繁体中文
在車輛碰撞避免中使用全球快門：重新定義ADAS視覺以實現更安全的道路
創建於 2025.12.08
每年，全球因道路交通事故而失去的生命超過135萬，其中95%的事件歸因於人為錯誤或感應器反應不足。對於先進駕駛輔助系統（ADAS）和自動駕駛車輛（AVs）來說，能夠清晰“看見”並即時反應不僅是技術要求——這是拯救生命的必要條件。雖然雷達和激光雷達已成為避免碰撞的主流技術，但影像感測器仍然是環境感知的基礎，將現實世界的場景轉化為可供車輛系統採取行動的數據。這就是在此處全球快門技術作為一個遊戲改變者，它解決了傳統滾動快門感測器的關鍵限制，並為下一代碰撞避免開啟了新的可能性。
碰撞避免中的隱藏缺陷：為什麼滾動快門無法滿足需求
要了解全球快門的影響，我們首先需要面對大多數汽車影像感測器的致命弱點：滾動快門（RS）技術。滾動快門存在於大多數消費者相機和入門級ADAS系統中，逐行捕捉影像，從感測器的頂部掃描到底部。這種順序曝光在靜態場景中運作良好，但在道路旅行的動態環境中卻會災難性地失敗——在這裡，分秒和精確的運動檢測決定了安全性。
最臭名昭著的問題是「果凍效應」，在這種情況下，快速移動的物體（例如，穿越馬路的行人、摩托車或其他在高速超車時的車輛）看起來會變形或扭曲。在碰撞避免場景中，這種扭曲可能導致ADAS算法錯誤判斷物體的大小、速度或軌跡。例如，一個跑進街道的孩子可能會被錯誤分類為一個較小、較慢移動的障礙物，這會使自動緊急制動（AEB）的啟動延遲多達100毫秒——這足以將一次接近失誤變成致命的碰撞。
滾動快門在低光條件下或捕捉高速序列時也會面臨運動模糊的問題。當一輛車以每小時100公里的速度行駛時，具有30毫秒曝光時間的滾動快門感測器可以捕捉到最多0.8米的運動，模糊了關鍵細節，如車牌、行人特徵或車道標記。這種模糊性迫使ADAS系統依賴保守的閾值，這要麼觸發虛假警報，要麼無法檢測到真正的威脅。
這些問題的複雜性在於與其他感測器缺乏同步。ADAS依賴於融合來自攝影機、雷達和LiDAR的數據，以建立環境的360°視圖。滾動快門逐行捕捉會在圖像的不同部分之間產生微小的延遲，使得將攝影機數據與雷達的實時距離測量對齊變得更加困難。這種不對齊降低了碰撞風險評估的整體準確性，特別是在交叉路口或繁忙交通等複雜場景中。
全球快門：改變碰撞避免的技術突破
全球快門（GS）技術通過同時曝光感測器中的所有像素來解決這些痛點——本質上是在瞬間對整個場景進行“快照”。這一操作上的根本差異帶來了四個對於避免碰撞至關重要的關鍵優勢：
1. 無失真捕捉快速移動物體
通過消除連續曝光，全球快門消除了果凍效應和運動模糊，即使對於高速移動的物體也是如此。例如，Omnivision 的 OX05C——汽車首款 5MP 全球快門 HDR 感測器——能夠在高達 150 公里/小時的速度下捕捉行人、自行車騎士和其他車輛的清晰影像，沒有扭曲或模糊。這種精確性使得 ADAS 演算法能夠準確計算物體的速度和軌跡，使 AEB 系統能夠施加避免碰撞所需的精確制動力。
2. 高幀率與低延遲
碰撞避免需要近乎瞬時的決策：平均人類反應時間為1.5秒，但ADAS系統需要在200毫秒內檢測、分析和反應。全球快門傳感器在這方面表現出色，領先的型號如SmartSens的SC935HGS支持在全解析度下高達65 fps的幀率。這種高刷新率確保了車輛的“視覺”能夠與現實世界的運動保持同步，即使在快速變換車道或突然出現障礙物的情況下。
3. 全天候、全條件可靠性
道路安全不會因黃昏或惡劣天氣而停止——碰撞避免系統也不應如此。全球快門感測器正越來越多地整合先進功能，如 HDR（高動態範圍）和 NIR（近紅外線）靈敏度，以便在極端光照條件下運作。例如，OX05C 使用 Omnivision 的 Nyx El® NIR 技術，在 940 nm 時實現行業領先的量子效率（QE），在接近黑暗的環境中提供清晰的影像。SmartSens 的 SC 系列更進一步，採用 Lightbox IR® 技術，優化全球 ITS（智慧交通系統）的性能，並確保在雨、霧或直射陽光下的一致成像。
這些特性對於隧道過渡等場景至關重要——在這些場景中，光線水平會劇烈變化——或夜間駕駛，行人和騎自行車的人發生致命碰撞的可能性是正常情況下的3倍。全球快門在這些條件下保持圖像清晰度的能力減少了假陰性（漏掉的威脅）和假陽性（不必要的剎車），提高了安全性和駕駛者的信心。
4. 無縫感測器融合
現代的碰撞避免系統不僅依賴於攝像頭——它們將攝像頭數據與雷達、LiDAR 和 AI 融合，以建立全面的環境模型。全球快門的同步曝光與雷達的飛行時間測量和 LiDAR 的 3D 點雲完美對齊，消除了困擾滾動快門系統的時間差異。當與 GMSL2（千兆多媒體串行鏈路 2）技術配對時——該技術支持低延遲、長距離數據傳輸——全球快門攝像頭提供一致的、同步的數據流，增強了傳感器融合算法的準確性。
實際應用：全球快門如何提升碰撞避免
全球快門的技術優勢轉化為在關鍵碰撞避免場景中的實際改善。讓我們來探討它如何改變關鍵的ADAS功能：
前向碰撞避免系統 (FCA)
車輛前方的碰撞佔超過60%，使得FCA成為最關鍵的ADAS功能。全球快門的無失真捕捉在這裡是一個遊戲規則改變者：當前方車輛突然剎車或行人走入道路時，傳感器能夠在高速行駛時捕捉到威脅的準確快照。S&P Global的數據顯示，配備全球快門FCA系統的車輛，其前端碰撞率比使用滾動快門的車輛低28%。
例如，一輛以110公里/小時行駛的汽車需要大約50米才能完全停下來。滾動快門感應器可能會扭曲突然剎車的車輛形狀，導致AI錯誤計算其距離。全球快門消除了這一錯誤，確保FCA系統在避免碰撞所需的精確時機觸發剎車。
側面及後方碰撞預防
盲點偵測 (BSD) 和交叉交通警示 (CTA) 系統依賴側邊安裝的攝影機來監控駕駛者視野之外的區域。這些系統面臨獨特的挑戰：相鄰車道快速接近的車輛、從右側經過的自行車騎士，或在倒車停車時穿越車輛後方的行人。全球快門的高幀率和無運動捕捉確保這些威脅能夠及早被偵測到——即使在車輛行駛或操控時。
在一項由《汽車測試技術國際》進行的測試中，配備全球快門的BSD系統在50米外檢測到以80公里/小時速度接近的摩托車，給予駕駛者2.3秒的反應時間。在同一測試中，滾動快門系統直到摩托車距離30米時才檢測到，僅留下1.4秒的閃避時間。
駕駛員監控系統 (DMS) 協同
碰撞避免不僅僅是檢測外部威脅——它還關乎確保駕駛者能夠對這些威脅做出反應。人為錯誤佔據了95%的事故，其中疲勞和分心是主要因素。全球快門已經成為駕駛者監控系統（DMS）的標配，它能夠在駕駛者轉動頭部或調整姿勢時，準確捕捉面部動作和眼球追蹤，且不會失真。
真正的創新來自於將 DMS 與外部碰撞避免系統整合。如果 DMS 偵測到駕駛者感到困倦（透過眼睛閉合的持續時間）或分心（透過使用手機），車輛可以自動調整碰撞避免系統的靈敏度——縮短跟車距離、降低 AEB 的啟動閾值，並提供更早的警告。這種協同作用，得益於全球快門的可靠數據捕捉，創造了一個“安全網”，解決了人類和技術的局限性。
極端環境性能
車輛在-40°C到85°C的溫度範圍內運行，影像感測器必須在這個範圍內穩定運作。像SmartSens的SC935HGS這樣的全球快門感測器針對極端條件進行了優化：在80°C時，其邊緣陰影（影像邊緣變暗）相比於前幾代減少了83%，消除了炎熱天氣下的影像失真。在寒冷條件下，其低噪聲設計確保即使在電池供電的加熱器運作時也能清晰成像。
這種可靠性對於極端氣候的地區至關重要——從亞利桑那州的炎熱沙漠到斯堪的納維亞的冰冷道路。全球快門在這些環境中保持性能的能力確保了碰撞避免系統在最需要的時候能夠正常運作。
市場吸引力與未來趨勢
全球快門在碰撞避免中的採用正在加速，這是由於安全法規、技術進步和成本下降所驅動。以下是數據告訴我們的：
• 監管要求：歐洲現在要求所有新車輛（2024年）和現有車型（2026年）必須配備駕駛員監控系統（DMS），而美國國家運輸安全委員會（NTSB）則建議所有半自動駕駛車輛應配備DMS。這些法規促使汽車製造商採用全球快門技術，因為這是唯一能夠滿足駕駛員監控和碰撞避免的嚴格性能要求的技術。
• 市場增長：全球汽車全球快門傳感器市場預計將在2032年前以25.8%的年均增長率增長，達到7808億美元。主要推動因素包括Level 2+和Level 3自動駕駛汽車的擴展，這些汽車需要更先進的視覺系統。
• 碰撞減少：標準普爾全球報告指出，配備全球快門的 Level 1 和 Level 2 ADAS 車輛的致命碰撞率為 0.007%——不到未配備 ADAS 車輛（0.011%）的一半。隨著採用率的提高，這一差距預計將進一步擴大：到 2035 年，配備全球快門的 ADAS 有望將美國的致命碰撞減少 27%，每年可挽救超過 12,500 條生命。
展望未來，三個趨勢將塑造全球快門在碰撞避免中的未來：
1. 更高的解析度和HDR：像Omnivision的OX05C（5MP）和SmartSens的SC935HGS（9MP）這樣的感測器正在推動解析度的極限，使得能夠從更遠的距離檢測到更小的威脅（例如，動物、碎片）。結合先進的HDR，這些感測器將能夠處理更極端的光照對比—例如被雪覆蓋的道路或夜間的車頭燈。
2. AI整合：全球快門的一致性、高品質數據非常適合用於針對邊緣案例（例如，孩子追球進入馬路、騎自行車運載重物）的AI模型。隨著AI算法變得越來越複雜，全球快門將在提供它們所需的精確數據以做出瞬間決策方面發揮關鍵作用。
3. 與滾動快門的成本平價：歷史上，全球快門的較高成本使其僅限於豪華車輛。但晶片設計的進步（例如，3D堆疊、更小的像素尺寸）正在降低成本：到2026年，全球快門感測器的預期成本將與高端滾動快門感測器相同，使其能夠進入主流車輛市場。
結論：全球快門—道路安全的無形英雄
碰撞避免系統已經取得了長足的進步，但其有效性始終取決於所接收數據的質量。全球快門技術解決了滾動快門的基本限制，提供無失真、高速、全氣候的成像，這對於拯救生命至關重要。從前方碰撞避免到側盲點監控，從駕駛員監控系統協同到極端環境性能，全球快門正在重新定義ADAS視覺系統的可能性。
隨著汽車製造商競相滿足安全法規和消費者對更安全車輛的需求，全球快門不再是“可有可無”的技術——它已成為“必備”的技術。數據本身就能說明一切：配備全球快門啟用的碰撞避免系統的車輛，事故發生率較低，死亡人數較少，駕駛者信心更高。隨著成本下降和技術進步，全球快門將成為每輛新車的標準設備——幫助我們更接近“零願景”（零交通死亡和重傷）的目標。對於汽車工程師、技術領導者和安全倡導者來說，信息很明確：要構建真正安全的碰撞避免系統，您需要能夠“看”到真實世界的傳感器——沒有失真、沒有延遲、沒有妥協。這就是全球快門的力量。
聯繫
留下您的信息，我們將與您聯繫。
WhatsApp
WeChat