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经过先进的红外传感器技能进步轿车的安全性

通过先进的红外传感器技术提高汽车的安全性-在当代汽车中,占用分类系统(OCS)的实施已成为安全功能中一个越来越标准的配置。

  在今世轿车中,占用分类体系(OCS)的施行已成为安全功用中一个越来越规范的装备。在磕碰发生时,OCS可保证安全气囊以最有用的办法翻开,以维护乘客并防止遭到损伤 。它是经过运用某种方法的传感器技能来承认乘员的身高和体型。本文将评论下一代OCS技能的发展如安在更大程度上维护乘客的安全。

  这儿先介绍一下OCS体系的根本结构。传感器体系将首要承认是否有乘客占用座位,并对乘客的物理特性进行评价。随后,此信息被传送到电子操控单元(ECU)以便决议做出何种反响,从而使气囊以全速或以较慢的速度触发。前期的OCS体系往往选用合理的根本传感机制,包含嵌入在座位结构内部的压力传感器,它能够用于丈量乘员的体重并由此推导出一个大略的身高数据。与经过安全带的张力来进行预算等其他办法相似,这种办法也有不精确之处。首要,体重和身高之间的相关性并不是能够精确地承认。上述办法也没有考虑到一些其他可能性,例如座位上放的是装物品的盒子,而不是占用座椅的乘客,因为这种技能不能承认在座位上是一个乘客仍是其他没有生命的物品。此外,在座位结构内部集成传感器也十分贵重,特别是假如需求修理或替换时更是如此。

  跟着儿童加高车座(booster car seats)和面向后方婴幼儿座椅(rear-facing baby/infant car seat)开端在市场上呈现,进一步凸显了对传统技能革新的必要性,这些也引起人们关于怎么布置安全气囊的重视。因而,轿车产业现在有一个趋势是选用更为杂乱的分类体系,而往往运用最多的是光电技能。

  关于任何运用光电检测技能的OCS解决计划,根本规范是:

  • 它有必要能够观测到所感兴趣的区域(即不能够有任何阻止从所装置的当地去调查乘客)。

  • 视场(FoV)的要求都相对受限,一般为40º×10º现已捉襟见肘。

  • 合理的4赫兹到8赫兹较低帧率。

  • 因为方针的间隔很近,能够选用效果规模小于1米的传感器。

  这些并不真实构成严重的技能困难,但在更具体的层次仔细研讨体系时,困难开端浮出水面。选用光电技能完成的OCS体系假如运用可见光谱的一部分作为其传感前言,有几个明显的缺陷都与选用这种计划有关。

  运用可见光的OCS的问题

  在选用可见光作为OCS感应机理时,当然有昼/夜光照水平的改变,这就要求体系应包含车内自动照明(这一般是放置在轿车内部车顶或前方支架上)。帽子、长发、胡须、色彩艳丽的物品、衣物等也能够对光学分类进程发生晦气的影响。因而,这种传感器技能及其关于不规则露出的判别精确性是一个首要问题。可见光传感体系需求适当高的处理才能,要装备适当贵重的微操控器单元(MCU)。

  运用作业波长规模从5µm到15µm的远红外(FIR)技能,正在成为轿车载客分类运用中越来越感兴趣的论题。远红外成像体系的巨大优势之一是,因为它以人体发出热量的频率来检测热辐射,能够更好地区别无生命的物体和一个真实的乘客。这种办法不依托环境光,在白日或夜晚作业之间有没有功能不同,因而也就不需求在车内自动照明。此外,它需求的处理才能也适当小。最终这两点使整个体系的杂乱性和本钱大幅度下降。

  FIR功能注意事项

  根据FIR机制的OCS不需求很宽的动态规模,传感器阵列需求能够在-40℃至85℃ 之间作业。关于光学分辨率的要求也不是太严苛,因为乘客的方位会是在一个已知区域。但热分辨率却是十分重要,需求在±0.25ºK规模。重要的是需求考虑进入车内的太阳光的热效应,要到达该意图需求运用滤光片过滤掉可见光光谱和近红外(NIR)光谱,从而使这些不以任何办法搅扰传感器。尽管这种类型感测体系的信号处理现已比可见光传感器简略一些,但仍然需求下降全体杂乱性,以便保证运转速度和信噪比都比较高,一起使体系本钱下降和易于施行。

  迈来芯公司经过与Heimann Sensor GmbH之间的技能合作,现在现已能够开发结构紧凑、一起具有高性价比的FIR传感器阵列,它们把高灵敏度温差电堆(thermopiles,热电堆)技能与顶级且精简的信号处理等功用/功能结合在一起,每个FIR检测器材具有多个温差电堆传感器单元,能够针对方针区域实时地树立一个简略的热值图。阵列内的每一个温差电堆单元都有其电信号放大器和数据转换器,这样能够防止对温差电堆信号进行时刻复用,大大下降了信号噪声,一起它也供给了必要的功能,而不需求特意去选用一个更贵重的微测辐射热设备(microbolometer)。

  该FIR传感器阵列大大简化了热成像体系,它一旦被集成即可立即从64像素捕获数据。它有一个可调理的帧速率,足以支撑即使是最高端的OCS体系所需求的功能。在0℃到50℃规模内作业时,可维持±1.5°K的精度水平。关于每个组成的传感元件,都有其本身的信号处理才能,可见光OCS体系中呈现的噪声问题在这儿能够得到有用地躲避。此外,其接口也更简单完成。运用高速I2C兼容的数字串行接口以及与操控单元同步的触发形式意味着这些器材不只仅可独自运用,并且在需求的情况下也能够结合在一起构成具有更高成像分辨率的阵列。

  定论

  每年欧盟成员国的道路上约有35,000人逝世,开发更有用的轿车安全体系的重要性不能被轻视。安全气囊的运用关于削减逝世人数起了很大的效果,但仍然有必要进一步下降。被迫占用辨认机制正在被智能体系所替代,这样能够更好地承认是谁或什么物品在乘客座位上,以便进一步改进安全气囊打开的有用性,这样可把损害危险最小化。经过施行更先进的根据光电子技能的OCS的体系,可在乘客的安全方面获得更大的前进。但有一点很清晰,因为光照水平的改变以及其他不规则行为,作业在可见光谱的传感器往往功能会下降。而FIR传感技能则能够以比可见光计划低许多的数据处理本钱供给平等或更好的功能,因而能够得到轿车制造商更多地选用。

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