駕駛輔助技術日新又新 ADAS為全自動駕駛鋪路
自動駕駛2017年可望實現
大多數人對把車輛控制權移交給電腦或處理器心存忌憚，這是因為他們可能不瞭解，市場上的大多數汽車及其關鍵和非關鍵功能，都是透過半導體元件進行管理，如感測器(Sensor)、處理器(Processor)和微控制器(MCU)等。
事實上，電腦負責控制這些重要的汽車功能已有30多年的歷史。引擎控制單元(Engine Control Units, ECU)(圖1)或動力傳動控制模組(PCM)都是電腦透過感測器陣列控制內燃機引擎上的一系列執行器，以確保最佳的引擎性能。電腦讀取內置在引擎中的多個感測器，並即時決定何時打開和關閉進氣口和進油口及點燃火星塞。
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| 圖1 典型的引擎控制單元 |
1980年，當時為摩托羅拉(Motorola)的飛思卡爾(Freescale)推出全球首個發動機電子控制單元，此後，微處理器(MPU)控制電子燃油噴射一直是燃油噴射系統的標準方法。飛思卡爾32位元Qorivva微控制器系列已為目前的動力傳動系統和混合動力系統提供支援，也廣泛用於許多柴油、汽油和混合動力傳動系統電子中。
變速器控制裝置是指控制現代化電控自動變速器的裝置。這些控制器通常使用汽車感測器以及引擎提供的資料，計算何時換擋與如何換檔才能實現最佳性能、提高燃油經濟效益，並延長變速器的使用壽命。汽車變速器的自動換檔不再透過傳動液或機動方式觸發，而是由電腦負責決定何時換檔，並使用機電執行器切換變速器的齒輪。
防鎖死煞系統(Anti-lock Braking System, ABS)(圖2)是一自動化系統，其允許汽車的車輪在煞車時保持與路面的牽引接觸，防止車輪停止轉動，從而避免打滑失控，這意味著電腦即時決定透過液壓閥向煞車系統施加多少煞車液。克萊斯勒和賓士等汽車製造商自1971年以來一直透過處理器控制車輛的重要功能，於不久後，大多數其他汽車製造商也相繼採用此方法。
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| 圖2 ABS使棘手的煞車情況變得安全 |
電子輔助駕駛(Drive By Wire, DBW)(圖3)用機電系統取代傳統的汽車人機介面；例如，當轉動方向盤或踩下油門踏板時，駕駛員不再駕駛機械系統(最終導致車輪轉動或向引擎輸送更多汽油)，而只是觸發一些感測器，並將這些感測器的資訊發送給相應的控制單元，該電腦最後採取相應的行動(轉向、傳送更多汽油或煞車)。日產(Nissan)可能是第一家將該系統融入到量產車型的汽車製造商，大大提高駕駛汽車所用控制項的靈活性與可設定能力。
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| 圖3 電子輔助駕駛系統實施示意圖 |
上述範例展示目前採用嵌入式電子系統的好處，並清楚表明汽車製造商對目前解決方案的信任。不僅如此，嵌入式電子系統還可以成為自動駕駛系統的一部分，透過控制器區域網路(CAN)或FlexRay通訊匯流排與周圍的環境進行通訊，但它們無法分辨轉彎或加速命令是人為操作還是電子控制單元發出的。電子控制單元根據地圖和感測器決定採取什麼行動。但未來電子系統和基礎晶片解決方案能否在量產車型中把自動駕駛變成現實？飛思卡爾及其合作夥伴提供的硬體和軟體解決方案已逐漸克服相關挑戰，最快將於2017年實現這一目標。
主動安全系統可供採用
目前，市場已準備好採用主動安全系統；安全系統是指可控制車輪避免發生危險的系統，如安全煞車輔助系統、牽引力控制系統和防撞系統。
安全煞車輔助系統能夠檢測潛在的危險情況，並且增加煞車力度。研究顯示，即使駕駛員反應夠及時，也可能無法施加足夠的煞車來避免撞車(圖4)等事故發生。
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| 圖4 由於猶豫遲疑、反應速度等原因，駕駛員可能無法及時施加必要的煞車力來避免撞車。 |
．防撞系統
防撞系統利用雷達(Radar)、雷射和網路攝影機(Webcam)感測器探測逼近的碰撞，一旦檢測到情況，可能只提供警告，也可能自動採取行動(如煞車、加速或轉向)，毋須駕駛員輸入命令。
交叉車流輔助應用透過雷達、網路攝影機及其他可能的感測器探測從汽車左側或右側接近的車輛，能夠對駕駛員達到提醒作用，或直接採取行動，如煞車。
擁有夜視特性的手持相機已上市很長的一段時間，該特性現在已開始出現在高階量產汽車中；包含在環境中閃耀的紅外光(這種光對人眼不可見)，其反射的輻射可以透過電荷耦合元件(CCD)相機或其他感測器捕捉到。重建後的圖像顯示在抬頭顯示器(HUD)或中控台顯示幕上，也可能更進一步處理圖像，識別危險、動物或行人，透過閃爍的燈光或顯示警告吸引駕駛員的注意力。
駕駛員監測是一種汽車安全系統，目前出現在高階汽車中。其使用紅外線感測器、網路攝影機以及一個處理器達到眼部追蹤，目的在當駕駛員沒有注意路況時協助提醒危險。此外，該系統還能夠檢測到駕駛員睏倦，並採取行動，如閃爍燈光或發出提示音，讓駕駛員重新注意路況。
智慧後置網路攝影機分析影片內容，檢測物體和人；不單是簡單地將影片內容傳送給顯示幕，而是透過網路攝影機本身處理器來處理圖像，檢測在圖像上反向或疊加圖形的過程中是否會遇到危險，最後再將結果傳送給顯示幕，展示給駕駛員。
盲點檢測(圖5)是基於車輛的感測器裝置，用於檢測位於駕駛員側面和後方的其他車輛。一旦在視為盲點的區域檢測到車輛，會向駕駛員提供可視、可聞的警示。用於盲點探測的感測器可以建構於雷達或網路攝影機，但無論採用什麼方法，都需要進階處理能力才得以實現此功能。
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| 圖5 盲點檢測系統透過閃爍後視鏡上的LED燈並發出警報音，提醒駕駛員出現在盲點區的其他車輛。 |
ADAS技術提升 自動駕駛指日可待
這些現有系統及未來新一代功能，將在未來的汽車上實現先進駕駛輔助系統(ADAS)(圖6)。先進駕駛輔助系統是專為在複雜的車輛控制過程中協助、補充，甚至取代駕駛員而開發的系統；其提供包括自適應巡航控制、盲點監控、車道偏離警告、夜視、車道保持輔助，以及帶有自動轉向和煞車干預的碰撞預警系統。ADAS預測技術擁有汽車移動的部分控制權，從而防止出現事故。這些自動化安全系統為未來的全自動汽車鋪了一條康莊大道。
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| 圖6 在不久的將來將出現的一些ADAS應用 |
從現在的安全輔助汽車，到未來的自動駕駛汽車，廠商不斷推動最具創新性的ADAS讓車輛更加安全，期在不久的將來實現部分或全自動駕駛。
