目前，不断增长的竞争压力迫使车辆制造商进行更精密的创新。这不仅牵涉到小型客车，同时牵涉到民用车辆，例如卡车、公共车辆以及摩托车等。近年来的明显改进包括：
· 增加驾驶安全性
· 减少燃油消耗
· 减少环境污染
· 增加舒适度和方便性
· 改进了诊断功能
要使所有变成可能，许多物理量，例如机械、热量及其它等，必须能在车上很多位置被测量，并被传送到微控制器（microcontroller）。这个微控制器监控这些测量值并在必要时打开合适的控制功能。在现代高端车辆里，传感器的数目达到了数百个，并且机动车辆正逐渐进入移动电子的堡垒。
现代交通工具的车身都具有以传感器连接真实世界的计算机网络，这些车载传感器工作于极端恶劣的环境里。一般而言，如今的趋势是从独立操作单独模块走向总线控制的整车网络。就某种意义而言，其目的是在每个角落、裂缝都可知道其他任何地方发生了什么。以下功能若没有传感器将变得不堪设想：
· ABS（antilock braking system，防锁死制动/刹车系统）：利用电子控制减少制动块的压力，防止制动锁死以维护车辆的可操纵性。
· ASR（acceleration slip regulation又叫作traction control，驱动防滑系统/牵引力控制系统）：防止单轮自转。
· ESP（electronic stability program,电子稳定系统）：防止机轮打滑以使车辆维持在驾驶员所希望路线上行驶。
· ACC（adaptive cruise control,自适应巡航控制系统）：根据车速自动控制与前车之间的最佳距离。
· 监控废气和适当调制油气混合比，以减少有害辐射。
· 碰撞发生时，仅打开有乘客座位的相应气囊。
· 车窗在没有受到抵抗力但不可上升时进行后退（例如：有手指被夹住）。
· 在燃油不足、车门在车辆行驶中无完全关闭、路面覆冰、安全带没有系紧等情况下发出警告信号。
由于人的生命、公司的信誉和财产价值都必须依赖于这些传感器的可靠操作，所以它们常遭受极度严格的可靠性要求。这些传感器要面临的环境条件是极具挑战性的，例如其温度范围从-40oC到高热引擎的160oC（短冲程可上至200oC），还有雨水、冰雹、化冰盐（Deicing salt）、制动液、油渍、电池酸液、灰尘、废气、强烈振动、机械冲击以及紧靠高电磁场等环境条件。除安全防止所有失效外，这些传感器必须在所有的这些条件下长时间维持其测量准确度。同时，它们也受到严峻的成本压力。因此，在多种商用传感器中仅有小部分成为选择的规范。
引擎传感器
一个主要的被测量就是曲轴转速。传统方法是使用一个由线圈和永磁组成的电感式传感器。曲轴上有一个钢质凸轮（或凸角）。当它每次经过传感器前方时，通过线圈的磁通量就会发生变化。因此曲轴每转一次，就会引起一个电压脉冲，从而作用于电子电路。
另一种方法就是在曲轴上缚一块磁铁。假如这种传感器邻接一个大齿轮或一个磁化了的多极角轮子，曲轴的每次转动就会得到相应数目的脉冲。这种方法简单而经济。产生信号的频率就是转速的测量尺度。然而，这种方法的缺点在于产生的电压与转速成比例，因而难以感测较低的转速。
使用能对静态磁场产生响应的传感器可避免这个问题，例如霍尔效应传感器或一个磁阻传感器。这些传感器是无损且可靠的，并由于成本较低，它们在车辆系统中已被广泛地使用。
第二个重要的量就是曲轴（或四冲程引擎中以曲轴的一半速度转动的凸轮轴）的瞬间角坐标。电子点火控制系统需要这个量。电感式和磁性传感器同样适合这种用途。发展趋势正从传统的机械气门控制转向电子气门控制。Siemens VDO的电子气门正时（EVT）系统提供气门开/关次数选择的增加范围，以使得引擎操作更加有效。
另一个需要检测的参数是引擎温度，因为由冷却系统失效而导致引擎过热将造成严重的后果。半导体传感器和金属传感器都适合作为温度传感器。
油路的流量传感器可提供即时油耗指示。然而，由于现代喷油引擎的使用而使这种传感器可省略，因为油耗量可正确地由喷油泵所喷射的燃油体积计算出。车载计算机可以计算和显示出每100km的平均油耗、（重置后的）最新总油耗、以及预计还可以行驶的路程（若将油箱燃油计算在内）。
测量引擎的空气吸入量对于优化引擎控制是非常重要的。众所周知，空气密度依赖于空气温度和海拔高度。用传感器测量空气体积，其测量值必定是相当准确的。
机械气流传感器使用一个电位计检测气流中的阀瓣（气舵）偏离动态电压的位置。通过使用热气流传感器（热线和热薄膜气流传感器）而无需使用移动零件。这些传感器使用铂金线或使用带有铂金加热元件和蒸气沉积金属膜电阻（vapour-deposited metal-film resistor）的小型陶瓷板。使用闭环控制系统维持传感器处于恒温以弥补气流经过传感器时的冷却效应。保持传感器恒温的加热电流与气流成比例，因而也提供了对气流团的测量尺度。
转矩测量
现代自动传输都使用微控制器进行控制。为决定最佳变速点，控制器需要引擎以及曲轴转速产生的大量转矩信息。由于这个量必须在转动的轴上测量，这同时意味着传感器设计师必需面对的一项特别的挑战。选择之一就是使用磁弹效应（magnetoelastic effect），这是钢料在机械应力下其磁渗透性产生的变化。另一个选择就是使用一定间距的角增量传感器（incremental angular sensor）以测量轴的扭力。
X by wire
当驾驶员得到类似ABS、ASR、ESP和ACC等电子系统辅助的时候，（油门和制动装置的）控制元件不再直接由踏板的机械连接所驱动。踏板与控制元件之间的电路连接具备自身的智能性，可在需要的时候采取正确的反应。这就是相当于线控驾驶（drive by wire）和线控制动（brake by wire）。
踏板位置的感测使用可适应严格可靠性需求的角度传感器（通常是电位计）。正常型带导电碳黑线路的电位计会随着时间增长而磨损，导致其电阻增加。此外，由于受到污染，擦拭器也会间歇地擦拭线路。可使用零磨损设计以增加使用寿命，例如Novotechnik生产的结合电感式和电阻式操作的传感器。在这个传感器里，一个可滑动的铁氧体轭调制在两个导电圈之间的电感耦合，并由固定的ASIC测量耦合程度。
电子动力转向（ESP）
在一些标准产品型号里，转向辅助设备是由电子马达提供动力而非液压系统。这不但减少了油耗而且减轻了重量。电子动力转向需要一个缚在转向轮上的角度传感器以测量大约超过四次转体的转动角度。该传感器的输出信号对于ESP系统同样重要。转向轮传感器可用一个电位计或用光/磁效应检测转动。
线控转向是指类似曲轴系统的纯粹电子转向系统。该系统在转向轮和前轮之间没有任何的机械连接。目前，该系统仍处于研究阶段。这个领域对安全的要求是极高的。Bosch暂行的解决方案是允许电子系统通过一个行星齿轮装置（planetary gear drive）插入。假如该电子系统发生故障，车辆可以使用机械转向。
线控制动同样是使用机电制动踏板实现的暂行方案，该方案的踏板是电子控制电液启动式制动踏板。除了安全考虑外，对纯粹的电子系统来说，其主要障碍是所需的（同时与一个12V电子系统）操作电流对于实际应用来说过大。基于成本的考虑，业界将继续停止向曾大热一时的42V系统转换。
最小化污染
最小化污染物辐射需要保持引擎入口处混合气体达到最佳的空(气)燃(油)比λ。排气管的这种λ传感器是一个基于固体电解液里的离子传导的氧气传感器。λ传感器的信号通常用于调整供应给引擎的混合气体。λ传感器已成为技术上的精密器件，并且具有适合不同需求的多种规格。
智能窗户
除了位置传感器用来切断完全打开和完全关闭位置的马达外，电动窗和电动天窗利用力度传感器检测关闭操作的阻力。这是因为窗体局部具有东西陷入和被夹住的危险，尤其是当小孩粗心地在玩耍车窗及天窗的时候。如果遭受到阻力，车窗和天窗需要自动重开以避免危险发生。Infineon的TLE49x6传感器就是专门为这种应用而开发的。这个二重霍尔传感器在一个芯片上具有两个霍尔效应元件，分别用来测定位置和运动的方向。
胎压和制动
轮胎是最重要的安全部件之一。轮胎损坏是造成无数意外事故的原因。胎压不足尤其危险，因为轮胎侧壁的过度弯曲会引起轮胎过热和破裂。电子监控系统可对胎压不足进行预警。它们最初适用于商用车辆（卡车、公共车辆等）。
一个特定的问题就是如何从转动轮传输数据到相应的底盘。对这种情况，无线连接比滑动环更为可靠。无线系统的压力和温度传感器使用无线电波读出测量数据。早期系统使用锂电，但是基于维护的原因人们已淘汰了这种电池。现代无电池系统（例如Siemens VDO开发的轮胎IQ系统）使用声表面波（SAW）转发器为射频场提供电力。ABS、ASR和ESP系统需要知道车轮的转动速度。在早期系统里，这由前面提及的电感式传感器来决定，但它们对低转速的检测效果不佳。多种磁阻传感器被证明比利用霍尔效应的磁性传感器更适合这种应用。
电子技术增强驾驶稳定性
很多事故是由于机轮打滑引起的。Bosch电子稳定程序包括ABS和ASR等功能。它可以在所有机轮打滑的早期阶段就检测出症状并尝试反打滑以使车辆处于可控制的状态。这可以通过适宜地独立制动各车轮和减少引擎动力而得到。为达目的，控制器和转向轮的角度位置有关，以及为车辆垂轴（侧滑速度）和车辆前进速度的制动提供动力。
很多种类的传感器可以用来测量侧滑速度。这些传感器的大部分使用地球偏转力（Coriolis force），从而使振动的微型架构（例如旋转摆或音叉）在发生旋转时的振荡模式发生变化。可通过对振荡元件和基片之间的电容的变化的检测得到这个改变。
假如车辆发生翻转或翻侧，必须松开安全带以让乘客轻易逃脱或被救出。倾斜传感器可以用于检测车辆的姿势。这种传感器可使用不同的工作原理，但基于热量原理的传感器特别适合制造小型、低成本的器件。这种传感器可以容纳一个被热气泡所环绕的电子式加热线。假如传感器是水平的，在加热器两端的温度传感器可接收到同量的热。在这样的条件下，这些传感器被作为输出电压为零的输出测量桥接器。如果传感器被倾斜，就会具有不同的温度以及产生一个非零的输出电压。目前至少有两个制造商（Memsec和Vogt）提供这种传感器。
可靠的燃油水平测量
通常的燃油水平测量是使用油箱浮标，该浮标通过控制臂连接到一个密封的用来防止漏油的电位计。基于如此的布置，磨损导致不正确的数据读取同时会引发不愉快的事情发生。Siemens-VDO生产无损传感器，它们可容纳由类转盘式接触元件打开的磁性阵列。加在浮标控制杆的磁场通过传感器，以及依次闭合各接触臂。
Morgan电子陶瓷公司倡导一种完全不需要浮标的技术。它使用通过油箱底部的压电变换器（piezoelectric transducer）产生的超声波测量燃油的水平，然后根据测量发射波的传播时间决定燃油的水平。
大肆宣扬的个人安全
气囊配置传感器需求最大限度的可靠性。为防止意外发生，当某力能级的碰撞发生的时候，它们必须保证绝对肯定地做出响应，但却不可以对临界条件下的冲击做出响应。适合这种应用的传感器为加速度传感器。不同工作原理的传感器具备为这种应用所采用的潜在性。根据相对于静止位置时所发生的质量偏移，它们大多数包含一个使用弹簧机制的惯性质量悬挂。由单片硅晶体蚀刻而成的微型机械模型被广泛采用。质量偏移使得交错电极梳指之间的电容发生变化，而集成在同一芯片内的电子电路将测量这个变化。虽然这些传感器结构精微而显脆弱，但却具非常显著的耐用性。
如果乘客座位是空的，事故发生的时候就不会打开乘客端气囊。处理“使用鉴别（occupant classification）”的一个方法就是在座椅装饰下放置一个带力度电阻的人工合成坐垫以测量压力分布情况。假如压力不存在，即使装配有儿童座椅，气囊也不会打开。其他的选择包括装配在四个座位附着点上的力度传感器以及“智能门闩”（Bosch门闩系统）。既然如此，评估电路计算乘客座位的重力和重力分布，并为这些信息驱动一个合适的气囊调度策略：全调度、软调度、或触发抑制。
内部和外部气候
无论外面的天气如何，车内气候应当是舒适的。空调调节单元逐渐变得流行。它们的温度传感器通常以电阻变化原理进行操作。
驾驶员需要清理空气以集中精力于随后的工作。当行驶经过一个隧道，有害气体（CO2、CO、Nox、未燃炭氢化合物）会急剧地集中。假如这样，最好闭塞外部空气的供应，以及允许当外部空气变得干净时内部空气才再次流通。这可以通过使用一个空气质量传感器测量有害气体（尤其是CO和NOx）来实现以及当超过临界值的时候关闭一个进口阀。
挡风玻璃的雨刮会在开始下雨的时就自动打开以减少驾驶员的负担、雨水感应器使用LED和红外光电二极管以进行光学上的操作。挡风玻璃表面的放射特性在“干”和“湿”状态下有所不同。雨刮的速度也可按照所测得的雨量大小进行调节。其他类型的传感器（例如Preh公司生产的系统）可检测玻璃上的薄雾以适宜地对空调系统进行控制。
在前隔板上的外部温度显示在冬天里显得尤其重要。许多现代车辆具备温度传感器对黑冰条件（表面和路面一样滑的路面）进行警报。它们装配在与引擎和废气距离相当远的地方以防止被这些源头的温度所影响。
无错导航
导航系统目前变得相当流行。它们使用GPS接收器测定车辆的位置，但是在隧道和地下车库却失效。为了对车辆进行定位，同样需要使用具有高精确度磁场传感器的电子罗盘。霍尔效应传感器对于地球磁场（接近40uT）来说过于敏感，因此可用磁通门传感器（相当优秀但也相当贵）所替代。
地球的磁场会由于扰动影响而产生局部失真。这些扰动包括容纳了大量钢材的混凝土大楼，当然车体本身也会使磁场失真。基于这个原因，导航系统使用车辆行驶的距离作为辅助信息。这个距离可以由车轮转动次数或者由加速度传感器的两次集成数据所获得。对于测量曲线行驶，转向轮的转动角度还未足够精确。在这种情况下，前面提及的侧滑速率传感器就可提供足够的信息源。
自动保持安全距离
电子距离传感器使并行停车更为容易。缓冲器的压电振荡器发射超声波脉冲并接受回波。脉冲的延迟可用来测量距离，测量范围大约为3米。
在高速时候，一个最容易产生事故的原因就是与前面车辆距离太为接近。雷达传感器可以使用76-77GHz频带的毫米波来测量距离。波束紧紧地集中以避免受到路边物体的干扰。在Bosch的ACC（自适应巡航控制系统）里有四个重叠的雷达波束扫描车辆前面的空间距离，其测量范围可伸展至200米。这个系统同时可以在测量范围内检测几种不同车辆。下一步将在常规汽车里装配短范围雷达监测系统（SRR）。SRR系统被正式批准使用24GHz频带，这将令无线电爱好者们无从开心。
欧盟的频率纷争
一种距离警告雷达系统现已作为一种常规产品面市，它在77GHz频带下操作以及具有超过100米的操作范围，Bosch将其命名为“自适应巡航控制系统（ACC）”。ACC价格昂贵并且占用了车内相当大的空间。此外，它仅仅扫描车前方相当狭窄的区域。
短距离雷达可提供达20米的全范围监控，业界预料短距离雷达的使用可显著地减少事故的发生。基于这个目的，已开发出工作于24GHz的低成本雷达传感器，以及一个名为SARA（短距离汽车雷达频率联盟）的国际社团的成立，其致力于使该频带被批准为国际化的宽带汽车雷达传感器使用。
尽管这个制定规章的目的已于2002年在美国达到，但欧盟委员会于2004年中停止使用79GHz频带，因为有些欧盟成员国担心这会影响点到点无线连接、气象卫星、射电天文合公关雷达等应用的21-26GHz频带。
这个决定不但使欧盟出口制造商的竞争力处于劣势，同时也引发了欧盟自身发展目标的冲突。因此欧洲道路交通安全行动日程责成各成员国要在2010年将交通受难事件数目减少到2000年的一半以下。这个目标如果没有使用基于SRR的驾驶员辅助系统是不可能达到的；同时如果无权使用24GHz频带，该系统的面市也将在若干年后才能实现，因为现时面市的79GHz传感器都是使用昂贵而不成熟的砷镓化合物半导体器件。
该问题的解决最终得到了典型的欧盟式妥协－批准了带有多种限制和保留的24GHz系统的有限条款、过渡式报告和监控测量措施。2005年1月17日，欧盟委员会宣布原则上使用原先的79GHz频带，但同时使用允许24Ghz频带“只要每个国家市场上装配这种系统的汽车比例少于7%”以及该限制不会在2013年6月30日前被采取”。这个准则只适用于那些以生产配置形式装配了该系统的新车，但它们的24GHz雷达必须在2013年以后才可以使用。
一个独特之处在于射电天文站限制领域的建立。当车辆接近这些限制领域时候，24GHz传感器将禁止运作。2007年6月30日前，驾驶员可以通过手动进行关闭操作，但日后只有在接近禁止领域时能自动关闭24GHz系统的车辆才会被批准注册。
尽管如此，汽车工业界即时提出要把24GHz技术作为车辆的生产配置，这意味着所有新开发的型号都会装配上24GHz系统。很自然，这些配置优先会在高端型号的车辆上实现，例如戴姆勒-克莱斯勒公司于今年下半年推出的新款S级汽车。
我们在这里只简单地描述了现代车辆使用的一小部分传感器。改革创新的进程如此之快以致若干年后的数量会成倍增长。希望这会令车辆变得更加安全、更加高效和更加环保。(本文编校自《无线电技术》。阅读原文，请访问http://www.wxdjs.com。)
