無論你幾歲,只要你有駕照、會開車,應該發現了汽車自動化駕駛技術有了長足進步;即使是一些大眾車款,很多都配備了防鎖死剎車系統(Anti-lock Brake System,ABS)、循跡控制(traction control)、數個安全氣囊,以及許多其他自動化和安全技術。

這些汽車技術大多數是補充、甚至取代駕駛對車輛的控制;目前這些技術包括哪些?有多少(如果真的有)才算是太多?

安全氣囊應該是無庸置疑(安全氣囊在1998年就成為美國法規強制要求的汽車標準配備);在過去幾年出現了許多先進技術,其中有很多已經透過立法強制列入美國聯邦機動車安全標準(Federal Motor Vehicle Safety Standards,FMVSS),由美國國家高速公路安全管理局(NHTSA)管轄,所有車廠在美國銷售汽車都需要滿足這些法規。從1967年針對安全帶的強制性要求開始,每年都有新技術加入。

最近一次NHTSA強制要求增加的最新技術是倒車影像;所有在2019年於美國上市的車輛都要求安裝倒車攝影機。該系統利用現在汽車上普遍配備的LCD顯示器(有時是隱藏在後照鏡中),顯示安裝於後保險桿、行李箱蓋或車牌框上的小型攝影機擷取之影像。

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圖1 部分汽車自動化與安全技術已經成為許多大眾車款的標準配備。(照片來源:IIHS)



盲點檢測(spot detection)雖然目前還不是強制要求配備,但NHTSA已經在考慮納入;盲點偵測功能在幾年前已經是高階車款的配備,該類系統使用汽車兩側後照鏡中的近接感測器,偵測相鄰車道是否有汽車、並及時提醒駕駛員。

當相鄰車道或盲點區域內有汽車或其他物體時,車側後照鏡裡、或是靠近後照鏡的地方會有一個警報指示燈被點亮;這是一種非常簡單並且相對便宜的技術,一般用超音波或電容感測器偵測物體,並用便宜的處理器和多種演算法進行解碼、偵測,最後把資訊回饋給駕駛。

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圖2 倒車攝影機已經被美國法規列為強制要求標準配備(2019年上市車款)(圖片來源:Cadillac)



更進一步,有部分非常高階車款利用攝影機與視訊處理來對車道偏離示警,透過振動方向盤、座椅或其他方式,在車輛偏離車道時提醒昏昏欲睡或注意力不集中的駕駛人;就像視訊攝影機一樣,這種處理技術所需的硬體尺寸已經變得越來越小巧、整合度也越來越高,具備識別車道標線的功能水準,或簡單的比對(哪條是路、哪條不是)。

另外,雖然不算太高科技、但也值得注意的,是特斯拉(Tesla)和福斯(Volkswagon)最近都推出了一種概念車,以小型顯示器完全取代車側後照鏡。這樣做的主要原因是出於空氣動力學之考量,日產(Nissan)電動車LEAF的大尺寸、時髦大燈設計,就是專門為了減少由車側後照鏡引起的空氣阻力和湍流而設計的,這個問題已經困擾汽車設計師很長一段時間。因此很容易推測,下一步是使用類似於車道偏離警示系統中識別鄰道是否有汽車的視訊處理技術。

而你可能不知道,但電子車身穩定控制(Electronic Stability Control,ESC)現在也是FMVSS的強制要求配備(從2012年生產的輕型車輛開始);許多高階車款很早就配備這個功能(最早期版本可以追溯到2000年車款)。

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圖3 LEAF大燈設計可降低空氣阻力(圖片來源:Nissan USA)



與(1990年代就有的)通常只是減少車輪打滑的簡單循跡控制,以及在作動時是採取快速脈衝方式剎車的防鎖死車系統(工作時快速點)都不同,ESC運作時會主動切斷動力、並選擇性啟動剎車(即使你沒做剎車動作)將動力傳導到需要的車輪上;這種系統使用多種感測器(車輪速度、前進速度、方向輸入和翻滾/傾斜加速度計)來判斷汽車駕駛的意圖、汽車將有的動作,以及汽車翻滾或失去控制的可能性有多大。

更加令人印象深刻的是防碰撞技術,它能在即將發生的撞擊之前自動啟動剎車;同樣的,這種功能只有較高階車款才有,它使用近接感測器(類似盲點警告指示)偵測停止的車輛並啟動剎車。一樣的技術還被用於打造主動車距控制巡航系統(Adaptive Cruise Control),它可以降低設定的巡航速度來配合前方車輛的速度。

也許給人印象最深刻的技術是停車輔助(Parking Assist)。目前已有多款汽車提供半自動的平行路邊停車功能,只需簡單的按下按鈕,對齊停車格線,車子就能自己停好。這需要車輛週遭佈滿感測器,包括車前、車後與車側的近接感測器;油門和車控制也需要加入,輔之以ESC,剩下的是就是方向盤驅動──這是相對簡單的一個問題,可以用步進馬達和控制器解決。

所以,現在我們的汽車自動化系統已經能夠做到剎車、加速、方向控制和防碰撞,還少了什麼?我們很快就能實現令人神往的自動駕駛汽車了,平價感測與和處理技術已經使之成為可能;隨著先進功能不斷推出、並成為新車的標配──到什麼程度,FMVSS可能會為了大眾安全考量,而要求人類駕駛完全別插手?

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圖4 Tesla的概念車以攝影機和顯示器完全取代車側後照鏡(圖片來源:Tesla)