自动防撞雷达 为汽车安全构筑安全防线

现在汽车安全的概念，已经从被动减少碰撞造成伤亡的范畴，演进到主动避免车辆碰撞事故发生机会的阶段，亦即强调「主动安全」的自动防撞设计，其主要内容包括车体前方/后方/侧边碰撞预警（FCW）和缓解（CrashMitigation）、车道偏离示警（LDW）、倒车影像系统（RVC）、盲点预警、驾驶疲劳警示和自动刹车控制等。

许多车电系统大厂都正在开发汽车主动防撞设计，包括美国的Delphi和Visteon、日本的Denso和AISIN、加拿大的Magna、德国的Continential和法国的Valeo等。整车车厂的应用大部分还在测试阶段，不过现在包括NISSAN、VOLVO和INFINITI等，都已在新车款配备主动防撞系统，且不仅是在高阶车款，平价车种也开始搭载主动防撞系统。

NISSAN日前便在北美市场发表防撞预警概念系统（ForwardCollisionAvoidanceAssistConcept）；INFINITI在新世代M系列房车上，也率先导入SafetyShield行车安全整合系统，主要设计也整合智能巡航控制（ICC）、车距控制辅助系统、盲点侧撞预防系统、车道偏移预防系统等多项电子辅助装置。

车体前后方主动防撞系统的技术核心，主要是采用雷达测距防撞侦测系统（Distronic；DTR），用单个雷达模块提供中、长距离目标检测，其组件组成还包括DTR雷达传感器、DTR运算装置、巡航控制、电位差开关、CAN控制网络、收发天线和中频讯号处理等。

以Delphi的电子扫描雷达模块为例，其频率采用是全球通用的76GHz，扫描距离可达60～174公尺，角度涵盖90度～20度，可同时扫描多达64个目标。由雷达侦测到车辆前方速度变慢或是静止的车辆或物体，系统便会计算距离与驾驶人的反应时间，推估是否有撞击的可能性。同时，这样的雷达扫描技术也一并和自动煞车系统链接。NISSAN所推出的防撞预警概念系统，便宣称能让时速60公里以下的车辆完全地达到自动煞车的效能。

再者，车体碰撞预警的雷达扫描技术，也可以和智慧巡航控制或主动巡航控制（ACC）的系统结合，透过雷达侦测前方车辆或物体的固定间距，自动地调整车辆行车速度。当碰撞危机可能发生时，藉由碰撞预警和缓解系统，辅助煞车和煞车制动器便能启动作用。

这样的雷达扫描技术，主要可分为远红外/近红外光、超音波和毫米波（MillimeterWave）等。远红外/近红外光激光雷达运用光速计算，侦测距离小于150公尺，角度范围约在10度以内。运用都普勒原理的超音波雷达，侦测距离小于4公尺，角度范围可达60度。但这两种技术都有自动安全应用上无法克服的缺陷。

远红外/近红外光够快够准，可抗干扰，侦测无盲区，测距精度可达公厘等级，测角精度理论上比毫米波雷达高，但是遇到下雨或大雾等恶劣天气，穿透能力变差，容易受到天气和湿度变迁影响，导致无法使用。

另一方面，超音波雷达的优点在于对雨、雪、雾的穿透能力强，衰减小，且测距原理简单、制作方便、成本低。但缺点在于超音波的传播速度相对电磁波来说慢了许多，当汽车在高速公路以百公里行驶时，超音波的传播速度会比电磁波慢，超音波测距无法跟上车距变化，误差大。且超音波雷达方向性差，发散角大，使发散能量大大降低，导致分辨力下降，易将近车道的车辆或路边的物体误为测量目标。这样的缺点反成为优势，因此超音波雷达多数被应用在汽车尾部的倒车雷达上。

至于以毫米波雷达为基础的自动防撞设计，多采用76～77GHz频段，因为毫米波雷达波长短、指向性高，沿直线传播且穿透能力强，不但可以探测目标的距离，还可测出相对速度和方位。在较恶劣的气候环境和灰尘较多的条件下，毫米波雷达都能够正常运作，因此在极为讲究安全的汽车自动防撞设计里获得青睐。不过毫米波雷达自动防撞需要防止电磁波干扰，存在其它通讯设施电磁波干扰以及雷达装间的相互影响，容易发生误动作，这是美中不足之处。

整体来看，由于生产自动防撞雷达模块的主要材料GaAs和SiGe价格居高不下，这还是汽车自动防撞雷达仅能应用在少数高档轿车的最大瓶颈，且目前车用雷达使用频段尚未统一，车电大厂各行其是，这些课题还要一一克服，也才能落实让自动防撞雷达设计保护驾驶人安全的用心。