艾邁斯歐司朗引領HOD技術創(chuàng)新，提升駕駛安全

如今，汽車正在從傳統(tǒng)的交通工具，轉變?yōu)橐粋€大型的智能設備。在汽車智能化之路上，離不開傳感器和光源這兩大關鍵技術。傳感器是一切信息來源的核心關鍵，而光又是傳感信息采集中最簡潔直接、高效且不受干擾的方式。作為智能傳感器和發(fā)射器的領導者，艾邁斯歐司朗正引領著光與傳感技術的深度融合，為未來的智能汽車描繪出一幅“更注重全生命周期用戶體驗、更具情感溫度”的全新圖景。

艾邁斯歐司朗的產(chǎn)品涵蓋了車輛周身的關鍵光學應用，包括前照燈、信號燈、內飾功能性照明等領域。在激光雷達發(fā)射器、雨量傳感器和艙內傳感等高科技領域，艾邁斯歐司朗同樣占據(jù)著行業(yè)領先的地位。這些創(chuàng)新的光學和傳感技術為未來智能汽車的發(fā)展奠定了堅實的基礎。

在智能汽車的發(fā)展道路上，安全性始終是至關重要的考慮因素。艾邁斯歐司朗在對光學和傳感技術的不斷創(chuàng)新中，也密切關注著駕駛安全技術的進步。其中，HOD（Hands Off Detection，離手檢測）技術便是一個突出的例子。由于越來越多的汽車引入自動駕駛技術，對L2+以上的自動駕駛車，有要求加入HOD的檢測功能。HOD技術能夠通過傳感器檢測駕駛員是否將手放在方向盤上，如果駕駛員的手離開方向盤超過一定時間，系統(tǒng)會發(fā)出警告，提醒駕駛員注意。HOD技術可以有效提高駕駛員在自動駕駛過程中緊急避險能力，從而增加駕駛安全性。這些傳感器往往需要極高的靈敏度和可靠性，而這正是艾邁斯歐司朗所擅長的領域。

電容傳感：重塑HOD技術

汽車行業(yè)對HOD技術的需求主要來自以下幾個方面：一是自動駕駛的要求，如進行車道保持輔助駕駛；二是標準和法規(guī)的要求，例如歐洲經(jīng)濟委員會（ECE）的R79標準要求，當車速超過60公里/小時時，車輛必須具備HOD功能；三是公共安全要求，例如防止被乘客搶奪方向盤；四是HOD技術可以提醒駕駛員注意道路情況，避免因分心駕駛而引發(fā)事故。

其實，HOD（離手檢測）技術并非一項新技術，目前市面上已有多種HOD技術方案：

• 一種方案是基于扭矩傳感的測量，但是該方案具有很大的缺點，它必須要轉動方向盤才能識別。而且無法識別手部的姿態(tài)，人為很容易騙過該方案，比如掛一個重物。這種方案已經(jīng)在陸續(xù)退出市場。
• 另外一種是基于光學系統(tǒng)的圖像傳感及分析。它采用一系列補光器+驅動+攝像頭做組成的多芯片方案，可以進行高精度的手部探測，但是該解決方案也在無形中增加了成本。另外，由于視角的死區(qū)，它也不可能完全觀察到司機的手是否真的在方向盤上，所以也存在一定的風險。
• 現(xiàn)在比較流行的方案是用電容式傳感測量。這種方式是在方向盤里面包裹的導電金屬絲或導電金屬網(wǎng)來作為一個電極，利用電極與握在方向盤上手之間的形成的電容變化來做一個判別。其優(yōu)點是無需轉動方向盤，就能進行高精度的手部探測。而且是單芯片設計，成本相對較低。這也是艾邁斯歐司朗比較推薦的解決方案。

比較常用的電容傳感方案通常是基于時間的解決方案。該方案是基于電容器（C）通過電阻器（R）的充電時間（T），其中R和C的乘積給出了對應的電容值的時間測量。這種方法雖然簡單，但當涉及到復雜的環(huán)境，如潮濕的方向盤或手接觸時，或戴厚手套握方向盤時，在回路中出現(xiàn)寄生電阻，使本應在測量回路中恒定的電阻R發(fā)生變化，從而引起了測量電容值的誤差。這可能導致電容測量的不準確，這在方向盤離手檢測中會造成一些誤判等問題?，F(xiàn)許多客戶發(fā)現(xiàn)此方案存在的問題。

圖片來源：艾邁斯歐司朗

鑒于這些痛點和難題，艾邁斯歐司朗研發(fā)了一種新型的阻抗計量解決方案，也稱為是I&Q正交法。這種方法利用兩個正交的解調分量來分別測量電阻R和電容C，通過這種正交解調的方式，可以將阻抗包含有電阻成份和電容成份分離，并分別測量。進一步通過矢量的計算方法來得到一個代表阻抗的矢量值。

下圖展示了艾邁斯歐司朗利用I&Q正交法進行電容檢測的系統(tǒng)架構和工作原理。整個系統(tǒng)由傳感器、發(fā)射器、接收器和輸出接口組成。通過發(fā)送一個正弦波電流在負載上，負載由方向盤系統(tǒng)的本身阻抗及手握方向盤引起的阻抗變化所組成，通常來說，負載中的電阻的大小決定負載上的電壓信號的幅度大小，而電容成份會決定負載上有信號相位的變化大小。負載上的電壓信號經(jīng)過采集放大和濾波后，輸入到同相和正交解調器。同相解調器測量信號的同相分量（I），而正交相檢測器測量信號的90度相位差分量（Q）。得到對應電阻成份的的I和對應電容成份的Q分量，通過濾波器（Filter）處理，以去除噪聲，并進行偏移補償性。最終自動測量的結果是負載的阻抗中電阻和電容的變化量。

圖片來源：艾邁斯歐司朗

在實際的車輛應用檢測解決方案中，會在其中嵌入一個電極。當手接觸方向盤時，人體與電極間的電容和電阻值發(fā)生變化，從而改變了振蕩信號的幅度或相位，這個信號一般在45-125KHz之間。這種方法的優(yōu)勢在于能夠更準確地區(qū)分電阻和電容，從而準確測量出阻抗。而且不受濕手、手套等影響，也不會通過在傳感器附近放置物體來進行作弊，能夠很好的識別出寄生電阻。因此能夠在復雜的車輛環(huán)境中準確地檢測人手離開方向盤與否，從而提高系統(tǒng)的可靠性和用戶體驗。

AS8579芯片：高精度、多功能、小尺寸，HOD技術新選擇

艾邁斯歐司朗推出的AS8579芯片是一款專為HOD（離手檢測）市場應用設計的先進產(chǎn)品，具備10個獨立測量通道，能夠進行精準的電容采集。這款芯片支持4種不同的頻率測量來進行精確的阻抗檢測，還增加了主動屏蔽功能，從而避免雜散的寄生電容對測量值的影響。AS8579不僅完全滿足ISO26262安全標準，及完善的安全機制，達到ASIL B的安全等級，并符合汽車AEC-Q100 Grade1標準。

AS8579的卓越特點在于其具有高靈敏度和14bit分辨率，測量范圍從20到2000pF。而且能通過DC偏置調整以補償溫度變化，有效克服溫度影響，確保測量的穩(wěn)定性。

圖片來源：艾邁斯歐司朗

AS8579采用小尺寸的SSOP24封裝，使系統(tǒng)設計更加緊湊。同時，對于方向盤離手檢測的應用，現(xiàn)在很多方向盤都添加了加熱功能，AS8579芯片可以直接復用方向盤加熱絲作為傳感，可以節(jié)省客戶的成本。

圖片來源：艾邁斯歐司朗

AS8579芯片除了能用于自動駕駛領域的方向盤離手檢測，還可以對車內乘客進行檢測，如座位占用情況檢測。還可以用于其他電容式內部控制和開關，如空調、收音機、導航等。由于AS8579芯片具有10條感知線路，最多可以檢測10個不同的區(qū)，所以它還可以用于一些方向盤按鍵或接近傳感的應用當中。例如在方向盤當中，可以檢測是左手還是右手握方向盤。

車載電容的更多應用案例

車載電容的應用不止于方向盤的離手檢測，在燃油液位傳感、占座傳感、后備箱開啟、車內控制開關等許多場景中，電容技術也具有廣泛的應用前景。

• 電容觸摸式按鈕：電容觸摸式按鈕是車載電容技術的典型應用場景之一。在汽車內的智能表皮上，電容觸摸式按鈕可以做成半透明的，其背后隱藏了LED指示燈，用來完成開關控制、音量調節(jié)、空調調節(jié)等功能。
• 座位檢測：電容傳感還可以用于座椅檢測，結合座椅加熱的加熱毯，有效檢測出座椅上的人員或物品在占位狀況，可以防止如兒童遺留問題的發(fā)生。
• 門把手開關：電容傳感還可以用于門把手的開關的檢測，艾邁斯歐司朗的新一代產(chǎn)品，可以增加到10公分的離手距離，當人接近到10公分時喚醒鑰匙，可以達到很好的省電。
• 后備箱開啟：艾邁斯的車載電容產(chǎn)品有多個感知點，所以除了可以檢測人體接近的狀態(tài)之外，還可以檢測左右滑動或螺旋的動作，這就很好的將電容傳感應用于后備箱開關的操作。

結語

通過將HOD技術這一關鍵創(chuàng)新融入其廣泛的產(chǎn)品組合，艾邁斯歐司朗正展現(xiàn)出對于安全、可靠且高度互動的智能汽車未來的承諾。基于電容傳感技術的HOD解決方案不僅展示了他們在智能汽車領域的技術領導力，也為消費者提供了更為豐富和深入的駕駛體驗。