汽车安全技术流行趋势 自动驾驶的下个里程碑
- 来源：21世纪网
- 2014/8/8 20:15:494096
在提高汽车安全性能上，预测接下来视觉传感技术、雷达传感技术、摄像头技术将成为接下去汽车安全技术的流行趋势。那么这些技术到底是什么呢？
视觉传感技术
在转向与倒车时提供查看车后的后视摄像头现已成为主流。到2018年，美国拟强制要求汽车制造商在每一辆新车内安装后视摄像头，因为这项法规，制造商早在2014年开始推出配备后视摄像头的新汽车。
目前的新趋势是环视摄像头系统，采用四到五个广角摄像头，安装在汽车的前后方和两侧，提供360度鸟瞰视图或前/后拆分视图，而一些更先进的系统甚至可以提供盲点检测和停车辅助。
早在2005年，夜视摄像头就已经配置在奔驰S系列汽车中。现在，E系列汽车也提供这项技术。通常，夜视摄像头使用长距离发光二极体（LED）灯，使汽车前方的距离看得更远。当前的夜视摄像头还增加了行人检测，当行人或物体靠近车辆时，以监视器或汽车挡风玻璃上的抬头显示器（Heads-upDisplay）给驾驶者提供警告资讯。
自动远光灯控制是一项新的技术，使驾驶者能够更好地看清道路弯道周围。根据公路损失资料协会（HighwayLossDataInstitute）的调查，使用自适应前大灯（AdaptiveHeadlights）后，财产损失责任保险的索赔下降了10%。为实现自动调节，摄像头被安装在后视镜上，当汽车接近迎面而来的车辆，以及汽车在同一方向行驶中超车时进行检测，并关掉远光灯。它可以在近光和远光间切换，但会根据迎面车辆的接近距离而逐渐增大或降低灯光分布。此外，它还可在急转弯时对远光灯进行调暗，在完成转弯后，假如没有迎面车辆驶近时，重新启用远光车前灯。
其他创新的车辆安全特性包括自我调整导航控制、前部碰撞警报系统、自动紧急制动；行人检测和车道偏离报警也越来越普及。这些特性使用摄像头或者摄像头加雷达/镭射雷达来监测道路以及危险状况，甚至有时辅助驾驶者来自动刹车，从而避免撞车。因此，自动紧急刹车系统在新汽车中日益普及。
驾驶者监控是汽车技术中的新应用，使用摄像头来检测瞌睡的驾驶者，当认为驾驶者疲劳或不清醒时便发出视觉或声音警告。驾驶者监控系统须要考虑的其他因素还包括车速、道路状况、加速和减速模式。
在不久的将来即可应用到车辆上且基于视觉的技术，包括了用于人机界面的手势识别、后视镜/侧视镜替代方案，以及安全气囊配置。在手势控制中，驾驶者可以与资讯娱乐中心或控制台相连接，毋须触摸任何按钮或显示器。在后视镜/侧视镜替代方案方面，可使用摄像头在车载屏幕上即时显示后方/侧方的状况。至于安全气囊配置，摄像头可以检测方向盘后驾驶者的准确位置，万一发生碰撞，安全气囊可以配置来保护驾驶者的要害部位。
这些新功能的一个实际例子就是雪佛兰的2015款Corvette，其带有用于性能资料记录仪的摄像头，按照驾驶者的视角安装在顶蓬装饰中，并将资料记录在SD卡。
雷达传感技术
由于成本下降，越来越多雷达系统被用于汽车应用中，尤其在短程和远端检测和识别中更为明显。远端雷达系统通常安装在汽车的前部，用于前视应用，比如自我调整导航控制、制动辅助和碰撞警报。奥迪的PreSenseFrontPlus是远端雷达系统实例，设计用于帮助避免或减少碰撞前方车辆后部的事故，无论前方车辆是移动中还是静止的。
短程雷达系统包括盲点检测、侧碰警报、两侧来车警告系统（Cross-trafficAlert）和车道变换辅助。克莱斯勒的CrossPathDetectionSystem包括外侧视镜中的视觉指示器。福特的系统称为CrossTrafficAlert，是外侧视镜报警指示器。
近期的技术发展推动是将无线连接增加到车辆中。这种设计的优势之一是采用无线区域网路（Wi-Fi）和卫星定位系统（GPS）讯号组合，车辆可以与其他车辆（V2V）或道路基础设施（V2I）进行通讯。
这方面的实例就是在一列车辆中，当前面一部汽车开始刹车，后面的所有车辆都接收到讯号并相应地修改速度和距离。在车辆对基础设施通讯实例中，汽车可以变成一个热点，并用无线电接收任何建基于位置的服务资讯。联网汽车还可以与自动驾驶联合工作。美国国家公路交通安全管理局近宣布，鉴于美国联网车辆具有的安全效应，他们正提议在10年内强制在新汽车中使用某些技术。该公告给制造商发出讯息，那就是车联网的车辆代表了汽车安全的下一阶段发展趋势。
摄像头技术在ADAS中扮演关键环节
到目前为止，本文已经探讨了许多新的汽车技术。在所有这些技术中，以影像为基础的系统是突出的。随着摄像头成本下降、传感性能提升和智慧视觉演算法的发展，在不久将来，至少八到十个摄像头将在后视/环视和夜视系统、先进驾驶辅助系统（ADAS）、视镜替代和行车记录仪、驾驶/车辆界面等应用中使用。
不久将来，正如手机一样，由于摄像头可提供的安全性和便利，当消费者决定购买汽车时，摄像头将成为汽车的关键差异化因素。根据产业的调查研究，到2020年摄像头出货量将上升到超过二亿部。汽车摄像头应用的关键成长因素将会是ADAS，2014年欧洲NCAP开始推动这项安全要求，而从2018年开始，美国将强制实施后视摄像头。另外，环视摄像头应用和停车辅助也将在这段预测期间快速成长。
与手机用摄像头不同，车规级摄像头要求更严格，尤其在低照度下的性能、动态范围、近红外线（NIR）敏感性、在摄氏-40到105℃宽温度范围下的图像品质、长期可靠性、图像资料完整性和稳健性等方面。另外，所有出货给汽车应用的图像传感器都要求符合AEC-Q100以及在ISO/TS16949认证的设施中生产。如果在广泛的品质/可靠度性能方面没有大量的研发和投入，就很难为汽车视像系统设计和制造图像传感器。随着安全应用中智慧设计的增加，例如ADAS，图像传感器的性能也须要相应地提高。
以下是在图像传感器技术方面的某些关键进展，可满足当前和未来汽车影像系统的需求：
1、低照度功能
对于汽车应用来说，低照度下的性能非常重要。例如，在后视摄像头中，有时仅有的光源来自汽车的倒车灯。为了看到汽车后部区域，须要安装具有非常好图像传感器的摄像头，以便在低于1勒克斯（Lux）的环境中进行查看。
2、高动态范围
在实际驾驶情况下，常常会遭遇很有挑战性的高反差背光条件。如果有太亮的光，部分图像可能发白或出现斑点。更糟的是，如果场景既有非常明亮的区域，也有非常暗的区域，普通摄像头将很难准确地捕捉整个场景，这样的情况须要摄像头在超过100dB的动态范围内工作。
如果没有高动态范围（HDR），交通标志识别、物体检测等ADAS应用中的准确性将会变差。为实现HDR摄影机，图像感测器需要特殊的曝光技术来增强动态范围，以便捕捉非常亮和非常暗的部分场景。灵敏的HDR汽车成像仪，能够在明显不同的照明条件下工作，而这正是汽车摄像头应用的一个关键特性。
3、NIR敏感性
驾驶者监控、手势控制和夜视等新兴应用需要非常高的近红外光敏感性，因为此类应用需要850至940nm的近红外线光谱仪来照亮场景或实现3D感测工作。
小结
随着ADAS和后视/环视系统的发展，汽车正变得越来越智慧和越来越安全。CMOS图像传感器的性能，将成为准确捕捉不同场景的关键因素。如果无法正确地捕捉场景信息，系统下游的其余部分可能影响信息的准确性，因而导致错误的决定。在系统采集和处理之初，基于视觉解决方案的CMOS图像传感器提供准确的信息做为开始是极其重要的。随着ADAS系统变得更先进，它将为朝向自动驾驶趋势发展做好准备。借助结合V2V和V2I的连接，自动驾驶是汽车技术发展过程中的下一个里程碑。
许多产业专家预测，自动驾驶将从2025年开始在大众市场应用中成为现实。美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）正在考虑设置自动驾驶专用车道。有许多讨论是关于如何加快自动驾驶技术的大量应用，基于CMOS图像传感器的视觉系统将成为实现此目标的关键因素。