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主动安全当道 汽车自动防撞雷达要一把罩!
 

【CTIMES/SmartAuto 鍾榮峰 报导】   2010年08月09日 星期一

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现在汽车安全的概念,已经从被动减少碰撞造成伤亡的范畴,演进到主动避免车辆碰撞事故发生机会的阶段,亦即强调「主动安全」的自动防撞设计,其主要内容包括车体前方/后方/侧边碰撞预警(FCW)和缓解(Crash Mitigation)、车道偏离示警(LDW)、倒车影像系统(RVC)、盲点预警、驾驶疲劳警示和自动煞车控制等。

许多车电系统大厂都正在开发汽车主动防撞设计,包括美国的Delphi和Visteon、日本的Denso和AISIN、加拿大的Magna、德国的Continential和法国的Valeo等。整车车厂的应用大部分还在测试阶段,不过现在包括NISSAN、VOLVO和INFINITI等,都已在新车款配备主动防撞系统,且不仅是在高阶车款,平价车种也开始搭载主动防撞系统。

NISSAN日前便在北美市场发表防撞预警概念系统(Forward Collision Avoidance Assist Concept);INFINITI在新世代M系列房车上,也率先导入Safety Shield行车安全整合系统,主要设计也整合智能巡航控制(ICC)、车距控制辅助系统、盲点侧撞预防系统、车道偏移预防系统等多项电子辅助装置。

车体前后方主动防撞系统的技术核心,主要是采用雷达测距防撞侦测系统(Distronic;DTR),用单个雷达模块提供中、长距离目标检测,其组件组成还包括DTR雷达传感器、DTR运算装置、巡航控制、电位差开关、CAN控制网络、收发天线和中频讯号处理等。

以Delphi的电子扫描雷达模块为例,其频率采用是全球通用的76GHz,扫描距离可达60~174公尺,角度涵盖90度~20度,可同时扫描多达64个目标。由雷达侦测到车辆前方速度变慢或是静止的车辆或物体,系统便会计算距离与驾驶人的反应时间,推估是否有撞击的可能性。同时,这样的雷达扫描技术也一并和自动煞车系统链接。NISSAN所推出的防撞预警概念系统,便宣称能让时速60公里以下的车辆完全地达到自动煞车的效能。

再者,车体碰撞预警的雷达扫描技术,也可以和智能巡航控制或主动巡航控制(ACC)的系统结合,透过雷达侦测前方车辆或物体的固定间距,自动地调整车辆行车速度。当碰撞危机可能发生时,藉由碰撞预警和缓解系统,辅助煞车和煞车制动器便能启动作用。

这样的雷达扫描技术,主要可分为远红外/近红外光、超音波和毫米波(Millimeter Wave)等。远红外/近红外光激光雷达运用光速计算,侦测距离小于150公尺,角度范围约在10度以内。运用都普勒原理的超音波雷达,侦测距离小于4公尺,角度范围可达60度。但这两种技术都有自动安全应用上无法克服的缺陷。

远红外/近红外光够快够准,可抗干扰,侦测无盲区,测距精度可达公厘等级,测角精度理论上比毫米波雷达高,但是遇到下雨或大雾等恶劣天气,穿透能力变差,容易受到天气和湿度变迁影响,导致无法使用。

另一方面,超音波雷达的优点在于对雨、雪、雾的穿透能力强,衰减小,且测距原理简单、制作方便、成本低。但缺点在于超音波的传播速度相对电磁波来说慢了许多,当汽车在高速公路以百公里行驶时,超音波的传播速度会比电磁波慢,超音波测距无法跟上车距变化,误差大。且超音波雷达方向性差,发散角大,使发散能量大大降低,导致分辨力下降,易将近车道的车辆或路边的物体误为测量目标。这样的缺点反成为优势,因此超音波雷达多数被应用在汽车尾部的倒车雷达上。

至于以毫米波雷达为基础的自动防撞设计,多采用76~77GHz频段,因为毫米波雷达波长短、指向性高,沿直线传播且穿透能力强,不但可以探测目标的距离,还可测出相对速度和方位。在较恶劣的气候环境和灰尘较多的条件下,毫米波雷达都能够正常运作,因此在极为讲究安全的汽车自动防撞设计里获得青睐。不过毫米波雷达自动防撞需要防止电磁波干扰,存在其它通讯设施电磁波干扰以及雷达装间的相互影响,容易发生误动作,这是美中不足之处。

整体来看,由于生产自动防撞雷达模块的主要材料GaAs和SiGe价格居高不下,这还是汽车自动防撞雷达仅能应用在少数高档轿车的最大瓶颈,且目前车用雷达使用频段尚未统一,车电大厂各行其是,这些课题还要一一克服,也才能落实让自动防撞雷达设计保护驾驶人安全的用心。

關鍵字: 毫米波  DELPHI  Denso  Continential 
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