在不久的將來，汽車電子行業註定要發生一些根本性的變革，汽車製造商將很快開始推出具有半自動(Semi-autonomous)控制功能的車型。各種外部感測器將可以採集所有相關潛在危險的準確資料，然後，這些資料將被傳輸到汽車的自動駕駛輔助系統(ADAS)，並且告知系統前面路上可能發生的危險。
ADAS還可以通過車輛內部的感測器得到駕駛員的注意力資訊。據此，ADAS將能夠判斷駕駛員是否完全把注意力集中於道路，或是否有必要ADAS介入並採取行動，如自動緊急煞車或碰撞規避動作。
感測技術助力 ADAS實現安全駕駛
目前，有幾種感測器技術正在ADAS的實作中被進行評估，它們是：
低解析度遠紅外線(FIR)鏡頭
白天/夜間光照水準的變化意味著在許多情況下採用可見光感測器是不切實際的，這種方案需要主動的車內照明，增加了成本。此外，鬍鬚、帽子和顏色鮮豔的衣服也都可以影響光學分類程式。由於處理能力要求，可見光感測系統還需要一個高性能微控制器(MCU)。相比之下，遠紅外線技術工作在5μm至15μm波段，能夠檢測到在人體輻射頻率發出的熱能，可以更好地區分乘客和無生命的物體。
遠紅外線感測系統不受環境光影響，因此，可以省去主動的車內照明。此外，遠紅外線感測系統不需要很高的處理能力。較低解析度遠紅外線成像陣列的推出正在進一步提高系統的性價比，這些陣列整合了簡化的訊號處理技術與高靈敏度熱電堆(Thermopiles)。由於每個遠紅外線畫素都配備有一個放大器和資料轉換器，可以顯著改善系統的訊噪比(SNR)。
主動光感測
先進的光電技術已經開始應用於汽車的人機介面，可實現簡單的手勢接近檢測和識別(圖1)。基於這種技術的系統能夠區分駕駛員和乘客，可以限制駕駛員訪問一些資訊娛樂系統的功能，以免分散駕駛員注意力，而僅有乘客才允許使用這些功能。未來這將成為ADAS的標準配置，可以不斷地更新司機在做什麼、他們的手在哪裡等資訊，因而可以判斷他們在任何給定時間點作出反應的能力。
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| 圖1 基於光學技術的汽車人機介面 |
市場上已經有一些解決方案，它們基於強大的多通道、近距離光學感測機制，能夠應對汽車場景中所常見的背景光水準的巨大變化。整合到這種系統的每個感測器IC具有兩個獨立的、同時工作的光測量通道。這些可以被用來檢測來自用戶手上的主動光反射，同時整合式環境光抑制將確保這些通道不容易受到干擾光線的影響。LED發射出一系列短脈衝光波，這些經用戶手反射而被感測器IC檢測到，之後轉換為數位訊號，而背景光則被抑制掉。這種方案中，只有LED和光探測器等硬體必須設置在控制台前面，所有其他硬體都可以安裝在控制台後面的可用空間，從而使整合更加容易。
時間飛行(ToF)鏡頭系統
該系統含有一個紅外線光源，所發出的光束照射到障礙物後被反射回到ToF感測器。感測器通過檢測反射的紅外線訊號，並與基準訊號進行比較，可確定光傳輸過程中所造成的相移，之後計算出到障礙物距離的輸出資料。根據這個原理，可以得到高品質的3D圖像(圖2)。
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| 圖2 ToF感測系統 |
ToF感測系統需要有足夠高的不受汽車環境中陽光影響的能力，才可以用來安裝在汽車儀錶盤內，以便能夠採集到駕駛員注意力等重要資料。已經上市的多畫素圖像感測器能夠支援非常高動態範圍，配備有多種靈敏度水準，能夠精確檢測相關場景的細節，由於陽光而導致的問題現在可迎刃而解。
(本文作者任職於Melexis)