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如今，汽车设计人员面临着一系列挑战，这些挑战同先进驾驶辅助系统 (ADAS)、自动驾驶汽车和电动汽车 (EV) 不断发展的市场有关。ADAS 和自动驾驶汽车计算机正在迅速扩展功能，但它们需要一套传感器来提供运行所需的数据。设计人员必须将车辆自主系统的需求与传感器套件的功能相匹配，为车辆安全高效的运行提供充足的信息。他们还需要选择具有多种应用功能的传感器，从而优化传感设备所占用的空间和重量（这种能力被称为“传感器融合”）。
随着 ADAS 技术和自动驾驶能力的进步，愈发明显的一点是，车辆传感不能仅仅停留在视觉和雷达能力上。未来的车辆需要能够监控环境的自动化系统，这对车辆的传感能力提出了更高的要求。这些车辆需要像人类一样感知周围环境：结合视觉、听觉和触觉线索。结合这些不同信息，可以使车辆能够全面理解其环境，并采取适当的行动。
电动汽车的爆炸式增长，同时也提出了新的要求，需要管控管理道路噪音从而确保乘客的舒适度和安全性。在配备内燃机的车辆中，发动机会产生相对一致水平的背景噪音。这有助于掩盖令人不快或分散注意力的道路噪音。然而，没有了发动机，电动汽车的乘客会感受到道路噪音水平变高，从而导致更加不适并造成分心。反过来，这会对驾驶员的注意力和安全产生不利影响。
超视距传感能力
最常见的驾驶员辅助传感方法是视距传感器。其中包括摄像头、雷达和激光雷达，它们协同工作来检测车辆可视范围内的障碍物或危险。虽然这些传感方法对于有效的 ADAS 和自动驾驶汽车技术至关重要，但它们无法提供全面的信息。
听觉和触觉对人类驾驶员十分重要，对于自动驾驶系统来说也同样如此。外部麦克风可以检测到视距传感器难以感知或无法感知的一系列潜在危险。检测到声音后，传感器会在其他车辆（例如紧急车辆）出现前就对其进行检测和三角测量。与视觉线索相比，分析由声音和触觉捕获的道路噪音可以更好评估恶劣的道路状况，例如破损的路面或砾石表面。摄像头或许能够检测到暴雨，但通过声音更容易判断雨量。
这些传感器还可以通过持续状态监控来提高安全性。通过分析车辆本体发出的声音或振动，自动化系统可以及早发现并解决问题或故障。这对 ADAS 很有帮助，对于自动驾驶车辆而言也是必不可少的，以主动应对运行中出现的问题。
除了声音之外，驾驶员还依靠触觉来了解车辆何时撞到某物（或被某物撞击），或者车辆何时受到了不明力量撞击，例如黑冰。使用精密加速度计，可在车辆感知中加入触觉，使系统能够对视觉传感器可能无法检测到的一系列刺激做出反应。检测撞击的方向和力量可以告知车辆是否要刹车、发出警报，或只是记录事件以在检查或维护时加以留意。这种能力对于自动驾驶汽车尤其重要，但它也为传统的车辆增加了价值。
通过改进的传感技术实现更安全的驾驶
声音和触觉传感器的功能有助于提高高速公路的安全性。这些新传感器可以通过多种方式提高安全边际、改善驾驶员的态势感知能力，并为自动驾驶汽车“车轮上的数据中心”提供信息。
内部和外部麦克风的组合可实现实时道路噪声消除 (RNC)。这是对预测性主动降噪 (ANC) 的改进，但同 ANC 仍有某些共通之处，例如帮助消除环境声音的能力。基于传感器的实时 RNC 改进了预测性 ANC，因为它能抵消车外不可预测的声音。这些噪音可能来自破损的路面或大风等来源，而不仅仅是发动机噪音。此类噪音可能导致驾驶员犯困（想象一下潺潺的小溪或绵绵细雨），并引发危险的驾驶疲劳或“高速公路催眠”。通过减少这些噪音，RNC 不仅使车内更加安静舒适，还提高了驾驶的安全性。这项技术对于电动汽车尤其重要，因为电动汽车缺乏内燃机的背景噪音抑制功能。如果没有 RNC 技术，电动汽车可能会向乘客或驾驶员传递高水平道路噪音，造成用户的不适或分心。
具有内部和外部麦克风以及 RNC 传感器的主动降噪功能可用于噪音极大的交通工具，例如建筑卡车、农用车辆和飞机。在这些应用中，噪音消除不仅有助于防止疲劳，还可以通过降低环境噪声水平来帮助保护操作员的听力。使用传感器实时测量声音可以使这些措施更加有效，从而减少舱内噪音对操作员的危害。
外部声音传感器协助 ADAS 全面感知车辆周围的环境。通过对潜在危险的方向和运动进行三角测量，这些麦克风可以做到“用声音看到”，帮助填补车辆视觉和雷达传感器无法观察到的盲区。无论是测量从街角驶来的紧急车辆，还是跟踪隐藏在盲点中的车辆，这些传感器都可以提供有价值的信息。
自动驾驶汽车依靠传感器来监控其环境，而在这方面，声音和触觉传感器发挥着关键作用。麦克风以与 ADAS 应用类似的方式提供信息，弥补摄像头和雷达感知能力的盲区，全面洞察车辆周围的环境。触觉传感器使得车辆能够对碰撞或外力做出反应，这是无人驾驶车辆的一项重要功能。随着车辆开始实现先进的 ADAS 功能并自动监控周围环境，这些传感功能将提供至关重要的安全边际。
借助基于状态的监控改善机械的健康状况，也有助于提高车辆的安全性。通过分析发动机或底盘噪音的变化，声音和触觉传感器通常能比驾驶员或其他传感器更早地检测到机械缺陷。通过更早地检测到有缺陷或磨损的部件，这些传感功能可以降低车辆的维护和维修成本，同时还有助于减少在道路上发生危险故障的频率。
车辆设计中的传感器融合
传感器融合的概念意味着车辆中的每个传感设备都具有多种功能，可实现多样化的特性和功能，同时优化空间和重量。这种多功能性至关重要。自动驾驶汽车和 ADAS 技术的传感需求需要越来越多的信息，但无限制地增加传感器的数量是不切实际的。设计人员必须使用能够为多个系统和功能提供信息的传感器。
将多功能声音和触觉传感器纳入设计工作可令自动驾驶或配备 ADAS 的车辆更安全、更强大。工程师在设计过程中越早集成这些技术，效果就越好。与一家在传感器工程方面拥有坚实基础并具有以客户为中心的适应性和灵活性的公司合作至关重要。目前，Molex莫仕已在道路上行驶的车辆中部署了超过一百万个传感器，可提供专业的工程专业知识、协作设计灵活性和全球制造足迹，为车辆传感挑战打造定制解决方案。
在 Sensors Converge 2023 上，Molex莫仕展示了其全新 Percept 产品线中的 RNC 传感器如何帮助检测和抵消各种路面的影响。观展人士可以看到车辆在不同的路面上行驶，并观察传感器感知的内容与激活的降噪措施之间的相关性。展品包括具有内置降噪功能的驾驶员座椅样品，允许观展人士亲自体验道路噪音调节。
通过整合多种感官的反馈，让车辆像人类一样感知世界的技术，这是迈向自动驾驶的关键下一步。Molex莫仕工程师提供咨询服务，帮助 OEM 了解 Percept 声音和触觉传感器如何提升车辆的传感能力。提供连接，打造完整的传感器方案。
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