先進(jìn)的車輛逐步依靠先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）來(lái)促進(jìn)更容易、更安全和更有效的駕駛。

ADAS的范圍不同，從基本的 "動(dòng)手 "功能，如巡航控制，到可以自動(dòng)進(jìn)行緊急制動(dòng)、變道和停車任務(wù)的高科技系統(tǒng)。

在最大層面上，ADAS通過(guò)采用各種處理器、傳感器和執(zhí)行器，合作處理所有與駕駛有關(guān)的任務(wù)，使車輛變得完全自主。

ADAS在新車中的加速執(zhí)行意味著車輛設(shè)計(jì)正以極端的方式轉(zhuǎn)變。例如，機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置正在被完全電子化的 "線控轉(zhuǎn)向 "控制裝置所取代，而LiDAR傳感器和攝像頭在車輛上的定位正在成為一個(gè)普遍特征。

隨著車輛對(duì)非常規(guī)技術(shù)的逐漸依賴，汽車制造商必須找到保證其功能安全的方法。本文將介紹ADAS的最新趨勢(shì)，然后分析執(zhí)行兩項(xiàng)關(guān)鍵ADAS技術(shù)的挑戰(zhàn)。LiDAR和線控轉(zhuǎn)向。

車輛自動(dòng)化的級(jí)別

美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)（SAE）以0至5級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)描述汽車自動(dòng)化水平。

SAE的0級(jí)是指沒(méi)有任何自動(dòng)化的車輛。這是一種監(jiān)測(cè)環(huán)境、加速和減速一直依賴人類駕駛員的車輛。然而，它可能得到臨時(shí) "主動(dòng)安全系統(tǒng) "的幫助，如自動(dòng)緊急制動(dòng)或車道偏離警告。

SAE 1級(jí)指的是向駕駛員提供轉(zhuǎn)向或制動(dòng)/加速幫助的車輛--例如，自適應(yīng)巡航控制或車道居中--而SAE 2級(jí)車輛同時(shí)提供這兩種幫助，在某些情況下允許 "脫手 "體驗(yàn)--盡管用戶必須不斷觀察環(huán)境。

SAE 3級(jí)是指 "不看 "自動(dòng)化，車輛可以管理所有基本的駕駛，包括檢查駕駛環(huán)境。然而，人類駕駛員應(yīng)該準(zhǔn)備好在需要時(shí)控制車輛。

SAE第4級(jí)是指（"心不在焉"）的自動(dòng)化，在駕駛員未能對(duì)干預(yù)呼吁作出反應(yīng)的情況下，車輛可以安全地靠邊停車。

SAE第5級(jí)（"方向盤可選"）描述了一種自主駕駛的車輛，永遠(yuǎn)不需要人類的參與。這樣的車輛可以在所有道路環(huán)境下，在世界任何地方，在任何天氣情況下進(jìn)行自主自駕。

自主車輛市場(chǎng)正在快速增長(zhǎng)。2021年的價(jià)值約為944億美元，專家認(rèn)為在2030年之前，市場(chǎng)將以每年超過(guò)30%的速度進(jìn)一步增長(zhǎng)。

汽車制造商正在爭(zhēng)奪這個(gè)快速發(fā)展的市場(chǎng)的份額。例如，特斯拉汽車配備的硬件，特斯拉聲稱將在未來(lái)實(shí)現(xiàn)100%的自動(dòng)駕駛，其自動(dòng)駕駛軟件的測(cè)試版本目前符合2級(jí)自動(dòng)化。

同時(shí)，包括梅賽德斯、寶馬和現(xiàn)代在內(nèi)的制造商正在制造SAE 3級(jí)汽車，計(jì)劃在未來(lái)幾年內(nèi)推出。豐田和本田已經(jīng)在測(cè)試和試用4級(jí)汽車。

激光雷達(dá)

了解駕駛環(huán)境對(duì)于駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)至關(guān)重要。激光雷達(dá)——光探測(cè)和測(cè)距的首字母縮寫詞——是用于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的核心技術(shù)之一。

激光雷達(dá)的功能類似于RADAR（無(wú)線電檢測(cè)和測(cè)距）。這兩種技術(shù)都可以通過(guò)產(chǎn)生電磁輻射脈沖并記錄脈沖反射所需的時(shí)間來(lái)評(píng)估距離。

然而，與雷達(dá)相比，激光雷達(dá)在自動(dòng)駕駛車輛中具有重要的性能優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗褂眉す舛皇菬o(wú)線電波。這使得激光雷達(dá)系統(tǒng)能夠開(kāi)發(fā)出比雷達(dá)系統(tǒng)分辨率更高的周圍環(huán)境 3D 地圖。

包括梅賽德斯-奔馳、沃爾沃和寶馬在內(nèi)的汽車制造商已表示計(jì)劃在其未來(lái)車型中添加 激光雷達(dá)傳感器，沃爾沃提到該系統(tǒng)將使他們的汽車事故減少 9%。

激光雷達(dá)設(shè)備具有多面性和敏感性。如果激光雷達(dá)密封由于故意破壞、小碰撞、碎石或自然損壞而出現(xiàn)故障，水和水蒸氣就會(huì)開(kāi)始滲入外殼。進(jìn)水不僅會(huì)損害光學(xué)性能，而且隨著時(shí)間的推移，還會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備腐蝕的危險(xiǎn)。

線控轉(zhuǎn)向

從傳統(tǒng)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)過(guò)渡到線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是車輛設(shè)計(jì)最重要的改變之一。

動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使用電動(dòng)或液壓致動(dòng)器來(lái)幫助駕駛員使用方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)車輛的車輪。重要的是，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是故障安全的。它們?cè)隈{駛員和車輪之間集成了完整的機(jī)械連接，確保駕駛員在動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)仍能駕駛汽車。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有很大不同。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)向，汽車制造商逐漸選擇將方向盤和車輪之間的機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置替換為全電子聯(lián)動(dòng)裝置。

在采用線控轉(zhuǎn)向的汽車中，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤不再允許改變汽車的方向：相反，方向盤充當(dāng)電子控制器，可以跟蹤、改變或完全忽略其輸入。這取決于汽車的自動(dòng)化水平和駕駛活動(dòng)。

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵目標(biāo)是通過(guò)讓汽車控制轉(zhuǎn)向功能來(lái)提高安全性和駕駛員體驗(yàn)。然而，與LiDAR一樣，這樣做的前提是汽車制造商能夠保證線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在所有駕駛場(chǎng)景中的可靠性和功能安全性。

用靈敏的電子連接取代堅(jiān)固的機(jī)械連接強(qiáng)調(diào)了檢查自動(dòng)車輛進(jìn)水的重要性。在這里，問(wèn)題更多的是水位而不是濕度，但危害同樣嚴(yán)重。電子設(shè)備進(jìn)水會(huì)導(dǎo)致腐蝕并產(chǎn)生意外故障。

自動(dòng)駕駛汽車法規(guī)

對(duì)于達(dá)到 SAE 4 級(jí)和 5 級(jí)的車輛，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和 激光雷達(dá)等 ADAS 必須可靠并由故障安全機(jī)制保護(hù)。必須嚴(yán)密監(jiān)控這些系統(tǒng)的狀況，以便及早發(fā)現(xiàn)惡化情況，防止出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤。

聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì) (UNECE) 現(xiàn)在參與了一個(gè)法律框架，以確保自動(dòng)駕駛汽車保持高水平的安全性。

自動(dòng)轉(zhuǎn)向和車道保持系統(tǒng)的兩個(gè)關(guān)鍵協(xié)議——分別是 UNECE 79 和 UNECE 157——迫使制造商說(shuō)明系統(tǒng)如何在出現(xiàn)進(jìn)水或其他問(wèn)題時(shí)不會(huì)出現(xiàn)故障。

制造商可以采取的確保此類系統(tǒng)安全防止進(jìn)水的唯一步驟是部署能夠在它導(dǎo)致錯(cuò)誤之前檢測(cè)到它的傳感器。濕度傳感器提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的跟蹤 ADAS 的方法，包括 激光雷達(dá)傳感器和線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，安裝明顯的濕度增加作為進(jìn)水的代表。

來(lái)自瑞士 Sensirion AG 的傳感器

20 多年來(lái)，Sensirion 一直致力于制造汽車傳感器。目前，Sensirion 的傳感器被用于眾多新車中。

Sensirion 的 SHT4xA 傳感器是一款超緊湊型數(shù)字濕度和溫度傳感器。它專為重要汽車應(yīng)用中的濕度檢測(cè)而設(shè)計(jì)。SHT4xA 可以測(cè)量精度為 ±2% 的相對(duì)濕度和 ±0.3 °C 的溫度。它滿足了用于自動(dòng)駕駛車輛的具有挑戰(zhàn)性的可靠性要求。

它專為 85 °C/85%RH 可靠性測(cè)試而設(shè)計(jì)，可在冷凝環(huán)境中保持運(yùn)行，并具有用于尖端機(jī)載診斷的內(nèi)置可變功率加熱器。其即將推出的 ASIL A 級(jí)規(guī)范允許直接納入任何適用于功能安全的設(shè)計(jì)。

該傳感器非常適合 SMT 組裝，其可潤(rùn)濕側(cè)面封裝可確保對(duì)組裝好的印刷電路板 (PCB) 進(jìn)行自動(dòng)光學(xué)檢測(cè) (AOI)。在相同的硬件系統(tǒng)上，Sensirion 正在設(shè)計(jì)一個(gè)真正的水傳感器，提供安全開(kāi)關(guān)式的水進(jìn)入重要電子設(shè)備的跟蹤。

總體而言，SHT4xA 的設(shè)計(jì)考慮到了 ADAS 集成，使其成為檢查 激光雷達(dá)和線控轉(zhuǎn)向平臺(tái)中的進(jìn)水和濕度暴露的合適選擇。