鉅大LARGE | 點擊量：748次 | 2018年09月17日
自動駕駛汽車的實現與傳感器發展密切相關
據麥姆斯咨詢介紹，未來半自動和全自動駕駛汽車的實現與傳感器發展密切相關。為了讓用戶獲得更佳的體驗，從依靠工業級陀螺儀實現卓越導航的高度精確的航位推算子系統，到具有直觀人機界面（humanmachineinterface，HMI）和智能座椅等更智能化和個性化的駕駛室，新一代的半自動和全自動駕駛汽車都必將使用更多的傳感器。
航位推算精確提供位置信息
航位推算法是通過物體之前位置，結合速度和方位來推算當前位置的過程。航位推算法應用廣泛，是智能手機、特種航天導航和特種特種中慣性導航系統的基礎。
當今一流的MEMS陀螺儀可以在200米的距離內提供30～50厘米的分辨率（橫擺角速度漂移），這是GPS信號丟失的典型隧道長度。對于半自動（L3）或自動駕駛（L4、L5）汽車，其位置精度遠低于10厘米。通常只有高端工業或特種航天陀螺儀可以滿足這種精度，其零偏不穩定性誤差值范圍為1°／h至0．01°／h。這些重載陀螺儀的價格從100美元到1000美元不等。
根據應用和偏置漂移性能區分當前不同陀螺儀的性能水平
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
對于具備工業精度能力的MEMS陀螺儀傳感器制造商，例如SiliconSensingSystems、AnalogDevices、Murata、EpsonToyocom和TDKInvenSense，以及更廣泛的傳感器元器件制造商，如Bosch、Panasonic、STMicroelectronics和TDK（InvenSense和Tronics）等，自動駕駛汽車中潛藏的巨大機會令他們極其感興趣。
雖然MEMS技術在性能、尺寸和重量上控制較好，但成本仍然是個挑戰。自動駕駛的故障操作模式允許使用更高的價格（最開始時價格至少在100美元以上）的傳感器，即使到2030年自動駕駛汽車數量仍相對較少。盡管如此，與工業應用相比，汽車的銷量仍然具有非常大的吸引力，它為航位推算傳感器提供了利潤豐厚的未來市場。
駕駛室將變得更加智能
汽車制造商寄希望于人們喜歡控制自己的物理環境的想法。汽車內部配備了壓力傳感器，可提供更個性化的乘坐體驗，以及先進的兩級安全氣囊，以提高安全性。在某些車輛中，汽車制造商還使用成對的MEMS麥克風來降低噪聲，通過圖像傳感器或MEMS紅外傳感器來檢測駕駛員的存在。同時，利用氣體傳感器檢測車內的二氧化碳濃度，當檢測到導致瞌睡的危險指數達標時，就會觸發警告。然后，這些智能傳感器將“告訴”駕駛員打開車窗或利用較復雜的解決方案啟動空氣凈化系統。雖然如今的二氧化碳傳感器價格仍然相對昂貴，但相信未來我們會看到低成本的傳感器進入市場。
未來的駕駛室需要超越這些概念，走向全自動駕駛。座椅上可以配備靈敏的加速度計，用于測量心率和呼吸頻率以及身體的各項活動。其他器件還可以監測人體濕度和溫度。
我們再來看看Murata（村田制作所），最初用MEMS加速度計代替脈搏血氧儀，致力于臨床醫學，其加速度計同樣可以內置在汽車座椅中來檢測心率。當然，這并不是唯一的方法，另一種用于心率測量的傳感方法是利用毫米波特種技術，毫米波甚至可以穿透諸如書籍或雜志等物體。
為了增強傳感器對人體監測的能力，汽車設計師將通過攝像頭來融合信息，如凝視方向、眨眼和閉眼率、頭部傾斜度和座椅數據，以及傳感器收集的各項數據等，來反映有關駕駛員的身體狀況、意識甚至情緒等有價值的信息。
佛吉亞（Faurecia）在2016年巴黎車展上亮相的智能座椅ActiveWellness概念機證明了這項技術可能比我們想象的來得要快。AcTIveWellness可主動收集并分析生物數據，存儲駕駛員的行為和偏好。該原型提供了基于身體狀況來預測駕駛員舒適度的數據，包括一天中的行駛時間和行駛條件以及汽車自動駕駛運行模式（L3、L4或L5）等。其他功能，如事件觸發按摩（event－triggeredmassage）、座椅通風，甚至隨環境照明或音頻環境而變化都將可能實現。
佛吉亞的“未來駕駛室”在2018年國際消費電子展亮相
同時，還有其他更先進的人機界面的商業言論以及大量產品原型。偉世通（Visteon）的Horizon駕駛室可以通過語音激活或通過手勢來打開或調整采暖通風與空調（HVAC）。如今，電容傳感器已廣泛用于接觸式應用，非接觸式應用包括從簡單的紅外二極管進行近距離測量，到用于手勢控制的復雜3D飛行時間（ToF）測量等。
很明顯，汽車設計師在車內空間中可以更加自由地使用人機交互界面，提供制造商認為客戶會樂意支付更高費用的差異化設計。
如何管理傳感器數量激增帶來的輸入問題
目前，研究人員正在研究解決先進功能汽車需要多種傳感輸入的問題。也就是說，當我們有這么多的傳感輸入時，設計人員必須解決復雜布線和不必要的重量問題。例如，佛吉亞正在考慮將裝飾性表面（如木材、鋁、織物材料或塑料）轉化為智能表面，通過集成在表面的觸敏電容開關，形成功能性的智能表面，減少傳感輸入的數量，從而降低布線復雜性。隨著2020年的到來，佛吉亞的此項解決方案也即將上市。
除了功能化開關、柔性電子設備和無線電源之外，甚至是能量收集（以減輕電源重量），都可以提供一些答案。實際上，最近的研究表明，基于石墨烯的霍爾器件可以嵌入到大面積柔性Kapton薄膜中，最終集成到面板上。捷豹路虎等這些原始設備制造商（OEM）對解決電子產品和傳感器激增問題的方法非常感興趣，尤其是在豪華汽車中。智能表面代表著傳感器封裝的巨大變化以及對當前半導體工藝的挑戰，距離商業化還有很長的路要走。
到2030年左右，能夠檢測到我們的情緒、生命體征和活動水平的全自動駕駛汽車將可能進入市場。如果車內二氧化碳含量升高，駕駛室可以向我們發出打開窗戶的信號。HVAC系統可以基于我們的體溫來增加座椅通風或打開空調（或暖氣），感覺車內太熱或太冷都將成為過去，至少對于駕駛員而言，舒適度是最重要的！未來我們可能會覺得在車里比在辦公室、家里或電影院更舒適。也許汽車會成為辦公室、娛樂中心，甚至家外之家，因為當我們與家人一起長途旅行時，不會再有人問：“我們還沒到嗎？”
