挽救生命的傳感器:半導(dǎo)體如何改變汽車安全
發(fā)布時間:2020-10-15 來源:安森美半導(dǎo)體汽車戰(zhàn)略及業(yè)務(wù)拓展副總裁Joseph Notaro 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)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(shí)現(xiàn)。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(shù)仍在繼續(xù)攀升。今天,有94%的事故歸因于駕駛員的行為。
現(xiàn)在的汽車比以往任何時候都更安全。安全氣囊、強(qiáng)制安全帶以及車輛結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)的改進(jìn)讓駕駛員和乘客更有可能從撞車事故中離開。更好的制動和轉(zhuǎn)向子系統(tǒng),以及防抱死制動系統(tǒng)(ABS)或電子穩(wěn)定控制(ESC)等常見的創(chuàng)新,都依靠精確的傳感器來提高安全性,而先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(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(jìn)一步降低這種風(fēng)險。最終目標(biāo)是全自動駕駛,即“5級”,這可有效地消除人為錯誤。零傷亡愿景是一項(xiàng)多國計(jì)劃,其設(shè)想沒有道路交通事故導(dǎo)致死亡或重傷。改善汽車安全性的主要因素之一是提高汽車中電子器件的水平。例如,目前全球平均每輛汽車中有超過230個安森美半導(dǎo)體器件。
如果我們要實(shí)現(xiàn)零愿景,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(fā)達(dá)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(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)報(bào)告,每年因道路交通事故造成的死亡已達(dá)135萬人。
傳感器整合
二十年前,您汽車中的任何傳感器都非常簡單。您有一個測量油箱內(nèi)液位的燃油表,還有一個發(fā)動機(jī)溫度表。連同您的速度計(jì)和一些警告燈,也許還有轉(zhuǎn)速表,可能就是這樣。
如今,眾多電子傳感器幫助您確保安全。例如,相機(jī)和成像傳感器有很多用途,包括ADAS、安全倒車和停車的后視圖以及車內(nèi)監(jiān)控。這意味著對于汽車制造商、整車廠商(OEM)和Tier-1來說,與具有廣泛產(chǎn)品的供應(yīng)商合作非常重要,以便他們可以為每種應(yīng)用選擇最佳的傳感器。傳感器還應(yīng)設(shè)計(jì)用于關(guān)鍵任務(wù),并能夠在擴(kuò)展的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。
Blind-Spot Detection:盲點(diǎn)檢測
Backup Camera:后視攝像頭
Car DVR:行車記錄儀
Driver Monitoring:駕駛員監(jiān)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(yīng)巡航控制
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(yīng)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和其他系統(tǒng)的足夠細(xì)節(jié),并且必須提供出色的圖像質(zhì)量以應(yīng)對黑暗、惡劣的天氣、眩光和其他問題。例如,出色的動態(tài)范圍可以極大地改變從傳感器發(fā)送到ADAS系統(tǒng)處理器的圖像(見圖2)。可以毫不夸張地說,這是生與死之間的區(qū)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(dǎo)體
圖2:動態(tài)范圍對比 - 請注意,左側(cè)圖片中缺少隧道盡頭的詳細(xì)信息
除圖像傳感器外,雷達(dá)和激光雷達(dá)(LiDAR)是當(dāng)今汽車的必備工具。雷達(dá)可用于短距離、中距離和遠(yuǎn)距離應(yīng)用,例如躲避轉(zhuǎn)向、交匯點(diǎn)輔助和自適應(yīng)巡航控制,可望向前250 m。對于每種使用情況,選擇合適的雷達(dá)收發(fā)器將確保最佳性能。
LiDAR補(bǔ)足雷達(dá),其光子探測器能夠基于測量飛行時間(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(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)僅使用雷達(dá)或攝像機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)檢測能力。
實(shí)際上,最好的方案通常是在一種車輛中結(jié)合多種感知模式:成像、雷達(dá)和LiDAR,以及超聲波感知。使用多種類型的傳感器,它們的優(yōu)勢可以一起發(fā)揮作用,并且內(nèi)置了冗余。
付諸實(shí)踐 - 1億次
讓我們看一個示例系統(tǒng):SUBARU的EyeSight駕駛員輔助系統(tǒng),使用安森美半導(dǎo)體的120萬像素AR0132AT CMOS圖像傳感器[ https://www.onsemi.com/PowerSolutions/newsItem.do?article=4419]。EyeSight系統(tǒng)于2014年首次安裝在SUBARU的Levorg模型中,隨后又在Legacy、Forester、Impreza和SUBARU XV模型中提供。
EyeSight在其立體相機(jī)系統(tǒng)中使用圖像傳感器,以實(shí)現(xiàn)安全功能,包括自適應(yīng)巡航控制、車道保持輔助和搖擺警告、預(yù)碰撞制動和預(yù)碰撞油門管理。該系統(tǒng)已獲眾多獎項(xiàng),包括日本新車評估計(jì)劃(JNCAP)的高級安全車三重加(ASV +++)最高評價。
現(xiàn)在,ADAS已成為一種主流技術(shù),而不僅僅是高端汽車的保護(hù)。事實(shí)證明,安森美半導(dǎo)體已付運(yùn)超過1億個AR0132AT圖像傳感器用于駕駛員輔助應(yīng)用,包括EyeSight。似乎沒有其他供應(yīng)商達(dá)到這種數(shù)量(并且在2018年,安森美半導(dǎo)體在用于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(shù)采用的規(guī)模。
駕駛時打瞌睡是交通事故的另一個主要原因。技術(shù)可以幫助監(jiān)控駕駛員的表現(xiàn),并在他們似乎駕駛不穩(wěn)時發(fā)出警報(bào)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于攝像頭的系統(tǒng)來觀察駕駛員,并在發(fā)現(xiàn)疲勞跡象(如閉眼或頭部下垂)時觸發(fā)警報(bào)。例如,最近的演示系統(tǒng)集成了多個圖像傳感器,包括安森美半導(dǎo)體的AR0144AT 100萬像素傳感器,為運(yùn)行人工智能(AI)軟件的車載系統(tǒng)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(dǎo)體的傳感器每年已經(jīng)挽救了81,000多條生命。這很好,但必須更好,我們將繼續(xù)努力改進(jìn)傳感器,并與合作伙伴合作,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(fā)生率要高得多,因此任何安全創(chuàng)新都應(yīng)該可以廣泛地負(fù)擔(dān)得起。
展望未來,我們還必須確保安全系統(tǒng)不僅能保護(hù)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(guī)和標(biāo)準(zhǔn)正在認(rèn)識到這一點(diǎn),例如歐洲新車評估計(jì)劃(EuroNCAP 2020),傳感器技術(shù)可以在保護(hù)弱勢道路使用者方面發(fā)揮重要作用。
行業(yè)的長期目標(biāo)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(shí)現(xiàn)。
推薦閱讀:
特別推薦
- 授權(quán)代理商貿(mào)澤電子供應(yīng)Same Sky多樣化電子元器件
- 使用合適的窗口電壓監(jiān)控器優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
- ADI電機(jī)運(yùn)動控制解決方案 驅(qū)動智能運(yùn)動新時代
- 倍福推出采用 TwinSAFE SC 技術(shù)的 EtherCAT 端子模塊 EL3453-0090
- TDK推出新的X系列環(huán)保型SMD壓敏電阻
- Vishay 推出新款采用0102、0204和 0207封裝的精密薄膜MELF電阻
- Microchip推出新款交鑰匙電容式觸摸控制器產(chǎn)品 MTCH2120
技術(shù)文章更多>>
- 更高精度、更低噪音 GMCC美芝電子膨脹閥以創(chuàng)新?lián)屨夹袠I(yè)“制高點(diǎn)”
- 本立租完成近億元估值Pre-A輪融資,打造AI賦能的租賃服務(wù)平臺
- 中微公司成功從美國國防部中國軍事企業(yè)清單中移除
- 華邦電子白皮書:滿足歐盟無線電設(shè)備指令(RED)信息安全標(biāo)準(zhǔn)
- 功率器件熱設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(九)——功率半導(dǎo)體模塊的熱擴(kuò)散
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
單向可控硅
刀開關(guān)
等離子顯示屏
低頻電感
低通濾波器
低音炮電路
滌綸電容
點(diǎn)膠設(shè)備
電池
電池管理系統(tǒng)
電磁蜂鳴器
電磁兼容
電磁爐危害
電動車
電動工具
電動汽車
電感
電工電路
電機(jī)控制
電解電容
電纜連接器
電力電子
電力繼電器
電力線通信
電流保險絲
電流表
電流傳感器
電流互感器
電路保護(hù)
電路圖