无论在道路上还是在空中，车辆创新均应优先考虑性能和安全性

2021年 2月 22日

话题:

作者:

Anne Corning

尽管今年完全采用虚拟方式进行，但2021国际消费电子展（CES 2021）在汽车创新方面并未让人失望。从梅赛德斯-奔驰的 “Hyperscreen” 到约翰迪尔的遥控拖拉机（一天可以播种500英亩），再到各类飞行汽车概念，汽车爱好者们看到了许多有趣的新技术。

荷兰公司PAL-V发布的倾斜螺旋通勤汽车Liberty（左）和通用汽车发布的全新电动垂直起降（VTOL）空中出租车Cadillac Exhibit Zero（右）（图片© PAL-V ©通用汽车）

例如，以色列公司Mobileye 展示了他们新研发的“芯片式激光雷达”，同目前的激光雷达（光检测和测距）系统相比体积更小、重量更轻，可以提高自动驾驶汽车的性能和安全性。该技术并未使用传统激光雷达的飞行时间（TOF）感应方法（该方法会发送离散光脉冲，测量每个脉冲返回传感器所需的时间），“Mobileye的解决方案利用所谓的频率调制连续波（FMCW）技术，发送连续光流。”¹

FMCW系统可以计算目标的范围和速度，比TOF法更加有效。Mobileye的芯片（可能在2025年投产）可以非常准确地进行感应，测距达到200米，是目前雷达系统测距的两倍，能够检测车外的物体和路况。

驾驶员和乘客监控车载传感系统

借助激光雷达，光学传感已成为汽车行业中其他技术的基础——即高级驾驶辅助系统（ADAS），比如驾驶员监控系统（DMS）和乘客监控系统（OMS）。汽车事故是全球事故死亡的主要原因之一；即使几秒种的疏忽也可能造成严重后果。DMS利用各种方法提高安全性，包括嵌入式视觉、传感器、互连、汽车系统基础架构和汽车人机界面（HMI）设计。²例如，在长途卡车运输行业中，DMS每年可以避免大约10万起疲劳事故。³

DMS利用了司机的视觉和生物指标，在检测到疲劳或走神后发送警报。许多系统采用近红外线或近红外光（波长超出人类视觉感知范围），远程感应人员、瞳孔位置和目光、眼睑运动以及近红外感应摄像头捕捉的其他司机警戒性指标。

Subaru获奖的DriverFocus系统介绍

DMS——又称为“守护天使技术”——这种技术非常有用，许多新行业安全标准都包含该系统，对新车如何安装该系统进行规范。2020年，美国国家运输安全委员会（NTSB）建议SAE 2级半自动驾驶车辆安装DMS。欧洲新车评估组织（NCAP）在新修订的碰撞测试安全标准中加入了DMS，要求5星评级车辆必须加装该系统。到2022年，欧盟地区所有车辆必须安装DMS。⁴

许多商用车辆已经使用OMS检测非法乘客或超载。越来越多的乘用车使用OMS监控儿童安全。例如，在炎热的夏天，该系统可以提醒司机婴儿被意外丢在车里。随着自动驾驶出租车的出现，OMS能够保证乘客的健康和安全，预防不当行为，检测落在车上的物品。

确保近红外感应系统的性能

制造商在车辆上安装的光学DMS和OMS一般采用近红外LED或近红外激光器（通常采用垂直腔面发射激光器（VCSEL））。由于近红外光发射可能会危害人的视觉，这种光源必须进行仔细测量，确保其性能处于人眼安全限度内。测量近红外发射器时，必须捕获所有角分布点。测量时错过任何一点，都能导致错过一个可能危害到用户的异常强度发射源，尤其是在长时间暴露的情况下。

近红外光源测量系统应该能够直接测量3D空间内可能的几何分布之间某一光源强度。该系统可以利用傅里叶光学器件，从单一点（光源）捕获所有角发射数据，然后通过辐射测量相机按照2D图像进行评估。

瑞淀的NIR近红外光辐射强度测量镜头解决方案已经测量过数百万套近红外光人脸识别和眼部追踪系统的精度和性能。这套解决方案使用ProMetric® Y16 成像辐射计和一个专门设计的傅里叶光学镜头，在一个2D极坐标测量图像内捕捉±70度之间的3D光发射源。这套小巧的系统可以降低传统系统的角光源测量成本和难度，比如测角仪，并且只需1秒即可捕获整个光源分布（无论是LED的均匀角分布还是激光器产生的图像），无需使用旋转或移动部件。

使用瑞淀的NIR近红外光辐射强度测量镜头捕获然后通过TT-NIRI™ 软件分析，得到极坐标图（左）和截面图（右），显示辐射强度随近红外LED的角度变化。瑞淀的NIR近红外光辐射强度测量镜头解决方案提供一个ProMetric Y16辐照测量摄像头，安装在一个专门设计的镜头上（插入式）。

汽车内饰世界（Automotive Interiors World）最近采访了瑞淀光学系统公司汽车业务总监Matt Scholz，针对车载传感系统（比如DMS和OMS）讨论了汽车安全性期望和监管问题。在采访中，Matt谈到，近红外光源（比如LED和VCEL）可以在不引人注意的前提下检测司机的存在、位置、目光、眼睑运动和姿势；以及选择光源测量系统时的考虑因素，确保准确的传感系统性能。