雷達感測器啟動全新汽車安全應用

作者 : Niel Smith,Socionext America現場應用工程師

隨著汽車產業對於高精準、多功能系統的需求持續增加,雷達感測技術將成為產業創新的最佳推手。智慧RF感測器採用電達感測技術實現各種獨特功能,將有助於提升汽車駕駛與乘客的安全,並創造更好的整體行車體驗...

新世代的高效能RF CMOS智慧感測器可以被應用在廣泛的車載系統中,協助汽車製造商與零售商提供更吸引人的汽車功能,如偵測逐漸逼近的物體以及監測可能發生的盜竊行為,從而提升駕駛人的行車體驗。

1雷達技術自動記錄汽車周邊的活動。(圖片來源:Socionext)

以防盜系統為例,雷達能夠偵測汽車周遭近距離內的可疑活動,並自動開啟行車記錄器進行錄影。若搭配了內建人工智慧(AI)的智慧型行車記錄器,其功能還可以進一步延伸,例如運用AI分析可疑人物的行為,並即時通知車主,協助車主採取行動。

2:肇事前後的錄影可以做為事故責任判定的證據。(圖片來源:Socionext)

第二個例子是在肇事逃逸事件中,運用預錄影與後錄影功能(2)。傳統的相機系統只在碰撞發生後才開始錄影,並且普遍因為使用了省電功能,導致開啟時間會有所延遲。採用雷達技術的新式行車記錄系統可以偵測到車輛靠近,並在事故發生前自動開始錄影,即便在引擎未發動下也可以辦到。車主可將這些預錄製的影片做為釐清事故責任的證據。

3行車記錄器在偵測到周遭動態時自動喚醒,並立即準備錄影。(圖片來源:Socionext)

3所示,行車記錄器會在偵測到動態後進入待命模式。雷達模組採用24GHz智慧感測器,可在撞擊發生前開啟預錄影。一旦系統偵測到汽車附近有動態,行車記錄器會自動喚醒,並隨時準備開始錄影。若偵測到撞擊,系統將會自動保存發生撞擊前後十秒的影像(實際長度視系統配置而定)。

高精準感測

60Ghz的智慧雷達感測器專用於需要高精度的感測應用,如用於提高駕駛與乘客的安全,或提供無觸碰的操作模式。例如Socionext的SC122x系列60GHz智慧雷達感測器可以高度精準地偵測乘客的位置以及細微的身體動作,因此可用於提供較高階的功能,如運用手部動作和手勢操作中控台和資訊娛樂系統。

此外,汽車雷達也是在車輛中實現各種智慧化與自動化功能的關鍵技術。這些功能有助於改善汽車操作上的單調性、提高駕駛安全,同時添加挽救生命的主動干預措施。

4車內的駕駛輔助與安全功能。(圖片來源:Socionext)

以下是幾項車內駕駛輔助與安全功能的簡短描述:

座位使用狀況監控

辨識乘客的位置並檢查乘客的安全狀況,例如是否繫緊安全帶、安全氣囊是否啟用等。此類功能適用於乘客量大的大眾交通運輸工具,如巴士、飛機,火車等。

嬰兒與寵物偵測及意外預防

美國聯邦通信委員會(FCC)近日放寬了一項限制,允許汽車使用51-71GHz頻段的車載雷達,可以在偵測到兒童被獨自留在車內時向車主發送警告通知。雷達感測器除了可用來偵測人物的存在,也可以監控心跳和呼吸等生命跡象,因此特別適合用於預防嬰兒或寵物被遺忘留置車內。雷達之所以如此實用,一個關鍵原因是它能夠穿透堅硬表面的本質,因此即便是容易被人眼忽略的狀況(例如被毯子裹著的嬰兒),在雷達眼前也是無所遁形。

駕駛狀態監測

雷達感測器可以用於偵測駕駛的生命跡象,如心跳速度、心律、壓力指數、疲勞度、呼吸狀況以及心房顫動等,並在有異常時發出警示。

非接觸式操作

例如透過Socionext SC1220感測器能為車載顯示器與資訊娛樂系統提供3D手勢辨識能力;這項功能並有助於提升行車安全,讓駕駛免於在開車時分心操作按鈕。

雷達賦予汽車設計優勢

雷達為汽車應用提供哪些優勢呢?

  • 雷達能夠在一定程度上感測在汽車周圍物體的相對距離、速度及其邊界。
  • 汽車供應商將速度判定的準確性視為該模式的關鍵優勢。
  • 針對用於解讀相機感測數據的機器學習演算法而言,運用雷達干涉技術判定物體的距離、速度以及角度資訊具備高度的正交性(一種具備成本效益的反矩陣運算)。而對自動駕駛車(AV)軟體開發人員來說,雷達感測器具備高度決定性,融合神經網路的相機感測器時,可以發揮非常高的價值。
  • 汽車雷達的波長經過明確定義與規範。
  • 雷達技術在先進駕駛輔助系統(ADAS)市場中受到廣泛採用,造就了穩健、可靠且可量產的生產技術。
  • 雷達感測器的有效範圍超過200公尺——取決於視角(FOV)範圍,特別適用於需在高速下運作的系統。
  • 雷達感測器在光線或天氣不佳的環境下依然可以表現良好。

隨著汽車產業對於高精準、多功能系統的需求持續增加,雷達感測技術將成為產業創新的最佳推手。智慧RF感測器提供了各種廣泛的功能與優勢,尤其是應用於非接觸式操作、生命跡象監控,以及車內/外異常狀況偵測等功能。這些獨特的功能採用雷達感測技術,將有助於提升汽車駕駛與乘客的安全,並創造更好的整體行車體驗。

(參考原文:Radar sensors facilitate new automotive safety applications,by Maurizio Di Paolo Emilio)

本文同步刊登於EDN Taiwan 2021年10月號雜誌

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