电子技术助力打造对人类和环境友好的汽车

　　影像处理的进化趋势

图像识别技术今后还将不断进化(见图4)。富上重工业介绍了仅通过立体摄像头便可检测前方障碍物并控制制动器的新一代ADA(主动驾驶辅助)系统。即使是在夜间起雾、下雪等情况下，通过摄像头的灵敏度处理和影像处理，汽车就能够识别出前方的障碍物，其识别能力超出了大多数人的想像。

　　富士重工业预定在2008年春将该系统集成到力狮(Legacy)车内。该系统不需要毫米波雷达，图像处理工作可由专用ASIC和普通微处理器完成，而且，这些专用ASIC和微处理器均内置于摄像头模块内。因此，与以往由立体摄像头和毫米波雷达构成的系统相比，新系统的销售价格大约能够减少一半。以前的价格大约为35万日元(约合2.3万元人民币)。

　　影像处理的特点在于，制作三维图像时要使用摄像头模块内部的ASIC进行处理。该公司的解说员表示："尽管三维处理的运算量较大，但算法较为简单，可以像传送带流水作业那样，通过并联电路进行处理。"利用三维化影像数据对前方车距、障碍物、白线、车辆摆动等进行识别的运算处理，全部由该公司独立开发的图像处理软件在微处理器上完成。

　　日本电装公司发布了一种在行驶过程中利用一个摄像头对交通标志进行识别的技术。该技术可根据影像的浓淡，寻找标志中的特征点，然后将该特征点与保存于存储器内的图像进行比较，从而识别出前方的交通标志。该技术估汁将在5～10年后实现实用，目前需要的是提高微处辉器的影像处理性能。

　　有效地传递危险信息

　　如果能够在汽车上安装可收集周围信息的各种传感器，那么这些信息便可在显示屏上显示，从而将信息传递给驾驶者。尤其是在紧急情况下，通过这些传感器，就可以将多种信息中提示回避危险的重要信息立即传递给驾驶者。在此次车展上，有几家公司展出了可将危险信息高效传递给驾驶者的系统。

　　CALSONIC KANSEI公司进行了信息投射演示，即采用抬头显示器(HUD)技术，可在前车窗的下部显示行车速度、行人检测警报、道路限速等交规限制内容及路线引导的箭头标志等信息(见图5a)。250×40像素的黑白液晶面板配置在仪表盘上，所显示的图像将被投射到前车窗下部。投射光源采用了多个白光LED，显示尺寸为128mm×20mm，抬头显示器模块的外形尺寸为150mm×150mm×40mm。该公司的解说员介绍说："驾驶者只需在最小限度内移动视线便可获得各种信息，并小会影响到驾驶者透过车窗观察车外情况的通常驾驶状态。"

　　将显示信息集中在最小范围内，驾驶者便可很容易地获得必要的信息，而不会产生混乱。另外，在警报的显示方法上也有所进步。比如，当检测到行人时，如果行人位于车前方右侧，那么行人检测警报就会出现在显示器的右侧；如果行人位于车前方左侧，警报就将出现在显示器的左侧。这样，驾驶者便能够更直观地获取警报。

　　日本大发工业(Daihatsu)还进行了显示信息的实际演示，能够在驾驶者会经常观察的速度计等仪表盘的显示器上显示各种警报信息(见图5b)。显示器可重叠显示两种类型的图像信息，速度、发动机转数等仪表盘显示的一般信息位于下层，警报等需要引起驾驶者注意的信息位于上层。在图5(b)中，上层图像中央的黄色物体表示本车，左边的红色物体表示周围的其他车辆，下层颜色略浅，主要显示速度等。

　　仪表盘的显示器模块上部设计有投射速度计等通常信息的面板，下部设计有投射警报等信息的面板，均采用反光镜投影。系统中对两种类型的图像信息部分别进行了调整，使得各图像与驾驶者对焦的位置不同，这样就可以让驾驶者容易地分辨出上层图像和下层图像。

　　新型用户接口

　　除此之外，新型的用户接口(UI)也是受到极大关注的车载零部件之一。Clarion和先锋展出了采用红外传感器的汽车导航仪UI，日立制作所展出了采用手指静脉认证传感器的UI(见图6)。

　　Clarion公司展出的UI是在汽车导航仪的上下左右分别设置1个红外传感器，通过检测手的动作来控制汽车导航仪，它是由Clarion与日立制作所的日立人机互动实验室(Human Interaction Laboratory)共同开发的。红外信号可通过汽车导航仪的微处理器进行处理。Clarion的目的是实现新型UI的实用化，以取代触摸面板和操纵开关。

　　先锋展示的是一种结合了红外传感器和立体影像的新型UI，它能够通过手左右移动立体图标的动作来选择信息，该技术曾在CEATECJAPAN 2007上展出过。

　　日立制作所在汽车的方向盘上安装了手指静脉认证传感器。通过该传感器对驾驶者进行认证，汽车就能够根据驾驶者的喜好设定座椅的位置和空调的温度等。该系统能够识别出食指、中指、无名指的差异，并可以通过手指选择音频、汽车导航仪等。

　　在该公司过去用于ATM机的手指静脉认证传感器中，摄像头位于手指下方，并主要对指腹的静脉图形进行认证。而此次的手指静脉认证传感器则采用手指横向夹入式结构，通过LED和摄像头对手指侧面的静脉图形进行认证。因此，不再需要手指下方的摄像头，实现了薄型化，提高了其在方向盘上安装的自由度。

　　东海理化演示了用于丰田汽车的单人电动汽车i-REAL的操作设备。在i-REAL中，驾驶者用左右手分别握住配置在座椅左右两侧的板状操作部分，通过转动手腕进行操作。向下推相当于踩油门，向上拉相当于踩刹车，向左或向右倾斜则是向相应方向转弯。与丰田汽车在2005年东京车展上发布的单人电动汽车i-swing相比，i-REAL中增加了紧急制动开关，一旦握住操作部分，紧急制动开关便会启动。

　　无论是i-REAL还是i-swing，在左右两侧均设计有操作部分，只要其中一个启动，另一个便会随之联动。但是，i-REAL的左右操作部分是通过机械连接进行联动，而i-swing采用的是电气联动。该公司表示，目前，采用机械联动有利于降低成本。

　　窥视今后的汽车导航仪

　　在汽车导航仪方面，各汽车导航仪厂商和地图厂商展出了多款新产品(见图7)。Clarion公司展示了新一代PND(个人／便携导航没备)的模型。在其展示出的产品中，有的像手机那样可以折叠；有的带有摄像头；有的具有很高的抗冲击性和防水性，适于室外使用；还有的具有较高的娱乐性，可利用各种各样的图案进行周围环境的检索等。

　　Xanavi Informatics公司推出了一种被称为Petit Navigation的参考产品，产品中集中了几种常用功能，使用很方便。比如，只显示沿途施设中必要信息的"沿途施设信息"，以及显示从当前所在地到最近的干线道路的详细路线的"干线道路向导"等功能。

　　Zenrin公司明确表示将会致力于日本海外城市的汽车导航仪地图目录的制作和销售。该公司认为，由于日本国内的汽车导航仪地图目录的需求已经达到饱和，因此必须开拓海外市场。具体来说，就是针对全球各大城市，大力开发和销售结合了详细的二维地图和三维数字地图的地图目录GCM(指导性城市模型)。Zenrin首先从柏林、巴黎、纽约等城市入手，计划到2010年末，完成北美和欧洲各40多个城市地图目录的制作上作。

　　先锋以IEEE 1394标准为基础，制定了车载接口标准IDB-1394。在此次展会上，先锋演示了采用这种接口标准进行的影像传输。该系统是由IBEX技术公司、TI及矢崎总业共同开发的。演示中，蓝光光盘播放器与2台大型PDP由1根电缆进行连接，播放器播放的全高清图像以50Mbps的速度传输到各PDP上进行显示。通常情况下，两个PDP之间会出现通信延迟的现象，两者显示的影响大约会相差1秒。但此次，通过结合IEEE 1394标准与MPEG-2编解码器，通信延迟现象得到了有效抑制。

　　使用SiC的逆变器闪亮登场

　　此次展会中，逆变器模块也倍受关注。日本电装公司对其面向混合动力车开发的安装了SiC器件的逆变器模块进行了实际演示，即利用该逆变器模块驱动马达，并转动车轮(见图8)。该逆变器模块中包含了用SiC材料制作的肖特基势垒二极管(SBD)和MOSFET。另外，SiC衬底也是由电装公司试制的。

　　在演示中，向逆变器模块提供72V的电源，用来驱动3相交流马达。模块内包含有6组MOSFET和SBD器件(每组包括2个MOSFET和1个SBD)，每2组构成1相。SBD和MOSFET的耐压均为1200V。MOSFET的大小为5mm2，输出电流为30A～40A；SBD的大小为8mm2，输出电流约为200A。

　　今后，公司计划进一步降低电阻、提高输出电流密度，并增大器件尺寸，实现大功率化。此次的SiCMOSFET的输出电流密度约为200A／cm2，今后计划将超过SiIGBT，提高到2倍以上，达到400A／cm2～800A／cm2；导通电阻目前为8mΩ·cm2～10mΩ·cm2，今后计划将降低约2／3。为了减小导通电阻，必须在保持1200V耐压的基础上，减薄漂移层，并对MOS结构中氧化物和SiC的界面进行改进。