人性化感测技术 创造车用安全艺术

    生命的绿洲，在于安全。

    安全为车辆发展的重中之重，而感测技术则是牢牢把关新一代车辆安全的优等生。自汽车发明以来，陆上交通事故频发，情况日益严峻。汽车工业被喻为封闭且较为传统的产业，但各家汽车大厂长久以来莫不是朝着安全、舒适的方向努力不辍。电子产业厂商也明白这个趋势，针对车用安全等相关应用，提出许多技术方案，让化车辆朝安全之路更迈进一大步。广泛而言，RFID、ZigBee、无线感测网路、微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems，MEMS）、影像感测、声波、温度感测等皆属于感测技术的领域。就应用市场来看，考量到人体安全、驾驶与车内环境等因素，车用感测使用的技术类别之广，说是集感测技术之大成也丝毫不为过。

　　无线感测技术　提供个人化服务

　　无线感测技术的应用相当广泛，因应用领域不同，可对车辆使用者提供安全且个人化的服务。无线感测应用早期以军事用途为大宗，再开始流向往民间应用，如交通工程、矿坑监控、地理侦测等，其后再往智慧家庭领域移动。时至今日，汽车领域也成为无线感测技术的应用范围之一。

　　车用领域的无线感测技术涉及到人身安全，系统要求远比智慧家庭的无线感测系统来得高。举例来说，车内的二氧化碳浓度的感测事关重大，二氧化浓度过高，轻则影响驾驶精神，严重则会导致闷死。基于上述理由，感测器的灵敏度势必要加以提升，一旦浓度过高，通过系统的讯号转换，通知车内人员车内二氧化碳浓度过高，提醒驾驶打开窗户让空气流通。

　　防盗系统也可透过无线感测系统，变得更加聪明而人性化。以往防盗系统通常透过车主身上的无线发射器，按钮一按，即可以解除防盗系统。但由于超低功耗的电源管理与射频制程等技术进步许多，无线感测的功耗也大幅降低，车主身上可以携带一个无线射频系统，同时控制所有车门，车主靠近哪个门，门就自动开启，其他门则仍保持未开状态，十足是充满智慧的防盗系统。同时，配合车载控制系统，更可搭配车主喜好，先播放音乐、车内空调与调整坐位空间。因此，整体而言，无线感测技术的应用相当广泛，可因应用领域不同，对于车内使用者提供安全且个人化的服务。

　　MEMS Sensor敏感称王扮车体安全关键角色

　　光靠无线感测网路，对于车内人员安全的保护仍然不够。这时，微机电系统就扮演车体运动的关键角色。早期产业界并不重视微机电系统，直到iPhone与WII现身江湖，MEMS才真正被发扬光大。

　　但MEMS早已大量运用车体运动上，主要塬因在于车体运动时会有加速、爬坡与遭遇路面不平等运动现象，透过MEMS Gyro scope即时侦测车体的运动状况，回报给车身控制系统，进一步控制车身，避免车身过度倾斜造成翻覆，或是过度打滑造成失控冲撞。考量到车内人员的安全，MEMS的敏感度与反应速度相对重要许多。举例而言，MEMS其中一项应用——加速度计，可以计算车体在行驶运动的时速，一旦出现冲撞车祸，受到撞击的瞬间，加速度计立刻算出撞击速度，再透过有电子控制元件的安全气囊，决定是否要启动安全气囊保护人体安全。

　　影像感测加红外线　开车停车无顾虑

　　影像侦测可分为驾驶人精神状况、行车距离与倒车侦测叁大应用，目前应用为广泛的是倒车侦测，尤其台湾地小人稠，家家户户皆有房车，如何在狭小的空间停车，就成为一大挑战。若再配合红外线功能，更是如虎添翼，透过反射塬理计算车子与障碍物的距离，驾驶者能更明确掌握尚有多少的安全停车空间。

　　考量行车安全，许多车载系统的解决方案的提供商，也开始思考如何更进一步防范车祸发生，其中，驾驶人精神状况与行车距离两大应用，为产业界所热烈讨论。透过影像侦测，如眼睛是否平视前方、眼睛是否有闭上、头部摇晃的频率等，判断驾驶人的精神状况如何并加以提醒。系统设计通常由摄像镜头进行影像撷取，透过类比数位转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC）进行讯号转换，再将资料传给DSP（Digital Signal Processor;数位讯号处理器）。只要事先在DSP里烧录许多驾驶者危险动作资料，配合软体驱动进行高速运算，再将运算结果转送至其他电子系统，迅速提醒驾驶者相关注意事项，避免发生事故。

　　总体来说，感测技术并非单一电子元件即能完成的技术概念，而是一个完整且可运作的电子系统，其系统元件可包括：讯号接收元件、ADC、处理器、FPGA与DAC（Digital-to- Analog Converter;数位类比转换器）与电源管理元件等。考量到车用安全电子领域，由于涉及车内使用者的生命安全，元件本身的稳定度、耐撞、作业温度、反应速度与度等，都是缺一不可的重要关键。半导体元件业界推出相关的规范，如IEC61508、AEC Q-100与ISO / TS 16949:2002，以符合车用系统厂商的需求。

　　生老病死，本是人生不可避免的路程，可是安全事故却又无形地给人的生命加上了一道枷锁。现实环境中，车用安全是目前为迫切需要解决的问题。再高科技的产品，终仍须回归市场需求，产业所扮演的角色，便是提供对应方案解决问题，提供人们生命更多的安全保障。

　　MEMS

　　MEMS是微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）的英文缩写。MEMS是美国的叫法，在日本被称为微机械，在欧洲被称为微系统，它是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的，目前MEMS加工技术还被广泛应用于微流控芯片与合成生物学等领域，从而进行生物化学等实验室技术流程的芯片集成化。

　　MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，采用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。MEMS技术正发展成为一个巨大的产业，就象近20年来微电子产业和计算机产业给人类带来的巨大变化一样，MEMS也正在孕育一场深刻的技术变革并对人类社会产生新一轮的影响。目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。大多数工业观察家预测，未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势，年平均增加率约为18%，因此对对机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。