安全+环保：中国汽车电子设计理念大势所趋(2)

　　具有高动态范围的图像传感器，再加上功能强大的处理器、DSP、FPGA、图像传感器和复杂算法，正在开创汽车视觉系统的新时代车。比如，后视摄像系统上的警告符号通过变化大小和颜色来提醒司机注意检测最近物体。注意力告警系统可以使用装在司机门上和中央控制台上的红外摄像机来记录和分析司机的眼睛运动，并在司机的眼睛合上的时间超过正常眨眼的时间时发出听得见、看得到的告警。车道偏离告警系统使用摄像机来监视道路标志线之间的车辆位置。

　　对汽车安全应用中的图像传感器而言，其新兴开发领域正是这些基于视觉的系统。“但是，面向这些应用的图像传感器面临一些关键挑战，包括低光照条件下(小于1lux)的低光敏感度(或响应度)、极小的封装尺寸以及色彩的宽动态范围。”OmniVision公司的高级产品市场经理InayatKhajasha表示。

　　OmniVision是为基于视觉的汽车系统提供图像传感器的领先供应商，提供广泛的汽车传感器产品系列，包括CCD图像传感器或CMOS图像传感器。该公司的OV7960可解决以上挑战，该产品的低光敏感度大于12V/lux-sec，采用最小的AutoVisionCSP(aCSPTM)封装，体积比竞争的CMOS器件小50%。此外，OmniVision公司是目前唯一能为新兴应用，比如360度全景应用提供100万像素传感器(OV9715)的公司。这种传感器能实现180度失真校正的图像，而不损失任何图像质量。

　　在这些主动安全系统中，除了摄像头外，还有一个主要的元件就是高速雷达。飞思卡尔半导体汽车电子工程经理康晓敦介绍道：“随着图像传感器技术，比如CCD技术的提高，可视系统在硬件方面已没有太多难度，主要是软件策略及算法方面还存在一些挑战。高速雷达就不同了，由于主动安全系统要求很高的速度(现在的标准是77GHz)，所以需要用先进的半导体技术来设计新的器件来满足要求。”

　　飞思卡尔正在采用硅锗(SiGe)技术来设计77GHz毫米波雷达的射频(RF)芯片，主要面向车间距控制系统及预防碰撞安全系统等的车间距检测用途。与使用砷化镓(GaAs)技术的毫米波雷达射频芯片相比，这种芯片的成本预计要低50%。

　　汽车视觉系统需要采用数字信号处理单元将实时图像做畸变矫正处理。虽然是图像处理算法，但实时图像的高码率、各种镜头的曲率、不同的畸变情况都对算法和DSP的性能有较高要求。

　　“汽车设计的要求是高性能、低功耗、有竞争力的成本和高度互联的器件。我们专门针对汽车市场推出了多个SHARC和Blackfin处理器产品。在这些系列中拥有多个引脚兼容器件，因此客户能够将一种设计拓展成几个实现方案。”ADI技术市场经理詹柯表示。

　　Blackfin架构的目标应用是基于视觉的ADAS，SHARC架构的目标应用是基于雷达的领域。此外，ADI公司提供汽车安全系统中所用的运动感应微机电系统(MEMS)惯性加速度计和陀螺仪。在今年早些时候，ADI还与英飞凌公司合作研发下一代汽车安全气囊系统。

　　此外，在设计驾驶辅助系统应用时，除了要考虑采用高集成度和低功耗的元器件时，还应当同时注重可靠性。“因为这类系统所做出的操作决定，关乎车内外人员的人身安全，所以随着汽车中使用的电子装置越来越多，厂商必须仔细挑选有助于开发出可靠解决方案的元器件。”Actel公司军用和航天产品市场总监KenO’Neil表示。

　　针对可靠性的关注，Actel提供ProASIC3可重编程FPGA系列。ProASIC3采用0.13?m节点工艺，是可达到135°C结温的FPGA器件。随着工艺尺度缩小，半导体芯片中的晶体管数目越来越多，阈值下的漏电流也越来越突出，因而热耗散也越来越大，而ProASIC3FPGA则不存在这类问题，因而可用于极为关键的应用中，如温度和或可靠性考量均极为重要的各种引擎罩下应用。

　　另一个汽车安全应用是防盗装置。防盗装置也将引入视觉系统，这也是面向汽车安全应用的图像传感器的另一个新开发领域。InayatKhajasha对此场景进行了简单描述：如果一个未经授权的人试图开车，防盗装置将采集图像甚至是视频，并将这些信息发送给中心监控站。此外，如果有人破车而入，防盗装置还将提醒车主。

　　不过，被动无钥门禁(PKE)/遥控无钥门禁(RKE)加发动机防盗锁止系统(Immobilizer)和发动机控制单元通讯来实现防盗控制仍然是主流设计。更高级的设计则采用增加gps和无线通讯(如3G)信号来实现车辆被盗后的报警及被盗车辆的跟踪等。康晓敦表示：“所有这些设计均需要有很好的RF设计及无线通讯设计，这应该是此类应用设计中的挑战之一。”

　　恩智浦半导体(下文简称NXP)汽车电子事业部的大中华区销售经理、汽车安全与舒适市场经理张建臣认为，防盗设计的另一个趋势是将汽车引擎防盗系统和遥控钥匙功能升级到PKE(无钥匙系统),从而给驾乘者带来更加方便和舒适的体验;或者用将引擎防盗与遥控钥匙功能集成在一起的方案来替代分立方案以节省成本和钥匙的体积。

　　NXP推出了未来钥匙的概念,钥匙可以和手机或PDA进行无限连接,使得更多应用成为可能，包括汽车状况的监测、寻车定位功能(包括被盗车辆的跟踪)、旅游规划等。此外，NXP提供新的HITAG3以及aes128等新的安全算法,使得汽车进入(钥匙及引擎防盗)功能更加安全可靠。

　　由此可见，虽然当前HEV面临的主要设计挑战还在于电池本身的技术，包括目前最新款锂离子电在内的电池，都存在技术限制和缺点，但领先汽车半导体厂商推出的最新电池管理和功率解决方案，正促进电池不断完善，以延长电池的寿命并降低成本、体积和重量。

　　电子发烧友网编辑论道：

　　当然汽车电子发展趋势还有很多，比如说：物联网在汽车电子应用、电动汽车的设计、智能汽车、无人驾驶汽车、一站式体验消费等等。只是，通过上文的分析以及讨论，不难看出“汽车安全”和“绿色环保”的设计乃是未来中国汽车电子行业发展的必然趋势，也是中国各汽车生产厂商必须优先考虑的两大问题。