借力傳感器主動安全系統增強預防性

　未來完善的汽車安全系統還得充分結合陀螺儀、加速度計、方向盤與剎車踏板位置探測器，以及輪胎轉速檢測系統，對車體配件做出精確的監控及警示。

　　汽車安全系統已從被動形式發展到主動形式，被動式安全系統追求的是在意外發生時能降低對個人的傷害，但主動式安全系統則強調要避免意外事件的發生。這種事先的預防能力，需依靠在車子內外所設置的各種感測裝置，如雷達、紅外線、 CMOS/CCD影像傳感器、胎壓監測系統(TPMS)等?；诓煌陌踩V求，這些監測到的數據會經由特定的控制器來加以計算，分析其代表的意義，并以最快的速度做出適當的反應。目前已使用或發展中的先進安全系統在市場上已呈現應用熱潮。

　　預碰撞系統起“內外”保護作用

　　交通事故的發生以碰撞為主，而碰撞的理由往往與駕駛人的注意力不集中(如打瞌睡或打電話)、或視線不良等情況有關，而且事故的發生通常都只在剎那之間。今日汽車廠無不致力于發展預碰撞(pre-crash)安全系統，此系統又可分為對內部駕駛人(或乘客)的保護以及對行人的保護兩種。

　　對駕駛人來說，當預碰撞安全系統透過雷達系統監測到沖擊的可能性，它會向駕駛人提出警示，如果仍無法避免沖撞的發生，會在0.6秒前啟動自動剎車系統，此系統能根據駕駛者剎車的力量，增加剎車油壓輔助，讓車輛減速的動作更為確實，以望能將車速降至最低;在此同時，預碰撞系統也會驅動安全帶系統內的馬達，將安全帶卷回，并將乘員固定在所設計的最佳位置上，例如調整頭枕位置來防止頸部傷害，或將坐椅移到一個可以讓安全氣囊發揮最大功能的位置，以期將沖擊降到最低。此外，系統也可以做出關閉車窗及天窗等控制動作。

　　在行人的保護方面，當雷達、紅外線或影像傳感器等組件感測到車體即將沖撞到行人時，預碰撞系統會緊急告知駕駛人，并在碰撞不可避免時，如上述般啟動自動剎車系統、爆開位于保險桿及前擋風玻璃處的安全氣囊，以降低對行人頭部、胸部及足部的傷害。

　　自適應巡航系統介入汽車操縱

　　從被動安全到預碰撞系統，都是不得已時的撞車處理措施，但最好的情況是能做到事前預防碰撞的發生。通過配置在車子四周、愈來愈多的傳感器，以及更先進的數字控制技術，今日的車主能夠獲得來自安全系統的輔助駕駛信息，在探測到可能出現的危機時，可適時發出警告信號，甚至能夠介入汽車的操縱控制。自適應巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)就是這樣的一套系統，它的主要功能在于當車距過近時將車輛減速，距離夠遠時再為車子加速。

　　自適應巡航控制系統屬于前向行駛的自動車速控制功能，它對于剎車僅有部分的干預程度，讓駕駛人仍居于主控者的地位。要實現自適應巡航控制的首要工作，就是鎖定前方的目標車輛，再計算出前方車輛的移動信息，如車速、加速度、偏航率等; ACC系統會依據計算出的距離及相對速度，以及車主設定的反應時間，進一步算出兩車之間的安全車距，并進一步做出加速及減速的動作。當兩車距離過近時，則切換到預碰撞的處理模式。

　　駕駛警示系統多用CCD/CMOS

　　除了對碰撞及車速的控制處理外，對于駕駛人的種種行為，也能通過各種感測系統進行監控并做出警示動作。這些警示功能包括車道偏離警示(Lane Departure Warning，LDW)、駕駛危險警示、視覺死角警示(或稱盲點檢測)等等。這些功能大多利用CCD/CMOS影像傳感器來進行監視，并通過一套辨識系統判斷車輛或駕駛的行為是否正常，并適時發出恰當的警告信號。

　　車道偏離警示是當車輛不正常偏離車道線時進行警示動作，輔助駕駛人控制車輛保持在車道線內，或提醒駕駛人變換車道時必須先打方向燈。如果駕駛人事先打方向燈，再變換車道，這屬于正常行為，系統不會發出警示信號。

　　駕駛危險警示系統是利用影像傳感器來監看駕駛人的行為，當駕駛人出現打瞌睡或視線偏離車道太久的情況時，會發出警告。有的系統甚至會監測駕駛座中的酒精濃度，并提出適當的警告。此外，駕駛人的視線也有不少死角，透過加裝后側方死角及后方死角監視器，可以為駕駛人提供視覺死角的相關環境信息。例如使用CCD或是超音波進行后方物體的監測、顯像及警示，可以避免車輛倒車時發生事故。

　　對于駕駛人來說，有用的信息能減輕一些操控上的感知負擔，并協助他做出適當的應變動作，不過，如果警示信息出現的太頻繁且沒有太大作用(如“前有測速照相”語音警示)，這只會讓駕駛人覺得不堪其擾，進而拒絕使用這樣的一套輔助系統。另一個問題是如何發出警訊讓駕駛人知道，如語音、屏幕/儀表板顯示，或通過以振動油門踏板、方向盤或車體微動等方式來對駕駛人做出警示。

　主動安全系統對傳感器要求高

　　要做出正確的警示甚至是系統監控，關鍵在于充分且有用的感測信息，以及對信息的辨識或判斷能力，前者需要靠傳感器的廣泛設置，后者則得依靠控制器中的可靠算法。以傳感器來說，目前用于環境感知的技術包括雷達、光探測與測距、紅外線、超音波、影像傳感器及加速度器等。這些技術各有其使用特性，分別適用于車體中不同的位置及不同的應用。

　　以追隨前車及預碰撞功能來說，在傳感器上主要是采用毫米波雷達或激光雷達。其中激光雷達的成本較低，約只有毫米波雷達1/3的價格，不過，由于激光雷達的波長比較短，因此在下雨天無法達到理想的功能，因此為提高安全性能，高端車種還是會選用毫米波雷達。

　　在行人、道路、障礙物的辨識以及視野輔助方面，則以紅外線及影像傳感器為主要的監視器技術。紅外線監視器又分為遠紅外線(FIR)及近紅外線(NIR)兩種技術，遠紅外線的原理是檢測出物體的熱量再將溫差影像化，適合監測具有體溫的人體及動物;近紅外線則具有夜視的能力，能夠在視線不良的環境中(如夜間)輔助顯示前方的路況，而且能顯示比車燈距離更遠的位置，不過，會受到前方對照車燈的影響。

　　CCD或CMOS影像傳感器的應用也愈來愈廣，從前方、前側方及后方的輔助視線應用已擴大到對車內及后側方向的監測功能。透過辨識邏輯，它能夠用來辨識道路分隔線、行人、交通信號標志，或判斷路面是否干燥或積水、積雪，甚至進一步推測路面的濕滑度，以供駕駛人做參考。對于高反差或灰暗的環境，影像傳感器也能通過將高感應度及低感應度兩種畫面合成的方式，制作出色調更分明的畫面。

　　此外，影像傳感器也能與紅外線或雷達結合而形成混合式傳感器，能提供功能更強的監視及警示功能。以紅外線監視器來說，當紅外線LED照射前方所反射回來的紅外線被CCD吸收后，不管是白天或晚上，都可以辨識車輛四周的路況。

　　更具智能性的主動式安全系統得靠精確且遍布車體內外的各式傳感器，以及具正確且立即辨識、判斷能力的演算平臺來實現。視覺性的傳感器(如雷達、紅外線、影像傳感器等)只是眾多傳感器中的一部分，未來完善的汽車安全系統還得充分結合陀螺儀、加速度計、方向盤與剎車踏板位置探測器，以及輪胎轉速檢測系統，對車體配件做出精確的監控及警示。

　　愈來愈多的傳感器、更強大的演算中心及對剎車、引擎、安全氣囊等裝置的控制，將形成更復雜的車載網絡(in-vehicle network)，此網絡中需要更實時的處理性能和數據傳送能力。這些智能性的輔助功能將讓駕駛人更輕松和安心地開車，也有助于減少交通意外的發生或降低事件的嚴重性。

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　　電子穩定程序保持車輛正常行駛

　　除了駕駛人的行為外，車輛的行為也是安全控制的一個重點。電子穩定程序 (Electr onic Stability Program，ESP)便是一套協助駕駛人保持車輛正常行為的主動式安全系統，它整合了防抱死制動系統(Anti-lock Braking System，ABS)和循跡控制系統(Traction Control System，TCS)，能夠防止汽車出現輪胎打滑失控的現象。

　　ABS與TCS兩者有著相反作用的功能：其中ABS是當汽車輪胎出現死鎖現象時，迅速地啟動剎車;TCS則是當輪胎產生空轉時，透過扭力的降低或輪胎的死鎖來讓輪胎重新獲得抓地力。ESP整合了兩者，當車輛有側滑的危險或者轉向不足時， ESP就會分別對每個車輪施加不同的制動力，修正汽車的軌跡，防止出現轉向不足和轉向過度的情形。