|
作者：艾邁斯歐司朗 如今，汽車正在從傳統的交通工具，轉變為一個大型的智能設備。在汽車智能化之路上，離不開傳感器和光源這兩大關鍵技術。傳感器是一切信息來源的核心關鍵，而光又是傳感信息采集中最簡潔直接、高效且不受干擾的方式。作為智能傳感器和發射器的領導者，艾邁斯歐司朗正引領著光與傳感技術的深度融合，為未來的智能汽車描繪出一幅“更注重全生命周期用戶體驗、更具情感溫度”的全新圖景。 艾邁斯歐司朗的產品涵蓋了車輛周身的關鍵光學應用，包括前照燈、信號燈、內飾功能性照明等領域。在激光雷達發射器、雨量傳感器和艙內傳感等高科技領域，艾邁斯歐司朗同樣占據著行業領先的地位。這些創新的光學和傳感技術為未來智能汽車的發展奠定了堅實的基礎。 在智能汽車的發展道路上，安全性始終是至關重要的考慮因素。艾邁斯歐司朗在對光學和傳感技術的不斷創新中，也密切關注著駕駛安全技術的進步。其中，HOD（Hands Off Detection，離手檢測）技術便是一個突出的例子。由于越來越多的汽車引入自動駕駛技術，對L2+以上的自動駕駛車，有要求加入HOD的檢測功能。HOD技術能夠通過傳感器檢測駕駛員是否將手放在方向盤上，如果駕駛員的手離開方向盤超過一定時間，系統會發出警告，提醒駕駛員注意。HOD技術可以有效提高駕駛員在自動駕駛過程中緊急避險能力，從而增加駕駛安全性。這些傳感器往往需要極高的靈敏度和可靠性，而這正是艾邁斯歐司朗所擅長的領域。 電容傳感：重塑HOD技術 汽車行業對HOD技術的需求主要來自以下幾個方面：一是自動駕駛的要求，如進行車道保持輔助駕駛；二是標準和法規的要求，例如歐洲經濟委員會（ECE）的R79標準要求，當車速超過60公里/小時時，車輛必須具備HOD功能；三是公共安全要求，例如防止被乘客搶奪方向盤；四是HOD技術可以提醒駕駛員注意道路情況，避免因分心駕駛而引發事故。 其實，HOD（離手檢測）技術并非一項新技術，目前市面上已有多種HOD技術方案： 一種方案是基于扭矩傳感的測量，但是該方案具有很大的缺點，它必須要轉動方向盤才能識別。而且無法識別手部的姿態，人為很容易騙過該方案，比如掛一個重物。這種方案已經在陸續退出市場。 另外一種是基于光學系統的圖像傳感及分析。它采用一系列補光器+驅動+攝像頭做組成的多芯片方案，可以進行高精度的手部探測，但是該解決方案也在無形中增加了成本。另外，由于視角的死區，它也不可能完全觀察到司機的手是否真的在方向盤上，所以也存在一定的風險。 現在比較流行的方案是用電容式傳感測量。這種方式是在方向盤里面包裹的導電金屬絲或導電金屬網來作為一個電極，利用電極與握在方向盤上手之間的形成的電容變化來做一個判別。其優點是無需轉動方向盤，就能進行高精度的手部探測。而且是單芯片設計，成本相對較低。這也是艾邁斯歐司朗比較推薦的解決方案。 比較常用的電容傳感方案通常是基于時間的解決方案。該方案是基于電容器（C）通過電阻器（R）的充電時間（T），其中R和C的乘積給出了對應的電容值的時間測量。這種方法雖然簡單，但當涉及到復雜的環境，如潮濕的方向盤或手接觸時，或戴厚手套握方向盤時，在回路中出現寄生電阻，使本應在測量回路中恒定的電阻R發生變化，從而引起了測量電容值的誤差。這可能導致電容測量的不準確，這在方向盤離手檢測中會造成一些誤判等問題�，F許多客戶發現此方案存在的問題。 
圖片來源：艾邁斯歐司朗 鑒于這些痛點和難題，艾邁斯歐司朗研發了一種新型的阻抗計量解決方案，也稱為是I&Q正交法。這種方法利用兩個正交的解調分量來分別測量電阻R和電容C，通過這種正交解調的方式，可以將阻抗包含有電阻成份和電容成份分離，并分別測量。進一步通過矢量的計算方法來得到一個代表阻抗的矢量值。 下圖展示了艾邁斯歐司朗利用I&Q正交法進行電容檢測的系統架構和工作原理。整個系統由傳感器、發射器、接收器和輸出接口組成。通過發送一個正弦波電流在負載上，負載由方向盤系統的本身阻抗及手握方向盤引起的阻抗變化所組成，通常來說，負載中的電阻的大小決定負載上的電壓信號的幅度大小，而電容成份會決定負載上有信號相位的變化大小。負載上的電壓信號經過采集放大和濾波后，輸入到同相和正交解調器。同相解調器測量信號的同相分量（I），而正交相檢測器測量信號的90度相位差分量（Q）。得到對應電阻成份的的I和對應電容成份的Q分量，通過濾波器（Filter）處理，以去除噪聲，并進行偏移補償性。最終自動測量的結果是負載的阻抗中電阻和電容的變化量。
圖片來源：艾邁斯歐司朗 在實際的車輛應用檢測解決方案中，會在其中嵌入一個電極。當手接觸方向盤時，人體與電極間的電容和電阻值發生變化，從而改變了振蕩信號的幅度或相位，這個信號一般在45-125KHz之間。這種方法的優勢在于能夠更準確地區分電阻和電容，從而準確測量出阻抗。而且不受濕手、手套等影響，也不會通過在傳感器附近放置物體來進行作弊，能夠很好的識別出寄生電阻。因此能夠在復雜的車輛環境中準確地檢測人手離開方向盤與否，從而提高系統的可靠性和用戶體驗。 AS8579芯片：高精度、多功能、小尺寸，HOD技術新選擇 艾邁斯歐司朗推出的AS8579芯片是一款專為HOD（離手檢測）市場應用設計的先進產品，具備10個獨立測量通道，能夠進行精準的電容采集。這款芯片支持4種不同的頻率測量來進行精確的阻抗檢測，還增加了主動屏蔽功能，從而避免雜散的寄生電容對測量值的影響。AS8579不僅完全滿足ISO26262安全標準，及完善的安全機制，達到ASIL B的安全等級，并符合汽車AEC-Q100 Grade1標準。 AS8579的卓越特點在于其具有高靈敏度和14bit分辨率，測量范圍從20到2000pF。而且能通過DC偏置調整以補償溫度變化，有效克服溫度影響，確保測量的穩定性。
圖片來源：艾邁斯歐司朗 AS8579采用小尺寸的SSOP24封裝，使系統設計更加緊湊。同時，對于方向盤離手檢測的應用，現在很多方向盤都添加了加熱功能，AS8579芯片可以直接復用方向盤加熱絲作為傳感，可以節省客戶的成本。
圖片來源：艾邁斯歐司朗 AS8579芯片除了能用于自動駕駛領域的方向盤離手檢測，還可以對車內乘客進行檢測，如座位占用情況檢測。還可以用于其他電容式內部控制和開關，如空調、收音機、導航等。由于AS8579芯片具有10條感知線路，最多可以檢測10個不同的區，所以它還可以用于一些方向盤按鍵或接近傳感的應用當中。例如在方向盤當中，可以檢測是左手還是右手握方向盤。 車載電容的更多應用案例 車載電容的應用不止于方向盤的離手檢測，在燃油液位傳感、占座傳感、后備箱開啟、車內控制開關等許多場景中，電容技術也具有廣泛的應用前景。 電容觸摸式按鈕：電容觸摸式按鈕是車載電容技術的典型應用場景之一。在汽車內的智能表皮上，電容觸摸式按鈕可以做成半透明的，其背后隱藏了LED指示燈，用來完成開關控制、音量調節、空調調節等功能。 座位檢測：電容傳感還可以用于座椅檢測，結合座椅加熱的加熱毯，有效檢測出座椅上的人員或物品在占位狀況，可以防止如兒童遺留問題的發生。 門把手開關：電容傳感還可以用于門把手的開關的檢測，艾邁斯歐司朗的新一代產品，可以增加到10公分的離手距離，當人接近到10公分時喚醒鑰匙，可以達到很好的省電。 后備箱開啟：艾邁斯的車載電容產品有多個感知點，所以除了可以檢測人體接近的狀態之外，還可以檢測左右滑動或螺旋的動作，這就很好的將電容傳感應用于后備箱開關的操作。 結語 通過將HOD技術這一關鍵創新融入其廣泛的產品組合，艾邁斯歐司朗正展現出對于安全、可靠且高度互動的智能汽車未來的承諾。基于電容傳感技術的HOD解決方案不僅展示了他們在智能汽車領域的技術領導力，也為消費者提供了更為豐富和深入的駕駛體驗。 |
