車載防酒駕系統技術路線分析

王小波

（施耐德電氣（中國）有限公司上海分公司，江蘇蘇州 215000）

0.引言

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

1.車載防酒駕系統技術概述

車載防酒駕系統主要由檢測手段、分析控制手段以及防護手段等三個部分組成，通過檢測手段來檢測駕駛員酒精含量，并將酒精含量的檢測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設的閾值，若超過閾值，分析控制手段則發送控制信息給防護手段進行動作，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的重要組成部分之一。

2.車載防酒駕系統技術各技術分支發展路線

車載防酒駕系統代表了汽車電子領域的一個重要發展方向，它綜合應用多項防酒駕的最新技術成果，向小型化、集成化、智能化方向發展[1-3]。

2.1 檢測手段分支專利發展路線

檢測手段主要用來檢測駕駛員酒精含量，并將酒精含量的檢測信息通信傳輸給分析控制手段。呼氣式酒精檢測是一種無創傷的檢測方式，早在1971年，美國的博格華納公司就提出了利用半導體呼氣式酒精傳感器來檢測酒精濃度，并申請了專利（申請號US3764270A），防酒駕系統其包括一個呼吸輸入單元、控制器和輸出單元，呼吸輸入單元需要持續的呼氣，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或設置速度上限，但是半導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，使得結果不精確，難以達到特定的要求，但是，半導體傳感器還存在功率大、功耗大、線性度不好等缺點，其作為證據性測試其測量精度不一定能滿足標準規定、僅僅可以用于要求不高的場合[1-3]。美國申請人Karl Wolf等人于1984年在公開號為US4474055A的專利中提出，采用燃料電池來檢測酒精濃度，可以直接把可燃酒精氣體的化學能轉變為電能，傳感器的輸出電壓變化值與酒精濃度成正比關系，通過測定電壓的大小就可以確定待測氣體的酒精濃度，燃料電池型酒精傳感器具有精度高、穩定性好、抗干擾能力強等特點，已經成為酒精測試技術的主流，但是在人權越來越受到重視的今天，由于其需要吹管的方式帶有強制冒犯性，人們也逐漸尋找其他新的檢測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方式，傳感器從多波長光源中吸收強光后，根據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WO2006130129 A1于2005年提出了一種皮膚接觸式酒精檢測裝置，其可以持續接觸皮膚中并檢測血液中的酒精濃度，該技術逐漸成為酒精檢測技術的發展主流。

2.2 防護手段分支專利發展路線

防護手段是防酒駕系統的重要一環，防護手段接收到分析控制手段的命令后進行動作，由此來有效避免酒駕，目前車載防酒駕系統的防護手段越來越多樣化，例如聲光報警、顯示裝置警告等多種手段，酒精檢測可以在車輛啟動之前、行駛中，在車輛啟動之前，通過酒精檢測，若酒精濃度檢測不合格，則設置酒精鎖使車輛無法啟動是傳統的防護手段之一，使車輛無法啟動可以通過斷開點火電路的方式，也可以通過機械的方式使發動機無法啟動，早在1970年，美國通用汽車公司就在英國申請了專利，通過呼氣式酒精傳感器檢測駕駛員的酒精濃度，若超過閾值，則控制點火電路斷開，使車輛無法啟動（專利公開號GB1333060A ）；另一方面，通過設置鑰匙和鎖，使駕駛員飲酒的情況無法插入或擰轉鑰匙，通過機械的方式來避免發動機啟動，專利US3794796A就公開了這樣的技術方案，在工業應用中，2007年，Alcokey酒精鑰匙率先在薩博某一新款車型上使用。進入2000年之后，中國申請人相關技術專利申請量迅速增加，針對防護手段的專利也大量出現，中國申請人在2007年提出，若酒精超標，則控制油路，停止向發動機供油，并且語音報警，車燈雙閃報警，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CN101100168A）；2012年浙江吉利汽車提出，若酒精含量超標，控制單元控制自動泊車系統起動并使汽車自動泊車，隨后控制單元控制方向盤自鎖機構將方向盤鎖死，并且啟動醒酒裝置，醒酒裝置包括風扇和/或醒酒噴霧器，并可控制天窗打開進行通風，該防酒駕系統根據醉酒程度的不同，采取的措施也不相同，設計更加人性化（專利公開號CN102951022A），另一方面，吉利汽車也積極地將新技術應用于防酒駕系統中。現代新型車輛在安全性、智能性和人性化方向的不斷創新，以傳感器和通信技術為核心的電控單元已成為車載防酒駕系統的發展趨勢，防護手段與通信技術的聯接也越來越緊密，防護手段也越來越多樣化，多種防護手段之間進行有機結合、協調工作是該技術分支的主要發展方向。

2.3 防作弊手段分支專利發展路線

隨著技術發展，利用防作弊手段來保證酒精檢測的準確性和有效性是車載防酒駕系統技術新的發展方向,防作弊的基本目標是確保被檢測人員和駕駛員是一致的，其核心在于被檢測人員和駕駛員的身份識別。車載防酒駕系統的防作弊手段主要包括人臉識別、指紋識別、光學紅外波長識別和虹膜識別，美國申請人將兩篇文獻公開的身份識別手段用于防酒駕系統中以提高酒精檢測的準確度和有效性，并且還提出了另外一種通過光學波長來識別用戶身份的裝置和方法（專利公開號US6097480A）。關于人臉識別技術，美國一家公司——LifeSafer Interlock于2003年提出了防作弊的裝置和方法，通過設置在呼氣手持件上的攝像頭來記錄被測試者的面部圖像，在酒精檢測合格車輛啟動后，進一步核實駕駛員是否是被檢測者，若不是同一人則進行報警（公開號US6748792B2），其采用的方式是被動的、2D拍攝，為了進一步提高檢測的準確性。另外，指紋識別、紅外線檢測、虹膜識別等新技術也是防止他人代替駕駛員做酒精測試的重要防作弊手段，使用新技術來檢驗被測試人員是否是駕駛員是該技術分支發展的重要特點。