先进的车辆逐步依靠先进的驾驶辅助系统（ADAS）来促进更容易、更安全和更有效的驾驶。

ADAS的范围不同，从基本的 "动手 "功能，如巡航控制，到可以自动进行紧急制动、变道和停车任务的高科技系统。

在最大层面上，ADAS通过采用各种处理器、传感器和执行器，合作处理所有与驾驶有关的任务，使车辆变得完全自主。

ADAS在新车中的加速执行意味着车辆设计正以极端的方式转变。例如，机械动力转向装置正在被完全电子化的 "线控转向 "控制装置所取代，而LiDAR传感器和摄像头在车辆上的定位正在成为一个普遍特征。

随着车辆对非常规技术的逐渐依赖，汽车制造商必须找到保证其功能安全的方法。本文将介绍ADAS的最新趋势，然后分析执行两项关键ADAS技术的挑战。LiDAR和线控转向。

车辆自动化的级别

美国汽车工程师学会（SAE）以0至5级的标准来描述汽车自动化水平。

SAE的0级是指没有任何自动化的车辆。这是一种监测环境、加速和减速一直依赖人类驾驶员的车辆。然而，它可能得到临时 "主动安全系统 "的帮助，如自动紧急制动或车道偏离警告。

SAE 1级指的是向驾驶员提供转向或制动/加速帮助的车辆--例如，自适应巡航控制或车道居中--而SAE 2级车辆同时提供这两种帮助，在某些情况下允许 "脱手 "体验--尽管用户必须不断观察环境。

SAE 3级是指 "不看 "自动化，车辆可以管理所有基本的驾驶，包括检查驾驶环境。然而，人类驾驶员应该准备好在需要时控制车辆。

SAE第4级是指（"心不在焉"）的自动化，在驾驶员未能对干预呼吁作出反应的情况下，车辆可以安全地靠边停车。

SAE第5级（"方向盘可选"）描述了一种自主驾驶的车辆，永远不需要人类的参与。这样的车辆可以在所有道路环境下，在世界任何地方，在任何天气情况下进行自主自驾。

自主车辆市场正在快速增长。2021年的价值约为944亿美元，专家认为在2030年之前，市场将以每年超过30%的速度进一步增长。

汽车制造商正在争夺这个快速发展的市场的份额。例如，特斯拉汽车配备的硬件，特斯拉声称将在未来实现100%的自动驾驶，其自动驾驶软件的测试版本目前符合2级自动化。

同时，包括梅赛德斯、宝马和现代在内的制造商正在制造SAE 3级汽车，计划在未来几年内推出。丰田和本田已经在测试和试用4级汽车。

激光雷达

了解驾驶环境对于驾驶自动化系统至关重要。激光雷达——光探测和测距的首字母缩写词——是用于实现这一目标的核心技术之一。

激光雷达的功能类似于RADAR（无线电检测和测距）。这两种技术都可以通过产生电磁辐射脉冲并记录脉冲反射所需的时间来评估距离。

然而，与雷达相比，激光雷达在自动驾驶车辆中具有重要的性能优势，因为它使用激光而不是无线电波。这使得激光雷达系统能够开发出比雷达系统分辨率更高的周围环境 3D 地图。

包括梅赛德斯-奔驰、沃尔沃和宝马在内的汽车制造商已表示计划在其未来车型中添加 激光雷达传感器，沃尔沃提到该系统将使他们的汽车事故减少 9%。

激光雷达设备具有多面性和敏感性。如果激光雷达密封由于故意破坏、小碰撞、碎石或自然损坏而出现故障，水和水蒸气就会开始渗入外壳。进水不仅会损害光学性能，而且随着时间的推移，还会导致电子设备腐蚀的危险。

线控转向

从传统的动力转向系统过渡到线控转向系统是车辆设计最重要的改变之一。

动力转向系统使用电动或液压致动器来帮助驾驶员使用方向盘转动车辆的车轮。重要的是，动力转向系统是故障安全的。它们在驾驶员和车轮之间集成了完整的机械连接，确保驾驶员在动力转向系统出现故障时仍能驾驶汽车。

线控转向系统有很大不同。为了实现自动转向，汽车制造商逐渐选择将方向盘和车轮之间的机械联动装置替换为全电子联动装置。

在采用线控转向的汽车中，转动方向盘不再允许改变汽车的方向：相反，方向盘充当电子控制器，可以跟踪、改变或完全忽略其输入。这取决于汽车的自动化水平和驾驶活动。

线控转向系统的关键目标是通过让汽车控制转向功能来提高安全性和驾驶员体验。然而，与LiDAR一样，这样做的前提是汽车制造商能够保证线控转向系统在所有驾驶场景中的可靠性和功能安全性。

用灵敏的电子连接取代坚固的机械连接强调了检查自动车辆进水的重要性。在这里，问题更多的是水位而不是湿度，但危害同样严重。电子设备进水会导致腐蚀并产生意外故障。

自动驾驶汽车法规

对于达到 SAE 4 级和 5 级的车辆，线控转向系统和 激光雷达等 ADAS 必须可靠并由故障安全机制保护。必须严密监控这些系统的状况，以便及早发现恶化情况，防止出现严重错误。

联合国欧洲经济委员会 (UNECE) 现在参与了一个法律框架，以确保自动驾驶汽车保持高水平的安全性。

自动转向和车道保持系统的两个关键协议——分别是 UNECE 79 和 UNECE 157——迫使制造商说明系统如何在出现进水或其他问题时不会出现故障。

制造商可以采取的确保此类系统安全防止进水的唯一步骤是部署能够在它导致错误之前检测到它的传感器。湿度传感器提供了一种经济高效的跟踪 ADAS 的方法，包括 激光雷达传感器和线控转向系统，安装明显的湿度增加作为进水的代表。

来自瑞士 Sensirion AG 的传感器

20 多年来，Sensirion 一直致力于制造汽车传感器。目前，Sensirion 的传感器被用于众多新车中。

Sensirion 的 SHT4xA 传感器是一款超紧凑型数字湿度和温度传感器。它专为重要汽车应用中的湿度检测而设计。SHT4xA 可以测量精度为 ±2% 的相对湿度和 ±0.3 °C 的温度。它满足了用于自动驾驶车辆的具有挑战性的可靠性要求。

它专为 85 °C/85%RH 可靠性测试而设计，可在冷凝环境中保持运行，并具有用于尖端机载诊断的内置可变功率加热器。其即将推出的 ASIL A 级规范允许直接纳入任何适用于功能安全的设计。

该传感器非常适合 SMT 组装，其可润湿侧面封装可确保对组装好的印刷电路板 (PCB) 进行自动光学检测 (AOI)。在相同的硬件系统上，Sensirion 正在设计一个真正的水传感器，提供安全开关式的水进入重要电子设备的跟踪。

总体而言，SHT4xA 的设计考虑到了 ADAS 集成，使其成为检查 激光雷达和线控转向平台中的进水和湿度暴露的合适选择。