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车用电子的安全与人性化设计
 

【作者: 王明德】2015年02月24日 星期二

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车用电子如同信息产业的缩影,包括智能型安全装置及车载资通讯等技术快速发展,让汽车已不再只被视为代步工具,而车用电子更主动地提升成为人与车之间的「互动关系」接口,人性化与安全设计,也成为车用电子发展的新趋势。


汽车产业利用车内电子的多元应用特性,透过微型感测系统与自动控制警示装置,以及智能型装置的广泛使用,促使汽车电子趋向整合性研发;此外,包括车用电池、电力管理系统的划时代革新,更改变了产业未来发展蓝图,更清楚点出了整体汽车产业的「便利、安全、节能」三项趋势。在这样的消费需求下,未来车用电子占整车成本的比重,也将更有增无减。


根据资策会MIC研究指出,在汽车诞生至今超过一世纪的时间内,汽车产业经过了50年代高压缩比引擎、70年代微电子控制等技术所引发的两波革命风潮后,到了90年代,随着新兴科技与数字化应用的加入,安全、娱乐与智能等车用电子技术与应用相继产生,车用电子已成为继3C之后的下一个新兴科技市场热门领域。


图一
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估计至2015年,比重将提升至50%,全球市场超过4,000亿美元规模的车用电子产业,也同时带动了一波新的革命,这个由车用电子所带动的汽车数字化革命,衍生出新兴技术、产品的发展,也形成一个庞大、稳定的市场商机。


这个商机的参与者,将不是只有汽车产业。基于对便利、安全、节能的需求,汽车产业与资通讯产业、数字内容与服务产业厂商,将产生更深入的链接与整合,不论是硬件或软件系统,均发展出更多不同想象的契机。


对于当今的世代,由智能手机引领的云端世代虽然带来便利,但也制造许多行车安全问题,从过去一边开车一边接听电话到近年的低头族,由智能手机引发的交通意外越来越多,因此整合云端、行动通讯的车用电子系统,在产业间逐渐成为一股风潮,多家汽车厂商也针对此一应用规划,提出不同的整合系统。


福特+微软 用语音操作让汽车更智能


2007年,福特与微软共同发表SYNC通讯整合系统,让消费者可以透过蓝牙、USB等接口将移动电话或其他手持装置,与车辆进行链接,消费者可用方向盘上的控制按键或语音功能操作SYNC系统,操作过程可保持视线不离路面、双手不离方向盘,以确保行车之安全;今年的COMPUTEX,福特更宣示将SYNC全面中文化,并在亚太地区与非洲推出手持装置应用软件AppLink,可让驾驶者透过语音操作智能型手机的应用软件,这将是车用电子与消费性电子「无缝链接」的最佳例证。


在SYNC系统上,福特对于语音控制的要求着墨甚深。最先SYNC在北美推出时,只提供了三种语言选择,后与Nuance合作,将其扩大到16种语言版本,相较于其他车用控制系统,范围算是最大的;至今全球约有400万辆汽车装配SYNC系统,福特预计在中文化后,可在2015年扩张到900万辆。而目前SYNC可以识别约150种中英文语音指令,仅需简单的步骤,就可以透过语音操作系统,提供更全方位的控制能力。


福特选择与平台业者合作,主要的目的在于希望可以扩大硬件的兼容性,「由于硬件厂商规格均可能有所差异,如以某一规格为标准,对于系统的其它兼容将可能有所限制;相较起来,与系统平台合作,只要平台能兼容,系统就可达到最佳的整合。」


手机+汽车 云端运算让车更具行动力


由智能手机所引领的云端世代,虽然带来了相当的便利,但这样的便利同样也制造了行车安全问题。由于移动电话引发的交通意外日益增加,车商认为理想的车用电子系统中,提升车主的「行车专注力」将是首要优先课题,将视野集中在仪表板与道路绝对是第一优先,接着才是能够与移动电话整合的便利生活。


除了让手机能整合到车载通讯系统以外,如何透过更简单的操作接口来应用相关基本功能,采用语音控制,让驾驶能简易操作系统的常用功能,不须分心盯着画面并把手离开方向盘,是我们设计的替代方案,强化语音控制系统,也是希望能透过较简易的模式进行控制,达到系统整合的优化;甚至连文字语音转换技术,均是透过女性声音进行,这是设计评估认为可让驾驶者感受一种自然平顺的对话氛围,这些功能均是考虑到驾驶行进当中,仍能持续专注于驾驶过程。


车用环境相当对车电厂商来说,可以说是相当严苛的环境。从外在环境污染、沙尘,以及车身产生的静电、震动,或是持续被阳光曝晒的高热等,都是严重挑战电子产品可靠度的变因;此外,由于语音控制的相关需求,也需要提供一套能够隔绝噪音的麦克风系统,让下达指令时让车辆可轻松辨识,这些均需要长时间的测试。


至于平台系统,微软所提供的 Windows CE 平台,的确是基于嵌入式产业重视稳定的前提所进行设计,其所具备的可升级性及完整的软件开发工具的系统平台,正是福特所需求的关键。由于车用电子系统与一般消费性电子产品的需求,的确截然不同的两个面向,「稳定」是车用系统这类至少使用 15 年以上的设备的最基本需求,因此微软与福特均在此面向上,进行了相当完整的规画测试。


当然 SYNC现阶段仍在不断的革新中,福特也希望能够将车子更融入日常生活中,因此以SYNC为架构所打造的EVOS Concept概念车,也是这次展示的主题。


人性+安全 车用电子智能发展新趋势


EVOS 将云端概念延伸,将车用电子「人性化」发挥到相当的极致。系统可协助驾驶预先规划一天的开车行程,透过路况整合安排驾驶路线以避开壅塞,也可透过传感器控制与前后车辆距离,进行自动驾驶;此外,EVOS也会针对驾驶的需求设定环境模式,如在山路等需要高度专注的驾驶环境,EVOS也会自动调整系统,让外界来电等容易造成驾驶分心的功能自动关闭。


此外,「行车安全」也是 EVOS 想要呈现的一项重点。包括透过安全带的传感器侦测心跳状况、在座垫导入静脉侦测器,搭配车内监视器监控驾驶的眼神,并整合SYNC让车辆可以实时判读驾驶的精神状况,以进行相关安全规画。


车用安全系统自2005年至2011年间年复合成长率达到8.45%,是所有车用电子系统中成长率最高之一项。由于各车厂多加强主动安全规画,发展包括测距雷达等可实时反应车距数据,以争取极短时间内应变的设备,也成为车辆安全的重点规画项目;但侦测驾驶安全的相关设备,目前仍在发展中。


汽车+系统 车用电子不只是车载计算机


随着感测技术演进及定位技术普及,用嵌入式系统开发行车安全监控,将是产业发展趋势,包括针对车外的车辆与行人追踪,特征点撷取技术可追踪车辆与行人,实时并有效的提高驾驶反应时间,减少危险发生机率,是这类系统的主要趋势;透过提供较有弹性的嵌入式芯片系统软件与硬件模块,能随时修改与扩充功能,增加安全监控效能与竞争力,成为现在厂商的主要发展态度。


但也有厂商承认,以车载计算机来分析,台湾厂商能介入的多只有「后装市场」,也就是在车辆出厂后「增加功能」的产品;而直接与车厂合作的行车计算机,由于必须与汽车电子组件相互整合,车厂必须选择有规模与技术稳定度,让车厂能安心的厂商。这样的市场需求可以量化,对这些制造商来说才是商机,但台湾厂商几乎都只能「望门心叹」,因为门太小,规模不够的厂商实在无缘进入。


然而汽车产业供应链系统,一向都是自家人扶持自家人,也就是每个国家自有品牌车厂若需要零组件或车用电子,在正常的情况下,一定都是先与本国内的供货商合作研发、供货,台厂在缺乏强大自有汽车品牌的产业环境下,如何突破美国、日本及德国等国外汽车大厂保守且紧密的卫星体系关系,将是未来台湾发展车电产业的方向。


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