高科技行車安全技術 開啟智慧車輛新紀元

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高科技行車安全技術　開啟智慧車輛新紀元
8 R; ?4 q5 G: i* b0 B（發佈日期）2007/01/16

% ?2 H4 I, i# b/ l/ `5 @  K今年在行政院產業科技策略會議中揭櫫四大主軸，其中在智慧車輛議題上，以「安全」為主軸，提升我國智慧車輛產業的附加價值以及核心競爭力。有鑑於此，本文將詳盡說明國內於行車安全範疇的創新前瞻技術，以期搭配政府自主整車平台開發計畫，藉由差異化、高值化之產業轉型，開啟智慧車輛新紀元。
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. J6 Q$ v+ p. ?- u$ p全世界每年因車禍受傷的人數高達2,000萬人，死亡人數則為120萬人，因車禍造成的財產損失，也佔全球國民生產毛額2%。根據世衛組織的資料預估，全球車禍死亡率在2020年將提高至67%；德國及美國的統計數據則顯示，93%的車禍肇因於人為因素。一項由MercedesBenz主導的研究發現，只要增加0.5秒的警示時間，就能避免60%的追撞事故；如果警示時間增加至1.5秒，更能提高到90%；澳洲阿德徠德大學的研究則顯示，29%的駕駛在發生事故之前並沒有徹底煞車。從以上數據可以發現：增加駕駛的反應時間是確保行車安全的不二法門，而智慧型車輛則是提高駕駛反應時間最有效的手段。

8 ^* f+ m3 {2 G- \; [, e2 Y今年在行政院產業科技策略會議中揭櫫四大主軸，其中在智慧車輛議題上，以「安全」為主軸，提升我國智慧車輛產業的附加價值以及核心競爭力。因此本文將聚焦於行車安全，探討可為我國智慧車輛創造差異化與高值化的前瞻技術，以期能搭配政府自主整車平台開發計畫，為產業創造新一波的產值高峰。
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環顧全球智慧車輛市場之布局
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國際各大車廠以及零組件廠大多已積極投入智慧車輛的研發，其中Toyota所開發的安全整合管理系統，集前方行人偵測、全速域巡航控制及自動停車等功能於一身；Honda則在今年初日內瓦車展上，首度發表具車道維持輔助功能的先進駕駛輔助系統；ContinentalAG則將主動安全及被動安全系統整合成APIA系統。不過如果要論規模和完整性，則非歐洲的i2010策略裡的智慧車輛莫屬。歐洲執委會將發展更聰明、更安全和更潔淨的智慧車輛，列為歐洲i2010策略規劃的三大重點推動項目之一，並以PReVENT計畫為系統開發的技術核心，加上先進的資通技術(ICT)為系統連結的網絡骨幹。
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PReVENT結合12家車廠、16家零組件供應商、政府公部門、研究機構、學校及公私立組織等共50個團體，以開發協助駕駛人降低或減緩車禍發生的系統為主要職志。
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根據i2010策略預估，若在2010年有3%的車輛安裝適應性巡航控制系統，每年就能避免4,000次的追撞車禍；只要0.6%的車輛安裝具LDW在內的車道維持系統，每年就能減少1,400次的車禍。

展望智慧車輛的發展，在各大車廠及整合計畫的努力下，未來可望朝向更舒適、更安全的駕駛環境邁進。
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5 b+ q# ?/ A' i, W) C/ i, O國內智慧車輛的創新前瞻科技
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◆近紅外線夜視系統
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早在2000年時，GM集團的Cadillac就率先引進雷神公司開發的夜視系統，應用在旗下的頂級車款－DeVille。Cadillac採用的夜視系統為室溫熱像型的遠紅外線系統，雖然偵測距離長達500公尺，但昂貴的售價使該系統最後走上停產的命運。
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. W; H% Q2 ]1 U; D. ]6 ?( o) {% ?% R相較於遠紅外線的複雜與精密，以近紅外線作為光源的夜視系統，不論在系統整合的難度或價格上，都具有絕對的競爭優勢。此類夜視系統以裝設在頭燈裡的一組近紅外燈為主要光源，搭配車內的近紅外線感測器，擷取反射後的紅外線影像，以即時的方式顯示在中控台或儀表板上的LCD螢幕上。
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/ W6 L# B. I' T( ~由於近紅外光為不可見光，因此燈組的照射距離、視角(FieldofView)可根據系統的實際需求，進行設計，較不受現今車燈法規的限制。典型的投射範圍為30-100公尺、水平視角12度、垂直視角9度的錐型區域內。雖然Benz預計在明年推出的夜視系統投射距離可達147公尺，然而距離愈遠，螢幕上所呈現的人型就愈小，因此100公尺屬合理的應用。

0 Y, O! \1 \! Y* R- m4 j$ G傳統CCD或CMOS就足以勝任近紅外線感測器的任務，這也是此系統較遠紅外線系統便宜的主因。除此之外，由於近紅外線不受溫差的影響，因此更能清楚辨識道路上的障礙物、樹木及人行道等物體。

◆前方行人偵測系統
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根據警政署93年道路交通事故分析資料顯示，因交通事故死亡的4,735人當中，有15.5%為行人，6.6%為腳踏車騎士。歐盟每年因車禍死亡的行人和腳踏車騎士更高達9,000人。為了有效降低這些弱勢道路使用者發生車禍的死亡率，歐洲自2002年起，開始進行為期三年的SAVE-U計畫。SAVE-U計畫主要目的是開發二大系統，能有效偵測車輛前方行人的影像系統以及能降低行人車禍傷亡率的行人防護系統。除了SAVE-U計畫外，美、日等國的主要車廠，近年也積極開發類似系統。其目的只有一個：及早發現前方行人，並適時向駕駛提出警告，甚至自動迴避或煞車，以避免碰撞發生。
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* @# E* L4 E4 Q+ h/ S前方行人偵測系統主要是透過裝設在車輛前方的攝影系統擷取前方影像，經由影像分析軟體找出影像中的行人，並持續追蹤其動態；同時依據週遭環境的各類資訊，判斷行人的危險等級，以便防護系統能做最適當的處置。
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4 y0 d6 Z/ u2 Z( l. P6 r1 p前方行人偵測系統所採用的攝影機，分為可見光的CCD攝影機以及遠紅外線的室溫熱像攝影機兩種形式。前者主要的應用時機為白天，至於夜間影像擷取則由後者擔綱。偵測範圍集中在車輛行進中心線左右各四公尺、距離90m以內的區域。主要原因是90m以外的行人其實已經非常渺小，不論在偵測率或辨識度上都不具有太大意義。
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儘管Daimler-Chrysler、Honda及Toyota等大廠，都已展開前方行人偵測系統相關的測試驗證工作，但短期內商品問世的可能性仍然不高。其因是由於此系統主要的應用場合為車速不高的市區道路，因此在面對極端複雜的市區環境以及多元且隨機的行人時，如何有效提高辨識率與降低誤報機率等考量，對工程開發人員而言確實是極為嚴苛的挑戰。
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( y/ w$ q! X: D, b◆車道維持系統(LaneKeepingSystem；LKS)

根據美國國家高速公路運輸安全管理局(NHTSA)的統計顯示，駕駛人分心是車輛發生碰撞的主要因素，其中有接近80%的駕駛在發生碰撞前，不專心的時間不到3秒。分析這些不專心的原因，可歸類為以下數種：
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■講手機（危險機率增加30%）
" V# y: Z: Z& b% v$ X; ]■撥手機（危險機率增加3倍）
0 ^) t& v+ a, P6 h+ e■打瞌睡（危險機率增加4倍）
7 C8 m& s! {6 e9 V% J■撿拾移動中的物體（危險機率增加9倍）

為了降低駕駛因不專心所造成的事故，目前許多車款已裝置有車道偏離警示系統(LaneDepartureWarningSystem；LDWS)。LDWS利用裝置在車輛前方的攝影機，以偵測車輛前方的車道線，然後根據當時的車速、行進方向、車身與車道線的距離等資訊，預估車子偏離車道的時間，再依據事先設定的警告模式透由聲音或震動等方式提醒駕駛者。

LDWS雖然會在車子即將偏離車道時提醒駕駛，但仍屬於被動且消極的警告方式。為了有效減輕駕駛者的負擔，降低事故發生機率，目前已有車廠以LDWS的架構為基礎研發車道維持系統。車道維持系統除了維持LDWS原有的系統構型外，還在方向盤下方加裝電動動力轉向系統，同時以二次曲線取代LDWS原來的道路模型。而車道維持系統將持續監控車輛行進時的道路線變化，然後透過適當的控制邏輯，驅動電動動力轉向系統，確保車子在行進時能維持在車道的中心線上。

9 e8 ~+ [3 G$ w◆全速域適應性巡航控制系統
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: N* p% G9 z2 q7 n全速域適應性巡航控制系統是將ACC(AdaptiveCruiseControl)系統與停走系統(Stop&Go)結合，使系統的操作速度由原來的30-180km/hr向下延伸到靜止狀態，因此全速域ACC系統可說是ACC和Stop&Go的混合體。
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0 y, `! i2 k2 F0 y4 C, T9 t全速域ACC系統透過車輛前方的77GHz長距離毫米波雷達，以偵測前方車輛動態，同時利用引擎及煞車控制與前車維持固定距離。例如當車子處於走走停停的市區時，則透過24GHz短距離雷達偵測前方的行人和車輛，然後依據當時的路況自動停止或起步。由於全速域ACC系統對車子的操控仍以舒適性為主要考量，因此煞車力僅為正常值的30%，車子的主控權仍握在駕駛手中。
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目前已有多家車廠將全速域ACC系統列為配備之一，包括BMW的五系列以及七系列、賓士的SClass等。根據資料顯示，ACC系統確實能有效減緩駕駛負擔。
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產官研各界　卯足力道

行政院已在日前宣示，未來將投入50億元台幣協助智慧車輛的技術開發及產業拓展；而台灣在ICT產業的優勢，也將是發展智慧車輛的絕佳利器。由於光寶、宏達電、鴻海以及華碩等大廠都相繼投入車輛電子領域，加上由中科院、工研院、車輛中心以及金屬中心等法人單位，也都陸續展開執行安全、底盤、潔能及整車驗證等關鍵技術開發計畫，因此預估到2010年，車輛產業的整體產值將可望突破6,000億元台幣的大關。
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