利用機(jī)器學(xué)習(xí)管理車輛傳感器退化

作為現(xiàn)代汽車從舊技術(shù)向新技術(shù)過渡的一部分，感應(yīng)式位置傳感器旨在取代霍爾效應(yīng)傳感器，而這一轉(zhuǎn)變本質(zhì)上是為了更好地管理汽車傳感器性能退化相關(guān)問題。

例如，Microchip已經(jīng)推出了用于汽車應(yīng)用的感應(yīng)式位置傳感器，如汽車節(jié)氣門體、變速器齒輪感應(yīng)、電子動力轉(zhuǎn)向和油門踏板。需要位置測量不受雜散磁場的影響，不需要外部磁性裝置。

雖然工程師希望確保傳感器能在不同的溫度范圍內(nèi)工作，但他們擔(dān)心機(jī)械結(jié)構(gòu)的變化和磁性的退化從而影響精度。但是感應(yīng)式位置傳感器使用的是金屬而不是一塊磁鐵，不會隨著時間的推移而老化。

“這是一個重要的組成部分，觀察傳感器退化，無論是發(fā)生在集成電路內(nèi)部還是外部?！盡icrochip高級市場營銷經(jīng)理Mark Smith說，“當(dāng)涉及到傳感器退化時，工程師們在使用感應(yīng)式位置傳感器時，主要擔(dān)心的應(yīng)該是PCB的壽命?！?/p>

這一點(diǎn)也很重要，因?yàn)榉?wù)于汽車應(yīng)用的傳感器IC越來越需要ASIL認(rèn)證。Microchip的感應(yīng)式位置傳感器LX3301A、LX3302A和LX34050符合ASIL-B認(rèn)證，允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)者檢測到90%以上的單點(diǎn)故障。

圖1：LX3302A感應(yīng)式位置傳感器使用了更大的EEPROM，有助于實(shí)現(xiàn)八個校準(zhǔn)點(diǎn)，以確保傳感器測量精度。

傳感器退化管理

目前，該行業(yè)正在從頭開始管理傳感器退化相關(guān)問題，以符合ASIL認(rèn)證。如果這個晶體管壞了，或者那個電路出故障了怎么辦？如果傳感器輸出短路，工程師能做什么？“這是一個不可抗力而且耗時的。”Smith說。

必須進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)，以檢查或證明某些數(shù)字，也稱為覆蓋率。汽車工程師可以創(chuàng)建一個故障，并確保它可以被檢測出來，同時使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的可靠性圖表?！斑@是一個相對簡單的系統(tǒng)，工程師可以有效地處理它們?！盨mith補(bǔ)充道。

今天的車輛使用大約50個位置傳感器，因此從霍爾效應(yīng)傳感器到感應(yīng)式位置傳感器的轉(zhuǎn)變在管理汽車傳感器退化方面至關(guān)重要。除了選擇材料不易退化的傳感器之外，在有效管理車輛中的傳感器退化方面，還有什么可以考慮的？Smith認(rèn)為機(jī)器學(xué)習(xí)是前進(jìn)的方向。

Smith表示，機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以在汽車傳感器出現(xiàn)故障之前實(shí)現(xiàn)模式識別?！捌嚬こ處熆梢苑治鑫宸N不同的傳感器，檢測系統(tǒng)級故障以及更高級別的退化。”

機(jī)器學(xué)習(xí)是未來

汽車行業(yè)開始重視傳感器退化問題，但隨著時間的推移，使用一些先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行退化相關(guān)分析的機(jī)會非常充足。然而，使用機(jī)器學(xué)習(xí)來管理車輛傳感器退化的想法目前還處于初級階段，需要更大的計(jì)算能力。

圖2：機(jī)器學(xué)習(xí)，上升到傳感器級別，可用于創(chuàng)建測量和減輕汽車傳感器退化的模型。來源：Mathworks

這種方法使工程師能夠收集大量數(shù)據(jù)，將其放入機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，然后尋找可能的退化。這就是目前自動駕駛（AV）的設(shè)計(jì)正在做的。史密斯說：“機(jī)器學(xué)習(xí)正在傳感器層面上興起，它可以用來簡化退化測量過程，使診斷過程更加有效?！薄?/p>

汽車傳感器退化的研究非常適合機(jī)器學(xué)習(xí)。事實(shí)上，機(jī)器學(xué)習(xí)需要大量的數(shù)據(jù)，并將其放入一個模型中，以檢測傳感器的故障，這一事實(shí)可以大大提高可靠性并節(jié)省成本。