自动驾驶来了,哪些传感器能“火”

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2018年,我们即将迎着电子技术的挑战,踏上技术创新之旅。在本文中,我们将展望MEMS和传感器技术在汽车行业中的未来发展动态。

在2017年11月举行的MEMS与传感器高峰会议(MSEC)上,最令我感到振奋的演讲者莫过于恩智浦汽车事业部首席技术官Lars Reger。Reger的发言不仅囊括了丰富的技术细节,而且采用了最为生动形象的叙述方式(并非贬低其他演讲者的发言,他们都非常优秀,只是Reger在演讲台上的感染力太强,充满激情!)

Reger谈到了我们作为汽车电子领域的工程师和创新者面临的大好机会,包括连接、自动驾驶、电气化方面,以及行驶安全和信息安全攸关的移动性方面。

Reger指出,全球每年有130万人死于交通事故,其中90%的事故都是由于人为错误导致的。这无异于一场战争!他重点强调,随着车辆速度提升,被撞行人的死亡率呈上升趋势。在35公里/小时的车速下,90%的被撞行人幸存;在50公里/小时的车速下,仅有50%的被撞行人幸存;而在70公里/小时的车速下,仅有10%的被撞行人幸存。

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图1:电子元器件可实现汽车的感知、思考、行动功能

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图2:传感器融合技术可实现高度自动化驾驶

恩智浦的Safe Assure技术所支持的功能安全着眼于:可预测、有规律的非目的性危害;目前在用的标准被动和主动安全系统,并且在未来可实现预测安全功能;以及至关重要的信息安全。

汽车行业概括的一系列自动驾驶级别推动了对传感器的需求:
1、2级:人类驾驶员监控驾驶环境,一些传感器控制汽车的轨迹。车辆上还安装了一些为驾驶员提供辅助的传感器,例如加速计、陀螺仪、前向雷达,以及后向盲点、前向和全景摄像头。
3、4、5级:自动驾驶系统,采用环境和惯性传感器来监控车辆轨迹。

现代传感器技术将帮助车辆学习如何在周边环境中安全驾驶。凭借各种创新技术,例如传感器融合、距离测量、道路标志识别、路线规则和地图、精确定位,以及至关重要的仲裁功能(主处理器使用名为仲裁的软件功能,控制解决可能由两个不同节点同时发起的消息传输,也叫做冲突),汽车将变得前所未有的安全,特别是在当今人类驾驶员容易分心的背景下。

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图3,现代汽车中采用的大量MEMS和传感器

MEMS惯性传感器也非常适合安装在汽车上,因为它们可以帮助车辆控制自动驾驶轨迹,以及关键元件的状态,例如在智能轮胎内部安装压力传感器。
压力传感器

压力传感器的汽车应用包括胎压监控、行人保护(保险杠传感器能够检测到被撞的行人,立即通过引爆气囊掀起车前的引擎盖,从而缓解碰撞,减少对头部的冲击)、用于展开气囊的侧面碰撞检测,以及内燃机引擎中的油箱传感器、气体喷射器传感器、引擎控制模块(ECM)传感器,未来还将逐步应用到其他领域。
运动传感器

汽车中常见的运动传感器包括气囊传感器和钥匙信息安全运动检测传感器,但也有惯性卫星传感器和侧翻传感器。在气囊控制单元区域内部,与y轴和z轴的low-g加速度传感器配合使用。

无线钥匙方面的一个有趣应用是防止可能的Drive-way攻击(图4)。

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图4,在我们都很熟悉的被动无钥匙门禁应用中加装MEMS运动传感器,可以挫败窃贼/攻击者的行动,至少可以通知驾驶员/房主。
磁传感器

磁传感器适用于制动/车轮速度、转向、挡风玻璃雨刮器控制和引擎控制。Reger表示,我们面临的挑战不仅是要掌控汽车的大脑,还要捕捉汽车周围的环境。

驾驶员必须对汽车的物理状态有十足把握,而现代MEMS和传感器技术正处在与模拟世界的接口处。

MEMS和传感器的应用还有很多,甚至超过我们目前的想象,但随着我们向自动驾驶不断迈进,我们将会发现更多新奇的应用,并利用新开发的传感器技术,让驾驶过程变得更加安全和愉悦。

您可通过MEMS & Sensors Industry Group (MSIG)隶属的semi.org了解MEMS和传感器技术的最新发展动态。

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