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

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

在最大層面上，ADAS通過采用各種處理器、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)計正以極端的方式轉(zhuǎn)變。例如，機械動力轉(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普遍特征。

隨著車輛對非常規(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，然后分析執(zhí)行兩項關(guān)鍵ADAS技術(shù)的挑戰(zhàn)。LiDAR和線控轉(zhuǎn)向。

車輛自動化的級別

美國汽車工程師學會（SAE）以0至5級的標準來描述汽車自動化水平。

SAE的0級是指沒有任何自動化的車輛。這是一種監(jiān)測環(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 "主動安全系統(tǒng) "的幫助，如自動緊急制動或車道偏離警告。

SAE 1級指的是向駕駛員提供轉(zhuǎn)向或制動/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級車輛同時提供這兩種幫助，在某些情況下允許 "脫手 "體驗--盡管用戶必須不斷觀察環(huán)境。

SAE 3級是指 "不看 "自動化，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)該準備好在需要時控制車輛。

SAE第4級是指（"心不在焉"）的自動化，在駕駛員未能對干預(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（"方向盤可選"）描述了一種自主駕駛的車輛，永遠不需要人類的參與。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行自主自駕。

自主車輛市場正在快速增長。2021年的價值約為944億美元，專家認為在2030年之前，市場將以每年超過30%的速度進一步增長。

汽車制造商正在爭奪這個快速發(fā)展的市場的份額。例如，特斯拉汽車配備的硬件，特斯拉聲稱將在未來實現(xiàn)100%的自動駕駛，其自動駕駛軟件的測試版本目前符合2級自動化。

同時，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級汽車，計劃在未來幾年內(nèi)推出。豐田和本田已經(jīng)在測試和試用4級汽車。

激光雷達

了解駕駛環(huán)境對于駕駛自動化系統(tǒng)至關(guān)重要。激光雷達——光探測和測距的首字母縮寫詞——是用于實現(xiàn)這一目標的核心技術(shù)之一。

激光雷達的功能類似于RADAR（無線電檢測和測距）。這兩種技術(shù)都可以通過產(chǎn)生電磁輻射脈沖并記錄脈沖反射所需的時間來評估距離。

然而，與雷達相比，激光雷達在自動駕駛車輛中具有重要的性能優(yōu)勢，因為它使用激光而不是無線電波。這使得激光雷達系統(tǒng)能夠開發(fā)出比雷達系統(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劃在其未來車型中添加 激光雷達傳感器，沃爾沃提到該系統(tǒng)將使他們的汽車事故減少 9%。

激光雷達設(shè)備具有多面性和敏感性。如果激光雷達密封由于故意破壞、小碰撞、碎石或自然損壞而出現(xiàn)故障，水和水蒸氣就會開始滲入外殼。進水不僅會損害光學性能，而且隨著時間的推移，還會導致電子設(shè)備腐蝕的危險。

線控轉(zhuǎn)向

從傳統(tǒng)的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)過渡到線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是車輛設(shè)計最重要的改變之一。

動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使用電動或液壓致動器來幫助駕駛員使用方向盤轉(zhuǎn)動車輛的車輪。重要的是，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是故障安全的。它們在駕駛員和車輪之間集成了完整的機械連接，確保駕駛員在動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障時仍能駕駛汽車。

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

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

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵目標是通過讓汽車控制轉(zhuǎn)向功能來提高安全性和駕駛員體驗。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)在所有駕駛場景中的可靠性和功能安全性。

用靈敏的電子連接取代堅固的機械連接強調(diào)了檢查自動車輛進水的重要性。在這里，問題更多的是水位而不是濕度，但危害同樣嚴重。電子設(shè)備進水會導致腐蝕并產(chǎn)生意外故障。

自動駕駛汽車法規(guī)

對于達到 SAE 4 級和 5 級的車輛，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和 激光雷達等 ADAS 必須可靠并由故障安全機制保護。必須嚴密監(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)嚴重錯誤。

聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會 (UNECE) 現(xiàn)在參與了一個法律框架，以確保自動駕駛汽車保持高水平的安全性。

自動轉(zhuǎn)向和車道保持系統(tǒng)的兩個關(guān)鍵協(xié)議——分別是 UNECE 79 和 UNECE 157——迫使制造商說明系統(tǒng)如何在出現(xiàn)進水或其他問題時不會出現(xiàn)故障。

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

來自瑞士 Sensirion AG 的傳感器

20 多年來，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)用中的濕度檢測而設(shè)計。SHT4xA 可以測量精度為 ±2% 的相對濕度和 ±0.3 °C 的溫度。它滿足了用于自動駕駛車輛的具有挑戰(zhàn)性的可靠性要求。

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

該傳感器非常適合 SMT 組裝，其可潤濕側(cè)面封裝可確保對組裝好的印刷電路板 (PCB) 進行自動光學檢測 (AOI)。在相同的硬件系統(tǒng)上，Sensirion 正在設(shè)計一個真正的水傳感器，提供安全開關(guān)式的水進入重要電子設(shè)備的跟蹤。

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