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主動安全當道 汽車自動防撞雷達要一把罩!
 

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

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現在汽車安全的概念,已經從被動減少碰撞造成傷亡的範疇,演進到主動避免車輛碰撞事故發生機會的階段,亦即強調「主動安全」的自動防撞設計,其主要內容包括車體前方/後方/側邊碰撞預警(FCW)和緩解(Crash Mitigation)、車道偏離示警(LDW)、倒車影像系統(RVC)、盲點預警、駕駛疲勞警示和自動煞車控制等。

許多車電系統大廠都正在開發汽車主動防撞設計,包括美國的Delphi和Visteon、日本的Denso和AISIN、加拿大的Magna、德國的Continential和法國的Valeo等。整車車廠的應用大部分還在測試階段,不過現在包括NISSAN、VOLVO和INFINITI等,都已在新車款配備主動防撞系統,且不僅是在高階車款,平價車種也開始搭載主動防撞系統。

NISSAN日前便在北美市場發表防撞預警概念系統(Forward Collision Avoidance Assist Concept);INFINITI在新世代M系列房車上,也率先導入Safety Shield行車安全整合系統,主要設計也整合智慧巡航控制(ICC)、車距控制輔助系統、盲點側撞預防系統、車道偏移預防系統等多項電子輔助裝置。

車體前後方主動防撞系統的技術核心,主要是採用雷達測距防撞偵測系統(Distronic;DTR),用單個雷達模組提供中、長距離目標檢測,其元件組成還包括DTR雷達感測器、DTR運算裝置、巡航控制、電位差開關、CAN控制網路、收發天線和中頻訊號處理等。

以Delphi的電子掃描雷達模組為例,其頻率採用是全球通用的76GHz,掃描距離可達60~174公尺,角度涵蓋90度~20度,可同時掃描多達64個目標。由雷達偵測到車輛前方速度變慢或是靜止的車輛或物體,系統便會計算距離與駕駛人的反應時間,推估是否有撞擊的可能性。同時,這樣的雷達掃描技術也一併和自動煞車系統連結。NISSAN所推出的防撞預警概念系統,便宣稱能讓時速60公里以下的車輛完全地達到自動煞車的效能。

再者,車體碰撞預警的雷達掃描技術,也可以和智慧巡航控制或主動巡航控制(ACC)的系統結合,透過雷達偵測前方車輛或物體的固定間距,自動地調整車輛行車速度。當碰撞危機可能發生時,藉由碰撞預警和緩解系統,輔助煞車和煞車制動器便能啟動作用。

這樣的雷達掃描技術,主要可分為遠紅外/近紅外光、超音波和毫米波(Millimeter Wave)等。遠紅外/近紅外光雷射雷達運用光速計算,偵測距離小於150公尺,角度範圍約在10度以內。運用都普勒原理的超音波雷達,偵測距離小於4公尺,角度範圍可達60度。但這兩種技術都有自動安全應用上無法克服的缺陷。

遠紅外/近紅外光夠快夠準,可抗干擾,偵測無盲區,測距精度可達公釐等級,測角精度理論上比毫米波雷達高,但是遇到下雨或大霧等惡劣天氣,穿透能力變差,容易受到天氣和濕度變遷影響,導致無法使用。

另一方面,超音波雷達的優點在於對雨、雪、霧的穿透能力強,衰減小,且測距原理簡單、製作方便、成本低。但缺點在於超音波的傳播速度相對電磁波來說慢了許多,當汽車在高速公路以百公里行駛時,超音波的傳播速度會比電磁波慢,超音波測距無法跟上車距變化,誤差大。且超音波雷達方向性差,發散角大,使發散能量大大降低,導致分辨力下降,易將近車道的車輛或路邊的物體誤為測量目標。這樣的缺點反成為優勢,因此超音波雷達多數被應用在汽車尾部的倒車雷達上。

至於以毫米波雷達為基礎的自動防撞設計,多採用76~77GHz頻段,因為毫米波雷達波長短、指向性高,沿直線傳播且穿透能力強,不但可以探測目標的距離,還可測出相對速度和方位。在較惡劣的氣候環境和灰塵較多的條件下,毫米波雷達都能夠正常運作,因此在極為講究安全的汽車自動防撞設計裡獲得青睞。不過毫米波雷達自動防撞需要防止電磁波干擾,存在其它通訊設施電磁波干擾以及雷達裝間的相互影響,容易發生誤動作,這是美中不足之處。

整體來看,由於生產自動防撞雷達模組的主要材料GaAs和SiGe價格居高不下,這還是汽車自動防撞雷達僅能應用在少數高檔轎車的最大瓶頸,且目前車用雷達使用頻段尚未統一,車電大廠各行其是,這些課題還要一一克服,也才能落實讓自動防撞雷達設計保護駕駛人安全的用心。

關鍵字: 毫米波  DELPHI  Denso  Continential 
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