汽車安全設計—開發(fā)完整的碰撞防護系統(tǒng)

在保護司機和行人的安全方面，電子產品扮演的角色日益重要。雖然車載安全系統(tǒng)具有防止碰撞的“防護及安全”功能，能將交通事故發(fā)生時的傷害減到最低，并具備提前預防事故能力，而這些功能，都可透過一些主要電子零件加以控制。

通常，汽車內的“碰撞防護系統(tǒng)”需要高速、低噪聲和高可靠性的微控制器(MCU)。

汽車中的“碰撞防護系統(tǒng)”價值正日漸提升。為了將事故發(fā)生時的傷害降至最低，必須使用碰撞防護系統(tǒng)，其中最具代表性的例子就是安全氣囊。當系統(tǒng)檢測到碰撞時，氣體產生裝置會啟動并點燃，氣囊隨之利用產生的空氣迅速膨脹，乘客立即受到保護，碰撞能量被吸收。這一系列動作必須在200ms左右時間內完成。

自1980年代起，安全氣囊開始成為豪華汽車配件，發(fā)展至今，它已成為多數(shù)汽車的標準配備。安全氣囊的安裝位置和形狀有很多種，不僅安裝在司機座位前方的儀表板內，也有安裝于車身側邊與車門的氣囊。

安全氣囊控制系統(tǒng)必須以固定周期，不斷地從安裝在儀表板和側邊的兩個或兩個以上撞擊檢測傳感器及加速傳感器獲得信息。這個檢測過程必須在數(shù)百微秒檢測周期內以每秒數(shù)百次的頻率重復。這個檢測“沒有碰撞”信息，以防止氣囊被可忽略的撞擊引爆是極重要的步驟。當檢測到必須引爆氣囊的碰撞時，MCU應能立即判斷觸發(fā)哪個氣囊、如何打開氣囊，并點燃氣體產生裝置。這個操作必須在數(shù)毫秒內啟動，并在數(shù)十毫秒內完成。安全氣囊控制系統(tǒng)需要高速MCU，因為相應的傳感器數(shù)量不斷增加，必須涵蓋的碰撞形式越來越多，氣囊的種類和數(shù)量也持續(xù)提升。

某由于安全氣囊控制系統(tǒng)位于汽車中心，因此幅射噪聲必須夠低，才不會影響收音機、電視和車載導航系統(tǒng)的正常運作。該系統(tǒng)必須具備高可靠性，因為它可直接影響汽車的壽命。

汽車安全的關鍵組件

未來，汽車“防護和安全”的重要性將越來越高，它可用來提前預防可能發(fā)生的事故。

ABS剎車系統(tǒng)和用于車身穩(wěn)定性控制的車輛動態(tài)控制(VDC)功能早已商用化。據(jù)統(tǒng)計80%~90%的交通事故是由于司機的判斷失誤所引起。未來的關鍵車載安全系統(tǒng)可透過將來自信息和導航系統(tǒng)(如傳感器和車載攝影機)的道路信息傳送給司機、從而減少這種判斷失誤來避免交通事故。碰撞警示系統(tǒng)、LDWS(車道偏離警示系統(tǒng))和導航系統(tǒng)等道路信息警示系統(tǒng)的實際運用將越來越廣泛。

支持FlexRay的LSI、用于處理車載攝影機影像的LSI、用于實現(xiàn)與導航系統(tǒng)同步的LSI等都是未來車載安全系統(tǒng)的關鍵組件。

FlexRay網絡

作為支持未來車載安全系統(tǒng)的關鍵技術FlexRay已獲得業(yè)界極大關注。與目前主流的CAN相比，F(xiàn)lexRay具有高速高可靠性特點。FlexRay在構建用于控制方向盤、剎車和車身穩(wěn)定性等的車載電子控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，這種電子控制系統(tǒng)是未來車載安全系統(tǒng)的組成部分。為因應此一趨勢，瑞薩正計劃開發(fā)在單封裝中整合MCU和總線驅動器的SiP組件。

車載攝影機影像處理技術

支持未來車載安全系統(tǒng)的另一項技術，是車載攝影機影像處理技術。透過多種已安裝于汽車上的傳感器，如汽車距離傳感器與天氣狀態(tài)傳感器等，具備影像處理技術的攝影機將能夠處理未來車載攝影機的影像處理功能。

另外，車道和行駛車輛識別攝影機、紅外線攝影機、后視攝影機和盲區(qū)檢測攝影機等也已被廣泛安裝和使用，它們共同組成了未來的車載安全系統(tǒng)。為提高安全性，一輛汽車可能會安裝10臺以上的攝影機，如車內監(jiān)控攝影機的瞌睡檢測警示功能，以及使用監(jiān)控攝影機進行導向的車道偏離警示系統(tǒng)等，也正由汽車制造商開發(fā)中。

此處便需要影像處理技術。必須對來自攝影機的影像訊號進行處理，同時輸出必需的訊號。車輛前進和車道可透過分析影像的邊緣部分進行檢測。透過檢測車道影像可以發(fā)出車道偏離警告。

與導航系統(tǒng)同步

對駕駛來說，能提供路況信息并警示的“防護和安全”系統(tǒng)非常重要。當汽車內的電子控制系統(tǒng)檢測到道路信息變化時，道路信息與汽車內建的地圖信息便會傳送給駕駛，此時汽車確實行駛在道路上并接收來自于GPS的定位信息，因而駕駛人員可獲得有效的導航警示信息。接下來，若道路已修復，則系統(tǒng)會再次發(fā)出更正信息給駕駛。