整合机器视觉与无线技术的汽车安全电子控制技术
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现今汽车设计已朝向大量电子化、智能化趋势发展，同时整合电脑传感科技强化主？被动安全系统，达到最佳化的安全防护设计，尤其是整合影像撷取、机器视觉系统，搭配夜视(Night vision)、车道偏移提示系统(Lane Departure Warning systems；LDW)、盲点侦测(Blind Spot Information System；BLIS)等新整合技术，朝向主动介入驾驶机制，加强车辆行驶安全...
汽车电子科技发展日新月异，以往汽车电子仅限于车辆的运行控制，通常采取一组中央行车电脑嵌入式系统，搭配几组电子控制模块(electronic control unit；ECU)，分别负责如引擎点火、空气比例调校、ABS、EBD、ESP等动力、煞车电控系统，但现在汽车电子使用的电控系统已经超越前述范围甚多，不只要能满足原有的引擎动力、煞车等电控需求，还必须发展出多项主动研判路况、驾驶状态的安全机制。
新款汽车已大量搭载诸如夜间电子视觉、停车辅助、车道偏移提示、视觉盲点侦测等进阶应用系统，所整合的科技从机器视觉、高感光度CCD摄影机、动态物体追踪、倒车显影辅助等进阶技术或元件进行整合，而这些系统又必须与现有的汽车电脑或车内电控设备进一步整合，如何让电控系统能各司其职又不会出现不兼容问题，使新车的电控系统设计益加繁复。
Night Vision夜视系统 提升低光源环境的行车安全
Night Vision并非新科技，只是目前车用CCD多数用在行车记录摄影，或是倒车显影用途，采用一般CCD元件已具基本的应用水准，而标准型CCD大多在拍摄角度、CCD解析能力表现较一般，性能仅能作为参考使用而无法达到极佳的效益，而Night Vision以前为军事用途设备导入较多，为利用电子影像处理技术强化军人的夜间视觉能力，让军人可透过电子技术辅助强化夜间影像，不受环境现场的明暗度影响战斗进行。
车用的Night Vision技术其实没有战斗用来得复杂，因为军规Night Vision系统会搭配特殊光源强化夜间摄影品质，同时搭配热源传感来侦测敌人、车辆与武器设备等发热源。
反观车用环境或许不需要呈现这麽精密的现场环境，但毕竟需能达到路上行人、行车与路况检视，而这种用途采行高感光度的CCD搭配即能应付需求，而在多雾、暗夜等低光源环境，亦可将摄取影像过滤色彩、再搭配影像实时强化处理，可达到即便环境仅有0.1Lux都能得到足以识别路况的影像。
目前Night Vision技术仍以辅助应用为主，一方面是显影设备大多采LCD面板呈现，显示屏幕多数设置在车内中控面板，因为显示屏幕尺寸有限也让Night Vision技术实用价值因此受限，但作为视线不佳的多雾或低光源环境辅助使用仍绰绰有余，尤其是倒车显影的CCD画面撷取元件，搭配Night Vision技术进行整合，能让多数处于低光源、或视线环境不佳的停车现场，可让驾驶更能精确掌握停车状态，避免停车错误行驶造成车辆或人员损失。
机器辅助视觉、动态侦测 进阶汽车安全电控机制
机器视觉、动态侦测这类电子技术，原本也是基于高速、高解析能力的CCD元件，搭配机器视觉、动态侦测软件建构工控自动化或监控应用系统，而在汽车电子的应用方面，则以LDW行车车道偏离提示系统应用为主。
一般的行车状况，若遭遇驾驶在驾车过程无意地偏离车道、或行车路径出现明显异常时，若正好驾驶恍神就很容易产生严重事故，而LDW系统可透过CCD搭配机器视觉检测行驶路面情况，而前端负责撷取图像的CCD跟一般的CCD模块不同，因为若透过撷取影像后再进行传送、影像处理、分派传感任务等处理，处理效能可能无法达到LDW系统所需要的实时反馈提示目的，而LDW系统为求传感处理效能，通常在CCD元件撷取视讯端即整合嵌入式系统，在撷取画面的同时已同步进行画面分析，将LDW传感与提示功能大幅整合于信息撷取终端，同时采模块化高度整合设计。
而LDW系统简单点的设计形式是仅达到「提示」功能，即将撷取提示信息直接于仪表板的显眼处以灯号或提示音告知车主状态，而进阶的整合方式则是与行车电脑进行高度整合，可同时搭配制动系统执行偏移状态的减速、灯号等处理工作，减低车辆偏移行走路线造成的可能危害。
不只LDW善用机器视觉传感设计， 行人碰撞警示完全主动煞车系统(Collision Warning with Full Auto Brake；CWFAB)也是采行大量机器视觉技术建构的安全设计，只是CWFAB采用雷达技术搭配CCD、来传感行人动态而非CCD，CWFAB是一组整合在车辆车头水箱护罩的雷达传感装置，而此具雷达可以传感车辆的前方物体、车辆、测量前方物体的相对距离与速度，而同时搭配CCD确认物体是车辆或行人。
透过CWFAB另可追踪路上行人的步行速度，甚至可透过嵌入式系统快速计算得知行人是否会进入车辆行驶路径，当CWFAB将前方物体判断为行人(雷达、CCD)后，系统能实时将车辆的煞车制动能力瞬间提升、让车辆完全煞停，以减低撞击力道，将行人可能的伤害降到最低。
利用辅助视觉电子设计 可有效减低事故发生
BLIS(Blind Spot Information System)驾驶视觉盲点信息系统，此项汽车电子科技较早商品化的是Volvo车款，BLIS安全电子科技的设计方案相当简单，因为一般驾驶必须透过照后镜、左？右照后镜来目视确认是否有后方是否有来车，而透过照后镜理解左？右侧路况的车辆设计已行之有年，但实际上此机制仍有视觉死角问题，而碰到车体较大的车种，视觉死角的问题会更加凸显，甚至当驾驶的车速提升后，视觉死角会因为速度而益加严重，也是常见的车辆碰撞事故成因。
以Volvo自行调查分析的行车数据显示，当车辆以70km/h时速行驶时，驾驶的的车后视觉死角会达到200度，甚至随着车速增加、死角也就随之扩大。 BLIS安全电子科技的设置目的，即为利用电子科技来消弭视觉死角问题，尤其是两侧来车的路况如何提前让驾驶得知现况，避免无意的变换车道造成车辆碰撞事故。
BLIS系统可在车辆时速超过10km/h时进行辅助协助，以Volvo的设计方案为透过设于左？右照后镜下方的红外线摄影机进行后方影像的撷取，传感体积为以摩托车以上的物体为感应物，当两车或物体行进相对时速在20~70km/h时即视为接近侦测范围，此时会同时点亮位于车室的照后镜警示灯，借此提醒驾驶若要进行车道变换，需更注意小心。
观察BLIS安全电子科技系统的侦测范围，可以车辆的两侧3m、后方10m距离为主，由于采行红外线摄影机撷取行车信息，BLIS并不受环境光源问题限制，基本上白天、黑夜都可以顺利传感车行状态，加上为传感同步行进中的车辆为主，传感提示也不会因停置路旁的车辆所影响。
车对车通讯系统搭配Sartre智能行车系统概念
除了单一车辆本身的电子控制技术外，未来针对安全与节能目标，也有另一种更新颖的作法，即是基于无线通讯科技让车辆与车辆之间，可以建构稳定的车队通讯网络，而透过此网络进行车辆行进信息互换、沟通，可以达到驾驶安全自动侦测、分析与处理，同时透过行车网络信息整合，还可发展出如自动驾驶、低耗能驾驶的加值效用。
欧盟已经进行Sartre(Safe Road Trains for the Environment)车对车通讯研究案，此目的为让原本单一的车辆透过车对车通讯达到如同行驶在公路上的火车般的效果，此技术因为可以检测到周边车辆的行进速度、前方的路况是否塞车信息，透过电子系统与嵌入式系统实时运算得出最佳行驶速度与操驾模式，可让驾驶以更聪明的方式驾驭爱车，达到减少车辆油耗、避免塞车、减少行车时间等优点。
Sartre的设计基础为基于低成本的车对车无线通讯系统，目前的设定是可让多辆车辆采取以「排列」的方式行驶于高速公路上，如同火车般排列行驶，每个缺省的车队为可以一次包含8辆车，现有规划在Sartre并未限定车队的车种是否需一致，因此可以采取轿车、跑车、公车、卡车等不同车种混和搭配透过系统媒合成立车队，只要搭载Sartre车载通讯系统，会自动在路上配对媒合至多8辆车进行通讯串接，尤其在实际的道路测试下得知，如果汽车与卡车在车队带领下进行行驶，整体油耗将可有20%的节省幅度，因此Sartre设计概念算是相当务实的节能方针。
尤其是每天需要靠汽车乘载通勤的驾驶，透过Sartre通讯技术整合，可以达到更经济的方式完成通勤驾驶过程，而一般的使用情境为，当Sartre计划上路后，驾驶在车上的导航系统输入目的地后出发，驾驶操驾车辆进入高速公路的车道Sartre即开始发出通讯信号，一旦有相同或近似范围目的地的车辆时系统及会自动媒合，由驾驶确认后让系统经手控制车辆行驶，让车辆可以顺利跟上车队进行驾驶行程。
当Sartre系统经手控制车辆后，驾驶在Sartre系统接管车辆控制期间，即无车辆控制权，控制权由Sartre经手，而在Sartre接管期间驾驶可在车内进行吃早餐、上网、化妆甚至刷牙、洗脸都行，而当驾驶快到目的地前，也可手动接管车辆控制权、直接驶离车队，而产生的车队空缺会由周遭相同或近似目的地、同时支持Sartre通讯系统的车辆递补，新加入车队的车辆会直接往后递补产生的空缺，维持如同「火车」的排列行驶状态。
有趣的是，Sartre系统缺省以卡车、巴士、出租车等职业驾驶作为Sartre车队的领队，这也会让车队的行驶效率表现更佳，因为职业驾驶对于路况会更为熟悉，加上于高速公路上长途驾驶的经验较多，透过有经验的驾驶统一带队，有了速度一致、电脑辅助控制，同时也能减少车辆追撞可能发生的事故发生，加上跟车者的风阻会相对减低，也可达到有效降低油耗的目的。
Sartre的通讯技术为采取802.11p无线通讯技术(EU Level based on 802.11p)，同时技术架构需整合多种环境感应器(雷达、雷射测距、CCD识别)，因为Sartre需经手车辆动态控制，因此Sartre需有能力控制行车电脑，处理如煞车、油门制动机构、转向控制机构等，虽然有领队车辆的动态状态可以参考，但实际上道路行驶会碰到许多例外状况，例如车队所有车辆要维持均速、相关车辆需维持固定距离，若车队中有车要脱离自行行驶时的状况处理，Sartre系统其实复杂度相当高，而不同车厂的电控系统如何统一由Sartre系统控制，其通讯平台的标准也不容易达到一致化的设计，需经过相当繁复的测试、修改并产生产业标准。
目前Sartre原形系统可由一对一、一对二、一对多Sartre车队引导方式进行系统整合，实际运行的机制为，当高速公路上有同目的地的车队队长行驶时，可由后方接近、同时支持Sartre的车辆提出加入车队请求，经双方车辆同意后则由队长车辆进行引导、同时取得后车的控制权，而后方车辆也可以开放自己的驾驶权来让引导车辆接管控制，完全由领队车辆进行整体车队的引导行进，Sartre车队就如同无线连结的列车般行进于高速公路上。
Sartre系统设计牵涉相当多的设计环节，除了本文前述多项基于CCD、红外线摄影机、机器视觉、雷达等技术整合的各项行车安全电子控制技术外，Sartre还须整合车对车无线通讯与Sartre通讯协定平台整合，尤其是在Sartre接管车辆的控制权后，每部车需维持「车队」状态的前提，必须采稳定、固定距离的引导作业，同时还必须接管转向与制动机制，目前Sartre系统路测已经能完成2至3辆车队控制目标，2012年预计可达到容纳5辆支持Sartre车队的测试平台，未来Sartre的技术目标预期要达到至多15辆车的串接控制。
