标签: 车载电容

随着ADAS功能搭载率的提升，对于系统的安全性评估也成为各国监管机构的关注焦点。这其中最大的挑战，就是驾驶员监控。 就在去年，网上还曾关于「驾驶员如何自证已经在使用辅助驾驶时手握方向盘？」引发一轮热议。 “明明手在方向盘上但依然会被提示紧握方向盘！” “手握紧了方向盘，还经常会被提醒需要摇一摇。” …… 这一轮操作不仅新手很难适应，毕竟摆动的幅度需要刻意练习，而且也会让人恍惚，明明是车主，却依然“被教育要听话”。 其实，这一切都来自于HoD，Hands off Detection，也就是方向盘离手检测的不同实现方式。 1、都要自动驾驶了，为何还要检测HoD？ HoD，简单来说就是在使用辅助驾驶功能时，如果驾驶员的双手长时间离开方向盘，系统就会给出接管提醒，如果继续不接管方向盘，辅助驾驶就会退出使用并给出对应的惩罚。 那么，在车企不断靠近自动驾驶的当下，为何还需要HoD？ 艾迈斯欧司朗汽车客户技术经理李铭豪表示，当前，在自动驾驶还未能成熟推向市场彻底解放人类驾驶之前，车企们落地的自动驾驶功能均为辅助驾驶功能。因此，当用户在体验当下车企推出的自动驾驶辅助功能时，人依然是第一主导，因此车辆也会对驾驶人的行为进行检测。 说白了，辅助驾驶的当下，车辆也要“监管”人。 2022年初，美国公路安全保险协会（IIHS）正式发布了一项针对辅助驾驶系统的新评级体系，明确要求搭载相关系统的新车必须采取安全措施，以帮助司机保持专注。新的评级将设置为四档，其中最高档评级要求系统监控司机是否把手放在方向盘上，是否注意力在前方道路上。 而根据联合国79号条例规定，提供车道保持辅助系统（LKAS）的所有新车必须配备HoD功能，欧盟也对2021年4月1日起生产的新车采纳了该条例。 2、不同的“监管”方式 HoD，实现方式多样。 比如， 基于扭矩传感的测量 ，这种方式是通过方向盘的控制状态进行检测的。 也就是说在使用带有扭矩方向盘的辅助驾驶功能时，驾驶员的手需要轻微的转动方向盘，也就是“摇一摇”，才会被系统感知你的手没有离开方向盘。 这也会带来另一个很大的缺点，就是当驾驶员的手没有去动这个方向盘的时候，系统可能感应不到扭矩的存在，这时候可能会产生一些误判，会让系统认为你“脱手”。 而且，还存在另外一种“人为躲避”的情况，比如说以在方向盘上挂一个重物的情况来“骗过”系统。 “所以基于扭矩传感的测量方案，现在也在陆陆续续退出应用市场。” 其次， 基于光学系统的测量 ，比如利用驾驶员监控系统这类方案，一起监控驾驶员的双手是否握在方向盘上。 “这个方案是可行的，但采用多芯片方案也会在无形当中增加成本，另外即使具备高精度手部探测，仍无法证实双手是否接触方向盘，这就存在一定的安全隐患。” 相比来说， 基于电容式传感测量方案的用户体验最佳，对手指的识别也更为精准。 电容式传感测量的方式，即在方向盘中布置一个电极，利用该电极跟驾驶员的手之间产生的电容来做一个判别。 它的优点是解决了“摇一摇”的问题，驾驶员并不需要去转动方向盘，系统也可检测。 “此外，因为手和方向盘接触面积的不同，电容传感的测量方案还可以测出具体的电容值，根据数值大小，就可以去实现类似双手握方向盘、单手握方向盘，甚至是1~2个手指搭在方向盘上的判定。” 而且，当前方向盘上越来越多配备了加热功能，据悉，电容传感测量的方案可以兼具加热功能，同时该方案是仅用单颗芯片就可实现。“这也是为什么基于电容式传感的测量会成为趋势的原因。” 众所周知，艾迈斯欧司朗在车灯领域一骑绝尘，但其在舱内传感同样处于行业领先地位，这其中就包含HoD方案。据李铭豪介绍，该方案的市占率同样具有领先性。 3、都是电容传感原理？结果大不同 即使都是基于电容传感原理，向内剖析仍有大不同，具体可分为2大主流技术方向。 一种是比较常见的基于时间的解决方案，另一种则为艾迈斯欧司朗所采用的的阻抗计量解决方案，也即I&Q测量法。 不考虑技术细节，我们直接来看一下应用维度的区别。 基于时间的测量，多用在基于电容传感的按键应用方面，但当其用到HoD检测应用当中，会由于阻抗情况的复杂性，直接影响电容测量值的精度。 因此，这个方案最令人头疼的问题就是在某些应用中会存在限制，造成莫名其妙的误判等状况。 而艾迈斯欧司朗所采用的IQ正交法，则是其独有的一套方案。这个技术的最大优势就在于它能将电阻跟电容分离开，再通过矢量公式计算得出矢量值，这个矢量值就能真正代表驾驶员手握方向盘的状态，因此IQ正交法的方案也更适合面向HoD的检测。 承载基于IQ正交法的电容式传感方案，AS8579一芯搞定。 AS8579具备10个独立测量通道，兼具主动屏蔽寄生电容的功能，能够形成较好的抗外部干扰的能力，同时符合汽车行业ASIL B安全等级，并通过AEC-Q100 Grade 1认证。 4、一芯多用 由于AS8579具备10个独立通道，因而能提供最多10个不同分区的检测，当其用于HoD时，可以很方便地检测出驾驶员使用方向盘的状况，例如单手、双手、甚至具体的手指数等等。 同时，对于很多带有加热功能的方向盘，艾迈斯欧司朗的方案也可直接将加热和传感二合一，进一步节省成本，这也成为当前汽车领域的一大趋势。 “相比于业界其他方案，小封装尺寸；高灵敏度、高达14位的分辨率；测量范围广，横跨20~2,000pF（不包含本体电容）；具有温度补偿能力，这都是我们电容式传感测量方案的优势。” HoD，还仅是电容式传感器的应用方向之一。就在汽车领域我们也看到了AS8579的多样应用，比如液位传感、占位检测、后备箱的自动开启、车内的开关控制等等。 此外，还有适配智能表面应用的虚拟按键。像AS8579可承载的不同分区检测的能力，非常适用于按键功能，例如音量或者空调的开关调节。 “我们的产品不仅可以做接触检测，也可以做离手检测，而且因为可以实现多通道检测，比如用户的手放在虚拟按键上，不同通道感应的强度也不一样，这就可以相应实现手势识别。” 另外，还有门把手开关的应用。艾迈斯欧司朗的产品可以实现大约10cm的检测距离，在距离门把手10cm的时候，即可唤醒车钥匙，比对后即可开启车门。