自從卡爾本茨在1885年首先發(fā)明了真正的汽油動力汽車，汽車技術在過去的一個世紀里已有卓越的進步，如防鎖死煞車系統(tǒng)、動力轉向系統(tǒng)、雨刷、電子穩(wěn)定控制、導航控制等等。

根據J.D. Power and Associates的最新研究，38%的汽車購買者將新技術視為購買新汽車的決定關鍵。另一項由德勤管理顧問公司(Deloitte Consulting LLP)在2014年1月所做的調查顯示，在1982至2002年出生，被稱為Y世代的人，有61%的人計劃購買高科技汽車。德勤管理顧問公司負責人 Masa Hasegawa表示，雖然Y世代可能不一定會細看馬力、加速時間或引擎大小等關鍵指標，但他們有著清楚的需求、需要和渴望。此外，Y世代消費者還需要安全科技，尤其是能夠降低分心駕駛風險的功能。

在最近幾年里，消費者越來越渴望先進的汽車技術，這些渴望由科技應用的增加所引發(fā)，并且成為汽車的購買要素，這實際上鼓舞了汽車制造商在使用科技特性做為其在差異化方面的創(chuàng)新。這里討論一些目前汽車市場正在考慮的主動安全技術。

視覺傳感技術

在轉向與倒車時提供查看車后的后視攝像頭現已成為主流。到2018年，美國擬強制要求汽車制造商在每一輛新車內安裝后視攝像頭，因為這項法規(guī)，制造商早在2014年開始推出配備后視攝像頭的新汽車。

目前的新趨勢是環(huán)視攝像頭系統(tǒng)，采用四到五個廣角攝像頭，安裝在汽車的前后方和兩側，提供360度鳥瞰視圖或前/后拆分視圖，而一些更先進的系統(tǒng)甚至可以提供盲點檢測和停車輔助。

早在2005年，夜視攝像頭就已經配置在奔馳S系列汽車中?，F在，E系列汽車也提供這項技術。通常，夜視攝像頭使用長距離發(fā)光二極體(LED)燈，使汽車前方的距離看得更遠。當前的夜視攝像頭還增加了行人檢測，當行人或物體靠近車輛時，以監(jiān)視器或汽車擋風玻璃上的抬頭顯示器(Heads-up Display)給駕駛者提供警告資訊。

自動遠光燈控制是一項新的技術，使駕駛者能夠更好地看清道路彎道周圍。根據公路損失資料協(xié)會(Highway Loss Data Institute)的調查，使用自適應前大燈(Adaptive Headlights)后，財產損失責任保險的索賠下降了10%。為實現自動調節(jié)，攝像頭被安裝在后視鏡上，當汽車接近迎面而來的車輛，以及汽車在同一方向行駛中超車時進行檢測，并關掉遠光燈。它可以在近光和遠光間切換，但會根據迎面車輛的接近距離而逐漸增大或降低燈光分布。此外，它還可在急轉彎時對遠光燈進行調暗，在完成轉彎后，假如沒有迎面車輛駛近時，重新啟用遠光車前燈。

其他創(chuàng)新的車輛安全特性包括自我調整導航控制、前部碰撞警報系統(tǒng)、自動緊急制動;行人檢測和車道偏離報警也越來越普及。這些特性使用攝像頭或者攝像頭加雷達/鐳射雷達來監(jiān)測道路以及危險狀況，甚至有時輔助駕駛者來自動剎車，從而避免撞車。因此，自動緊急剎車系統(tǒng)在新汽車中日益普及。

駕駛者監(jiān)控是汽車技術中的最新應用，使用攝像頭來檢測瞌睡的駕駛者，當認為駕駛者疲勞或不清醒時便發(fā)出視覺或聲音警告。駕駛者監(jiān)控系統(tǒng)須要考慮的其他因素還包括車速、道路狀況、加速和減速模式。

在不久的將來即可應用到車輛上且基于視覺的技術，包括了用于人機界面的手勢識別、后視鏡/側視鏡替代方案，以及安全氣囊配置。在手勢控制中，駕駛者可以與資訊娛樂中心或控制臺相連接，毋須觸摸任何按鈕或顯示器。在后視鏡/側視鏡替代方案方面，可使用攝像頭在車載屏幕上即時顯示后方/側方的狀況。至于安全氣囊配置，攝像頭可以檢測方向盤后駕駛者的準確位置，萬一發(fā)生碰撞，安全氣囊可以精確配置來保護駕駛者的要害部位。

這些新功能的一個實際例子就是雪佛蘭的2015款 Corvette，其帶有用于性能資料記錄儀的攝像頭，按照駕駛者的視角安裝在頂蓬裝飾中，并將資料記錄在SD卡。

雷達傳感技術

由于成本下降，越來越多雷達系統(tǒng)被用于汽車應用中，尤其在短程和遠端檢測和識別中更為明顯。遠端雷達系統(tǒng)通常安裝在汽車的前部，用于前視應用，比如自我調整導航控制、制動輔助和碰撞警報。奧迪的Pre Sense Front Plus是遠端雷達系統(tǒng)實例，設計用于幫助避免或減少碰撞前方車輛后部的事故，無論前方車輛是移動中還是靜止的。

短程雷達系統(tǒng)包括盲點檢測、側碰警報、兩側來車警告系統(tǒng)(Cross-traffic Alert)和車道變換輔助?？巳R斯勒的Cross Path Detection System包括外側視鏡中的視覺指示器。福特的系統(tǒng)稱為Cross Traffic Alert，是外側視鏡報警指示器。

近期的技術發(fā)展推動是將無線連接增加到車輛中。這種設計的優(yōu)勢之一是采用無線區(qū)域網路(Wi-Fi)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)訊號組合，車輛可以與其他車輛(V2V)或道路基礎設施(V2I)進行通訊。

這方面的實例就是在一列車輛中，當前面一部汽車開始剎車，后面的所有車輛都接收到訊號并相應地修改速度和距離。在車輛對基礎設施通訊實例中，汽車可以變成一個熱點，并用無線電接收任何建基于位置的服務資訊。聯(lián)網汽車還可以與自動駕駛聯(lián)合工作。美國國家公路交通安全管理局最近宣布，鑒于美國聯(lián)網車輛具有極佳的安全效應，他們正提議在10年內強制在新汽車中使用某些技術。該公告給制造商發(fā)出訊息，那就是車聯(lián)網的車輛代表了汽車安全的下一階段發(fā)展趨勢。

攝像頭技術在ADAS中扮演關鍵環(huán)節(jié)

到目前為止，本文已經探討了許多新的汽車技術。在所有這些技術中，以影像為基礎的系統(tǒng)是最突出的。隨著攝像頭成本下降、傳感性能提升和智慧視覺演算法的發(fā)展，在不久將來，至少八到十個攝像頭將在后視/環(huán)視和夜視系統(tǒng)、先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、視鏡替代和行車記錄儀、駕駛/車輛界面等應用中使用。

不久將來，正如手機一樣，由于攝像頭可提供的安全性和便利，當消費者決定購買汽車時，攝像頭將成為汽車的關鍵差異化因素。根據產業(yè)的調查研究，到2020 年攝像頭出貨量將上升到超過二億部。汽車攝像頭應用的關鍵成長因素將會是ADAS，2014年歐洲NCAP開始推動這項安全要求，而從2018年開始，美國將強制實施后視攝像頭。另外，環(huán)視攝像頭應用和停車輔助也將在這段預測期間快速成長。[!--empirenews.page--]

與手機用攝像頭不同，車規(guī)級攝像頭要求更嚴格，尤其在低照度下的性能、動態(tài)范圍、近紅外線(NIR)敏感性、在攝氏-40到+105℃寬溫度范圍下的圖像品質、長期可靠性、圖像資料完整性和穩(wěn)健性等方面。另外，所有出貨給汽車應用的圖像傳感器都要求符合AEC-Q100以及在ISO/TS 16949認證的設施中生產。如果在廣泛的品質/可靠度性能方面沒有大量的研發(fā)和投入，就很難為汽車視像系統(tǒng)設計和制造圖像傳感器。隨著安全應用中智慧設計的增加，例如ADAS，圖像傳感器的性能也須要相應地提高。

以下是在圖像傳感器技術方面的某些關鍵進展，可滿足當前和未來汽車影像系統(tǒng)的需求：

1、低照度功能

對于汽車應用來說，低照度下的性能非常重要。例如，在后視攝像頭中，有時僅有的光源來自汽車的倒車燈。為了看到汽車后部區(qū)域，須要安裝具有非常好圖像傳感器的攝像頭，以便在低于1勒克斯(Lux)的環(huán)境中進行查看。

2、高動態(tài)范圍

在實際駕駛情況下，常常會遭遇很有挑戰(zhàn)性的高反差背光條件。如果有太亮的光，部分圖像可能發(fā)白或出現斑點。更糟的是，如果場景既有非常明亮的區(qū)域，也有非常暗的區(qū)域，普通攝像頭將很難準確地捕捉整個場景，這樣的極端情況須要攝像頭在超過100dB的動態(tài)范圍內工作。

如果沒有高動態(tài)范圍(HDR)，交通標志識別、物體檢測等ADAS應用中的準確性將會變差。為實現HDR攝影機，圖像感測器需要特殊的曝光技術來增強動態(tài)范圍，以便捕捉非常亮和非常暗的部分場景。靈敏的HDR汽車成像儀，能夠在明顯不同的照明條件下工作，而這正是汽車攝像頭應用的一個關鍵特性。

3、NIR敏感性

駕駛者監(jiān)控、手勢控制和夜視等新興應用需要非常高的近紅外光敏感性，因為此類應用需要850至940nm的近紅外線光譜儀來照亮場景或實現3D感測工作。

小結：

隨著ADAS和后視/環(huán)視系統(tǒng)的發(fā)展，汽車正變得越來越智慧和越來越安全。CMOS圖像傳感器的性能，將成為準確捕捉不同場景的關鍵因素。如果無法正確地捕捉場景信息，系統(tǒng)下游的其余部分可能影響信息的準確性，因而導致錯誤的決定。在系統(tǒng)采集和處理之初，基于視覺解決方案的CMOS圖像傳感器提供準確的信息做為開始是極其重要的。隨著ADAS系統(tǒng)變得更先進，它將為朝向自動駕駛趨勢發(fā)展做好準備。借助結合V2V和V2I的連接，自動駕駛是汽車技術發(fā)展過程中的下一個里程碑。

許多產業(yè)專家預測，自動駕駛將從2025年開始在大眾市場應用中成為現實。美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)正在考慮設置自動駕駛專用車道。有許多討論是關于如何加快自動駕駛技術的大量應用，基于CMOS圖像傳感器的視覺系統(tǒng)將成為實現此目標的關鍵因素。