三大公司汽车安全传感器技术发展
- 2011/4/7 10:10:42 5651
- 来源：仪表网
摘要：
几乎与保险公司一样，汽车生产厂和大型供货商对汽车消费者每时每刻都进行着“生命保险”。在世界三大公司――Bosch、Delphi和Hella公司的“保险单”中，都开出了自己的“传感器保险条款”。
如果汽车驾驶人员的反应动作提前半秒钟，60%的汽车追尾事故和30%左右的汽车正面碰撞事故都是可以避免的。利用电子安全保障系统，可以及时地向汽车驾驶员发出警告，或使驾驶人员将精力集中到“谨慎驾驶，安全行车”上来。传感器探测着周围的环境，对来往的车辆状况能及时地做出比人的反应更快的报警或应急处理措施。但遗憾的是：所需要的系统元件――传感器和功能强大的处理器，还没有达到批量生产的水平。
无线雷达测量系统和视频技术
如今，技术的系统供应商都把工作重点转移到传感器系统的应用之中了。例如Bosch公司将在半导体集成电路和控制仪器方面下大力气开发新的传感器应用系统。Bosch公司已经在市场上推出了超声探测的停车保护装置，它可保障在停车位置比较紧张时不与其他停放到位的车辆发生碰撞。另一个产品是ACC（AdaptiveCruiseControl）巡航控制系统，该技术已经成功应用到BMW7系列中。这一系统是由工作频率为77GHz的无线电雷达系统组成的，探测距离为120m。可以测量、确定前方车辆的距离，并能自动将汽车与前方物体之间的安全距离反映给驾驶员。
在车辆周围15m的距离内，Bosch公司提供了第二套雷达探测系统。这套系统的工作频率为24GHz。这样，在汽车的周围就形成一个完整的安全带，从而排除雷达工作的死角，更加全面地进行保护。
Bosch公司下一步将开发视频传感器安全系统。这一视频探测系统可安装在汽车顶部，用作倒车或停车监控装置。由于这种视频传感技术的有效工作距离可达40m，因此，也适用于道路识别和交通信号的识别。
如何真正实现无人驾驶
利用这种探测传感技术和信息技术，Bosch公司计划开发完善汽车安全保障系统、舒适驾驶系统和内部乘员的安全保护系统。除了停车制动或紧急制动系统外，公司感兴趣的还有自动驾驶、自动制动和发动机扭矩自动控制技术。当上述自动技术与传感器探测技术结合在一起时，将能够实现在危急情况下的全自动紧急避让。利用ACC控制技术还可提供更高的驾驶舒适性：当汽车在车队中前进时，汽车可按车队的前进速度进行自动制动和自动启动。
如果无线电雷达探测控制系统和视频传感技术进一步相互结合，并与道路识别系统、转换系统相互协调工作，则有可能实现“无人驾驶”。
在车内乘员主动安全防护方面，Bosch公司将按照这些传感器发出的数据建立一套自动的、分级实施的脊椎保护系统。在阶段中，传感器探测与障碍物之间的距离，计算出可能发生碰撞的时间，利用这些数据，将自动控制安全带拉紧，将车内乘员“固定”在坐椅上。在第二阶段中，将在合适的时间启动、释放安全气囊，防止碰撞对乘员的脊椎、颈椎造成损伤。Bosch公司打算在3年内实现安全气囊的“按需释放”功能。第三阶段是：通过安全防护系统的适时启动，防止车内乘员的伤亡。该工作的大的困难是建立一个完善的雷达探测、视频传感器和其他传感器组成的传感控制网络。
路面情况一目了然
公司则认为红外线技术将更有前途，能在速度调节方面发挥更大的作用。该公司红外线测控技术的NorbertH?ver先生说：“我们的IDIS红外线车距测控系统更加有利于消费者。其传感器的价格只是雷达系统传感器的1/2左右。这种红外线车距测控系统可在2004年进入中档车的实际应用阶段。”红外线测控系统除了能在保持车距、防止车辆相互碰撞方面发挥作用外，还有其他的一系列用途，能够进一步改进车辆的性能。例如：能达到目视距离的远距离红外传感技术，灯照距离调节技术和防碰撞系统等，这些技术的发展均需要红外线传感器的支持。为此，Hella公司研制了一种测量传感器，可以测量从几米到150米之间正在接近的物体的速度和位置。
以IDIS为基础技术的灯照调节系统（LWR），从车灯处发出多束光线对路面情况进行测量，并确定车灯与路面的角度。根据这些测量的信息可以调节车灯的明暗程度，自动优化车前的灯光照明情况。
作为照明技术和电气技术的供应商，Hella公司将这种传感器作为灯光模块的一个组成部件出售。这样做的好处是，诸如ACC传感器等也能在不同负载的情况下通过灯照调节系统LWR而优化其工作状况。另外，传感器通过灯具清洁装置能够始终保持佳的“视力”。其缺点是灯内的温度过高，因此必须采用专门的耐高温传感器。现在，由于氙光源（氙灯）的大量使用，车灯产生的热量大大少于白炽灯。
未来的传感器
当夜间在弯道上行驶时，利用传感器将周围环境情况转换为可视的图形，是理想的安全防护方式。这种视频传感器应能识别公路上的车道和方向。预计在2005年，Hella公司可将这种图形转换系统投放市场。
对于感光、感雨传感器来讲，佳的安装位置是驾驶员前上方的后视镜处或车顶。Hella公司计划用图形传感器来取代感雨传感器，用图形传感器探测汽车周围的光线、雨雾和环境，使其成为多功能传感器。
为此，Hella公司将首先开发日常行驶状况的多功能传感器，以便对汽车行驶的周围环境进行监控。它可以是无线电雷达或传感器系统，可以是红外线系统，也可以是多功能图形传感器系统。总之，传感器系统将有很大的发展。在Hella公司的700多名员工中，从事这一项目的相关人员多达100多人。
传感器
Delphi公司也在大力开发多种不同的传感器系统，其中重要的是ISS（IntegratedSafetySystem）集成安全系统，系统将50多种独立的安全系统集于一身。ISS系统的发展取决于微处理器技术、传感器和X―by―Wire系统的发展，这种系统的工作过程分为五个不同阶段：
（1）在“正常行驶”时：在辅助和舒适性系统的帮助下，帮助驾驶员保持车辆正常的行驶状态。
（2）在“警告”状态时：通过多种不同的报警信号系统向驾驶员发出警告，足以引起驾驶员的警觉。
（3）在“尚可避免碰撞”时：动态行驶系统帮助司机采取先行避让措施，防止碰撞事故的发生。
（4）在“碰撞”时：主动安全防护系统开始工作，保护车内乘员的安全。
（5）在“碰撞”后：启动紧急救护系统，采取相应救护措施，减少车内乘员的伤亡。
ISS系统的一些组成部分现在已经批量投入市场，其他的部分仍处在研制阶段。在Delphi公司的方案中，其外部传感器的配置与Bosch公司类似。工作频率为76GHz的雷达传感器负责监测着汽车的前后环境，测量距离为150m；汽车的近距离探测采用的是76GHz的前方雷达传感器，探测距离为25m；后方近距离传感器为24GHz的雷达传感器，探测距离为6m。两侧的环境探测传感器采用的是红外线传感器，它们安装在汽车两侧的后视镜中，以避免有探测死角。在司机上方的后视镜中，集成了视频传感器，用于对车道和交通指示的识别。
如果汽车驾驶人员的反应动作提前半秒钟，60%的汽车追尾事故和30%左右的汽车正面碰撞事故都是可以避免的。利用电子安全保障系统，可以及时地向汽车驾驶员发出警告，或使驾驶人员将精力集中到“谨慎驾驶，安全行车”上来。传感器探测着周围的环境，对来往的车辆状况能及时地做出比人的反应更快的报警或应急处理措施。但遗憾的是：所需要的系统元件――传感器和功能强大的处理器，还没有达到批量生产的水平。
无线雷达测量系统和视频技术
如今，技术的系统供应商都把工作重点转移到传感器系统的应用之中了。例如Bosch公司将在半导体集成电路和控制仪器方面下大力气开发新的传感器应用系统。Bosch公司已经在市场上推出了超声探测的停车保护装置，它可保障在停车位置比较紧张时不与其他停放到位的车辆发生碰撞。另一个产品是ACC（AdaptiveCruiseControl）巡航控制系统，该技术已经成功应用到BMW7系列中。这一系统是由工作频率为77GHz的无线电雷达系统组成的，探测距离为120m。可以测量、确定前方车辆的距离，并能自动将汽车与前方物体之间的安全距离反映给驾驶员。
在车辆周围15m的距离内，Bosch公司提供了第二套雷达探测系统。这套系统的工作频率为24GHz。这样，在汽车的周围就形成一个完整的安全带，从而排除雷达工作的死角，更加全面地进行保护。
Bosch公司下一步将开发视频传感器安全系统。这一视频探测系统可安装在汽车顶部，用作倒车或停车监控装置。由于这种视频传感技术的有效工作距离可达40m，因此，也适用于道路识别和交通信号的识别。
如何真正实现无人驾驶
利用这种探测传感技术和信息技术，Bosch公司计划开发完善汽车安全保障系统、舒适驾驶系统和内部乘员的安全保护系统。除了停车制动或紧急制动系统外，公司感兴趣的还有自动驾驶、自动制动和发动机扭矩自动控制技术。当上述自动技术与传感器探测技术结合在一起时，将能够实现在危急情况下的全自动紧急避让。利用ACC控制技术还可提供更高的驾驶舒适性：当汽车在车队中前进时，汽车可按车队的前进速度进行自动制动和自动启动。
如果无线电雷达探测控制系统和视频传感技术进一步相互结合，并与道路识别系统、转换系统相互协调工作，则有可能实现“无人驾驶”。
在车内乘员主动安全防护方面，Bosch公司将按照这些传感器发出的数据建立一套自动的、分级实施的脊椎保护系统。在阶段中，传感器探测与障碍物之间的距离，计算出可能发生碰撞的时间，利用这些数据，将自动控制安全带拉紧，将车内乘员“固定”在坐椅上。在第二阶段中，将在合适的时间启动、释放安全气囊，防止碰撞对乘员的脊椎、颈椎造成损伤。Bosch公司打算在3年内实现安全气囊的“按需释放”功能。第三阶段是：通过安全防护系统的适时启动，防止车内乘员的伤亡。该工作的大的困难是建立一个完善的雷达探测、视频传感器和其他传感器组成的传感控制网络。
路面情况一目了然
公司则认为红外线技术将更有前途，能在速度调节方面发挥更大的作用。该公司红外线测控技术的NorbertH?ver先生说：“我们的IDIS红外线车距测控系统更加有利于消费者。其传感器的价格只是雷达系统传感器的1/2左右。这种红外线车距测控系统可在2004年进入中档车的实际应用阶段。”红外线测控系统除了能在保持车距、防止车辆相互碰撞方面发挥作用外，还有其他的一系列用途，能够进一步改进车辆的性能。例如：能达到目视距离的远距离红外传感技术，灯照距离调节技术和防碰撞系统等，这些技术的发展均需要红外线传感器的支持。为此，Hella公司研制了一种测量传感器，可以测量从几米到150米之间正在接近的物体的速度和位置。
以IDIS为基础技术的灯照调节系统（LWR），从车灯处发出多束光线对路面情况进行测量，并确定车灯与路面的角度。根据这些测量的信息可以调节车灯的明暗程度，自动优化车前的灯光照明情况。
作为照明技术和电气技术的供应商，Hella公司将这种传感器作为灯光模块的一个组成部件出售。这样做的好处是，诸如ACC传感器等也能在不同负载的情况下通过灯照调节系统LWR而优化其工作状况。另外，传感器通过灯具清洁装置能够始终保持佳的“视力”。其缺点是灯内的温度过高，因此必须采用专门的耐高温传感器。现在，由于氙光源（氙灯）的大量使用，车灯产生的热量大大少于白炽灯。
未来的传感器
当夜间在弯道上行驶时，利用传感器将周围环境情况转换为可视的图形，是理想的安全防护方式。这种视频传感器应能识别公路上的车道和方向。预计在2005年，Hella公司可将这种图形转换系统投放市场。
对于感光、感雨传感器来讲，佳的安装位置是驾驶员前上方的后视镜处或车顶。Hella公司计划用图形传感器来取代感雨传感器，用图形传感器探测汽车周围的光线、雨雾和环境，使其成为多功能传感器。
为此，Hella公司将首先开发日常行驶状况的多功能传感器，以便对汽车行驶的周围环境进行监控。它可以是无线电雷达或传感器系统，可以是红外线系统，也可以是多功能图形传感器系统。总之，传感器系统将有很大的发展。在Hella公司的700多名员工中，从事这一项目的相关人员多达100多人。
传感器
Delphi公司也在大力开发多种不同的传感器系统，其中重要的是ISS（IntegratedSafetySystem）集成安全系统，系统将50多种独立的安全系统集于一身。ISS系统的发展取决于微处理器技术、传感器和X―by―Wire系统的发展，这种系统的工作过程分为五个不同阶段：
（1）在“正常行驶”时：在辅助和舒适性系统的帮助下，帮助驾驶员保持车辆正常的行驶状态。
（2）在“警告”状态时：通过多种不同的报警信号系统向驾驶员发出警告，足以引起驾驶员的警觉。
（3）在“尚可避免碰撞”时：动态行驶系统帮助司机采取先行避让措施，防止碰撞事故的发生。
（4）在“碰撞”时：主动安全防护系统开始工作，保护车内乘员的安全。
（5）在“碰撞”后：启动紧急救护系统，采取相应救护措施，减少车内乘员的伤亡。
ISS系统的一些组成部分现在已经批量投入市场，其他的部分仍处在研制阶段。在Delphi公司的方案中，其外部传感器的配置与Bosch公司类似。工作频率为76GHz的雷达传感器负责监测着汽车的前后环境，测量距离为150m；汽车的近距离探测采用的是76GHz的前方雷达传感器，探测距离为25m；后方近距离传感器为24GHz的雷达传感器，探测距离为6m。两侧的环境探测传感器采用的是红外线传感器，它们安装在汽车两侧的后视镜中，以避免有探测死角。在司机上方的后视镜中，集成了视频传感器，用于对车道和交通指示的识别。
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