安全系统感应技术提升驾乘舒适性和便捷性

飞行时间 (ToF) 感应技术可以检测物体，并提供物体在 3D 空间内的位置和移动信息。同时，还可通过检测物体的形状、尺寸和方位来识别物体。该技术通过检测物体的反射光实现感应，使用 LED 阵列或 VCSEL 设备与波束形成光学器件相结合，以产生可照亮使用场景的光源。高级感应 IC 能够检测和测量一定范围内所有物体的反射光。

图 1：典型 ToF 感应系统框图，包含光源、传感器和配套芯片

光以已知速度快速传播，测量反射光到达传感器的时间（光的“飞行时间”）即可计算物体的距离。这种方法称为“直接 TOF”(dTof)，通过非常精确的时基直接计算时间，适合较长距离的应用，例如 LIDAR。dToF 通常被认为是低分辨率技术，需要复杂（昂贵）的机械扫描才能获得高分辨率。 

而间接 ToF (iToF) 基于已知参考信号的相移来计算距离而非采用绝对时间。此类技术非常适合高分辨率应用，借助现代 CMOS 像素阵列以 QVGA 甚至更高分辨率生成实时 3D 视频。 

iToF 以独特方式结合中/高分辨率深度和幅度（灰度）映射，可支持复杂识别（例如人或物体），即便在物体与周围环境之间缺乏颜色对比时也能良好完成任务。基于这些优势，iToF 克服其他技术的局限而成为诸多前瞻性应用的理想之选。 

在相对接近（约 5 米）的距离内，ToF 可以识别物体和自由空间，因此 ADAS 系统能够智能预测物体可能的移动（如有）并采取适当的躲避动作。Melexis 的 iToF 相较而言不受温度和光线变化的影响，十分适合此类外部应用。

提高道路安全是实现完全自动驾驶汽车目标的主要推动因素之一。根据美国国家公路交通安全管理局 (NHTSA) 发布的最新报告，约有超过 90% 的事故由驾驶员失误造成。若能有效消除此类事故，道路将更加安全。虽然短时间内我们还不能大规模量产全自动车辆，但 iToF 能够通过监控驾驶员及其行为切实有效地大幅提高道路安全驾驶。

疲劳驾驶是一个严重问题，iToF 可实现的高分辨率可以判断驾驶员是否目视前方道路、是否频繁打哈欠或甚至昏昏欲睡。检测此类情况并建议（甚至强制执行）驾驶员休息，可以有效避免潜在事故的发生并挽救生命。对于没有正确握住方向盘、在驾驶时进食或手持使用移动设备等其他驾驶员行为，该技术也可以进行识别并发出警告或采取行动，甚至在必要时将车辆安全停止。

安全气囊已经拯救了万千生命，当今几乎所有汽车都配有安全气囊。但是，安全气囊导致婴儿或老人受伤或更严重后果的情况也时有发生。ToF 能够检测乘客的体型并估计其体重，从而按需调整安全气囊的展开。如果座椅上没有乘客，ToF 可避免展开不必要的安全气囊。

目前的一些混合动力车辆会在电量过低时启动并运行内燃机为电池充电。随着传统点火钥匙逐渐被淘汰，驾驶员很容易在未熄火时便离开车辆，此时车辆可能会在无人看管的情况下自动启动。这会带来安全隐患，尤其是在狭窄空间内。但基于 ToF 的乘员检测功能可以轻松预防此类情况的发生。

除了改善车辆安全性，ToF 系统还能为车内驾乘人员提供一系列舒适性和便捷性体验。比如，驾乘人员上车时，座椅可以为其移动拉近安全带；储物箱会在乘客伸手使用时自动点亮；车内信息娱乐系统的操作能根据车内乘客数量和位置自动调节。

车辆构造日益精密，驾驶室内的人机界面 (HMI) 也愈发复杂。以 ToF 传感器搭配投光器使用，可以在各种可用表面提供控制面板，大幅提高操作便捷性和灵活性。

显而易见，ToF 将帮助车内感应应用实现飞跃式发展，为车辆带来更高精密性，进而切实提高安全性和舒适性。