由于车辆变得更加复杂，他们依靠有效的感应来允许自动化系统帮助驱动器，并最终能够完全控制它们。本文介绍了飞行时间（TOF）传感技术以及如何提高安全性，舒适和便利性。
虽然有许多不同类型的传感器正在部署，但非接触式传感器是其中最重要的一种，因为它可以感知车辆的环境，便于躲避物体等。然而，出于安全考虑，最近的研究重点是车内人员的感应。
TOF的原理感应车厢
飞行时间（TOF）感测允许检测物体并提供关于它们在三维空间内的位置和移动的信息。它还通过检测对象形状，大小和方向来支持对象识别。
该技术依靠被探测到的物体反射的光，如LED阵列或VCSEL设备与光束形成光学一起使用，产生照亮场景的光源。一个先进的传感IC检测和测量从任何物体反射的光在范围内。
图1所示。显示光源，传感器和伴随芯片的典型TOF传感系统的框图。
直接TOF与间接TOF
光以已知速度快速行进;通过测量反射光到达传感器的时间（灯的飞行时间），可以计算物体的距离。当时，这种方法被称为“直接TOF”（DTOF）直接从非常精确的时基计算，并且对于涉及长距离的应用，例如LIDAR是优选的。DTOF通常被认为是一种低分辨率技术，需要复杂（和昂贵的）机械扫描来实现高分辨率。
而不是使用绝对时间，间接ToF (iToF)计算距离基于相移到一个已知的参考信号。这种技术更适合高分辨率的应用，并且与现代CMOS像素阵列一起，可以生成QVGA分辨率甚至更高的实时3D视频。
iToF独特地结合了中分辨率深度和振幅(灰度)映射，即使在物体和周围环境没有颜色对比的情况下，也可以进行复杂的识别(如人或物体)。这些优点使it在其他技术有局限性的许多前瞻性应用中非常有用。
在相对接近(大约5米)ToF允许物体和自由空间被识别，这意味着ADAS系统可以智能地预测一个物体可能如何移动(如果有的话)，并采取适当的避免行动。Melexis iToF相对不受温度和光变化的影响，以应对外部应用的挑战，如这些。
ToF传感的舱内应用
实现完全自治车辆最终目标的主要驱动因素之一是提高道路安全。NHTSA最近的一份报告估计，超过90％的事故都是由于驾驶员错误，因此消除了这将使更多更安全的道路。虽然将来大规模生产的全自动化车辆仍然是某种方式，但它可以通过监测驾驶员和他/她的行为来对道路安全作出重大贡献。
驾驶员疲劳是一个很重要的问题，而iToF的高分辨率能够显示驾驶员的眼睛是否在前方的道路上，他们是否过度打哈欠，甚至是努力保持眼睛睁开。检测每一个并建议(甚至强制)中断可以潜在地避免事故和挽救生命。其他驾驶员行为，如不正确握方向盘、边开车边吃东西或非免提方式使用移动设备，也可以被识别出来，并发出警告或采取行动，最终在需要时让车辆安全停车。
安全气囊已经节省了许多生活，这几天几乎所有车辆都是一个有价值的功能。但是，有一些情况，特别是婴儿或老年人，他们导致伤害或更差。TOF能够检测乘客的大小和估计乘客的重量，根据需要修改安全气囊部署。如果座位上没有乘客，TOF可以防止不必要的安全气囊部署。
许多现代混合动力汽车会在电池几乎耗尽时启动并开动内燃机给电池充电。由于老式的点火钥匙已经过时了，所以很容易让汽车开着点火开关，汽车可以在无人看管的情况下自动启动。这是潜在的危险，特别是在一个封闭的空间，但可以很容易地防止基于tof的乘员检测。
除了车辆安全的改进之外，相同的TOF系统还能够为驾驶员和乘客提供较大的驾驶室内的整个舒适和便利性。例如，当乘客进入车辆时，座椅可以移动，并且座带可以更接近，当在该方向或信息娱乐系统的操作中可以根据数量和位置进行修改时，可以照亮储藏室车辆乘客。
由于车辆变得更加复杂，驾驶舱内的人机界面（HMI）必须变得更加复杂。与光投影仪一起的TOF传感器可以在任何可用表面上提供控制面板，提供更大的便利性和灵活性。
最新的TOF技术
Melexis的第二代芯片组包括一个专用的ToF传感器和一个控制系统的配套芯片，并与外部微控制器或串行化器接口。
图2。Melexis'第2代TOF解决方案的主要功能元素。
在以前几代保持相同的紧凑型5.5 mm x 6.5 mm封装和光学格式，提供了较高的灵敏度和像素级增益选择的双倍，可提高低光性能。940 NM照明支持允许系统可观地向人类工作，这对于车辆舱室中的夜间操作非常宝贵，并且在该波长下采取较低的阳光发射的优点。
新传感器比以前更有效，需要30％的功率，从而产生更少的热量并节省电源的成本。提高的信噪比允许系统在与前几代相同的照明水平或与前几代相同的距离上工作超过65％的距离。这降低了与LED或VCSEL等光源相关的成本。现在可以使用单个伴侣芯片构建双头相机。
图3A和3B。改进的信噪比提高了性能并降低了照明要求。
一个新特性，像素箱，允许合并4 (2x2)或16 (4x4)像素，在需要更少的分辨率时，减少数据吞吐量，并允许使用成本更低的主机处理器。
车载ToF传感技术在汽车设计中的应用
机舱TOF感应将允许车辆制造商满足即将到来的立法，包括与乘员检测有关的NCAP 2025提案，同时提高车辆居住者的经验。
Melexis开发ToF解决方案已经超过十年，其第二代解决方案提高了性能，降低了功率运行，并降低了系统成本，这将大大缓解设计师面临的挑战。
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