主動安全系統 未來車用電子成長動力

2016/11/07 - DIGITIMES企劃

奇美車電(Chimei Motor)副工程師徐秉民先生，以「主動安全系統簡介」主題，介紹車輛主動安全控制系統概況，與自動緊急煞車(AEB)系統的設計重點。因應AEB已漸成為各國法規強制安裝的配備，而且不同車速下也會有不同的感測、決策、控制、驗證等需求。車廠紛紛選擇合適的感測器或採融合設計，並搭配良好的防撞決策與控制設計，以達到人、車、物的防撞目標。

從被動到主動  提升行車駕駛安全

現在汽車安全的設計概念，已經從被動減少碰撞造成傷亡的範疇(例如安全帶、安全氣囊)，演進到主動避免車輛碰撞事故發生機會的階段，也就是越來越強調「主動安全」的自動防撞設計。包括車體前後方？側邊碰撞的預警(FCW)、車道偏離示警(LDW)、倒車影像系統(RVC)、盲點警示(BDS)、駕駛疲勞警示(SDM)和自動煞車控制等。因此主動式安全系統，將是未來車用電子成長的主要動力之一。

由於Euro-NCAP(歐盟新車安全評鑑協會)在2014年將AEB將列為車身安全評分的標準之一，該協會將AEB分成：City Safety system(市區安全系統，針對時速50公里以下的低速情況)、Inter-urban system(高速道路系統，針對時速30？80公里的高速情況)、Pedestrians system(行人偵測系統，針對時速20？60公里)，因應這三種偵測訴求與速度皆不同，因此會有不同的感測、決策、控制、驗證等設計需求與應用。

採用融合技術  提升感測效率

為導入AEB，新的車款開始內建先進的車用感測器，以達到防撞的目標。目前大多運用到的感測器，包括相機(Camera)、毫米波雷達(MMW Radar)、光達(LIDAR)、超音波(Ultrasonic)等等，各技術都有其優缺點，像是雷達偵測距離很遠、感測效果穩定；光達可做到3D效果與物件辨識，但成本高；相機門檻低，辨識強，但會因天氣影響感測效果；超音波方向性差、距離短，大多運用在後方防撞。

正由於不同感測器有不同優缺，因此不同車廠會選用不同的感測器來設計AEB。若要導入具備高偵測穩定性與物件辨識能力的感測器，那就可以採用感測融合技術(例如同時搭配使用MMW Radar+Camera，或是Lidar+Camera)，以提升感測效果。以前方防撞為例，一些原本配置Radar或Lidar感測器的車款，在2015年後也開始融合影像感測器，以偵測加辨識來提升AEB性能。甚至有些車廠還透過4種感測器進行感知融合，並以並聯融合的方式，塑造出ADAS(先進駕駛輔助系統)的感測模組，以提供位置、偵測信心度、障礙分類等資訊。

決策、控制與驗證技術

有了感測器之後，再來是決策與控制設計。對車廠來說，當系統收到感測器傳來的數據中，偵測到可能有事故發生時，何時該主動介入踩煞車、而煞車力限制需要多少，還有安全性和舒適性通常是互斥的，兩者之間要如何做拿捏。另外像是斷油設計，以及其他警示手段(如安全帶束緊、踏板回壓、警示燈號？方向盤震動)，還有系統於彎道的作動極限。還有何時該歸還煞車控制權給駕駛，這些都是AEB系統設計時必須考量的因素。

最後在驗證技術方面，以Euro-NCAP的驗證程序為例，必須通過CCRs (前方靜止車輛)、CCRm (前方行進中車輛)、CCRb (前方行進中車輛正在煞車)等狀況下的AEB標準測試場景，才算過關。

總之，因應AEB已漸成為各國法規強制安裝的配備，由於不同速度下會有不同的感測、決策、控制、驗證等需求。因此AEB系統的設計重點，在於多感知融合、警示設計、煞車力設計、失效防護，並要在安全性與舒適性之間做取捨，以達到人、車、物的防撞目標。


圖說：奇美車電副工程師徐秉民。