汽车主动安全技术及其应用传感器

汽车主动安全的概念最早可追溯到20世纪50年代至60年代，由Ferdinand Porsche提出，他强调车辆的操控性和稳定性，以提高安全性。随着技术的发展和法规的完善，自动驾驶的主动安全要求也随之提高。

乘用车:行车与泊车的主动安全技术
乘用车的主动安全技术正变得越来越先进其中行车与泊车的主动安全技术尤为关键。
其中，自适应巡航控制(ACC)、自动紧急制动(AEB)、车道保持辅助(LKA)、交通拥堵辅助(TJA)、高速辅助驾 驶(HWA)、自动变道辅助(ALC)、领航辅助(NOA)、全景功能(AVM)、自动泊车辅助(APA)、遥控泊车辅助(RPA)、记忆泊车(HPA)、自主代客泊车(AVP)等共同构成的行泊一体技术，是“ADAS向高阶自动驾驶进阶的必经之路”--已成为车企的共识。
在实现行泊一体技术的过程中，传感器的作用不可或缺。其需要应用多种传感器，包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达以及超声波雷达等，它们协同工作，为车辆提供全方位的环境感知能力。这种360度的感知能力对于确保行车和泊车过程中的安全性和准确性至关重要。

无惧风雨的毫米波雷达
毫米波雷达利用毫米波频段的电磁波进行探测，其工作原理是发射电磁波信号，当信号遇到障碍物时发生反射，雷达系统接收反射信号，通过测量信号往返时间等参数，确定目标物体的距离、速度和角度。它凭借高精度的测距和目标识别能力,不受风雨天气影响为智能驾驶辅助系统提供关键的感知信息。
自适应巡航控制(ACC):毫米波雷达能够提供高空间分辨率，准确识别和跟踪前方车辆和障碍物，保证ACC系统的精准感知。通过持续扫描前方道路，毫米波雷达可以测量汽车行驶速度和与前车的距离，自动调整车速以保持安全距离。
自动紧急制动(AEB):汽车巡航期间，毫米波雪达洲量车辆与障碍物的距离，结合行车情况计算相对速度，发出警报或自动制动，以避免碰撞或减轻碰撞后果。
交通拥堵辅助(TJA):TJA是ACC的扩展适用于低速交通拥堵情况，毫米波雷达帮助车辆在低速时保持与前车的距离，并通过轻微转向调整保持车辆在车道中的安全位置。
高速辅助驾驶(HWA):在高速公路上，毫米波雷达支持HWA功能，实现车道保持、车速控制和自动变道等，提高驾驶舒适性和安全性。

新组合:"Elmos芯片+AK2超声波雷达'
特别值得一提的是，AK2超声波雷达作为超声波雷达2.0时代的代表，其应用方案已经实现了进一步的技术升级。
"Elmos芯片+AK2超声波雷达"的技术组合是这次升级的核心。Elmos芯片通过集成发射和接收回路，显著提升了AK2超声波雷达的性能，使其能够实现更精确的距离测量。芯片内部的信号处理能力，包括放大、滤波和模数转换，进一步增强了信号的准确性和可靠性。此外，DSI3总线通讯接口支持高达444kbit/s的数据传输速率，这不仅减少了系统反应时间，还提高了抗干扰能力。
Elmos芯片的软件可配置性允许对发射功率、回波增益和接收灵敏度等参数进行调整，从而增强系统的灵活性和适应性。同时，芯片还提供了一次性可编程存储器(OTP)和电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，这些存储器用于存储校准参数和配置设置，确保了探头的一致性。重要的是，这些芯片满足ASILB级功能安全要求，这对于汽车安全系统来说是至关重要的。
最后，Elmos芯片支持多模式切换，如定频和扫频模式，使AK2超声波雷达能够适应不同的应用场景，进一步提升了其在智能汽车中的性能和可靠性。

乘用车:"哨兵模式"的驻车安全技术
随着人们安全意识的提高，乘用车的驻车安全技术也逐渐受到重视，具备“哨兵模式的汽车逐渐越来越受消费者喜爱。
驻车状态下的“哨兵模式”能够在车主不在车辆时监控车辆及其周围环境，以保持车辆和车主的安全。具体来说，哨兵模式通过摄像头和应力波原理的碰撞传感器可以实时监控车辆周围的环境，一旦检测到车辆被碰撞、别蹭、非法侵入或发生其他异常状况:碰撞传感器可以准确识别碰撞、打砸、别蹭等事件的位置和力度，系统会立即发出警报信号，并通过手机APP或短信通知车主，同时录制相关视频以记录事件。

应力波原理的碰撞传感器
碰撞传感器利用应力波在固体介质中传播的特性来检测碰撞事件。应力波技术赋予汽车类似于人类皮肤的触觉感知能力，能够感知车辆表面与外物接触后产生的应力波，进而判断是否发生了碰撞事件。
当车辆发生碰撞时，产生的冲击力会在车体结构中激发出应力波，这些波不仅携带着碰撞的能量，还包含有关碰撞位置的重要信息。这些应力波在到达压电材料制成的传感器时，会使材料因振动而产生形变，进而生成电荷信号。通过对这些信号进行细致的处理和分析，可以准确地识别出碰撞的强度和具体位置等关键信息。

与传统依赖摄像头的哨兵模式相比，应力波技术方案的功耗更低，且不侵犯隐私，因为它不需要持续录制视频，而是在感知到实际接触后才启动摄像头。应力波技术的应用减少了对大量视频数据的依赖，从而降低了数据计算量，提高了系统的响应速度和效率。
高灵敏度的碰撞传感器能够检测到小至1mN*s的冲击力，这对于识别和响应轻微碰撞非常关键。这种快速响应能力使得传感器能在毫秒级的时间内对不同量级的碰撞做出反应，这对于保护车辆在驻车期间的安全尤为重要。此外，由压电材料制成的碰撞传感器具有出色的耐温性能，能够在从-50°C至180C的极端温度范围内工作，且其使用寿命远超10年，这确保了传感器在各种复杂环境下的可靠性和稳定性。

商用车:"FCW+LDW"双预警功能
现行的《营运货车安全技术条件》要求，2020年9月1日起，总质量大于18000kg且最高车速大于90km/h的载货汽车，以及牵引车辆都应具备车道偏离报警功能和车辆前向碰撞预警功能。
经过多年的市场验证，“超声波雪达+视觉’解决方案实现双预警(FCW+LDW)功能，已经成为主流，这种多源感知解决方案以更高的性价比达到政策的安全要求，其视觉部分主要用于远方监测，超声波雷达能够实现近距离的高精度探测，补偿摄像头对空间距离的监测盲点，为驾驶员带来更良好的驾驶体验。

车辆前向碰撞预警功能(FCW)
摄像头监测前方路况，同时雷达探测与前方近处车辆之间的相对距离，当相对距离小于安全距离时，发送警报信号，执行声光报警提醒驾驶员安全距离行驶，减少追尾事故发
车道偏离报警功能(LDW)
摄像头监测到车道线，根据整车车身参数，其内置ECU经过计算，当车轮(不打方向灯时)踩压车道线，同时雷达探测近处障碍物与车辆之间的距离，发出警报信号，执行声光报警提醒驾驶员回正方向,减少汽车因车道偏离而发生交通事故。