汽車雷達應用

美國幾年前的超強暴風雪,引發嚴重的交通問題,激盪出汽車主動、被動安全防護機制商機,隨著新應用不斷出現,車用防撞雷達需求有增無減,推升台灣供應鏈相關產品營收。

文.李泰宏

隨著美國高速公路交通安全局與高速公路安全保險協會(IIHS)兩大機構與主要車廠達成協議,2022年九月一日後上市的新車必須全數加裝前方撞擊預警系統與自動緊急煞車系統(Autonomous Emergency Braking, AEB),以避免因為駕駛人分心而追撞前方減速車輛,法人指出,包括明泰(3380)、啟碁(6285)、原相(3227)、聯傑(3094)、F-IET(4971)等廠商相關產品營收貢獻將逐步提升,成為獲利重要來源。

車用防撞雷達商機大爆發
 

法人表示,物聯網是支撐近來網通股價表現最重要的話題之一,車聯網更是其中相當被看好的領域,然而就車聯網的層次來看,屬於門檻較高的產業,相關的聯網設備想要通過車廠認證,往往需要很長一段時間,在技術水準、時間及安全要求等成本都相對較高之下,廠商若能順利打入供應鏈,營運表現也相當值得期待。根據研調機構拓墣指出,隨著車載資通訊系統不斷推陳出新,後續會有更多車款會將車聯網系統納入基本配備,預估到2020年全球聯網車比例將高達七五%。

無人駕駛 汽車電子智慧化發展

TrendForce旗下拓墣產業研究所車輛電子分析師張仙平表示,在無人駕駛/自動駕駛車輛與新能源車的趨勢帶動下,車輛產業將朝零污染與智慧化發展,結合新的感測技術也使未來汽車行車資訊輸出與輸入介面與傳統汽車迥異,提升汽車電子化的程度,其中國際車廠以更貼近現實需求的高度駕駛輔助系統,結合新能源車作為新一代車輛開發主軸,進一步與半導體廠商密切合作,以及推出造型新穎的概念車,同時強調自動駕駛功能,都是推升汽車防撞雷達的重要需求。

張仙平表示,各大國際車廠在無人駕駛/自動駕駛車的實現已轉變為更加實際的功能,如在使用者介面上提供更加方便直覺的使用體驗,間接帶動螢幕在車輛上的應用需求,未來車用螢幕將朝向數量更多、尺寸更大的方向發展。另外,處理器能力提升讓畫面處理更加精緻,也使駕駛人更加信任無人駕駛功能,如Nvidia發佈針對自動駕駛的超級電腦與整體解決方案,大幅提升GPU效能,搭配雲端運算提供更加精確的駕駛資訊及預測。

法人指出,AEB系統是透過車頭前方的毫米波雷達,結合影像感測器,有效掌握車輛與前車,或是其他行進方向上的交通狀況,一旦系統預測可能會有狀況時,就會先行以聲響、警示燈號等方式,提醒駕駛人留意並減速,如果駕駛人未做出反應,系統則會主動介入強制煞車。

惡劣天候 催生防撞雷達需求

其中推動防撞雷達需求的起源,則是美國在2015年發生超強暴風雪,使得美國東北部交通大亂,引發嚴重的連環車禍,讓汽車主、被動安全防護機製成為產業關注焦點。此外,隨著人口老化,汽車也必須因應高齡化造成行動不便的代步需求或操作模式做些改變,新應用出現,都讓車用防撞雷達需求有增無減。

產業人士指出,兩年多前,汽車防撞警示系統的大部分應用都還在測試階段,不過隨著各家車用電子廠陸續投入,在主動防撞設計系統部分,不僅高階新車款已配備主動防撞系統,就連平價車種也開始搭載。防撞雷達是行車輔助系統的重要一環,目前市場開發方向以24GHz頻段為主流,並搭配不同的天線設計在不同的使用環境條件下使用,偵測距離最遠可達一百公尺以上。

同時為了能符合創新、節能及智慧化等需求,近年汽車安全的開發概念,已逐漸演化到主動偵測、提前預警並避免車輛碰撞事故,亦即強調「主動安全」的先進駕駛輔助系統,以達到防撞目的,主要內容包括車體前方/後方側邊碰撞預警(FCW)和緩解(Side Pre-Crash Detection)、車道偏離示警(LDW)、盲點偵測(BSD)、後方路口交通警示系統(RCTA)、駕駛疲勞警示和自動煞車控制等。

明泰訂單看到六月 今年拚虧轉盈

網通廠明泰2015年第四季稅後純損0.26六元,低於法人預期,主要是毛利率驟降且業外匯損,法人預估,儘管明泰今年第一季恐怕仍無法擺脫虧損狀況,不過公司態度相當積極,對於今年力拚獲利轉盈仍相當有信心。明泰董事長李中旺表示,技術是明泰的強項,不過正因如此,也讓公司營運成也技術、敗也技術,因此近年將重心擺在行銷業務面。

明泰的車用防撞雷達產品主要分為三類,目前有效範圍約五十公尺的24GHz防撞雷達已經在交貨中,有效範圍約二百公尺的77GHz防撞雷達在開發中,另外應用在無人機、停車輔助的24GHz低成本慢速移動防撞雷達則是在進行測試中。李中旺指出,防撞雷達透過雷達感測器,加上監控系統,就能讓機器視覺變完整。明泰車用雷達產品已交貨給美國大型露營車應用,一台車要導入六個雷達,去年出貨約約一千多臺的用量,目前每月單月出貨已超過二千臺。

對於景氣狀況,明泰總經理林裕欽表示,目前訂單能見度可以看到六月,換言之,能見度約一季,根據歷史經驗,每年七月到九月的訂單狀況都是全年最穩定的月份,但今年狀況還要再觀察。

法人推估,第一季因為是傳統淡季,因此明泰單季營收恐較2015年第四季下滑10%,毛利率則可望逆勢成長0.8個百分點,加上匯損狀況應可趨緩,預估明泰第一季雖然仍將虧損,不過每股稅後純損將縮小到0.08元。除了車用防撞雷達外,明泰今年的重點目標還有交換器、家庭智能無線閘道器、智慧家庭中心監控系統、家庭高速WiFi骨幹網路等。

啟碁車用營收占比明年突破三成

網通廠啟碁專注於無線通訊產品之應用,產品部門分為六大範疇,包括衛星直播系統、機上盒、汽車數位產品、手機通訊、及天線等。啟碁在汽車防撞雷達已佈局許久,主要發展24GHz防撞雷達產品,日前啟碁購入友達(2409)舊廠,就要針對北美一線車廠車聯網長單的產線擴充使用,防撞雷達新產品近期亦獲得日本一線客戶訂單,預估啟碁車用營收占比今年將達27%,明年將突破30%。

法人指出,啟碁有智慧家庭聯網、汽車電子產品及智慧電網三大產品線,展望今年,在智慧家庭聯網產品線以企業級Gateway閘道器訂單及汽車電子產品線成長動能持續強勁,包括Radio以及Wi-Fi、LTE、Bluetooth等傳輸系統和汽車防撞雷達持續成長,再加上智慧電網產品,法人預估,第一季營收將呈現淡季不淡,單季營收僅小幅季減8%,第二季營收恢復正成長,預估季增率6%,第三季營收就有機會挑戰新高水準。

整體來看,法人預期,啟碁今年營收仍可保持兩位數年增率,毛利率也將維持在13%以上水準,稅後純益預估將年成長10%,EPS上看6.5元。

UMS唯一磊晶供應商 F-IET營收創高

F-IET(英特磊)二月受惠磷化銦產品需求成長,月合併營收來到7607萬元,年增9.7%,月增6.3%,創歷年同期營收新高。

公司表示,砷化鎵pHEMT磊晶片因為下游產品多樣化,需求狀況並未明顯受到行動裝置的淡季影響,主要客戶拉貨穩定。

法人指出,英特磊的磊晶技術為分子束磊晶,與另一種MOCVD(金屬有機物化學氣相沉積)技術有所不同。值得注意的是,英特磊是汽車防撞雷達晶片商UMS唯一磊晶供應商,美國交通運輸部將緊急煞車系統列為新車標準配備,並獲全球十大車廠表態支援,汽車防撞雷達將成為安全基本配備。

一般來說,汽車供應鏈切入需要花三到五年時間,而UMS是汽車大廠主要的汽車雷達晶片供應商,全球市占率接近80%,以英特磊是UMS唯一的GaAs磊晶片供應商的地位來看,受惠程度不言可喻。

Reference: http://mag.cnyes.com/Content/20160331/3c1e4b0f10f44a57bf36866cf317b989_3.shtml

 

汽車防撞感測系統

隨著交通用量的迅速增加,世界先進國家的公路系統愈趨複雜,歐美日各國近年極力發展“智慧型運輸 系統”(Intelligent Transportation Systems , ITS),期改善交通狀況,達到更安全、便利的目的。其中先 進車輛控制與安全系統是達成全智慧型運輸系統功能之重要且不可或缺的部分,而「汽車防撞警示系統」 (Collision Warning System)則為其核心組件之一,目的在輔助人類感測能力的不足,主要利用先進的通 訊、控制與資訊科技,偵測車輛週遭的動態狀況。 

      汽車防撞警示系統的種類很多,其中以毫米波雷達為主要發展目標,其具有不受天候影響使用效能的限 制,十分適合車輛使用。本研究團隊目前已完成24GHz連續調變波之車用防撞雷達模組,依照需求,可分為 遠距、中距、近距前視雷達模組、小客車側視雷達模組及大客車側視雷達模組,其中不論是前端射頻系統(如 天線、濾波器、低雜訊放大器、混波器及壓控振盪器等)、或是中頻電路(中頻放大器、類比數位轉換電路 等),甚至是基頻數位訊號處理電路及演算法都由本團隊致力完成,可達到判斷前方車輛的距離及速度的功 能,以減少車禍的發生。以上之模組皆已完成實地測量,最遠偵測距離可達100公尺,其中大客車側視雷達模 組更與豪泰客運進行長達半年的實車測試,成效著越,具備準量產的能力。 

       除了以上24GHz之雷達模組外,本研究團隊也研製出24GHz 單脈衝之車用達模組,不僅具有判斷前方物體 的速度及距離的功能,同時也具有判別物體方位的能力,更有益於行車環境的判斷,未來也可利用此技術完成 車輛週邊顯示圖,以利駕駛者對自身車輛創造出無死角的行車環境。

        目前毫米波汽車防撞警示雷達正進行77GHz雷達的設計與研發, 以達到更佳的解析度及系統效能。本研究團隊現已完成77GHz前視防撞雷達之原型,其中,系統內之多天線架構具有可掃瞄及同時收發 的功能,可達到判斷距離、速度及方位角的功能。隨著系統整合往縮 小化的方向發展,雷達模組縮小化是勢在必行的目標,利用「積體電路」完成77GHz車用防撞雷達系統及配合創新之系統架構,達到多 功能及縮小化的目的,將是本研究團隊未來致力發展的目標;另一方 面,降低成本,增加未來使用之普及率,也是十分重要的發展重點。同時,配合車用系統進行整合(如CAN),以期達到真正量產的目的。

       為了讓此技術能早日達成低成本、高性能之發展目標,我們將結 合各領域專家,善用國內微波、毫米波之技術領先優勢,整合智慧車 輛控制技術,提升防撞警示雷達的性能與功能性,透過產學研的整 合,共同為國內汽車防撞感測系統的發展,開發具有價值性的研究成 果,希望未來可以提供駕駛人更具應用性及實用性之汽車防撞警示系 統,以輔助駕駛作出正確的判斷,將意外發生的機率降到最低。使世 界先進國家越來越注重之「智慧型運輸系統(Intelligent Transportation Systems, ITS)」於國內之技術發展史,寫下嶄新的一頁。

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車用防撞雷達 平價3千元

國內研究發表 爭取30米煞車距離

【許敏溶╱台北報導】防撞雷達將不再是百萬名車才有配備。台灣大學電子工程研究所副教授李致毅帶領的研究團隊,昨發表新型車用防撞雷達,首度採用可將電路高度整合的CMOS製程,讓原本要用多顆晶片做成防撞雷達模組,變成只要用1顆晶片,讓防撞雷達價格可從目前的15到30萬元大幅降至2、3千元,一般平價車也可使用。

李致毅說,目前國內外車廠開發的汽車防撞系統以毫米波和影像為主流,原理是利用電磁波或攝影機偵測與前車的距離,但後者易受天氣影響準確度,因此該團隊首度利用可將電路高度整合並大量製造的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,金氧半場效電晶體)製程,研發出新型毫米波防撞雷達。 

較駕駛早1秒反應

新型雷達只要用1顆晶片,不必用多顆,不僅價格是傳統雷達的1%左右,雷達體積也可從書本大小縮小至只有1個手機大。
李致毅說,新型車用防撞雷達,最遠可偵測到前方100公尺處車子有無減速或緊急煞車,並可隨車主設定改變偵測距離,當偵測到前車煞車,就會主動讓車子減速、甚至完全停住,以100公里的車速為例,防撞雷達可較駕駛反應提前1秒,讓車子停車,爭取30公尺的煞車距離。目前已有廠商洽談合作。
裕隆日產公關副理謝汀麟說:「很高興有平價的防撞系統出現,但是否導入,牽涉到耐久性與穩定性,須長時間專業評估。」民眾花玉婷說:「若車子加裝防撞系統,只要2、3千元,實在太好了。」

進口車選配15萬元

部分車款已配置防撞雷達系統的VOLVO公關闕杏如說,以VOLVO豪華版XC60休旅車為例,若選配防撞系統,要加15萬元,若能有平價的防撞雷達對民眾是福音,樂見其他車廠使用,但VOLVO的安全系統是自行研發,採用別款的可能性不大。 

新型車用防撞雷達小檔案

◎特色:
˙首度將可大量製造又可把電路高度整合的CMOS(金氧半場效電晶體)製程運用在車用雷達上,讓目前須用多顆晶片組成的防撞雷達模組,變成只須用1顆晶片
˙因晶片數量大幅減少,防撞雷達體積將從一本書大小縮小至手機大小,費用和耗能也會減少
◎售價:約2000至3000元
◎時程:未定,但已有廠商洽談
資料來源:台大電子工程學研究所副教授李致毅 

Reference: http://www.appledaily.com.tw/appledaily/article/headline/20101125/32988216/

 

開車不怕冒失鬼! 雷達防撞系統幫你降低90%車禍傷亡率

據統計全球每年有超過200萬人因交通事故喪生、約5000萬人因車禍受傷,而其中大部分是由於反應不及追撞所造成的。為了改善車禍的傷亡率,啟碁科技開發出「主動式防撞雷達系統」,這套系統在車輛前方、兩側、後方加裝雷達偵測系統,可偵測到一百公尺範圍內的車輛狀況,並可在設定的距離接近前發出警告聲,讓駕駛不再擔心突然竄出的行人或各種車輛。在這一兩年就即將普及的主動式雷達防撞系統,預估可降低90%車禍傷亡機率。

眼盲的蝙蝠,利用超音波防止自己撞上障礙物,而廠商們則利用微波技術研發了「汽車防撞預警雷達系統」。超音波基本上它是靠空氣來傳訊號的,一旦車子的速度快就無法偵測。而微波是一種電磁波,不倚賴空氣傳送,因此微波的偵測能力與車子行進的速度,並無直接關聯性。這也是為何微波技術廣泛採用汽車防撞雷達偵測技術的主因之一。各國政府加強行車安全法規,保險公司也開始願意提供保費折扣給予願意付費購買行車安全系統的消費者。而隨著開發技術的成熟與道路測試的良率不斷提高,防撞雷達愈來愈具有價格及成本優勢,加上能夠全天候不受天氣影響的進行遠距離偵測,使得雷達在行車安全系統控制上益顯重要。高速行駛中的車輛,如果增加一秒的反應時間,則可以增加30公尺左右的煞車距離,並降低90%的車禍傷亡機率。

主動式行車安全控制 歐洲、日本、美國大廠著墨甚深

為能符合創新、節能、智慧化等需求,現在汽車安全的開發概念,已逐漸演進到主動偵測、提前預警並避免車輛碰撞事故發生,亦即強調 「主動安全」的先進駕駛輔助系統,達到防撞目的,其主要內容包括車體前方/後方/側邊碰撞預警(FCW)和緩解(Side Pre-Crash Detection)、車道偏離示警(LDW)、盲點偵測 (BSD)、後方路口交通警示系統(RCTA)、駕駛疲勞警示、車道偏離修正輔助和自動煞車控制等。許多車電系統大廠都正在開發汽車主動防撞設計,包括美國的DelphiVisteon、日本的DensoAISIN、加拿大的Magna、德國的 Continental和法國的Valeo等,其中日本大廠在汽車防撞的相關設計專利件數表現突出(如表一),足見日本在汽車安全領域的著墨之深。

表一、各國大廠開發汽車防撞相關設計之專利件數
國別 廠商 汽車防撞系統專利件數
美國 Delphi 267
Visteon 37
日本 Denso 594
AISIN 234
加拿大 Magna 68
德國 Continental 57
法國 Valeo 39
資料來源:USPTO            統計製表:張瑋容   
搜尋日期:2012年9月14日 
專利搜尋條件:Assignee Name/各大廠 AND Spec:/Collision

以汽車控制及安全系統來說,「汽車防撞警示系統」 (Collision Warning System) 是達成智慧化行車控制的核心組件之一,目的在補強人類感測能力的不足並予以輔助,主要用以偵測車輛週遭的動態狀況並對駕駛提出警示。儘管大部分的應用都還在測試階段,不過現在包括NISSAN、VOLVO和INFINITI等,都已經新車款配備主動防撞系統,且不僅是在高階車款,平價車種也開始搭載主動防撞系統。

國內廠商啟碁科技在開發汽車防撞雷達亦不遺餘力,現階段以24GHz頻段為主流,已發展應用在BSD (blind Spot Detection)、LCA (Lane Change Departure)、RCTA(Rear Cross-Traffic Alert) 及FCW (Forward Collision Warning) 之24GHz雷達,搭配不同的天線設計在不同的使用環境條件下使用,才能達到最佳的警示效果。啟碁科技汽車數位產品事業處資深主任工程師陳毅山表示,啟碁目前以 24 GHz的產品為主流發展方向,並掌握電路關鍵技術,偵測距離最遠可達100公尺以上,所有產品都經過一年5000公里的完整道路測試,並確保各種道路實際測試結果皆近乎於無失誤的偵測良率,才會將產品應用在車款上,而在毫米波77 GHz汽車雷達的研發計畫上亦不遺餘力。

汽車防撞系統微波技術先進 搶關鍵秒數

防撞系統未來將成為汽車內建配備,防護效果則必須全面。陳毅山說明,以「前視防撞警示雷達」而言,前方偵測角度為±35度,即70度的偵測範圍,可偵測到前方100公尺,甚至到150公尺以內的不同車道車輛或目標物,並分清前方車輛是屬於本車道或其他車道,可以正確提供預警警告來提醒駕駛人,。而側面及後方的偵測角度就必須涵蓋得廣,才能偵測到從各角度接近的車輛。左後側及右後側方的偵測角度可達 ±60度,亦即側面與正面共120度的偵測範圍(如圖一)。因此,前方、後方、側面同時全天候偵測,雷達防撞系統才能如同防護罩般,確保駕駛的行車安全。


圖一、雷達防撞系統特徵及偵測示意圖      圖片來源:啟碁科技

行車意外的發生,往往就在那關鍵的一到兩秒內,而防撞雷達系統替駕駛者爭取到的預警時間,正是這關鍵秒數。如圖一中間所示,車輛碰撞意外分為三種行車狀況:來車碰撞、後方碰撞,圖二示意倒車時可能發生的碰撞意外。圖三數據也清楚說明著,當行車時速若為行車時速50 Kph (Km/h),若防撞系統的預警時間可達1.625秒,汽車碰撞的意外的機率可降低至10%以下(如圖三的黃色框),將可能發生意外的機率降至最低,避開碰撞意外。,換算之下汽車一秒可跑13.8公尺,若以50公尺的緩衝距離來看,微波預警雷達提醒駕駛著,將還有3.6秒的黃金時間來做出反應,如此一來,車禍意外的機率就可以很低了。

 
圖二、後方行車碰撞狀況示意圖       圖片來源:啟碁科技

 

 
圖三、汽車防撞系統可將意外機率降至10%以下 
資料來源: 美國NHTSA國家高速公路交通安全局

目前三菱汽車(Mitsubishi)已率先採用雷達防撞系統,作為汽車車款的銷售策略,為駕駛提供安全保障。Techno System的研究報告指出(圖四),2012年開始至2014年,24 GHz的雷達防撞系統是成長期,全球的產值也將達到31億美金。雷達防撞系統的普及已是不可避免的趨勢,因此,國內外車廠目前也積極開發合作,在近兩到三年內將雷達防撞系統推廣,並成為汽車內建的標準配備。

 
圖四、汽車感應系統的市場概況及未來趨勢     資料來源:Techno System

前案檢索不踩地雷  防撞系統專利申請全面保護

行車安全意識抬頭,雷達防撞系統即將普及,則相關的專利申請及布局必須同時兼顧,才能真正保護研發創新技術及產品。儘管國內廠商申請的專利件數無法與國外廠商相比,然而雷達設計具有「屬地性」,在不同地區,有著不同的演算法分辨警示目標,加上台灣道路上有很多摩托車、自行車,雷達防撞設計時必須考量當地的道路使用狀況,才能達到最佳的預警效果。因此,國外的雷達系統不見得適用於亞洲地區,此時國內廠商的價值便得以顯現。除了在行車資通系統、多模態之車輛雷達系統、防撞雷達陣列天線、天線罩等方面皆有專利申請項目之外,啟碁在年底前也會提出「車輛雷達整合式天線」、「改良式雷達微波電路」的專利申請。國內廠商在汽車防撞系統的專利申請上,也作到完整的前案檢索,確保不侵犯他廠權利,有效地專利迴避,並且在可行性概念上,前瞻專利佈局,研發、設計過程中,有進步性及新穎性的設計,同時也申請專利保護,未來才能有效防止其他廠商的模仿、侵權。

防撞系統模組薄型化 高良率為台廠優勢 

為了讓汽車防撞技術能早日達成低成本、高性能之發展目標,行車安全系統已經明顯往主動式的警告及控制方向發展,其中以先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)配合自動巡航控制系統 (Adaptive Cruise Control, ACC) 最為注目焦點。當車輛行進中且速度達到一定的速度才作動,行車安全系統根據演算法及計算行進車輛軌跡,駕駛人有所分心或是精神不濟、造成行進中車輛偏離車道時,行車安全系統判定車輛有偏移至車道外之可能,會立即以發出警示燈與警示音,提醒駕駛人,還會在駕駛者尚未反應過來時,並藉由車輛動力系統的輔助修正行車路線,使其回到該行駛之車道內,達到有效降低碰撞意外發生,提高駕駛行車安全!被動式行車安全系統的差異,主要在於安全系統經過偵測後,預先警告給駕駛者後,再由駕駛者在意外發生前,提前依照警示的狀況,讓駕駛人親自來做出反應,避開危險,同樣可以達到降低車輛碰撞意外的機率。然而,此項技術的發展需搭配ISO規範來進行,技術的開發也需作到百分之百的安全,才能真正的推廣於市面。而國內廠商在微波技術的先進、加上力推模組化輕薄短小的努力方向,輔以產品高良率的優勢,相信在未來汽車行車安全市場的前景可期,也期待行車安全能真正達到零事故的那天到來。

Reference: http://www.naipo.com/Portals/1/web_tw/Knowledge_Center/Industry_Economy/publish-38.htm

 

車用ADAS系統

各大汽車系統中,先進駕駛輔助系統(Advanced Driver Assistance Systems;ADAS),是近年來車廠積極發展的智慧車輛技術之一,是為了將來可以達到無人駕駛智慧車輛境界的技術進階過程。ADAS的主要功能並不是控制汽車,而是為駕駛人提供車輛的工作情形與車外環境變化等相關資訊進行分析,且預先警告可能發生的危險狀況,讓駕駛人提早採取因應措施,避免交通意外發生。

ADAS是由多達9個,包括盲點偵測系統(Blind Spot Detection System)、支持型停車輔助系統(Backup Parking Aid System)、後方碰撞警示系統(Rear Crash Collision Warning System)、偏離車道警示系統(Lane Departure Warning System)、緩解撞擊煞車系統(Collision Mitigation System)、適路性車燈系統(Adaptive Front-lighting System)、夜視系統(Night Vision System)、主動車距控制巡航系統(Adaptive Cruise Control System)、碰撞預防系統(Pre Crash System)、停車輔助系統(Parking Aid System),甚至更多功能的系統組成,每個系統主要包含3個程序:(1)資訊的蒐集,不同的系統需藉由不同類型的車用感測器,包含毫米波雷達、超聲波雷達、紅外雷達、雷射雷達、CCD\CMOS影像感測器及輪速感測器等來收集整車的工作狀態及其參數變化情形,並將不斷變化的機械運動變成電參數(電壓、電阻及電流),舉例來說,車道偏離警告系統使用CMOS影像感測器、夜視系統則使用紅外線感測器、適應性定速控制通常使用雷達、停車輔助系統則會使用超聲波等;(2)電子控制單元(ECU),功能在將感測器所收集到的資訊進行分析處理,然後再向控制的裝置輸出控制訊號;(3)執行器,依據ECU輸出的訊號,讓汽車完成動作執行。

車用雷達依據傳輸介值不同,可分為微波雷達、超聲波雷達、紅外線雷達及雷射雷達,各傳輸優缺點,資料如下:

1.紅外線及超聲波雷達:因測量距離相對雷射雷達及毫米波較短,所以主要應用於汽車停車輸助系統,超音波雷達應用於倒車輔助較多,而紅外線雷達則應用於夜視系統。

2.雷射雷達:優點為高方向性、測量精度高、測量距離較長,但缺點在包含雨、雪、霧等惡劣環下,測量性能會下降,多使用於預防碰撞警示及盲點偵測警示系統。按測量原理不同可分為脈衝式激光測距雷達和相位式激光測距雷達。

3.微波雷達:按測量原理不同,可分為脈衝調頻(pulse frequency modulation,PFM)和調頻連續波(frequency modulation continuous wave,FMCW),使用頻率主要集中在23~24,60~61,76~77GHz3個頻段,波長均為毫米級,所以也稱為毫米波雷達,優點為測量距離遠、運行較穩定,比較不受外在天候影響,可測量車輛間的距離及相對速度,但缺點是穿透力較差,多應用於停車輔助系統、碰撞預防系統、主動車距控制巡航系統及緩解撞擊剎車系統等。

歐美日對於車用雷達的頻段使用各有不同的策略,從規範車用雷達的頻段範圍來確保車用雷達在無干擾下能正常使用,達到交通安全的目標,至於各國使用的車用雷達上,歐廠主打24GHz雷達,日廠主打毫米波雷達。

截至2010年9月ADAS車用雷達感測器區主要廠商市佔,由德國大廠Bosch佔第一達32%、Denso25%、美商Delphi 9%、Bosch 12%,其餘小廠佔22%。

在車廠大力推展先進駕駛輔助系統下,車用雷達使用率愈來愈高,剛開始車用雷達使用在先進駕駛輔助系統中的主動車距控制巡航系統中,後來進入綜合開發階段,用於其它預防碰撞警示等系統中。

近年來由於晶片價格調降,使得毫米波雷達的使用率增加,也因性質上較其它種類車用雷達更具優勢,使得各大車廠所推出的ADAS,除雷射雷達、紅外線雷達等外,有些廠商已將ADAS改採毫米波雷達,以提高準確性及效率。

駕駛輔助系統的效能,會受毫米波雷達及24GHz等技術發展影響,雷達的成本問題也會造成是否能提高普及率,另外,再好的車用雷達也不免會誤報,因此整合其它感測器,才能增加傳輸信息的正確率,未來車用輔助系統趨勢會是車用雷達整合其它感測器,如整合影像感測器,從影像辨識及雷達回報信息,即時分析車外情況等。

截至2010年有配套先進駕駛輔助系統的車廠已有Audi、BMW、Benz、Volvo、Toyota、Mazda、Ford等,而先進駕駛輔助系統較多用於中高階車款,因此全球車用雷達市場銷售量主要集中在日本、歐洲及北美,不過預期未來駕駛輔助系統價格將會下降,安裝於中小型乘用車上也會較普及。

以上資料來源:TRI拓墣產業研究所

國內ADAS相關廠商

  系統 模組 感測器
  車道偏離 盲點偵測 夜視輔助 倒車攝影 胎壓偵測 CCD攝像頭 CMOS攝像頭 超音波感測器 毫米波雷達 CMOS
同致              
車王              
怡利                  
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資料來源:ITIS智網

 

實現「無人駕駛」關鍵:ADAS系統!2016引爆商機

無人駕駛不再是夢想

無人駕駛不再只是夢想

第一輛無人駕駛公車今年底就要在荷蘭上路了

乘客們可以使用相關 App 來預定乘坐

 

 

無人駕駛車的發展之所以這麼快

全靠這一套 ADAS 系統

才得以實現夢想

什麼是 ADAS 系統?

它又有什麼厲害的地方

讓我慢慢跟大家介紹吧!

 

什麼是 ADAS?

ADAS 的全名叫做:先進駕駛輔助系統

(Advanced Driver Assistance SystemsADAS)

是這幾年來,各大車廠以及電子相關企業

極力發展的智慧車輛技術

 

ADAS 的主要功能是提供駕駛人

目前汽車狀況、行車環境以及

預先警告有可能發生的危險或意外

目的是讓駕駛人在"意外發生前"提早採取因應措施

 

ADAS 系統 3 程序

要成功做到「防範於未然」

ADAS 必須要有 3 道程序:

 

 

1. 資訊的蒐集:

不同的系統需藉由不同類型的車用感測器

包含毫米波雷達、超聲波雷達、紅外雷達、雷射雷達、

CCD_CMOS 影像感測器及輪速感測器等

來收集整車的工作狀態及其參數變化情形

 

2. 電子控制單元(ECU)

功能在將感測器所收集到的資訊進行分析處理

然後再向控制的裝置輸出控制訊號

 

3. 執行器:

依據 ECU 輸出的訊號,讓汽車完成動作執行

例如:發出警示聲、螢幕顯示相關警示訊息、

自動煞車或轉向等動作。

 

 

如果要再將 ADAS 細分

ADAS 主要是由以下 種子系統所組成: 

 

1.停車輔助系統

對老手來說,停車是稀鬆平常的事,

但對於新手可不是這樣

然而 ADAS 的停車系統就造福了不會停車的新手們。

 

停車輔助系統又分為 2 

1.主動式:

系統自動控制方向盤以幫助駕駛完成停車

 

2.被動式:

以影像(攝影機)與影音(超音波)為感測單元

所組成的。

 

 

2.夜視系統

交通事故容易發生在夜間或是天氣不好的情況

夜視系統成了最大的好幫手

幫助駕駛可以在視線不明、看不清楚時

自動識別動物或大型異物

發出警報預告駕駛前方路況,以避免意外的發生。

 

辨別方式為以紅外線來感知熱量的不同

區分人、動物、車輛以及環境的差異

經過處理轉變成圖像

將原本看不清楚的物體清楚呈現在駕駛眼前

以降低行車風險。

 

 

3.偏離車道警示系統

打瞌睡、滑手機、講電話

是使車輛偏離車道的元兇

滑手機及講電話可以自行避免

但打瞌睡卻是在不自覺的情況下發生

車道一但偏離了車道,發生意外機率非常高

這時偏離車道系統就是最好的小幫手。

 

這套系統由 HUD 攝影機、抬頭顯示器、

感測器及控制器所組成

原理是運用在車身側面或後視鏡的攝影機

採樣目前行駛車道的標識線

再通過影像處理取得當前汽車在車道的位子

 

這時只要汽車偏離車道

控制器就會發出警報信號

從感測到發出警報,過程只需約 0.5 秒的時間

以即時提醒、叫醒駕駛

避免意外的發生。

 

4.盲點偵測系統

汽車駕駛人的盲點是指

三面後視鏡,左、右、內看不到的區域

大約在兩側車道從自己的車身中段

 1.5 個車身的距離

相信很多駕駛人都對於盲點有深刻的印象,

它也是在眾多事故中,常發生的意外之一。

 

ADAS 的盲點偵測系統

運用雷達和感測器來偵測車輛周圍 360 度的盲點區,

在盲點區偵測到車輛時會向駕駛員提供警示

此外,在鄰近車輛靠近時

也會以觸覺及聲音提醒駕駛人

幫助駕駛人將意外的機率降至最低。

 

 

5.適路性車燈系統

適路性車燈系統就是依照不同的路況、環境、車速

及天氣狀況調整車燈的照明範圍及角度

以提供駕駛人更安全及舒適的照明。

系統分成 6 種段位,

有基本用的 C 段位、市區道路使用的 V 段位、

高速公路用的 E 段位、下雨時所使用的 W 段位、

綜合以上光型的 T 段位

以及用於彎曲山路的近光燈轉彎光型。

 

 

6.主動車距控制巡航系統(ACC)

這是安裝在車輛前部的車距感測器

持續掃描車輛前方道路

行駛中會自動偵測車速

當與前車的距離越來越小時

會對應調整自身車速

與前方車輛保持安全距離

減少碰撞意外的發生

也就是所謂的巡航系統。

 

7.緩解撞擊煞車系統(CMS)

系統由安裝在車頭水箱護罩裡的雷達

判斷自車和前方車輛的距離及速度

再依據車輛行使情況來判斷碰撞的可能

 2 台車子距離慢慢靠近時

會做出 3 種階段的對應措施

 

 1 階段:

發出警告聲,並在顯示幕上顯示「BRAKE

來提醒駕駛人注意車距

這時如果駕駛人還沒做出反應

車輛還是持續逼近前車

系統將執行下一階段。

 

 2 階段:

先自動輕踩煞車

並命令 E-Pretentioner 輕拉安全帶 2-3 次,

警告駕駛人,這時踩下煞車的話

系統會判定為「緊急煞車」

以達到煞車來減少意外的發生。

 

 3 階段:

當系統判定追撞是沒辦法避免時

啟動自動緊急煞車後

會同時立刻啟動 E-Pretentioner

主動預縮式安全帶功能固定駕駛人

降低意外發生後的傷害。

 

8.胎壓偵測系統(TPMS)

在輪胎高速運轉情況下爆胎是一件非常危險的事

尤其是在高速公路上,來往的車多、車速又快

很多在國道上發生的意外都可以歸根於「爆胎」。

有鑑於此,為了預防爆胎事故發生

ADAS 的胎壓偵測系統是得力助手。

 

胎壓偵測系統其實就是輪胎壓力檢測系統

用來監控輪胎的胎壓與溫度

在過高或過低的情況下

會發出警告提醒駕駛人

並在螢幕上回報胎壓及溫度的數值。

 

這套系統能夠在胎壓不尋常時

提早發出警示,讓駕駛人能提早做出對應措施

以降低發生意外的機率。

 

9.駕駛人生理狀態監視

不過導致發生交通意外

最常見的問題還是駕駛人過於疲勞,打瞌睡

所以說,開車時駕駛人的生理狀態是很重要的,

這套系統運作的方式為:

偵測駕駛人的駕駛行為、生理狀態分析

以及配合各類顯示介面以發出警示訊號。

 

目前系統大多都是利用攝影機偵測駕駛者臉部

判斷專注力程度、是否有打瞌睡的象徵

還有系統更是利用駕駛人眼睛開闔頻率情況

來辨別安全等級,提供適合的警告或是協助動作。

 

 

各國政府力推 ADAS !

各國政府都希望交通意外在發生前預防

如此才能把傷害降到最低

於是積極推動 ADAS 系統

以下表格是各國已實施及即將實施的相關法令。

 

 

 

發展趨勢

過去,ADAS 都是以高階車種為主

但在 2015 年時

已經將中階功能下放到中階車型

如此一來,對於 ADAS 的普及化

等於是又向前推進了一步。

 

在未來,對於 ADAS 系統的需求勢必是增加

也還會有更多相關功能持續優化,

除了安全、方便、輕鬆,

目前更朝向「無人駕駛」目標前進

在不需人為操作的前提之下

快速、穩定及安全的自動化載客

是政府積極推動 ADAS 的原因。

 

2015 年車電產業的崛起來自於 ADAS 快速發展

加上歐美國家的政策帶領

以及消費者對於行車安全觀念的抬頭

讓眾多企業,包括德州儀器()、瑞薩電子()

飛思卡爾()等晶片商

也都想在 ADAS 贏得先機,吃下這塊大餅。

 

商機就存在以下的供應鏈:

 

ADAS 供應鏈

 

(圖片來源)

 

19  ADAS 概念股

股票名稱

收盤價

本益比()

ADAS有關項目

1533車王電

45.80

28.60

倒車攝影、胎壓偵測、CCD攝像頭

2231為升

389.00

28.70

胎壓偵測

2311日月光

36.05

14.50

車用電子、ADAS系統晶片封測

2337旺宏

4.64

 

車用NOR Flash

2344華邦電

7.71

9.60

車電高速DRAMNAND Flash

2379瑞昱

72.70

15.90

車載WiFi/藍牙無線網路晶片

2401凌陽

12.05

120.90

汽車環車影像MCU、車道偏離警示

2436偉詮電

18.45

29.80

汽車環車影像MCU

2497怡利電

40.60

13.40

胎壓偵測

3227原相

72.20

33.20

汽車倒車感測器、車道偏離警示感測、距離防撞警示感測

3264欣銓

23.30

9.80

車用電子相關IC測試

3289宜特

85.40

12.20

車載及ADAS系統檢測驗證服務

3552同致

277.00

34.80

胎壓偵測、CMOS攝像頭、超音波感測器

4523永彰

19.15

39.50

車道偏離、夜視輔助

4919新唐

28.45

11.90

ADAS系統MCU

5289宜鼎

94.00

11.80

車載及ADAS系統DRAMSSD

5351鈺創

12.25

61.50

車電系統高速DRAM

6202盛群

48.85

13.70

ADAS系統MCU

6238勝麗

147.00

17.20

CMOS代工封裝

資料來源:選股勝利組 

 

無人駕駛的關鍵鑰匙

沒想到只有在電影情節中才有可能出現的無人車

也慢慢出現在現實世界中了

雖然功能還不是那麼完美

但至少已經找到了那一把關鍵鑰匙 :ADAS

 

不過要注意的是

現在 ADAS 還有一些潛在的問題

例如:道路施工時,巡航系統要如何因應?

如果是在國外,下雪時白線被覆蓋住

巡航系統偵測不到,無法開啟怎麼辦?

 

我相信這些技術性的問題

在全球科學家的努力之下

很快就可以獲得突破

人類的生活也將邁入另一個全新領域!

Rference: https://tw.money.yahoo.com/%E5%AF%A6%E7%8F%BE%E3%80%8C%E7%84%A1%E4%BA%BA%E9%A7%95%E9%A7%9B%E3%80%8D%E9%97%9C%E9%8D%B5%EF%BC%9Aadas%E7%B3%BB%E7%B5%B1%EF%BC%812016%E5%BC%95%E7%88%86%E5%95%86%E6%A9%9F-063317305.html

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