车载防酒驾系统技术路线分析

王小波

（施耐德电气（中国）有限公司上海分公司，江苏苏州 215000）

0.引言

中国“汽车社会”到来后，酒后驾车所造成的交通事故越来越多，对社会的不良影响越来越大，被动式检测方式存在工作量大、效率低、影响正常交通等缺陷，防酒驾效果不理想，随着技术快速发展，车载防酒驾系统的出现对克服上述缺陷、提高交通安全有着重要的意义[1-3]。

1.车载防酒驾系统技术概述

车载防酒驾系统主要由检测手段、分析控制手段以及防护手段等三个部分组成，通过检测手段来检测驾驶员酒精含量，并将酒精含量的检测信息通信传输给分析控制手段，分析控制手段分析酒精含量是否超过预设的阈值，若超过阈值，分析控制手段则发送控制信息给防护手段进行动作，由此来有效避免酒驾，除此之外，为了防止作弊，防作弊手段也逐渐成为车载防酒驾系统的重要组成部分之一。

2.车载防酒驾系统技术各技术分支发展路线

车载防酒驾系统代表了汽车电子领域的一个重要发展方向，它综合应用多项防酒驾的最新技术成果，向小型化、集成化、智能化方向发展[1-3]。

2.1 检测手段分支专利发展路线

检测手段主要用来检测驾驶员酒精含量，并将酒精含量的检测信息通信传输给分析控制手段。呼气式酒精检测是一种无创伤的检测方式，早在1971年，美国的博格华纳公司就提出了利用半导体呼气式酒精传感器来检测酒精浓度，并申请了专利（申请号US3764270A），防酒驾系统其包括一个呼吸输入单元、控制器和输出单元，呼吸输入单元需要持续的呼气，然后将气样送至控制分析酒精浓度，若酒精浓度超过阈值，则输出单元控制车辆避免车辆启动或设置速度上限，但是半导体酒精传感器的抗干扰能力差，易受湿度、温度和其他非酒精气体干扰，使得结果不精确，难以达到特定的要求，但是，半导体传感器还存在功率大、功耗大、线性度不好等缺点，其作为证据性测试其测量精度不一定能满足标准规定、仅仅可以用于要求不高的场合[1-3]。美国申请人Karl Wolf等人于1984年在公开号为US4474055A的专利中提出，采用燃料电池来检测酒精浓度，可以直接把可燃酒精气体的化学能转变为电能，传感器的输出电压变化值与酒精浓度成正比关系，通过测定电压的大小就可以确定待测气体的酒精浓度，燃料电池型酒精传感器具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强等特点，已经成为酒精测试技术的主流，但是在人权越来越受到重视的今天，由于其需要吹管的方式带有强制冒犯性，人们也逐渐寻找其他新的检测方式来代替呼气式酒精传感器，皮肤接触式酒精传感器就是其中一种的检测方式，传感器从多波长光源中吸收强光后，根据光吸收量的多少给出基于皮下组织中血液的酒精含量，文献WO2006130129 A1于2005年提出了一种皮肤接触式酒精检测装置，其可以持续接触皮肤中并检测血液中的酒精浓度，该技术逐渐成为酒精检测技术的发展主流。

2.2 防护手段分支专利发展路线

防护手段是防酒驾系统的重要一环，防护手段接收到分析控制手段的命令后进行动作，由此来有效避免酒驾，目前车载防酒驾系统的防护手段越来越多样化，例如声光报警、显示装置警告等多种手段，酒精检测可以在车辆启动之前、行驶中，在车辆启动之前，通过酒精检测，若酒精浓度检测不合格，则设置酒精锁使车辆无法启动是传统的防护手段之一，使车辆无法启动可以通过断开点火电路的方式，也可以通过机械的方式使发动机无法启动，早在1970年，美国通用汽车公司就在英国申请了专利，通过呼气式酒精传感器检测驾驶员的酒精浓度，若超过阈值，则控制点火电路断开，使车辆无法启动（专利公开号GB1333060A ）；另一方面，通过设置钥匙和锁，使驾驶员饮酒的情况无法插入或拧转钥匙，通过机械的方式来避免发动机启动，专利US3794796A就公开了这样的技术方案，在工业应用中，2007年，Alcokey酒精钥匙率先在萨博某一新款车型上使用。进入2000年之后，中国申请人相关技术专利申请量迅速增加，针对防护手段的专利也大量出现，中国申请人在2007年提出，若酒精超标，则控制油路，停止向发动机供油，并且语音报警，车灯双闪报警，由此来提醒车辆外的人员或其他车辆注意安全（专利公开号CN101100168A）；2012年浙江吉利汽车提出，若酒精含量超标，控制单元控制自动泊车系统起动并使汽车自动泊车，随后控制单元控制方向盘自锁机构将方向盘锁死，并且启动醒酒装置，醒酒装置包括风扇和/或醒酒喷雾器，并可控制天窗打开进行通风，该防酒驾系统根据醉酒程度的不同，采取的措施也不相同，设计更加人性化（专利公开号CN102951022A），另一方面，吉利汽车也积极地将新技术应用于防酒驾系统中。现代新型车辆在安全性、智能性和人性化方向的不断创新，以传感器和通信技术为核心的电控单元已成为车载防酒驾系统的发展趋势，防护手段与通信技术的联接也越来越紧密，防护手段也越来越多样化，多种防护手段之间进行有机结合、协调工作是该技术分支的主要发展方向。

2.3 防作弊手段分支专利发展路线

随着技术发展，利用防作弊手段来保证酒精检测的准确性和有效性是车载防酒驾系统技术新的发展方向,防作弊的基本目标是确保被检测人员和驾驶员是一致的，其核心在于被检测人员和驾驶员的身份识别。车载防酒驾系统的防作弊手段主要包括人脸识别、指纹识别、光学红外波长识别和虹膜识别，美国申请人将两篇文献公开的身份识别手段用于防酒驾系统中以提高酒精检测的准确度和有效性，并且还提出了另外一种通过光学波长来识别用户身份的装置和方法（专利公开号US6097480A）。关于人脸识别技术，美国一家公司——LifeSafer Interlock于2003年提出了防作弊的装置和方法，通过设置在呼气手持件上的摄像头来记录被测试者的面部图像，在酒精检测合格车辆启动后，进一步核实驾驶员是否是被检测者，若不是同一人则进行报警（公开号US6748792B2），其采用的方式是被动的、2D拍摄，为了进一步提高检测的准确性。另外，指纹识别、红外线检测、虹膜识别等新技术也是防止他人代替驾驶员做酒精测试的重要防作弊手段，使用新技术来检验被测试人员是否是驾驶员是该技术分支发展的重要特点。