寶馬采用的是利用遠線(xiàn)外線(xiàn)的夜視系統。利用遠紅外線(xiàn)檢測行人、動(dòng)物及障礙物后將影像顯示在中央儀表盤(pán)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(guò)如果在駕駛員駕駛車(chē)輛時(shí)其視野里同時(shí)出現夜視系統的影像，駕駛員就會(huì )產(chǎn)生急躁情緒，因此最后決定采用導航儀的屏幕來(lái)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(chē)速行駛時(shí)，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(dòng)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(huì )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(lái)識別出行人的影像。

 

汽車(chē)上使用的夜視系統目前大多為近紅外線(xiàn)和遠紅外線(xiàn)類(lèi)型。使用遠紅外線(xiàn)的夜視系統采用的是通用汽車(chē)及本田的產(chǎn)品?？梢粤信e出來(lái)的特點(diǎn)是：當遇到對向車(chē)輛的前照燈、信號燈及道路標識發(fā)生反射等情況時(shí)也不會(huì )晃眼，以及在對向車(chē)輛也配備有遠紅外線(xiàn)夜視系統時(shí)也不會(huì )相互干擾。而使用近紅外線(xiàn)的夜視系統采用的則是豐田汽車(chē)和戴姆勒·克萊斯勒的產(chǎn)品。特點(diǎn)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(guò)，如果對向車(chē)輛也配備有近紅外線(xiàn)夜視系統，就有可能造成相互干擾。

 

全球主要市場(chǎng)對于主動(dòng)及被動(dòng)安全系統的需求將以6.4%的年復合增長(cháng)率成長(cháng)，預計到2012年將達到262億美元的市場(chǎng)規模；日本是當今最大的主動(dòng)安全系統的市場(chǎng)，預計歐洲將在2010年后趕上；預期到2010年，汽車(chē)穩定系統將繼續占據主動(dòng)安全系統市場(chǎng)的大頭，安全警告與信息系統市場(chǎng)有望取得長(cháng)足發(fā)展；·汽車(chē)被動(dòng)安全市場(chǎng)將停滯，然而，在地區市場(chǎng)中各種新興技術(shù)有望獲得發(fā)展機會(huì )；·在汽車(chē)安全領(lǐng)域，歐洲和日本以技術(shù)推動(dòng)法規的制定；北美以法規推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展；·下一代汽車(chē)安全系統可能采用傳感器熔接技術(shù)來(lái)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(chē)以及SUV滲透；車(chē)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(chē)安全性能的需求將推動(dòng)MEMS傳感器市場(chǎng)的持續增長(cháng)。本文試圖讓從事汽車(chē)電子系統設計的工程經(jīng)理以及工程師概要了解MEMS傳感器在汽車(chē)安全系統設計創(chuàng )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(chǎn)業(yè)發(fā)展的現狀和趨勢。

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圖1 汽車(chē)MEMS傳感器市場(chǎng)發(fā)展的對比情況

 

哪些汽車(chē)安全系統要使用MEMS傳感器？

 

目前，根據NEXUS的市場(chǎng)研究，典型中級車(chē)包含50多個(gè)傳感器，而豪華車(chē)裝備100個(gè)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(chē)MEMS傳感器市場(chǎng)的調查結果。

 

MEMS傳感器在汽車(chē)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(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)，乘員的安全維系于氣囊的及時(shí)展開(kāi)，它必須在恰到好處的時(shí)間點(diǎn)張開(kāi)，并朝著(zhù)乘員的方向提供合適的作用力。

 

盡管對于乘員及其運動(dòng)的監測可以由位于座椅上的MEMS加速計系統來(lái)監測，但是，在車(chē)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(gè)信息，如：識別碰撞的類(lèi)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(zhuān)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(gè)機電碰撞傳感器系統，為汽車(chē)提供先進(jìn)的乘員安全條件。

 

主動(dòng)安全系統

 

MEMS加速計以及陀螺儀是兩種完全能夠滿(mǎn)足汽車(chē)主動(dòng)安全系統要求的傳感器。

 

一般來(lái)說(shuō)，涉及車(chē)身控制的汽車(chē)主動(dòng)安全系統包括：汽車(chē)翻滾控制、汽車(chē)防滑穩定性控制、防抱死系統、停車(chē)制動(dòng)、胎壓監測、懸架對車(chē)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(fā)出的任何信息。

 

由于MEMS傳感器在汽車(chē)安全系統創(chuàng )新中有著(zhù)廣泛的應用，眾多系統廠(chǎng)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(ài)普生、ST、佳能、飛思卡爾、ADI以及電裝公司?？梢?jiàn)，其中一半制造商與汽車(chē)有關(guān)。

 

汽車(chē)安全系統所采用的傳感器正呈現由孤立的傳感器朝著(zhù)一體化模塊的方向發(fā)展。相比之下，在半導體行業(yè)為摩爾定律是否仍然有效而爭論不休之時(shí)，MEMS技術(shù)卻推動(dòng)著(zhù)超越摩爾定律的變革，實(shí)現了更高水平的系統集成。目前，為汽車(chē)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(jīng)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(zhù)MEMS器件生態(tài)系統的成熟，汽車(chē)安全系統有望隨著(zhù)MEMS傳感器技術(shù)的發(fā)展而迎來(lái)巨大機遇。

 

圖2 汽車(chē)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(jìn)氣囊采用了基于MEMS技術(shù)的慣性傳感器（陀螺儀和低g值加速度傳感器）

 

汽車(chē)安全系統創(chuàng )新實(shí)例及傳感器技術(shù)趨勢

 

在電控車(chē)身系統、動(dòng)力總成系統、輔助駕駛系統以及車(chē)載信息系統等系統的支撐下，整車(chē)正向著(zhù)更安全、更清潔和更經(jīng)濟的方向發(fā)展。所有這些系統均高度依賴(lài)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(shù)。在MEMS領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步使人們能夠極大地縮小這些傳感器的尺寸，因此，除了性?xún)r(jià)比更高之外，基于MEMS傳感器的模塊還可以集成越來(lái)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(chē)安全系統中有著(zhù)廣泛的應用，舉例來(lái)說(shuō)，圖2所示為汽車(chē)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(shù)的慣性傳感器，如圖3所示。為了監測翻滾這種狀態(tài)，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(lái)就是至關(guān)重要的。通過(guò)處理兩個(gè)傳感器給出的信號，系統的算法確定車(chē)的Z軸以及垂直線(xiàn)之間的夾角，以及每一時(shí)刻車(chē)輛的角速度ωx。因此，翻滾感測算法及時(shí)確定準確的時(shí)間點(diǎn)和位置，從而爆開(kāi)特定的氣囊或主動(dòng)收緊綁在乘員身上的安全帶。

 

 

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