統(ADAS)使得交通事故的可能性更低。隨著汽車變得更加自主,其目的是進一步降低這種風險。最終目標是全自動駕駛,即“5級”,這(zhe)可(ke)有(you)效(xiao)地(di)消(xiao)除(chu)人(ren)為(wei)錯(cuo)誤(wu)。零(ling)傷(shang)亡(wang)願(yuan)景(jing)是(shi)一(yi)項(xiang)多(duo)國(guo)計(ji)劃(hua),其(qi)設(she)想(xiang)沒(mei)有(you)道(dao)路(lu)交(jiao)通(tong)事(shi)故(gu)導(dao)致(zhi)死(si)亡(wang)或(huo)重(zhong)傷(shang)。改(gai)善(shan)汽(qi)車(che)安(an)全(quan)性(xing)的(de)主(zhu)要(yao)因(yin)素(su)之(zhi)一(yi)是(shi)提(ti)高(gao)汽(qi)車(che)中(zhong)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)的(de)水(shui)平(ping)。例(li)如(ru),目(mu)前(qian)全(quan)球(qiu)平(ping)均(jun)每(mei)輛(liang)汽(qi)車(che)中(zhong)有(you)超(chao)過(guo)230個安森美半導體器件。
如果我們要實現零願景,就不能自滿,還有許多工作要做。盡管汽車更安全了,但至少在發達國家,道路交通傷害仍然是5至29歲人群最普遍的死亡原因,根據世界衛生組織(WHO)報告,每年因道路交通事故造成的死亡已達135萬人。
傳感器整合
ershinianqian,ninqichezhongderenhechuanganqidoufeichangjiandan。ninyouyigeceliangyouxiangneiyeweideranyoubiao,haiyouyigefadongjiwendubiao。liantongnindesudujiheyixiejinggaodeng,yexuhaiyouzhuansubiao,kenengjiushizheyang。
如今,眾多電子傳感器幫助您確保安全。例如,相機和成像傳感器有很多用途,包括ADAS、安全倒車和停車的後視圖以及車內監控。這意味著對於汽車製造商、整車廠商(OEM)和Tier-1laishuo,yujuyouguangfanchanpindegongyingshanghezuofeichangzhongyao,yibiantamenkeyiweimeizhongyingyongxuanzezuijiadechuanganqi。chuanganqihaiyingshejiyongyuguanjianrenwu,bingnenggouzaikuozhandewendufanweineiyunxing。

Blind-Spot Detection:盲點檢測
Backup Camera:後視攝像頭
Car DVR:行車記錄儀
Driver Monitoring:駕駛員監控
Lane Departure Warning:車道偏離警告
Pedestrian/Object Detection:行人/物體檢測
Collision Mitigation:緩解碰撞
Adaptive Cruise Control:自適應巡航控製
Smart Headlight/Mirror:智能大燈/車鏡
Night Vision:夜視
圖1:圖像傳感器在汽車上的應用
性能也很重要-傳感器必須具有足夠高的分辨率以捕獲ADAS和其他係統的足夠細節,並且必須提供出色的圖像質量以應對黑暗、惡劣的天氣、眩光和其他問題。例如,出色的動態範圍可以極大地改變從傳感器發送到ADAS係統處理器的圖像(見圖2)。可以毫不誇張地說,這是生與死之間的區別,如果這意味著汽車可以更快地識別前方的問題。

Competition:競爭對手
ON Semiconductor:安森美半導體
圖2:動態範圍對比 - 請注意,左側圖片中缺少隧道盡頭的詳細信息
除圖像傳感器外,雷達和激光雷達(LiDAR)是當今汽車的必備工具。雷達可用於短距離、中距離和遠距離應用,例如躲避轉向、交彙點輔助和自適應巡航控製,可望向前250 m。對於每種使用情況,選擇合適的雷達收發器將確保最佳性能。
LiDAR補足雷達,其光子探測器能夠基於測量飛行時間(ToF)[ https://www.onsemi.com/PowerSolutions/newsItem.do?article=4444]生成圖像以及3D地圖。這使LiDAR能夠提供高分辨率的深度數據,從而實現僅使用雷達或攝像機無法實現的目標檢測能力。
實際上,最好的方案通常是在一種車輛中結合多種感知模式:成像、雷達和LiDAR,以及超聲波感知。使用多種類型的傳感器,它們的優勢可以一起發揮作用,並且內置了冗餘。
付諸實踐 - 1億次
讓我們看一個示例係統:SUBARU的EyeSight駕駛員輔助係統,使用安森美半導體的120萬像素AR0132AT CMOS圖像傳感器[ https://www.onsemi.com/PowerSolutions/newsItem.do?article=4419]。EyeSight係統於2014年首次安裝在SUBARU的Levorg模型中,隨後又在Legacy、Forester、Impreza和SUBARU XV模型中提供。
EyeSight在其立體相機係統中使用圖像傳感器,以實現安全功能,包括自適應巡航控製、車道保持輔助和搖擺警告、預碰撞製動和預碰撞油門管理。該係統已獲眾多獎項,包括日本新車評估計劃(JNCAP)的高級安全車三重加(ASV +++)最高評價。
現在,ADAS已成為一種主流技術,而不僅僅是高端汽車的保護。事實證明,安森美半導體已付運超過1億個AR0132AT圖像傳感器用於駕駛員輔助應用,包括EyeSight。似乎沒有其他供應商達到這種數量(並且在2018年,安森美半導體在用於駕駛員輔助的感知攝像頭擁有81%的市場份額[ Source: Techno Systems Research Dec 18, Dec 16, Automotive camera Market Analysis 2018]),這表明了技術采用的規模。

駕駛時打瞌睡是交通事故的另一個主要原因。技術可以幫助監控駕駛員的表現,並在他們似乎駕駛不穩時發出警報或警告[ https://www.ghsa.org/sites/default/files/2017-02/Drowsy%202016-U.pdf (page 47)]。另一種選擇是使用基於攝像頭的係統來觀察駕駛員,並在發現疲勞跡象(如閉眼或頭部下垂)時觸發警報。例如,最近的演示係統集成了多個圖像傳感器,包括安森美半導體的AR0144AT 100萬像素傳感器,為運行人工智能(AI)軟件的車載係統提供圖像[ https://www.onsemi.com/PowerSolutions/newsItem.do?article=4393]。
安全駕駛的未來
如今,僅美國就有28%的交通事故可以通過ADAS來防止,而安森美半導體的傳感器每年已經挽救了81,000多條生命。這很好,但必須更好,我們將繼續努力改進傳感器,並與合作夥伴合作,使汽車和道路更安全。成本也很重要;在低收入國家,交通事故的發生率要高得多,因此任何安全創新都應該可以廣泛地負擔得起。
展望未來,我們還必須確保安全係統不僅能保護駕駛員和乘客,還需要幫助減少行人、摩托車手和騎自行車者的傷亡率。法規和標準正在認識到這一點,例如歐洲新車評估計劃(EuroNCAP 2020),傳感器技術可以在保護弱勢道路使用者方麵發揮重要作用。
行業的長期目標必須是努力朝著零死亡、甚至零傷害和零事故的方向努力。這條路還有一段路要走,但我們正在努力盡快實現。
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