现代汽车中的电子控制安全创新技术在防止事故中起着非常关键的作用。这些系统可以提供特有的刹车和转向、出色的夜视、更佳的牵引力、盲点检测、轮胎膨胀数据和众多其他保护性措施。
不过虽然这些技术可以挽救生命，有些技术也会将生命置于危险的境地。美国国家公路交通安全局(NHTSA)的数据表明，2012年由于驾驶员分心引起的47,000起撞车事故与电子设备有关。
每年在全球公路上丧生的人数为130万人，受伤人数为5000万人。在理想的世界中，汽车厂商将生产出不会撞车或者不会让乘客和驾驶员或者任何其他人丧生的汽车。问题不可避免地应该归结为控制汽车的人。
致命的分心
英国的研究已经找出驾驶员分心的许多原因，这些原因当时驾驶员并未意识到，但是它们仍然会对驾驶安全产生决定性影响。研究表明，驾驶员过失导致事故占所有公路事故的将近70%。
这些事故中有多少事故是由于驾驶员因电子车内系统分心而导致的还是个未知数。不过，已有研究表明，导致驾驶员分心的原因有四种：视觉、认知、生物力学和听觉。
美国交通安全官员已经提出了限制驾驶员由于车内内置装置而分心的指南。该计划将覆盖整合到汽车中的电子设备以及手机等范畴。这些官员要求在驾驶时禁止使用导致分心的功能。他们还要求驾驶员所处的车内环境更加简单，在移动时容易操控。
驾驶员观察车内和汽车周边区域的方式取决于其复杂程度。驾驶员发现，在复杂情况下更难识别潜在的危险因素。当驾驶员在思考与开车无关的事情时就会出现注意力分散。对人眼焦距的研究表明，当驾驶员在处理一项很难的认知任务时视野会在垂直和水平方向变窄。他们的视野会变得更加狭长，而不是扫视道路前方以寻找潜在的危险。
当有声音使得驾驶员无法听到其他道路用户和发声交通预警系统的声音时，听觉就会受到干扰。驾驶员无法判断这种分心的效果，并且无法对他们下降的能力作出反应以找出和避免危险。比如，他们很难控制速度和与相邻汽车之间的距离。
令人担忧的是，已有研究表明，如果驾驶员将分心的活动视为正常驾驶的一部分的话，他们很有可能接受程度更高的分心活动。不过，一些汽车厂商信心满满地认为，现代汽车中的电子安全系统级别会彻底杜绝意外死亡事故。
挽救生命的创新
沃尔沃(Volvo)公司已经公开表示，2020年以后，将不会有人在其新车中丧生或受重伤。丰田(Toyota)公司表示，该公司的目标是零重大事故和伤害(尽管没有说明实现这一目标的具体时间)。有了福特(Ford)公司自封的“智能保护系统”之后，该公司在市场营销过程中将该公司的福特汽车标榜为市场上最安全的汽车之一。如果你是坐在汽车里的驾驶员或乘客的话，那么上述的所有声音无疑就是福音，但是如果你是行人或者是像骑自行车的人这样的其他道路使用者呢？
美国保险机构针对公路安全的一份研究预计，当前使用的四种汽车安全功能(车道偏离警示系统、前部碰撞警示系统、盲点监测系统和主动转向头灯控制系统)可以防止或减少三分之一的致命撞车事故和五分之一的致伤撞车事故。
不过虽然大多数人都对帮助汽车驾驶员避免事故的措施表示欢迎，但是人们对主动干预驾驶过程的系统还是持怀疑态度。
人们对完善自动刹车技术和车道保持校正技术的研究还在继续，前一项技术可以在其他车辆或障碍太近时降低车速，后一项技术则可以自动调整转向以将汽车稳定保持在自己的车道上。
此外，汽车厂商还在开发自适应巡航控制系统和智能速度调节系统，前者可以与其他车辆保持安全的速度和距离，后者可以防止驾驶员超速。但是有些驾驶员认为这些技术走了极端，将驾驶乐趣和责任转移给了一颗IC。
不过，美国当局仍然非常担心：尽管有电子控制的汽车安全系统，但是手机、导航、音响和基于互联网的通信系统等其他技术会增加由于驾驶员分心导致的汽车事故。新的提案预计会要求减少操作车内系统的按钮和控件。这些提案还会对驾驶员在车内必须处理的视觉信息进行限制。
美国国家公路交通安全局还建议集成能够在汽车行驶过程中关断一些非必要功能，直到汽车停止的系统。具体来讲，该组织希望阻止手动发短信、上网及使用社交媒体、输入地址以及进行卫星导航控制。车内汽车电子设备可以是救世主，也可以是夺命剑。当然，限制或禁止使用会导致安全问题的车内装置的新措施需要它们自己的电子系统。
中国汽车安全市场的现状及发展
汽车的发展趋势主要是安全、舒适、环保三个大方向，汽车电子的技术发展趋势也应符合这三个方向。例如，用以提高安全性的TPMS(胎压监测系统)、LDWS(车道偏移报警系统)、360度环视系统在近些年越来越受到市场的欢迎；随着人们在车内停留的时间越来越多，对车内的舒适度要求也越来越高，车载音响、车载DVD、记忆座椅、自动多温区空调等系统正是为了提高乘客舒适度而设计；节能环保是近年来汽车发展的一大热点，中国正大力推进的电动汽车正是出于节能环保的考虑。
不过，中国汽车市场和成熟国家相比还有一定差距。中国的低端市场还立足于满足国民基本的代步需求，其主要市场诉求是价格和基本安全要求。而中高端市场则倾向于更深层次的用户体验、舒适性、方便及安全方面等。此外，技术成熟度方面还有很大提升空间。
富士通半导体高级产品工程师李丹表示，与发达国家相比，中国汽车电子市场有着更高的增长速度和潜力，但中国的汽车电子市场目前还处于比较初级的阶段，中国本土的系统厂商比较擅长的领域主要集中在汽车音响、导航、集中式车身控制器、传统仪表等应用，而对动力总成、安全系统等核心技术则少有涉猎。富士通非常重视中国汽车电子市场，并针对中国市场推出了一系列高性价比的产品和解决方案，例如：基于MB91590的单芯片带可视倒车的TFT图形仪表解决方案，基于MB9G711的CD-Less车载音响，三维的360度环视系统等等。
目前，以安全带、安全气囊为主导的被动安全系统已经发展的比较成熟，但这种系统只能在事故发生后起到补救的作用，而主动安全则能在事故发生前对驾驶员发出警报，防患于未然。由此可见，主动安全系统可以更好的避免事故发生，这对乘客、乃至整个社会的交通安全都有十分重要的作用。被动安全系统的主导产品还是安全带和安全气囊，但近年来各种汽车主动安全系统方案大量出现，目前比较热门的是TPMS、ESP(电子稳定程序)等系统，未来两年可能360度环视系统、LDWS、城市安全系统等应用也会被广泛关注。
在设计汽车安全系统的时候，系统厂商面对的挑战是必须准确把握市场需求，并创造性的利用技术手段满足需求。例如，目前市场上的环视系统多为二维的鸟瞰系统(俯视系统)，这样的方案在某些时候会导致驾驶员对周围环境产生误判，富士通基于MB86R03的360度环视系统创造性的采用四个鱼眼摄像头拼接成一个三维视场，驾驶员可以看到接近真实的周围环境，而不是二维的平面图像，可以更好地辅助驾驶安全，因此更符合市场的要求。
英飞凌科技(中国)有限公司新兴国家市场业务总监杜曦指出，TPMS、ABS、EPS、安全气囊、辅助驾驶系统等在国外成熟市场的汽车上已是标准配置，但在中国汽车市场上，由于受到市场购买力和法规等方面的滞后影响，除了在一些中高端车上配置(或选装)外，中低端市场还在逐步试水。但随着技术进步推动成本降低和政府在汽车安全法规上的推动，像ABS(防抱死制定系统)、TPMS及一些主动安全应用应该会成为标准的配置，为用户提供更安全的保障。其他的应用像辅助驾驶、电子泊车则还需要时间来培育市场，随市场的发展和广大客户对汽车安全及舒适的要求的提高而逐步成为热点。
杜曦强调，对于不同市场的不同应用实现，英飞凌都有不同的系统解决方案。中国汽车市场的国际化注定了对汽车系统特别是电子系统的相关标准和要求的提高。首先要有非常敏锐市场团队去跟进技术趋势和相关标准的动向，听取中国客户需求，并以此制定合适的产品路线图，体现中国汽车电子产业独特性。其次，汽车级的产品从开发到生产的整个流程对质量和安全有着极高的要求，英飞凌有着严谨的产品研发流程，产品生产质量卓越和零缺陷项目，可以满足严格的质量要求。
在主动安全系统开发方面，飞思卡尔半导体(Freescale)一直走在业界前列。该公司微控制器产品市场经理郗蕴侠指出，主动安全是指在事故发生前进行预处理，使故障的影响减低到最小，诸如ABS、ESP等稳定系统都属于该范畴。近几年出现的安全性预测更进一步，通过系统能够实时监测故障是否发生，在故障发生前给出预警。
“除了提供安全产品，我们主要的目标是化繁为简。针对功能安全的关键结果失效分析(FMEDA)，飞思卡尔提供了FMEDA工具，可以帮助客户根据他们的应用项目来计算功能安全结果，从而简化了客户的功能安全工作。”此外，飞思卡尔还推出了专门为功能安全设计的单片机MPC5643L。功能安全要求单片机设计更严格、错误概率更小，可以更好地防止单点失效和潜在失效等。这款产品中采用了冗余的方式，即通过两个CPU实现锁步模式来应对单点失效。潜在失效则利用硬件实现自检功能来应对。该产品已通过IEC 61508 SIL3的安全认证。
针对安全性预测需求，飞思卡尔推出了基于摄像头的高级驾驶员辅助系统(ADAS)解决方案，该方案包括后视摄像头停车辅助，全景泊车辅助以及前景摄像头支持的前大灯控制，车道偏离预警等。
“主被动安全技术对于提高车辆行驶安全都极为重要，一定会得到更大的重视和发展。”博世中国(Bosch)底盘控制系统事业部市场部经理吴隽强调。他解释道，ESP能够有效减少交通事故、降低事故伤亡率，从而支持联合国“道路安全十年行动”愿景的实现——有效控制2010年至2020年间的交通事故死亡人数。ESP的重要性同样也受到了在此次年会期间成立的东盟国家NCAP组织的认可：标配防侧滑系统是车辆五星级安全标准的先决条件。
自1995年推出ESP起，博世已为整车制造商提供了超过7,500万套此类产品。ESP能够随时探测到侧滑迹象，并通过降低发动机功率和控制车辆的制动过程来防止车辆侧滑。研究显示，ESP可以有效防止最高达80%的侧滑事故。ESP通常包含了防抱死制动系统(ABS)及牵引力控制系统(TCS)功能。通过对产品的不断改进，以及集成众多降低成本的创新功能，博世已成功实现了ESP在各级别车型上的应用。
当今，全球新车中有半数装配了ESP，ESP作为车辆的标准配置已在欧美国家成为法律规定。针对巴西、中国、印度以及东盟国家等ESP装配率较低的市场，博世也提供具有最重要基本功能的入门级产品。特别值得一提的是，汽车制造商可以将其作为车辆整合高性能辅助系统和安全系统的基础，例如，整合自适应巡航控制系统或紧急制动系统。
PKE和NFC为汽车注入新活力
以前的汽车门禁系统采用严格设计的纯机械结构，以达到防盗的目的。微电子技术和RF技术大幅提升了安全功能，并实现了激活安全警报、设置个性化驾驶偏好甚至自动关窗等新功能。
The fob transmitter in RKE solutions operates at either 315 or 433.92 MHz
大多数汽车现在都有遥控车门开关(RKE)，越来越多的汽车开始采用无源遥控门禁(PKE)系统。当用户按下遥控钥匙上的按钮时，RKE通过发送无线信号来控制车门和行李箱盖。PKE可以视为高级RKE，这种开关使用户拿着遥控钥匙拉车门把手就能打开车门，而不需要按任何按钮。作为一种更加安全和强大的提供车内PKE功能的技术，近场通信(NFC)正在迅速获得汽车产业的关注，从而给用户带来一种更加方便和量身定制的用户体验。
无源遥控门禁系统使用户无需按下任何按钮即可打开车门或行李箱盖。这些系统基于遥控钥匙与汽车之间的低频/射频(LF/RF)通信链路。安装在车外后视镜或车门把手内部的低频天线会发起通信，并且可以在1.5至2米的范围内感应多个遥控钥匙。
PKE解决方案可以使用125kHz RFID收发器来验证遥控钥匙并通过UHF链路建立通信
当驾驶员拉门把手时，无源门禁控制器会发送一个低频口令来验证驾驶员的遥控钥匙。接着遥控钥匙将RF响应发送给该控制器。如果遥控钥匙识别成功，汽车会在几毫秒之后自动打开。如果驾驶员在车内拿着钥匙，带PKE系统的汽车会松开防盗控制系统，并激活点火装置，而不需要在点火装置中插入钥匙。
然后，驾驶员可以通过按下发动机按钮或者扭动点火开关来启动大多数带PKE系统的汽车。此外，他们还可以通过按下其中一个车门把手上的按钮、触摸车门把手上的电容区或者只是走开就能锁住汽车。锁车方式取决于具体的车型。
在任何一种PKE系统中，遥控钥匙都必须能够在三个正交轴(x、y和z轴)上测量低频信号强度，并通过射频通道传输此信息。该信号强度信息也称为接收信号强度指示(RSSI)，是通过连接至低频接收器的天线线圈收集的。用作协议中的有效负载的任何数据，如唤醒数据模式(前同步码，ID)被接收后传送到遥控钥匙MCU进行处理。低频接收器包含专用控制逻辑，该逻辑能以极低的功耗检查唤醒信号。备用模式支持在遥控钥匙电池电量极低时使用PKE系统(通过低频信号对设备供电)。然后通过调制汽车自身的低频信号来传输器件的响应。在这种备用模式下使用时，遥控钥匙设备必须放置在靠近车门天线的位置以方便进出，或者放置在仪表板上的特殊区域以启动汽车。
NFC是一种短距离无线技术，这种技术大大方便了数据的安全交换。NFC正越来越多地用在安全交易领域，包括手机厂商用来创建“电子钱包”。NFC与嵌入式安全元件整合在一起可以为消费者提供与其移动装置的更高级别的便利、可互操作性和安全。其工作频率为13.56MHz，传输速率为106至424kbps，因此支持NFC的智能手机可以用于RKE功能。
图4：支持NFC功能的RKE系统有可能使带NFC功能的智能手机能用于汽车门禁功能中。
NFC通信包含发起者和接受者。要在两个NFC接口之间传输数据，由一个NFC接口激活其发射器，并充当NFC发起者。在天线中流动的高频电流会形成一个磁场，该磁场在天线线圈周围扩展，并穿过附近另一个NFC接口的天线线圈。然后另一个NFC接口的天线线圈中会产生一个电压，该NFC接口通过其接收器来检测该电压。
如果NFC接口接收到NFC启动器的信号和相应的命令，该NFC接口就会自动接受NFC接受者这一角色。为实现两个NFC接口之间的数据传输，会对形成的交变磁场的幅度进行调制(采用幅移键控调制技术，即ASK)。传输方向经过逆转后，将来自NFC目标的数据发送给NFC发起者。如果NFC接口靠近兼容的RFID阅读器，NFC接口就会承担NFC接受者的角色，通过负载调制将数据传输给阅读器。此模式被称为“仿卡模式”。
NFC接口还可以与兼容的无源转发器通信。该接口可以向这些转发器供电，这些转发器可以通过负载调制将数据传回至NFC接口。在这种情况下，NFC接口会接受射频标识(RFID)阅读器这一角色。
如果安装的阅读器可以从车外访问(比如安装在外后视镜中)，NFC就可以用在汽车门禁系统中。在共同使用汽车的群体或者不同的人使用多辆汽车的情况下，这种技术特别有用。
针对RKE、PKE和NFC应用的IC现已开始供货。比如，Melexis已经设计出MLX90132，并且经过了用于汽车系统的认证，这使其在零售、消费类和工业NFC应用中相当可靠和耐用。这款13.56MHz完全集成式多协议RFID/NFC收发器IC支持18092、14443A和B、15693以及18000-3等ISO/IEC协议。
Melexis MLX90132 NFC收发器包含125kHz RFID收发器和13.56MHz NFC收发器
MLX90132可以处理106至848kHz的副载波频率和高达848 kbps的传输速率。其数字部分可以使用高级位和帧解码功能来处理从应用编程接口(API)至物理层(PHY)的低协议层。该IC嵌入了标记仿真功能，以实现NFC支持。增强型标记和磁场检测功能大大降低了RFID阅读器配置和NFC模式下的功耗。(end)
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