車載防酒駕系統(tǒng)技術(shù)路線分析

王小波

（施耐德電氣（中國(guó)）有限公司上海分公司，江蘇蘇州 215000）

0.引言

中國(guó)“汽車社會(huì)”到來后，酒后駕車所造成的交通事故越來越多，對(duì)社會(huì)的不良影響越來越大，被動(dòng)式檢測(cè)方式存在工作量大、效率低、影響正常交通等缺陷，防酒駕效果不理想，隨著技術(shù)快速發(fā)展，車載防酒駕系統(tǒng)的出現(xiàn)對(duì)克服上述缺陷、提高交通安全有著重要的意義[1-3]。

1.車載防酒駕系統(tǒng)技術(shù)概述

車載防酒駕系統(tǒng)主要由檢測(cè)手段、分析控制手段以及防護(hù)手段等三個(gè)部分組成，通過檢測(cè)手段來檢測(cè)駕駛員酒精含量，并將酒精含量的檢測(cè)信息通信傳輸給分析控制手段，分析控制手段分析酒精含量是否超過預(yù)設(shè)的閾值，若超過閾值，分析控制手段則發(fā)送控制信息給防護(hù)手段進(jìn)行動(dòng)作，由此來有效避免酒駕，除此之外，為了防止作弊，防作弊手段也逐漸成為車載防酒駕系統(tǒng)的重要組成部分之一。

2.車載防酒駕系統(tǒng)技術(shù)各技術(shù)分支發(fā)展路線

車載防酒駕系統(tǒng)代表了汽車電子領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向，它綜合應(yīng)用多項(xiàng)防酒駕的最新技術(shù)成果，向小型化、集成化、智能化方向發(fā)展[1-3]。

2.1 檢測(cè)手段分支專利發(fā)展路線

檢測(cè)手段主要用來檢測(cè)駕駛員酒精含量，并將酒精含量的檢測(cè)信息通信傳輸給分析控制手段。呼氣式酒精檢測(cè)是一種無創(chuàng)傷的檢測(cè)方式，早在1971年，美國(guó)的博格華納公司就提出了利用半導(dǎo)體呼氣式酒精傳感器來檢測(cè)酒精濃度，并申請(qǐng)了專利（申請(qǐng)?zhí)朥S3764270A），防酒駕系統(tǒng)其包括一個(gè)呼吸輸入單元、控制器和輸出單元，呼吸輸入單元需要持續(xù)的呼氣，然后將氣樣送至控制分析酒精濃度，若酒精濃度超過閾值，則輸出單元控制車輛避免車輛啟動(dòng)或設(shè)置速度上限，但是半導(dǎo)體酒精傳感器的抗干擾能力差，易受濕度、溫度和其他非酒精氣體干擾，使得結(jié)果不精確，難以達(dá)到特定的要求，但是，半導(dǎo)體傳感器還存在功率大、功耗大、線性度不好等缺點(diǎn)，其作為證據(jù)性測(cè)試其測(cè)量精度不一定能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定、僅僅可以用于要求不高的場(chǎng)合[1-3]。美國(guó)申請(qǐng)人Karl Wolf等人于1984年在公開號(hào)為US4474055A的專利中提出，采用燃料電池來檢測(cè)酒精濃度，可以直接把可燃酒精氣體的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，傳感器的輸出電壓變化值與酒精濃度成正比關(guān)系，通過測(cè)定電壓的大小就可以確定待測(cè)氣體的酒精濃度，燃料電池型酒精傳感器具有精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已經(jīng)成為酒精測(cè)試技術(shù)的主流，但是在人權(quán)越來越受到重視的今天，由于其需要吹管的方式帶有強(qiáng)制冒犯性，人們也逐漸尋找其他新的檢測(cè)方式來代替呼氣式酒精傳感器，皮膚接觸式酒精傳感器就是其中一種的檢測(cè)方式，傳感器從多波長(zhǎng)光源中吸收強(qiáng)光后，根據(jù)光吸收量的多少給出基于皮下組織中血液的酒精含量，文獻(xiàn)WO2006130129 A1于2005年提出了一種皮膚接觸式酒精檢測(cè)裝置，其可以持續(xù)接觸皮膚中并檢測(cè)血液中的酒精濃度，該技術(shù)逐漸成為酒精檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展主流。

2.2 防護(hù)手段分支專利發(fā)展路線

防護(hù)手段是防酒駕系統(tǒng)的重要一環(huán)，防護(hù)手段接收到分析控制手段的命令后進(jìn)行動(dòng)作，由此來有效避免酒駕，目前車載防酒駕系統(tǒng)的防護(hù)手段越來越多樣化，例如聲光報(bào)警、顯示裝置警告等多種手段，酒精檢測(cè)可以在車輛啟動(dòng)之前、行駛中，在車輛啟動(dòng)之前，通過酒精檢測(cè)，若酒精濃度檢測(cè)不合格，則設(shè)置酒精鎖使車輛無法啟動(dòng)是傳統(tǒng)的防護(hù)手段之一，使車輛無法啟動(dòng)可以通過斷開點(diǎn)火電路的方式，也可以通過機(jī)械的方式使發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)，早在1970年，美國(guó)通用汽車公司就在英國(guó)申請(qǐng)了專利，通過呼氣式酒精傳感器檢測(cè)駕駛員的酒精濃度，若超過閾值，則控制點(diǎn)火電路斷開，使車輛無法啟動(dòng)（專利公開號(hào)GB1333060A ）；另一方面，通過設(shè)置鑰匙和鎖，使駕駛員飲酒的情況無法插入或擰轉(zhuǎn)鑰匙，通過機(jī)械的方式來避免發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，專利US3794796A就公開了這樣的技術(shù)方案，在工業(yè)應(yīng)用中，2007年，Alcokey酒精鑰匙率先在薩博某一新款車型上使用。進(jìn)入2000年之后，中國(guó)申請(qǐng)人相關(guān)技術(shù)專利申請(qǐng)量迅速增加，針對(duì)防護(hù)手段的專利也大量出現(xiàn)，中國(guó)申請(qǐng)人在2007年提出，若酒精超標(biāo)，則控制油路，停止向發(fā)動(dòng)機(jī)供油，并且語音報(bào)警，車燈雙閃報(bào)警，由此來提醒車輛外的人員或其他車輛注意安全（專利公開號(hào)CN101100168A）；2012年浙江吉利汽車提出，若酒精含量超標(biāo)，控制單元控制自動(dòng)泊車系統(tǒng)起動(dòng)并使汽車自動(dòng)泊車，隨后控制單元控制方向盤自鎖機(jī)構(gòu)將方向盤鎖死，并且啟動(dòng)醒酒裝置，醒酒裝置包括風(fēng)扇和/或醒酒噴霧器，并可控制天窗打開進(jìn)行通風(fēng)，該防酒駕系統(tǒng)根據(jù)醉酒程度的不同，采取的措施也不相同，設(shè)計(jì)更加人性化（專利公開號(hào)CN102951022A），另一方面，吉利汽車也積極地將新技術(shù)應(yīng)用于防酒駕系統(tǒng)中?，F(xiàn)代新型車輛在安全性、智能性和人性化方向的不斷創(chuàng)新，以傳感器和通信技術(shù)為核心的電控單元已成為車載防酒駕系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，防護(hù)手段與通信技術(shù)的聯(lián)接也越來越緊密，防護(hù)手段也越來越多樣化，多種防護(hù)手段之間進(jìn)行有機(jī)結(jié)合、協(xié)調(diào)工作是該技術(shù)分支的主要發(fā)展方向。

2.3 防作弊手段分支專利發(fā)展路線

隨著技術(shù)發(fā)展，利用防作弊手段來保證酒精檢測(cè)的準(zhǔn)確性和有效性是車載防酒駕系統(tǒng)技術(shù)新的發(fā)展方向,防作弊的基本目標(biāo)是確保被檢測(cè)人員和駕駛員是一致的，其核心在于被檢測(cè)人員和駕駛員的身份識(shí)別。車載防酒駕系統(tǒng)的防作弊手段主要包括人臉識(shí)別、指紋識(shí)別、光學(xué)紅外波長(zhǎng)識(shí)別和虹膜識(shí)別，美國(guó)申請(qǐng)人將兩篇文獻(xiàn)公開的身份識(shí)別手段用于防酒駕系統(tǒng)中以提高酒精檢測(cè)的準(zhǔn)確度和有效性，并且還提出了另外一種通過光學(xué)波長(zhǎng)來識(shí)別用戶身份的裝置和方法（專利公開號(hào)US6097480A）。關(guān)于人臉識(shí)別技術(shù)，美國(guó)一家公司——LifeSafer Interlock于2003年提出了防作弊的裝置和方法，通過設(shè)置在呼氣手持件上的攝像頭來記錄被測(cè)試者的面部圖像，在酒精檢測(cè)合格車輛啟動(dòng)后，進(jìn)一步核實(shí)駕駛員是否是被檢測(cè)者，若不是同一人則進(jìn)行報(bào)警（公開號(hào)US6748792B2），其采用的方式是被動(dòng)的、2D拍攝，為了進(jìn)一步提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。另外，指紋識(shí)別、紅外線檢測(cè)、虹膜識(shí)別等新技術(shù)也是防止他人代替駕駛員做酒精測(cè)試的重要防作弊手段，使用新技術(shù)來檢驗(yàn)被測(cè)試人員是否是駕駛員是該技術(shù)分支發(fā)展的重要特點(diǎn)。