展望MEMS和傳感器技術(shù)在汽車行業(yè)中的未來(lái)發(fā)展動(dòng)態(tài)

2018年，我們將迎著電子技術(shù)的挑戰(zhàn)，踏上技術(shù)創(chuàng)新之旅。在本文中，我們將展望MEMS和傳感器技術(shù)在汽車行業(yè)中的未來(lái)發(fā)展動(dòng)態(tài)。日前，在MEMS與傳感器高峰會(huì)議（MSEC）上，最令我感到振奮的演講者莫過(guò)于恩智浦汽車事業(yè)部首席技術(shù)官Lars Reger。Reger的發(fā)言不僅囊括了豐富的技術(shù)細(xì)節(jié)，而且采用了最為生動(dòng)形象的敘述方式（并非貶低其他演講者的發(fā)言，他們都非常優(yōu)秀，只是Reger在演講臺(tái)上的感染力太強(qiáng)，充滿激情！）Reger談到了我們作為汽車電子領(lǐng)域的工程師和創(chuàng)新者面臨的大好機(jī)會(huì)，包括連接、自動(dòng)駕駛、電氣化方面，以及行駛安全和信息安全攸關(guān)的移動(dòng)性方面。Reger指出，全球每年有130萬(wàn)人死于交通事故，其中90%的事故都是由于人為錯(cuò)誤導(dǎo)致的。這無(wú)異于一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)！他重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，隨著車輛速度提升，被撞行人的死亡率呈上升趨勢(shì)。在35km/h的車速下，90%的被撞行人幸存；在50km/h的車速下，僅有50%的被撞行人幸存；而在70km/h的車速下，僅有10%的被撞行人幸存。

圖1：電子元器件可實(shí)現(xiàn)汽車的感知、思考、行動(dòng)功能

圖2：傳感器融合技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化駕駛

行駛安全和信息安全

恩智浦的Safe Assure技術(shù)所支持的功能安全著眼于：可預(yù)測(cè)、有規(guī)律的非目的性危害；目前在用的標(biāo)準(zhǔn)被動(dòng)和主動(dòng)安全系統(tǒng)，并且在未來(lái)可實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)安全功能；以及至關(guān)重要的信息安全。汽車行業(yè)概括的一系列自動(dòng)駕駛級(jí)別推動(dòng)了對(duì)傳感器的需求：

- 1、2級(jí)：人類駕駛員監(jiān)控駕駛環(huán)境，一些傳感器控制汽車的軌跡。車輛上還安裝了一些為駕駛員提供輔助的傳感器，例如加速計(jì)、陀螺儀、前向雷達(dá)，以及后向盲點(diǎn)、前向和全景攝像頭。

- 3、4、5級(jí)：自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，采用環(huán)境和慣性傳感器來(lái)監(jiān)控車輛軌跡?，F(xiàn)代傳感器技術(shù)將幫助車輛學(xué)習(xí)如何在周邊環(huán)境中安全駕駛（圖1、圖2、圖3）。憑借各種創(chuàng)新技術(shù)，例如傳感器融合、距離測(cè)量、道路標(biāo)志識(shí)別、路線規(guī)則和地圖、精確定位，以及至關(guān)重要的仲裁功能（主處理器使用名為仲裁的軟件功能，控制解決可能由兩個(gè)不同節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)起的消息傳輸，也叫做沖突），汽車將變得前所未有的安全，特別是在當(dāng)今人類駕駛員容易分心的背景下。

圖3：現(xiàn)代汽車中采用的大量MEMS和傳感器

MEMS慣性傳感器也非常適合安裝在汽車上，因?yàn)樗鼈兛梢詭椭囕v控制自動(dòng)駕駛軌跡，以及關(guān)鍵元件的狀態(tài)，例如在智能輪胎內(nèi)部安裝壓力傳感器。

壓力傳感器

壓力傳感器的汽車應(yīng)用包括胎壓監(jiān)控、行人保護(hù)（保險(xiǎn)杠傳感器能夠檢測(cè)到被撞的行人，立即通過(guò)引爆氣囊掀起車前的引擎蓋，從而緩解碰撞，減少對(duì)頭部的沖擊）、用于展開(kāi)氣囊的側(cè)面碰撞檢測(cè)，以及內(nèi)燃機(jī)引擎中的油箱傳感器、氣體噴射器傳感器、引擎控制模塊（ECM）傳感器，未來(lái)還將逐步應(yīng)用到其他領(lǐng)域。

運(yùn)動(dòng)傳感器

汽車中常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)傳感器包括氣囊傳感器和鑰匙信息安全運(yùn)動(dòng)檢測(cè)傳感器，但也有慣性衛(wèi)星傳感器和側(cè)翻傳感器。在氣囊控制單元區(qū)域內(nèi)部，與y軸和z軸的低g值加速度傳感器配合使用。無(wú)線鑰匙方面的一個(gè)有趣應(yīng)用是防止可能的車道（driveway）攻擊（圖4）。

圖4：在我們都很熟悉的被動(dòng)無(wú)鑰匙門禁應(yīng)用中加裝MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器，可以挫敗竊賊/攻擊者的行動(dòng)，至少可以通知駕駛員/房主

磁傳感器

磁傳感器適用于制動(dòng)/車輪速度、轉(zhuǎn)向、擋風(fēng)玻璃雨刮器控制和引擎控制。Reger表示，我們面臨的挑戰(zhàn)不僅是要掌控汽車的大腦，還要捕捉汽車周圍的環(huán)境。駕駛員必須對(duì)汽車的物理狀態(tài)有十足把握，而現(xiàn)代MEMS和傳感器技術(shù)正處在與模擬世界的接口處。MEMS和傳感器的應(yīng)用還有很多，甚至超過(guò)我們目前的想象，但隨著我們向自動(dòng)駕駛不斷邁進(jìn)，我們將會(huì)發(fā)現(xiàn)更多新奇的應(yīng)用，并利用新開(kāi)發(fā)的傳感器技術(shù)，讓駕駛過(guò)程變得更加安全和愉悅。您可通過(guò)MEMS & Sensors Industry Group（MSIG）隸屬的semi.org了解MEMS和傳感器技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。