【導讀】德國寶馬日前宣布，將從2006年3月開始在“5”系列和“6”系列上配備該公司于2005年秋季在其頂級車型“7”系列上采用的紅外線夜視系統(tǒng)。該公司表示，不僅要在頂級車型上采用夜視系統(tǒng)，而且還要在5系列和6系列的5種車型上配備該系統(tǒng)。
寶馬采用的是利用遠線外線的夜視系統(tǒng)。利用遠紅外線檢測行人、動物及障礙物后將影像顯示在中央儀表盤的導航儀屏幕上。對于夜視系統(tǒng)的影像，該公司曾考慮采用投射在前窗玻璃上或顯示在嵌入計數(shù)儀表的屏幕上的方法，不過如果在駕駛員駕駛車輛時其視野里同時出現(xiàn)夜視系統(tǒng)的影像，駕駛員就會產(chǎn)生急躁情緒，因此最后決定采用導航儀的屏幕來顯示。
該夜視系統(tǒng)的可檢測距離最大為300m。與其它公司的系統(tǒng)相比，可識別前方大約2倍遠的距離，當以100km/h的車速行駛時，能夠提前5秒預測道路上存在危險的地方。此外，還具備根據(jù)行駛狀況左右擺動夜視系統(tǒng)的影像，以及放大顯示遠方對象物的功能。該公司表示，如果詳細顯示夜視系統(tǒng)的影像，駕駛員的注意力就會集中在這些影像上，因此采用了不詳細顯示而能夠以影子的形式來識別出行人的影像。
汽車上使用的夜視系統(tǒng)目前大多為近紅外線和遠紅外線類型。使用遠紅外線的夜視系統(tǒng)采用的是通用汽車及本田的產(chǎn)品。可以列舉出來的特點是：當遇到對向車輛的前照燈、信號燈及道路標識發(fā)生反射等情況時也不會晃眼，以及在對向車輛也配備有遠紅外線夜視系統(tǒng)時也不會相互干擾。而使用近紅外線的夜視系統(tǒng)采用的則是豐田汽車和戴姆勒·克萊斯勒的產(chǎn)品。特點是：需要照射燈以及受光傳感器，與遠紅外攝像頭相比，能夠以低成本構(gòu)成。不過，如果對向車輛也配備有近紅外線夜視系統(tǒng)，就有可能造成相互干擾。
全球主要市場對于主動及被動安全系統(tǒng)的需求將以6.4%的年復合增長率成長，預計到2012年將達到262億美元的市場規(guī)模；日本是當今最大的主動安全系統(tǒng)的市場，預計歐洲將在2010年后趕上；預期到2010年，汽車穩(wěn)定系統(tǒng)將繼續(xù)占據(jù)主動安全系統(tǒng)市場的大頭，安全警告與信息系統(tǒng)市場有望取得長足發(fā)展；·汽車被動安全市場將停滯，然而，在地區(qū)市場中各種新興技術(shù)有望獲得發(fā)展機會；·在汽車安全領域，歐洲和日本以技術(shù)推動法規(guī)的制定；北美以法規(guī)推動技術(shù)的發(fā)展；·下一代汽車安全系統(tǒng)可能采用傳感器熔接技術(shù)來增強道路安全性；安全以及駕駛員輔助系統(tǒng)將逐漸向中級車以及SUV滲透；車用電容傳感器的新契機
Frost & Sullivan公司分析師Prashanth Venkatesh表示，對增強汽車安全性能的需求將推動MEMS傳感器市場的持續(xù)增長。本文試圖讓從事汽車電子系統(tǒng)設計的工程經(jīng)理以及工程師概要了解MEMS傳感器在汽車安全系統(tǒng)設計創(chuàng)新中的應用，全球主要MEMS傳感器系統(tǒng)制造商和半導體公司，從而了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢。
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圖1 汽車MEMS傳感器市場發(fā)展的對比情況
哪些汽車安全系統(tǒng)要使用MEMS傳感器？
目前，根據(jù)NEXUS的市場研究，典型中級車包含50多個傳感器，而豪華車裝備100個以上的傳感器，其中，大約1/3的傳感器采用的是MEMS傳感器。圖1給出了NEXUS對汽車MEMS傳感器市場的調(diào)查結(jié)果。
MEMS傳感器在汽車安全系統(tǒng)中的應用包括下列主要的系統(tǒng)：
智能氣囊系統(tǒng)
當車輛發(fā)生碰撞時，乘員的安全維系于氣囊的及時展開，它必須在恰到好處的時間點張開，并朝著乘員的方向提供合適的作用力。
盡管對于乘員及其運動的監(jiān)測可以由位于座椅上的MEMS加速計系統(tǒng)來監(jiān)測，但是，在車輛中的安全氣囊系統(tǒng)可以被安裝在不同的地方，因此，要判斷多個信息，如：識別碰撞的類型、方向、重力影響等等，這樣才能保證氣囊系統(tǒng)做出明確和專注的反應。
利用MEMS加速計的高集成能力以及精度，可以定義更為復雜的氣囊系統(tǒng)架構(gòu)，從而替代多個機電碰撞傳感器系統(tǒng)，為汽車提供先進的乘員安全條件。
主動安全系統(tǒng)
MEMS加速計以及陀螺儀是兩種完全能夠滿足汽車主動安全系統(tǒng)要求的傳感器。
一般來說，涉及車身控制的汽車主動安全系統(tǒng)包括：汽車翻滾控制、汽車防滑穩(wěn)定性控制、防抱死系統(tǒng)、停車制動、胎壓監(jiān)測、懸架對車輛以及路況的自適應調(diào)節(jié)等系統(tǒng)。
MEMS傳感器具有高精密度和準確性，占位空間非常小，能夠與其它系統(tǒng)高度集成為一體，從而可以瞬間檢測到那些功能系統(tǒng)發(fā)出的任何信息。
由于MEMS傳感器在汽車安全系統(tǒng)創(chuàng)新中有著廣泛的應用，眾多系統(tǒng)廠家以及半導體公司躋身其中。據(jù)Yole Development統(tǒng)計，2006年十大MEMS器件制造商分別是：TI、惠普、博世、利盟、精工-愛普生、ST、佳能、飛思卡爾、ADI以及電裝公司?？梢姡渲幸话胫圃焐膛c汽車有關。
汽車安全系統(tǒng)所采用的傳感器正呈現(xiàn)由孤立的傳感器朝著一體化模塊的方向發(fā)展。相比之下，在半導體行業(yè)為摩爾定律是否仍然有效而爭論不休之時，MEMS技術(shù)卻推動著超越摩爾定律的變革，實現(xiàn)了更高水平的系統(tǒng)集成。目前，為汽車安全系統(tǒng)提供MEMS加速度以及陀螺儀傳感器的公司主要包括：ST、Memsic、ADI、飛思卡爾、Bosch Sensortec以及VTI。
據(jù)Yole Development消息，全球范圍內(nèi)目前已經(jīng)形成了以ST、IMT、索尼、APM、Micralyne、Dalsa半導體、ELMOS-SMI、Memstech、Colibrys、Silex、Memscap以及Tronic旗下Microsystems公司等構(gòu)成的MEMS器件代工群體。因此，隨著MEMS器件生態(tài)系統(tǒng)的成熟，汽車安全系統(tǒng)有望隨著MEMS傳感器技術(shù)的發(fā)展而迎來巨大機遇。
圖2 汽車中高g值傳感器的應用示意圖
圖3 配備翻滾檢測功能的先進氣囊采用了基于MEMS技術(shù)的慣性傳感器（陀螺儀和低g值加速度傳感器）
汽車安全系統(tǒng)創(chuàng)新實例及傳感器技術(shù)趨勢
在電控車身系統(tǒng)、動力總成系統(tǒng)、輔助駕駛系統(tǒng)以及車載信息系統(tǒng)等系統(tǒng)的支撐下，整車正向著更安全、更清潔和更經(jīng)濟的方向發(fā)展。所有這些系統(tǒng)均高度依賴于各種傳感器提供的輸入，其中，大多數(shù)傳感器的制造均采用了MEMS技術(shù)。在MEMS領域的技術(shù)進步使人們能夠極大地縮小這些傳感器的尺寸，因此，除了性價比更高之外，基于MEMS傳感器的模塊還可以集成越來越多的功能，如自測以及精確的檢驗程序等等。
MEMS加速度傳感器在汽車安全系統(tǒng)中有著廣泛的應用，舉例來說，圖2所示為汽車中的高g值傳感器的應用示意圖。
在防翻滾安全系統(tǒng)中，要采用一種基于MEMS技術(shù)的慣性傳感器，如圖3所示。為了監(jiān)測翻滾這種狀態(tài)，把陀螺儀輸出的傳感器信號與低g值加速度傳感器的輸出信號結(jié)合起來就是至關重要的。通過處理兩個傳感器給出的信號，系統(tǒng)的算法確定車的Z軸以及垂直線之間的夾角，以及每一時刻車輛的角速度ωx。因此，翻滾感測算法及時確定準確的時間點和位置，從而爆開特定的氣囊或主動收緊綁在乘員身上的安全帶。
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