保隆科技汽车五合一光学传感器解读

 

 

"五合一"传感器 

 

保隆科技自主研发的五合一传感器全称“雨量光线阳光温湿度HUD传感器”，是一种能够检测降雨量、环境光照度、红外辐射强度、温度、相对湿度，从而在整车上实现自动雨刮、自动大灯、自动空调、自动除雾、HUD亮度调节等功能的传感器。

五合一传感器可以减少驾驶人员操作，提高驾驶的安全性和舒适性，是汽车智能化发展及进一步提高安全性的必要传感器之一。

应用场景与功能

五合一传感器对于汽车雨刮系统、照明系统、空调系统、HUD系统、自动除雾功能等至关重要，能够提高车辆的舒适性与安全性。

配合雨刮系统：当挡风玻璃有雨时，自动启动雨刮系统，并根据雨量大小、泼溅等不同工况自动调整雨刮刮速，并且可以进行熄火后的雨天自动关窗并输出雨量等级以供自动驾驶系统使用；

配合照明系统：可以根据上方光、前向光做逻辑判断，识别黑夜、白天、黄昏、黎明、隧道、天桥等工况，根据工况发送灯光控制信号来控制车辆大灯的开关；

配合空调系统：可以检测驾驶侧和副驾驶侧阳光强度并发送红外辐射强度信号，空调系统使用该信号调整驾驶侧和副驾驶侧的空调温度；

配合HUD系统：可以检测HUD投射区域的背景照度值，HUD系统根据此照度值调节HUD的显示亮度；

配合自动除雾功能：可以检测前挡风玻璃内侧表面的温度和相对湿度，并可以计算出露点温度，空调系统根据温湿度及露点温度信号调整车内空调的温度、出风等，进行除雾。

 

技术方案

保隆的五合一传感器，原理为通过红外光、可见光、温湿度传感器采集外界的雨量、可见光照度、红外辐射照度、阳光强度以及车内的温湿度信号；

经过ASIC芯片进行滤波、放大、模数转换；

通过SPI发送给MCU，MCU根据ASIC输入的信号及车身控制输入的信号，按照策略进行判断处理；

最终通过LIN接口芯片向车身控制器发送雨刮、大灯、空调、除雾、HUD亮度调节等功能的控制信号，能够进行雨天锁车状态下自动关窗，实现无人值守。

五合一传感器还能进行特殊工况的识别，如可识别出隧道、桥梁、地下车库、林荫路等，使自动大灯的控制更为精准，并可为智能驾驶提供进一步的辅助。

雨量传感器

通过红外反射原理来实现雨量的检测。

【雨量检测通道光学仿真】

保隆科技自研全反射的光学结构设计，该种设计在传统的凸透镜基础上进行了改进，在减少光学通道使用的前提下，光反射效率达到80%以上，拥有150mm²的雨量检测面积，获得高性价比的同时，减小了传感器的体积和重量。

软件上采用抗混叠算法。

软件自学习算法，可以完成对不同透光率、曲率、厚度的玻璃的自适应，实现功能。

光线传感器

光线传感器通过工序透镜，能够精准采集车辆正前方和正上方的光线。

软件上通过策略，运用两个方向的光线综合判断外界的光照度，进而控制车灯的开启和关闭，此种设计有利于自动大灯的稳定和安全。

通过正前方和正上方的双向光线采集，软件运用策略对两个方向光线进行强度、下降速率、维持时间等的对比分析，实现了隧道、桥梁、地下车库等工况的识别，自动灯光的控制更为精准，同时为智能驾驶提供更多工况信息。

【隧道识别】

阳光传感器

阳光传感器透镜和外壳进行特殊匹配，采用反向采集的光学路径设计，使左右通道的阳光透镜合二为一，减小体积。

阳光传感器透镜表面采用漫反射设计，使探测范围涵盖全方位角和全高度角，且在方位角和高度角连续变化时，输出的数据平滑、连续。

【阳光传感器采集范围】

【高度角45°时，范围角0~±180°变化时的强度曲线】

温湿度传感器

采用温湿度集成芯片，运用FPC的结构设计，使温湿度传感器安装后紧贴到前挡风玻璃上，同时外壳上做良好的通风设计，使传感器精准的采集玻璃表面的温度和湿度，消除其他部件的热干扰。

传感器根据采集到的温湿度，运用浮点运算，实时计算露点温度。

HUD传感器

HUD传感器通过设定的光学路径精确检测HUD投影背景区域的光照度。

HUD传感器采用大量程的光学器件，能够采集0~13万lux的光照度，对应夜间一直到夏季正午时的光照度，软件上通过算法和标定，保证在如此大范围内有良好的线性输出和精度，使HUD在各种工况下都有最佳的清晰度。

开发难点

在光学设计上，运用了全内反射、折射、漫反射等光学设计和仿真技术；

在非常有限的体积内集成雨量、光线、阳光、HUD透镜，要防止各功能之间的干扰，并且要有利于注塑加工；

在软件设计上拥有独有的软件算法。如抗混叠算法，对内部红外线和外界红外线进行区分，排除外界红外光线的干扰，消除自动雨刮的误触发；

自学习算法使传感器具备自学习功能，传感器可自动匹配不同汽车玻璃，适应性强，且确保传感器在特定的工况下进行自学习，不会误触发学习导致功能失效；

雨刮控制策略，要确保雨刮起刮及停刮及时、刮速的切换平顺、刮速的保持稳定，符合人的感官感受。

 

保隆科技五合一传感器光学结构、软件算法等自研，掌握核心技术，具有成本优势，作为国内五合一传感器的领军企业，保隆科技自2013年开始相关产品的研发，相继克服了产业化和设计制造两大难关，从最早的一代产品，到最新的第四代的五合一产品，保持产品升级迭代，产品集成度及功能都实现重大突破，应用车型也从乘用车跨越到商用车领域。

保隆科技传感器单元将秉承“让更多人受益于汽车科技的发展”这一理念，积极开拓前瞻技术，持续向汽车行业输出前沿产品与优质服务，提高车辆安全与驾乘舒适性。