【導讀】德國寶馬日前宣布，將從2006年3月開始在“5”系列和“6”系列上配備該公司于2005年秋季在其頂級車型“7”系列上采用的紅外線夜視系統。該公司表示，不僅要在頂級車型上采用夜視系統，而且還要在5系列和6系列的5種車型上配備該系統。
寶馬采用的是利用遠線外線的夜視系統。利用遠紅外線檢測行人、動物及障礙物后將影像顯示在中央儀表盤的導航儀屏幕上。對于夜視系統的影像，該公司曾考慮采用投射在前窗玻璃上或顯示在嵌入計數儀表的屏幕上的方法，不過如果在駕駛員駕駛車輛時其視野里同時出現夜視系統的影像，駕駛員就會產生急躁情緒，因此最后決定采用導航儀的屏幕來顯示。
該夜視系統的可檢測距離最大為300m。與其它公司的系統相比，可識別前方大約2倍遠的距離，當以100km/h的車速行駛時，能夠提前5秒預測道路上存在危險的地方。此外，還具備根據行駛狀況左右擺動夜視系統的影像，以及放大顯示遠方對象物的功能。該公司表示，如果詳細顯示夜視系統的影像，駕駛員的注意力就會集中在這些影像上，因此采用了不詳細顯示而能夠以影子的形式來識別出行人的影像。
汽車上使用的夜視系統目前大多為近紅外線和遠紅外線類型。使用遠紅外線的夜視系統采用的是通用汽車及本田的產品。可以列舉出來的特點是：當遇到對向車輛的前照燈、信號燈及道路標識發生反射等情況時也不會晃眼，以及在對向車輛也配備有遠紅外線夜視系統時也不會相互干擾。而使用近紅外線的夜視系統采用的則是豐田汽車和戴姆勒·克萊斯勒的產品。特點是：需要照射燈以及受光傳感器，與遠紅外攝像頭相比，能夠以低成本構成。不過，如果對向車輛也配備有近紅外線夜視系統，就有可能造成相互干擾。
全球主要市場對于主動及被動安全系統的需求將以6.4%的年復合增長率成長，預計到2012年將達到262億美元的市場規模；日本是當今最大的主動安全系統的市場，預計歐洲將在2010年后趕上；預期到2010年，汽車穩定系統將繼續占據主動安全系統市場的大頭，安全警告與信息系統市場有望取得長足發展；·汽車被動安全市場將停滯，然而，在地區市場中各種新興技術有望獲得發展機會；·在汽車安全領域，歐洲和日本以技術推動法規的制定；北美以法規推動技術的發展；·下一代汽車安全系統可能采用傳感器熔接技術來增強道路安全性；安全以及駕駛員輔助系統將逐漸向中級車以及SUV滲透；車用電容傳感器的新契機
Frost & Sullivan公司分析師Prashanth Venkatesh表示，對增強汽車安全性能的需求將推動MEMS傳感器市場的持續增長。本文試圖讓從事汽車電子系統設計的工程經理以及工程師概要了解MEMS傳感器在汽車安全系統設計創新中的應用，全球主要MEMS傳感器系統制造商和半導體公司，從而了解產業發展的現狀和趨勢。
?
圖1 汽車MEMS傳感器市場發展的對比情況
哪些汽車安全系統要使用MEMS傳感器？
目前，根據NEXUS的市場研究，典型中級車包含50多個傳感器，而豪華車裝備100個以上的傳感器，其中，大約1/3的傳感器采用的是MEMS傳感器。圖1給出了NEXUS對汽車MEMS傳感器市場的調查結果。
MEMS傳感器在汽車安全系統中的應用包括下列主要的系統：
智能氣囊系統
當車輛發生碰撞時，乘員的安全維系于氣囊的及時展開，它必須在恰到好處的時間點張開，并朝著乘員的方向提供合適的作用力。
盡管對于乘員及其運動的監測可以由位于座椅上的MEMS加速計系統來監測，但是，在車輛中的安全氣囊系統可以被安裝在不同的地方，因此，要判斷多個信息，如：識別碰撞的類型、方向、重力影響等等，這樣才能保證氣囊系統做出明確和專注的反應。
利用MEMS加速計的高集成能力以及精度，可以定義更為復雜的氣囊系統架構，從而替代多個機電碰撞傳感器系統，為汽車提供先進的乘員安全條件。
主動安全系統
MEMS加速計以及陀螺儀是兩種完全能夠滿足汽車主動安全系統要求的傳感器。
一般來說，涉及車身控制的汽車主動安全系統包括：汽車翻滾控制、汽車防滑穩定性控制、防抱死系統、停車制動、胎壓監測、懸架對車輛以及路況的自適應調節等系統。
MEMS傳感器具有高精密度和準確性，占位空間非常小，能夠與其它系統高度集成為一體，從而可以瞬間檢測到那些功能系統發出的任何信息。
由于MEMS傳感器在汽車安全系統創新中有著廣泛的應用，眾多系統廠家以及半導體公司躋身其中。據Yole Development統計，2006年十大MEMS器件制造商分別是：TI、惠普、博世、利盟、精工-愛普生、ST、佳能、飛思卡爾、ADI以及電裝公司。可見，其中一半制造商與汽車有關。
汽車安全系統所采用的傳感器正呈現由孤立的傳感器朝著一體化模塊的方向發展。相比之下，在半導體行業為摩爾定律是否仍然有效而爭論不休之時，MEMS技術卻推動著超越摩爾定律的變革，實現了更高水平的系統集成。目前，為汽車安全系統提供MEMS加速度以及陀螺儀傳感器的公司主要包括：ST、Memsic、ADI、飛思卡爾、Bosch Sensortec以及VTI。
據Yole Development消息，全球范圍內目前已經形成了以ST、IMT、索尼、APM、Micralyne、Dalsa半導體、ELMOS-SMI、Memstech、Colibrys、Silex、Memscap以及Tronic旗下Microsystems公司等構成的MEMS器件代工群體。因此，隨著MEMS器件生態系統的成熟，汽車安全系統有望隨著MEMS傳感器技術的發展而迎來巨大機遇。
圖2 汽車中高g值傳感器的應用示意圖
圖3 配備翻滾檢測功能的先進氣囊采用了基于MEMS技術的慣性傳感器（陀螺儀和低g值加速度傳感器）
汽車安全系統創新實例及傳感器技術趨勢
在電控車身系統、動力總成系統、輔助駕駛系統以及車載信息系統等系統的支撐下，整車正向著更安全、更清潔和更經濟的方向發展。所有這些系統均高度依賴于各種傳感器提供的輸入，其中，大多數傳感器的制造均采用了MEMS技術。在MEMS領域的技術進步使人們能夠極大地縮小這些傳感器的尺寸，因此，除了性價比更高之外，基于MEMS傳感器的模塊還可以集成越來越多的功能，如自測以及精確的檢驗程序等等。
MEMS加速度傳感器在汽車安全系統中有著廣泛的應用，舉例來說，圖2所示為汽車中的高g值傳感器的應用示意圖。
在防翻滾安全系統中，要采用一種基于MEMS技術的慣性傳感器，如圖3所示。為了監測翻滾這種狀態，把陀螺儀輸出的傳感器信號與低g值加速度傳感器的輸出信號結合起來就是至關重要的。通過處理兩個傳感器給出的信號，系統的算法確定車的Z軸以及垂直線之間的夾角，以及每一時刻車輛的角速度ωx。因此，翻滾感測算法及時確定準確的時間點和位置，從而爆開特定的氣囊或主動收緊綁在乘員身上的安全帶。
推薦閱讀：
