【導讀】如今，汽車(chē)正在從傳統的交通工具，轉變?yōu)橐粋€(gè)大型的智能設備。在汽車(chē)智能化之路上，離不開(kāi)傳感器和光源這兩大關(guān)鍵技術(shù)。傳感器是一切信息來(lái)源的核心關(guān)鍵，而光又是傳感信息采集中最簡(jiǎn)潔直接、高效且不受干擾的方式。作為智能傳感器和發(fā)射器的領(lǐng)導者，艾邁斯歐司朗正引領(lǐng)著(zhù)光與傳感技術(shù)的深度融合，為未來(lái)的智能汽車(chē)描繪出一幅“更注重全生命周期用戶(hù)體驗、更具情感溫度”的全新圖景。
如今，汽車(chē)正在從傳統的交通工具，轉變?yōu)橐粋€(gè)大型的智能設備。在汽車(chē)智能化之路上，離不開(kāi)傳感器和光源這兩大關(guān)鍵技術(shù)。傳感器是一切信息來(lái)源的核心關(guān)鍵，而光又是傳感信息采集中最簡(jiǎn)潔直接、高效且不受干擾的方式。作為智能傳感器和發(fā)射器的領(lǐng)導者，艾邁斯歐司朗正引領(lǐng)著(zhù)光與傳感技術(shù)的深度融合，為未來(lái)的智能汽車(chē)描繪出一幅“更注重全生命周期用戶(hù)體驗、更具情感溫度”的全新圖景。
艾邁斯歐司朗的產(chǎn)品涵蓋了車(chē)輛周身的關(guān)鍵光學(xué)應用，包括前照燈、信號燈、內飾功能性照明等領(lǐng)域。在激光雷達發(fā)射器、雨量傳感器和艙內傳感等高科技領(lǐng)域，艾邁斯歐司朗同樣占據著(zhù)行業(yè)領(lǐng)先的地位。這些創(chuàng )新的光學(xué)和傳感技術(shù)為未來(lái)智能汽車(chē)的發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎。
在智能汽車(chē)的發(fā)展道路上，安全性始終是至關(guān)重要的考慮因素。艾邁斯歐司朗在對光學(xué)和傳感技術(shù)的不斷創(chuàng )新中，也密切關(guān)注著(zhù)駕駛安全技術(shù)的進(jìn)步。其中，HOD（Hands Off Detection，離手檢測）技術(shù)便是一個(gè)突出的例子。由于越來(lái)越多的汽車(chē)引入自動(dòng)駕駛技術(shù)，對L2+以上的自動(dòng)駕駛車(chē)，有要求加入HOD的檢測功能。HOD技術(shù)能夠通過(guò)傳感器檢測駕駛員是否將手放在方向盤(pán)上，如果駕駛員的手離開(kāi)方向盤(pán)超過(guò)一定時(shí)間，系統會(huì )發(fā)出警告，提醒駕駛員注意。HOD技術(shù)可以有效提高駕駛員在自動(dòng)駕駛過(guò)程中緊急避險能力，從而增加駕駛安全性。這些傳感器往往需要極高的靈敏度和可靠性，而這正是艾邁斯歐司朗所擅長(cháng)的領(lǐng)域。
電容傳感：重塑HOD技術(shù)
汽車(chē)行業(yè)對HOD技術(shù)的需求主要來(lái)自以下幾個(gè)方面：一是自動(dòng)駕駛的要求，如進(jìn)行車(chē)道保持輔助駕駛；二是標準和法規的要求，例如歐洲經(jīng)濟委員會(huì )（ECE）的R79標準要求，當車(chē)速超過(guò)60公里/小時(shí)時(shí)，車(chē)輛必須具備HOD功能；三是公共安全要求，例如防止被乘客搶奪方向盤(pán)；四是HOD技術(shù)可以提醒駕駛員注意道路情況，避免因分心駕駛而引發(fā)事故。
其實(shí)，HOD（離手檢測）技術(shù)并非一項新技術(shù)，目前市面上已有多種HOD技術(shù)方案：
l 一種方案是基于扭矩傳感的測量，但是該方案具有很大的缺點(diǎn)，它必須要轉動(dòng)方向盤(pán)才能識別。而且無(wú)法識別手部的姿態(tài)，人為很容易騙過(guò)該方案，比如掛一個(gè)重物。這種方案已經(jīng)在陸續退出市場(chǎng)。
l 另外一種是基于光學(xué)系統的圖像傳感及分析。它采用一系列補光器+驅動(dòng)+攝像頭做組成的多芯片方案，可以進(jìn)行高精度的手部探測，但是該解決方案也在無(wú)形中增加了成本。另外，由于視角的死區，它也不可能完全觀(guān)察到司機的手是否真的在方向盤(pán)上，所以也存在一定的風(fēng)險。
l 現在比較流行的方案是用電容式傳感測量。這種方式是在方向盤(pán)里面包裹的導電金屬絲或導電金屬網(wǎng)來(lái)作為一個(gè)電極，利用電極與握在方向盤(pán)上手之間的形成的電容變化來(lái)做一個(gè)判別。其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需轉動(dòng)方向盤(pán)，就能進(jìn)行高精度的手部探測。而且是單芯片設計，成本相對較低。這也是艾邁斯歐司朗比較推薦的解決方案。
比較常用的電容傳感方案通常是基于時(shí)間的解決方案。該方案是基于電容器（C）通過(guò)電阻器（R）的充電時(shí)間（T），其中R和C的乘積給出了對應的電容值的時(shí)間測量。這種方法雖然簡(jiǎn)單，但當涉及到復雜的環(huán)境，如潮濕的方向盤(pán)或手接觸時(shí)，或戴厚手套握方向盤(pán)時(shí)，在回路中出現寄生電阻，使本應在測量回路中恒定的電阻R發(fā)生變化，從而引起了測量電容值的誤差。這可能導致電容測量的不準確，這在方向盤(pán)離手檢測中會(huì )造成一些誤判等問(wèn)題?，F許多客戶(hù)發(fā)現此方案存在的問(wèn)題。
圖片來(lái)源：艾邁斯歐司朗
鑒于這些痛點(diǎn)和難題，艾邁斯歐司朗研發(fā)了一種新型的阻抗計量解決方案，也稱(chēng)為是I&Q正交法。這種方法利用兩個(gè)正交的解調分量來(lái)分別測量電阻R和電容C，通過(guò)這種正交解調的方式，可以將阻抗包含有電阻成份和電容成份分離，并分別測量。進(jìn)一步通過(guò)矢量的計算方法來(lái)得到一個(gè)代表阻抗的矢量值。
下圖展示了艾邁斯歐司朗利用I&Q正交法進(jìn)行電容檢測的系統架構和工作原理。整個(gè)系統由傳感器、發(fā)射器、接收器和輸出接口組成。通過(guò)發(fā)送一個(gè)正弦波電流在負載上，負載由方向盤(pán)系統的本身阻抗及手握方向盤(pán)引起的阻抗變化所組成，通常來(lái)說(shuō)，負載中的電阻的大小決定負載上的電壓信號的幅度大小，而電容成份會(huì )決定負載上有信號相位的變化大小。負載上的電壓信號經(jīng)過(guò)采集放大和濾波后，輸入到同相和正交解調器。同相解調器測量信號的同相分量（I），而正交相檢測器測量信號的90度相位差分量（Q）。得到對應電阻成份的的I和對應電容成份的Q分量，通過(guò)濾波器（Filter）處理，以去除噪聲，并進(jìn)行偏移補償性。最終自動(dòng)測量的結果是負載的阻抗中電阻和電容的變化量。
圖片來(lái)源：艾邁斯歐司朗
在實(shí)際的車(chē)輛應用檢測解決方案中，會(huì )在其中嵌入一個(gè)電極。當手接觸方向盤(pán)時(shí)，人體與電極間的電容和電阻值發(fā)生變化，從而改變了振蕩信號的幅度或相位，這個(gè)信號一般在45-125KHz之間。這種方法的優(yōu)勢在于能夠更準確地區分電阻和電容，從而準確測量出阻抗。而且不受濕手、手套等影響，也不會(huì )通過(guò)在傳感器附近放置物體來(lái)進(jìn)行作弊，能夠很好的識別出寄生電阻。因此能夠在復雜的車(chē)輛環(huán)境中準確地檢測人手離開(kāi)方向盤(pán)與否，從而提高系統的可靠性和用戶(hù)體驗。
AS8579芯片：高精度、多功能、小尺寸，HOD技術(shù)新選擇
艾邁斯歐司朗推出的AS8579芯片是一款專(zhuān)為HOD（離手檢測）市場(chǎng)應用設計的先進(jìn)產(chǎn)品，具備10個(gè)獨立測量通道，能夠進(jìn)行精準的電容采集。這款芯片支持4種不同的頻率測量來(lái)進(jìn)行精確的阻抗檢測，還增加了主動(dòng)屏蔽功能，從而避免雜散的寄生電容對測量值的影響。AS8579不僅完全滿(mǎn)足ISO26262安全標準，及完善的安全機制，達到ASIL B的安全等級，并符合汽車(chē)AEC-Q100 Grade1標準。
AS8579的卓越特點(diǎn)在于其具有高靈敏度和14bit分辨率，測量范圍從20到2000pF。而且能通過(guò)DC偏置調整以補償溫度變化，有效克服溫度影響，確保測量的穩定性。
圖片來(lái)源：艾邁斯歐司朗
AS8579采用小尺寸的SSOP24封裝，使系統設計更加緊湊。同時(shí)，對于方向盤(pán)離手檢測的應用，現在很多方向盤(pán)都添加了加熱功能，AS8579芯片可以直接復用方向盤(pán)加熱絲作為傳感，可以節省客戶(hù)的成本。
圖片來(lái)源：艾邁斯歐司朗
AS8579芯片除了能用于自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的方向盤(pán)離手檢測，還可以對車(chē)內乘客進(jìn)行檢測，如座位占用情況檢測。還可以用于其他電容式內部控制和開(kāi)關(guān)，如空調、收音機、導航等。由于A(yíng)S8579芯片具有10條感知線(xiàn)路，最多可以檢測10個(gè)不同的區，所以它還可以用于一些方向盤(pán)按鍵或接近傳感的應用當中。例如在方向盤(pán)當中，可以檢測是左手還是右手握方向盤(pán)。
車(chē)載電容的更多應用案例
車(chē)載電容的應用不止于方向盤(pán)的離手檢測，在燃油液位傳感、占座傳感、后備箱開(kāi)啟、車(chē)內控制開(kāi)關(guān)等許多場(chǎng)景中，電容技術(shù)也具有廣泛的應用前景。
l 電容觸摸式按鈕：電容觸摸式按鈕是車(chē)載電容技術(shù)的典型應用場(chǎng)景之一。在汽車(chē)內的智能表皮上，電容觸摸式按鈕可以做成半透明的，其背后隱藏了LED指示燈，用來(lái)完成開(kāi)關(guān)控制、音量調節、空調調節等功能。
l 座位檢測：電容傳感還可以用于座椅檢測，結合座椅加熱的加熱毯，有效檢測出座椅上的人員或物品在占位狀況，可以防止如兒童遺留問(wèn)題的發(fā)生。
l 門(mén)把手開(kāi)關(guān)：電容傳感還可以用于門(mén)把手的開(kāi)關(guān)的檢測，艾邁斯歐司朗的新一代產(chǎn)品，可以增加到10公分的離手距離，當人接近到10公分時(shí)喚醒鑰匙，可以達到很好的省電。
l 后備箱開(kāi)啟：艾邁斯的車(chē)載電容產(chǎn)品有多個(gè)感知點(diǎn)，所以除了可以檢測人體接近的狀態(tài)之外，還可以檢測左右滑動(dòng)或螺旋的動(dòng)作，這就很好的將電容傳感應用于后備箱開(kāi)關(guān)的操作。
結語(yǔ)
通過(guò)將HOD技術(shù)這一關(guān)鍵創(chuàng )新融入其廣泛的產(chǎn)品組合，艾邁斯歐司朗正展現出對于安全、可靠且高度互動(dòng)的智能汽車(chē)未來(lái)的承諾?；陔娙輦鞲屑夹g(shù)的HOD解決方案不僅展示了他們在智能汽車(chē)領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導力，也為消費者提供了更為豐富和深入的駕駛體驗。
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