整合機器視覺與無線技術的汽車安全電子控制技術
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現今汽車設計已朝向大量電子化、智慧化趨勢發展，同時整合電腦感測科技強化主？被動安全系統，達到最佳化的安全防護設計，尤其是整合影像擷取、機器視覺系統，搭配夜視(Night vision)、車道偏移提示系統(Lane Departure Warning systems；LDW)、盲點偵測(Blind Spot Information System；BLIS)等新整合技術，朝向主動介入駕駛機制，加強車輛行駛安全...
汽車電子科技發展日新月異，以往汽車電子僅限於車輛的運行控制，通常採取一組中央行車電腦嵌入式系統，搭配幾組電子控制模組(electronic control unit；ECU)，分別負責如引擎點火、空氣比例調校、ABS、EBD、ESP等動力、煞車電控系統，但現在汽車電子使用的電控系統已經超越前述範圍甚多，不只要能滿足原有的引擎動力、煞車等電控需求，還必須發展出多項主動研判路況、駕駛狀態的安全機制。
新款汽車已大量搭載諸如夜間電子視覺、停車輔助、車道偏移提示、視覺盲點偵測等進階應用系統，所整合的科技從機器視覺、高感光度CCD攝影機、動態物體追蹤、倒車顯影輔助等進階技術或元件進行整合，而這些系統又必須與現有的汽車電腦或車內電控設備進一步整合，如何讓電控系統能各司其職又不會出現不相容問題，使新車的電控系統設計益加繁複。
Night Vision夜視系統 提升低光源環境的行車安全
Night Vision並非新科技，只是目前車用CCD多數用在行車記錄攝影，或是倒車顯影用途，採用一般CCD元件已具基本的應用水準，而標準型CCD大多在拍攝角度、CCD解析能力表現較一般，性能僅能作為參考使用而無法達到極佳的效益，而Night Vision以前為軍事用途設備導入較多，為利用電子影像處理技術強化軍人的夜間視覺能力，讓軍人可透過電子技術輔助強化夜間影像，不受環境現場的明暗度影響戰鬥進行。
車用的Night Vision技術其實沒有戰鬥用來得複雜，因為軍規Night Vision系統會搭配特殊光源強化夜間攝影品質，同時搭配熱源感測來偵測敵人、車輛與武器設備等發熱源。
反觀車用環境或許不需要呈現這麼精密的現場環境，但畢竟需能達到路上行人、行車與路況檢視，而這種用途採行高感光度的CCD搭配即能應付需求，而在多霧、暗夜等低光源環境，亦可將攝取影像過濾色彩、再搭配影像即時強化處理，可達到即便環境僅有0.1Lux都能得到足以辨識路況的影像。
目前Night Vision技術仍以輔助應用為主，一方面是顯影設備大多採LCD面板呈現，顯示螢幕多數設置在車內中控面板，因為顯示螢幕尺寸有限也讓Night Vision技術實用價值因此受限，但作為視線不佳的多霧或低光源環境輔助使用仍綽綽有餘，尤其是倒車顯影的CCD畫面擷取元件，搭配Night Vision技術進行整合，能讓多數處於低光源、或視線環境不佳的停車現場，可讓駕駛更能精確掌握停車狀態，避免停車錯誤行駛造成車輛或人員損失。
機器輔助視覺、動態偵測 進階汽車安全電控機制
機器視覺、動態偵測這類電子技術，原本也是基於高速、高解析能力的CCD元件，搭配機器視覺、動態偵測軟體建構工控自動化或監控應用系統，而在汽車電子的應用方面，則以LDW行車車道偏離提示系統應用為主。
一般的行車狀況，若遭遇駕駛在駕車過程無意地偏離車道、或行車路徑出現明顯異常時，若正好駕駛恍神就很容易產生嚴重事故，而LDW系統可透過CCD搭配機器視覺檢測行駛路面情況，而前端負責擷取圖像的CCD跟一般的CCD模組不同，因為若透過擷取影像後再進行傳送、影像處理、分派感測任務等處理，處理效能可能無法達到LDW系統所需要的即時反饋提示目的，而LDW系統為求感測處理效能，通常在CCD元件擷取視訊端即整合嵌入式系統，在擷取畫面的同時已同步進行畫面分析，將LDW感測與提示功能大幅整合於資訊擷取終端，同時採模組化高度整合設計。
而LDW系統簡單點的設計形式是僅達到「提示」功能，即將擷取提示資訊直接於儀表板的顯眼處以燈號或提示音告知車主狀態，而進階的整合方式則是與行車電腦進行高度整合，可同時搭配制動系統執行偏移狀態的減速、燈號等處理工作，減低車輛偏移行走路線造成的可能危害。
不只LDW善用機器視覺感測設計， 行人碰撞警示完全主動煞車系統(Collision Warning with Full Auto Brake；CWFAB)也是採行大量機器視覺技術建構的安全設計，只是CWFAB採用雷達技術搭配CCD、來感測行人動態而非CCD，CWFAB是一組整合在車輛車頭水箱護罩的雷達感測裝置，而此具雷達可以感測車輛的前方物體、車輛、測量前方物體的相對距離與速度，而同時搭配CCD確認物體是車輛或行人。
透過CWFAB另可追蹤路上行人的步行速度，甚至可透過嵌入式系統快速計算得知行人是否會進入車輛行駛路徑，當CWFAB將前方物體判斷為行人(雷達、CCD)後，系統能即時將車輛的煞車制動能力瞬間提升、讓車輛完全煞停，以減低撞擊力道，將行人可能的傷害降到最低。
利用輔助視覺電子設計 可有效減低事故發生
BLIS(Blind Spot Information System)駕駛視覺盲點資訊系統，此項汽車電子科技較早商品化的是Volvo車款，BLIS安全電子科技的設計方案相當簡單，因為一般駕駛必須透過照後鏡、左？右照後鏡來目視確認是否有後方是否有來車，而透過照後鏡理解左？右側路況的車輛設計已行之有年，但實際上此機制仍有視覺死角問題，而碰到車體較大的車種，視覺死角的問題會更加凸顯，甚至當駕駛的車速提升後，視覺死角會因為速度而益加嚴重，也是常見的車輛碰撞事故成因。
以Volvo自行調查分析的行車資料顯示，當車輛以70km/h時速行駛時，駕駛的的車後視覺死角會達到200度，甚至隨著車速增加、死角也就隨之擴大。 BLIS安全電子科技的設置目的，即為利用電子科技來消弭視覺死角問題，尤其是兩側來車的路況如何提前讓駕駛得知現況，避免無意的變換車道造成車輛碰撞事故。
BLIS系統可在車輛時速超過10km/h時進行輔助協助，以Volvo的設計方案為透過設於左？右照後鏡下方的紅外線攝影機進行後方影像的擷取，感測體積為以機車以上的物體為感應物，當兩車或物體行進相對時速在20~70km/h時即視為接近偵測範圍，此時會同時點亮位於車室的照後鏡警示燈，藉此提醒駕駛若要進行車道變換，需更注意小心。
觀察BLIS安全電子科技系統的偵測範圍，可以車輛的兩側3m、後方10m距離為主，由於採行紅外線攝影機擷取行車資訊，BLIS並不受環境光源問題限制，基本上白天、黑夜都可以順利感測車行狀態，加上為感測同步行進中的車輛為主，感測提示也不會因停置路旁的車輛所影響。
車對車通訊系統搭配Sartre智慧行車系統概念
除了單一車輛本身的電子控制技術外，未來針對安全與節能目標，也有另一種更新穎的作法，即是基於無線通訊科技讓車輛與車輛之間，可以建構穩定的車隊通訊網路，而透過此網路進行車輛行進資訊互換、溝通，可以達到駕駛安全自動偵測、分析與處理，同時透過行車網路資訊整合，還可發展出如自動駕駛、低耗能駕駛的加值效用。
歐盟已經進行Sartre(Safe Road Trains for the Environment)車對車通訊研究案，此目的為讓原本單一的車輛透過車對車通訊達到如同行駛在公路上的火車般的效果，此技術因為可以檢測到周邊車輛的行進速度、前方的路況是否塞車資訊，透過電子系統與嵌入式系統即時運算得出最佳行駛速度與操駕模式，可讓駕駛以更聰明的方式駕馭愛車，達到減少車輛油耗、避免塞車、減少行車時間等優點。
Sartre的設計基礎為基於低成本的車對車無線通訊系統，目前的設定是可讓多輛車輛採取以「排列」的方式行駛於高速公路上，如同火車般排列行駛，每個預設的車隊為可以一次包含8輛車，現有規劃在Sartre並未限定車隊的車種是否需一致，因此可以採取轎車、跑車、公車、卡車等不同車種混和搭配透過系統媒合成立車隊，只要搭載Sartre車載通訊系統，會自動在路上配對媒合至多8輛車進行通訊串接，尤其在實際的道路測試下得知，如果汽車與卡車在車隊帶領下進行行駛，整體油耗將可有20%的節省幅度，因此Sartre設計概念算是相當務實的節能方針。
尤其是每天需要靠汽車乘載通勤的駕駛，透過Sartre通訊技術整合，可以達到更經濟的方式完成通勤駕駛過程，而一般的使用情境為，當Sartre計畫上路後，駕駛在車上的導航系統輸入目的地後出發，駕駛操駕車輛進入高速公路的車道Sartre即開始發出通訊信號，一旦有相同或近似範圍目的地的車輛時系統及會自動媒合，由駕駛確認後讓系統經手控制車輛行駛，讓車輛可以順利跟上車隊進行駕駛行程。
當Sartre系統經手控制車輛後，駕駛在Sartre系統接管車輛控制期間，即無車輛控制權，控制權由Sartre經手，而在Sartre接管期間駕駛可在車內進行吃早餐、上網、化妝甚至刷牙、洗臉都行，而當駕駛快到目的地前，也可手動接管車輛控制權、直接駛離車隊，而產生的車隊空缺會由周遭相同或近似目的地、同時支援Sartre通訊系統的車輛遞補，新加入車隊的車輛會直接往後遞補產生的空缺，維持如同「火車」的排列行駛狀態。
有趣的是，Sartre系統預設以卡車、巴士、計程車等職業駕駛作為Sartre車隊的領隊，這也會讓車隊的行駛效率表現更佳，因為職業駕駛對於路況會更為熟悉，加上於高速公路上長途駕駛的經驗較多，透過有經驗的駕駛統一帶隊，有了速度一致、電腦輔助控制，同時也能減少車輛追撞可能發生的事故發生，加上跟車者的風阻會相對減低，也可達到有效降低油耗的目的。
Sartre的通訊技術為採取802.11p無線通訊技術(EU Level based on 802.11p)，同時技術架構需整合多種環境感應器(雷達、雷射測距、CCD辨識)，因為Sartre需經手車輛動態控制，因此Sartre需有能力控制行車電腦，處理如煞車、油門制動機構、轉向控制機構等，雖然有領隊車輛的動態狀態可以參考，但實際上道路行駛會碰到許多例外狀況，例如車隊所有車輛要維持均速、相關車輛需維持固定距離，若車隊中有車要脫離自行行駛時的狀況處理，Sartre系統其實複雜度相當高，而不同車廠的電控系統如何統一由Sartre系統控制，其通訊平台的標準也不容易達到一致化的設計，需經過相當繁複的測試、修改並產生產業標準。
目前Sartre原形系統可由一對一、一對二、一對多Sartre車隊引導方式進行系統整合，實際運行的機制為，當高速公路上有同目的地的車隊隊長行駛時，可由後方接近、同時支援Sartre的車輛提出加入車隊請求，經雙方車輛同意後則由隊長車輛進行引導、同時取得後車的控制權，而後方車輛也可以開放自己的駕駛權來讓引導車輛接管控制，完全由領隊車輛進行整體車隊的引導行進，Sartre車隊就如同無線連結的列車般行進於高速公路上。
Sartre系統設計牽涉相當多的設計環節，除了本文前述多項基於CCD、紅外線攝影機、機器視覺、雷達等技術整合的各項行車安全電子控制技術外，Sartre還須整合車對車無線通訊與Sartre通訊協定平台整合，尤其是在Sartre接管車輛的控制權後，每部車需維持「車隊」狀態的前提，必須採穩定、固定距離的引導作業，同時還必須接管轉向與制動機制，目前Sartre系統路測已經能完成2至3輛車隊控制目標，2012年預計可達到容納5輛支援Sartre車隊的測試平台，未來Sartre的技術目標預期要達到至多15輛車的串接控制。
