在當代汽車中，占用分類係統（OCS）的實施已成為安全功能中一個越來越標準的配置。在碰撞發生時，OCS可確保安全氣囊以最有效的方式打開，以保護乘客並避免受（shòu）到傷害（hài） 。它是通過使用某種形式的傳感（gǎn）器技術來（lái）確定乘員的（de）身高和（hé）體型。本文將討論下一代OCS技術的進展如何在更大程度上保護乘（chéng）客的安全。

這裏先介紹一下OCS係統的基本（běn）結構。傳感器（qì）係統將首先確認是否有乘客占用座位，並對（duì）乘客的物理特性進行評估。隨後，此信息被傳送到電子控（kòng）製單元（ECU）以便決定做出何種反應，從而使氣（qì）囊以全速或以較慢的（de）速度觸發。早期的OCS係統往往采用合理的基本傳感機製，包括嵌入在座（zuò）位（wèi）框架內部的壓力傳（chuán）感器，它可以用（yòng）於測量乘員的體重並由此推（tuī）導出一個粗略的身高數據。與通過安全帶的（de）張力來進行估算等其他方法類似，這種方法也有不準確之處。首先，體重和身（shēn）高（gāo）之間的相（xiàng）關性並不是可以準確地確定。上述方法也沒有考慮到一些其他可能性，例如座位上放的是裝（zhuāng）物品的盒子，而不（bú）是占用座椅的乘客，因為這種技術不（bú）能確認在座位上是一個（gè）乘客（kè）還是其他沒（méi）有生命的物品。此外，在座位框架內部集成傳感器也非常昂貴，特（tè）別是如果需要維修或更換時更是如此。

隨著兒童加高（gāo）車座（booster car seats）和麵向後方嬰幼兒座椅（rear-facing baby/infant car seat）開始在市場上出現，進（jìn）一（yī）步（bù）凸（tū）顯了對傳統技術變革的必要性，這些（xiē）也引起人（rén）們對於如何部署安全氣囊的關注。因此，汽車產業現在有一個趨勢（shì）是采用（yòng）更為複雜的分類係統，而往往利用最多的是光電技術。

對於任何（hé）使用光（guāng）電檢測（cè）技術的OCS解決方案（àn），基本標（biāo）準是：

它必須能（néng）夠觀測到所（suǒ）感興趣的區域（即不可（kě）以有任何阻（zǔ）礙從所安裝的地方去觀察乘客）。

視場（F oV）的要求都相對（duì）受限，通常為40o×10o已經綽綽有餘。

合理（lǐ）的4赫茲到8赫茲較（jiào）低幀率。

由於目（mù）標的（de）距離很近，可（kě）以采用（yòng）作用範圍小於（yú）1米的傳感器。

這些（xiē）並不真正構成重大的技（jì）術困難，但在更詳細（xì）的層次認真研究係統（tǒng）時，困難開（kāi）始浮出水麵。采用光電技術實現的OCS係統如果使用可見光譜的一部分作為其傳感媒介，有幾（jǐ）個顯著的（de）缺點都與采用這種方案有（yǒu）關。

　利用（yòng）可見光的OCS的問題

在采用可見光作為OCS感應機理（lǐ）時，當然有晝/夜光照水平的變化，這就要求係統應（yīng）包括車內主動照（zhào）明（這通常是放置在（zài）汽車內（nèi）部車頂或前方支架上）。帽子、長發、胡須、顏色鮮豔的物品、衣物等也（yě）可以對光（guāng）學分類過（guò）程產生不利的影響。因此，這種傳感器技術及其對（duì）於不規則暴露的判斷準確性（xìng）是一個主要問題。可見光傳感係（xì）統需（xū）要相當高的處理能力，要配（pèi）備相（xiàng）當昂貴的微控製器單元（MCU）。

使（shǐ）用（yòng）工作波長範圍從5μm到（dào）15μm的遠紅外（FIR）技術，正在成為汽（qì）車載客分類（lèi）應用中越來越感興趣的話題。遠紅外（wài）成像係統的（de）巨大優勢之一是，由於它（tā）以人體散發熱量的頻率來檢測熱（rè）輻射，能（néng）夠更好地（dì）區分無生命的物體和（hé）一（yī）個真正的乘客。這種方法不依靠環（huán）境光，在白天或夜晚工作之間有沒有性能差別，因此也就不需要在車（chē）內主動照明。此（cǐ）外，它（tā）需要的處理能力也相當小。最後這兩點使整個（gè）係統的複雜性和成本大幅度降低。

FIR性能注意事項

基於FIR機製的 OCS不需要很（hěn）寬（kuān）的動態範圍，傳感（gǎn）器陣列需要能夠在-40℃至85℃ 之間（jiān）工作。對（duì）於光學分辨率的要（yào）求也不是太苛刻，因為乘客的位置會是在（zài）一個已知區域。但熱分辨率卻（què）是非常重要（yào），需要在±0.25oK範圍（wéi）。重（chóng）要的是需要考慮進（jìn）入車內的太陽光的（de）熱效（xiào）應，要達到該目的需要使（shǐ）用濾光片過濾掉可見（jiàn）光光譜和近紅外（NIR）光譜，從而使這些不以任何方式幹（gàn）擾傳感器。雖然這種類型（xíng）感測係統的信號處理已經比可見光傳感器簡單一些，但仍然（rán）需要降低整體複雜性，以便確（què）保（bǎo）運行速度（dù）和信噪比都（dōu）比較高，同時使（shǐ）係（xì）統成本（běn）降低和易於實施。

邁來芯公司通過與Heimann Sensor GmbH之間的技術合（hé）作，現在已經能夠（gòu）開發結構緊湊、同時具有高性價比的FIR傳感器陣列，它們把高靈敏度溫差電堆（duī）（thermopiles，熱電堆）技術與（yǔ）尖端且精簡的信號處理等功能/性能結合在一起，每（měi）個（gè）FIR檢測（cè）器件具有多個溫差（chà）電堆傳感器單元，可以針對目標區域實時地建立一個簡單的熱值圖。陣列內的（de）每（měi）一個溫差（chà）電堆單元都有其電信號放大器和數據轉（zhuǎn）換器（qì），這樣可以避免對溫差電堆信號（hào）進行時間複用，大大降低了信號噪聲，同時它也提供了必（bì）要的性能，而不需要特意去采用一個更昂貴的微測輻射熱設備（microbolometer）。

該FIR傳感器陣列大大簡化了熱成像係統，它一旦被集成即可立（lì）即從（cóng）64像素捕獲數據。它有一個可調節的幀速率，足以支持即使是最（zuì）高（gāo）端的OCS係統所需要的性能。在0℃到50℃範圍內（nèi）工作時，可維持±1.5°K的精度水平。對於每個組成的（de）傳感元件，都有（yǒu）其自身的信號處理能力，可見光OCS係（xì）統中出現的噪聲（shēng）問（wèn）題在這裏可以得到有效地規避。此外，其接口也更容易實現。使用高速I2C兼容（róng）的數字串行接口以及與控製單元同（tóng）步的觸發（fā）模（mó）式意味著這些器件不僅僅可單獨（dú）使用，而且在需要的情況下也可以結（jié）合在一起形成具有更高成像分辨率的陣列。

每年歐盟成員國的道路上約有35,000人（rén）死亡，開發更有效的汽車（chē）安全係統的重要性不能被低估。安全氣囊的利用對（duì）於減少死（sǐ）亡（wáng）人數起了很大的作用，但仍然有必要進一步降低。被動占用識別機製正在被智（zhì）能（néng）係統所取代，這樣能夠更好地確定是誰（shuí）或什麽物品在乘客座位上，以便進一步改善（shàn）安（ān）全氣（qì）囊（náng）展開的有效性，這樣（yàng）可把危（wēi）害（hài）風險最小（xiǎo）化。通過實施更（gèng）先進的基於光電子技術（shù）的OCS的係統，可在乘客的安全方麵取得更大的進步。但有一點很明確，由於光照（zhào）水平的變化（huà）以及其他不規則行（háng）為，工作在可見光譜的傳感器往（wǎng）往性能會降低。而FIR傳感技術則能夠以比可見光方案低很多的數據處理成本提（tí）供同等或更好（hǎo）的性能，因此可以得（dé）到汽車製（zhì）造商更多地采用。