2016-06-08 車聯網觸角廣泛 感測器實現創新應用

羅上修/台北訊

 

物聯網(IoT)的興起實現一個萬物皆可連的世界,在交通傳輸領域中,透過各種傳輸技術串聯車輛,加上雲端大數據分析,將能有效改善交通效率及安全,甚至是降低環境污染,且能發展出許多創新加值應用,例如物流管理的改善等。

 

由科技部工程司暨國家實驗研究院攜手業界共同推動的「物聯網感測器服務平台專案計畫」,已將車聯網應用所需感測器視為發展重點。在此次計畫中,交通大學、成功大學及南臺科技大學已投入相關領域所需的感測器開發,並在日前於國研院儀科中心所主辦的期末成果展示會中公開展現具體成果。

 

強化安全輔助系統  實現無人自動駕駛

 

交大團隊的研究計畫是開發用於先進駕駛輔助系統的單光子偵測器(Single-Photon Avalanche Diode;SPAD)。整體而言,隨著行車安全相關法規的漸趨嚴格,歐美各國車廠對車輛的主動安全防護要求日益提升,其中能夠量測光子飛行時間的主動式雷射測距技術,或稱作光學雷達(Light Detection And Ranging;LiDAR),被視為最重要的安全輔助系統,更是無人自動駕駛能否普及化的重要指標。

 

在這個計畫中,交大團隊是利用台灣擅長的IC技術來製作單光子偵測器,以開發高速、高準確度與低成本的光學雷達模組。在計畫執行一年後,此團隊已能使用台積電的IC製程技術成功完成單光子元件的製作,該元件具有低雜訊、在紅外線波段的高光子偵測率,以及距離量測所需的高時間解析度等特性。利用此元件所組成的基本測距系統成功整合單光子偵測器與電路,能呈現優異的測距能力,可望實現低成本與高性能的光學雷達模組,進而應用於未來的車用安全輔助系統中。

 

發展氣體感測器  符合嚴苛法規

 

成功大學的研發則是將奈米鈣鈦礦材料應用於混合電位式NOx氣體感測器,進一步減少交通運輸對於環境的衝擊。近年來空氣汙染問題已成為全球重視的公衛議題,特別是氮氧化物(NOx)與微粒(PM)的排放標準日趨嚴格,例如美國衛生及公共服務部、國際癌症研究單位(IARC)及美國的環境保護署都已經將NOx歸為非潛在的致癌物質。歐盟現階段採用的歐盟六期(Euro 6)法規,已規定汽車引擎車NOx的排放標準需由五期法規的180mg/km降為80mg/km以下,換言之,NOx的標準加倍嚴格。

 

有鑑於此,成大團隊透過NOx氣體感測技術與元件的開發,利用可量產技術,成功開發NOx氣體感測與加熱模組,再將NOx氣體感測與移動載具結合,可將NOx氣體的感測與車聯網進行整合,未來可透過無線射頻識別技術等記錄,並對車輛進行有效的監管和提供綜合服務。

 

物流即時監控  提升貨運品質

 

南臺科技大學則是投入開發用於貨運物流即時監控的貼片式力量感測器,其主要分為貼片式拉力感測器及貼片式衝擊感測器兩種樣式,如此能有效偵測貨物在運送過程中是否曾遭受重摔、重壓或拆封等不當處理。其運作方式是由後端電路判別感測器所輸出的壓電訊號,無線傳輸至車載機,再由車載機以行動網路傳輸至物流雲端服務平台。

 

這種機制不僅能提供物品損壞的責任歸屬依據,還能進行線上運送品質與安全管理,可提升消費者對於物流業者的信賴感,業者也可藉此管理運送人員的工作品質。整體而言,車聯網目前還只在起步階段,應用空間相對寬廣,而透過關鍵感測器的掌握,台灣將能有效切入相關領域,進而掌握龐大商機。