ADAS(Advanced Driver Assistance System),即高级驾驶员辅助系统,是一种在车辆行驶过程中全程帮助驾驶员的主动安全辅助系统。ADAS系统设计为提高车辆安全,更广泛的应用为提高道路交通安全。ADAS系统采用摄像头、雷达等多种传感器来收集车辆及车辆周围环境的物理数据。收集相关数据后,ADAS系统将采用目标检测、识别与跟踪等处理技术来评估危险性。ADAS系统方案并不是要控制车辆,而是向驾驶员提供车辆运行状况以及车辆周围环境等相关信息,提醒驾驶员注意潜在危险,从而提高行车安全性。
高级驾驶辅助系统能够增加驾驶的舒适性和安全性
系统:车道偏离报警
传感器:摄像机
当车辆离开其车道,或者接近道路边缘时,LDW系统发出声音报警或者动作报警(通过轻微的振动方向盘或者座椅来实现)。当车辆速度超过一定阈值(例如,大于55英里),车辆没有打开转向信号灯时,这些系统会开始发挥作用。当车辆行驶,其相对于车道标志线的位置表明车辆有可能偏离车道时,需要通过摄像机系统来观察车道标志。虽然对于所有车辆制造商而言这些应用需求是相似的,但是每一厂商都采用了不同的方法,使用一台前视摄像机,一台后视摄像机,或者双路/ 立体前视摄像机。出于这一原因,很难采用一种硬件体系结构来满足各种不同类型的摄像机要求。需要采用灵活的硬件体系结构来提供不同的实现选择。
系统:自适应巡航控制
传感器:雷达
过去十年中,豪华汽车采用了ACC技术,这一技术目前也在更广泛的市场上得到了应用。传统的巡航控制技术设计用于保持车辆以恒定的车速行驶,与此不同,ACC技术使车速与交通状况相适应,如果与前车距离太近,则会降速,在路况允许时,会加速到上限。这些系统通过使用安装在车辆前部的雷达来实现。但是,由于雷达系统不能识别某一目标的大小和形状,而且其视场也相对较窄,因此,应用时要结合摄像机。难点在于,目前所使用的摄像机和雷达传感器还没有标准配置。因此,还是需要灵活的硬件平台。
系统:交通标志识别
传感器:摄像机
正如其名称所示,交通标志识别(TSR)功能使用前向摄像机结合模式识别软件,可以识别常见的交通标志(限速、停车、掉头等)。这一功能会提醒驾驶员注意前面的交通标志,以便驾驶员遵守这些标志。TSR功能降低了驾驶员不遵守停车标志等交通法规的可能,避免了违法左转或者无意的其他交通违法行为,从而提高了安全性。这些系统需要灵活的软件平台来增强探测算法,根据不同地区的交通标志来进行调整。
系统:夜视
传感器:IR或者热成像摄像机
夜视(NV)系统帮助驾驶员在很暗的条件下识别物体。这些物体一般超出了车辆大灯的视场范围,因此,NV系统针对在前方道路上行驶的车辆提前发出报警,帮助驾驶员避免撞车事件的发生。
NV系统使用各种摄像机传感器和显示器,具体与生产商有关,但一般都属于两种基本类型:主动式和被动式。
●主动系统,也称为近IR系统,带电耦合器件(CCD)摄像机和IR灯源相结合,在显示器上呈现黑白图像。这些系统的分辨率很高,图像质量也非常好。其典型的可视范围是150米。这些系统能够看清楚摄像机视场范围内的所有物体(包括没有热辐射的物体),但是,在雨雪环境下,效率要大打折扣。
●被动系统不使用外部光源,而是依靠热成像摄像机,利用物体自然热辐射来采集图像。这些系统不会受到对面来车大灯的影响,也不会受到恶劣天气状况的影响,其探测范围达到300米至1000米。这些系统的缺点在于图像是颗粒状的,功能受限于较温暖的气候状况。而且,被动式系统只能探测有热辐射的物体。被动式系统结合视频分析技术,可以清楚的显示车辆前方道路上的物体,例如,行人等。
在NV系统中,有多种体系结构选择,每一种方法都有其优缺点。为提高竞争力,汽车生产商应支持多种摄像机传感器,在通用、灵活的硬件平台上实现这些传感器。
系统:自适应远光控制
传感器:摄像机
自适应远光控制(AHBC)是一种智能大灯控制系统,使用了摄像机来探测交通状况(对面来车以及同向交通状况),根据这些状况,调亮或者调暗远光灯。 AHBC系统支持驾驶员尽可能在最大照亮距离上使用远光,而不必在其他车辆出现时手动调暗大灯,不会分散驾驶员注意力,从而提高了车辆的安全性。在某些系统中,甚至可以分别控制大灯,调暗一个大灯,而同时另一个大灯正常点亮。AHBC与LDW和TSR等前视摄像机系统是相辅相成的。这些系统不需要高分辨率摄像机,某一款车辆如果已经在ADAS应用中采用了前视摄像机,那么这一特性的性价比会非常高。
系统:行人/障碍物/车辆探测(PD)
传感器:摄像机、雷达、IR
行人(以及障碍物和车辆)探测(PD)系统完全依靠摄像机传感器来深入感知周围环境,例如,采用一台摄像机,或者在更复杂的系统中采用立体摄像机。“类别变量”(衣着、灯光、大小和距离)的差异会很大,背景复杂而且不断变化,以及传感器置于移动平台(车辆)上等因素,导致很难确定移动中行人的视觉特征,因此,采用IR传感器能够增强PD系统。雷达也可以增强车辆探测系统,它提供很好的距离测量功能,在恶劣的天气条件下,性能表现出众,能够测量车辆的行驶速度。这一复杂的系统需要使用同时来自多个传感器的数据。(后面会详细讨论这一被称为传感器融合的过程。)
系统:驾驶员困倦报警
传感器:车内IR摄像机
困倦报警系统监视驾驶员的面部,测量其头部位置、眼睛(张开/闭上)以及其他类似的报警指示。如果确定驾驶员有进入睡眠的迹象,或者看起来意识不清,该系统会发出报警。有些系统还监视心率和呼吸。设想但是还没有实现的功能包括使车辆靠近路边行驶,最终靠边停下来。
需求:灵活的高性能技术平台
虽然很难详细预测这些功能的未来发展,以后会应用到什么程度,但是,从技术角度看,有几点是明确的:
●没有一种单一的体系结构能够满足新出现的各类应用需求。
●需要采用灵活的平台适应市场发展趋势,实现最新的功能,同时满足成本、规划和性能目标。
●要满足ADAS应用的高性能需求,应在软件和硬件上达到均衡。
●系统使用多个不同类型的传感器来完成安全相关任务,这类系统今后的发展会比较强劲。
信号融合
需要特别注意的是,大部分ADAS应用需要对来自多个传感器的多路信号进行处理和分析,包括,视频摄像机、雷达、红外传感器,以及今后可能出现的激光等其他传感器信号。例如,危险探测不仅仅需要对来自多个摄像机的数据流进行集成和分析,而且,如果要用在全天候各种天气条件下,还必须采用雷达数据。传感器融合这一术语用于描述ADAS应用中不同信号的集成。
处理信号融合这一难题的一种算法解决方案是Kalman滤波,它集合了很多种算法。这是说明ADAS任务有多复杂的一个很好的例子。例如,Kalman滤波能够集成视频和雷达输入信号,使用这些数据来生成当前环境的快照。然后,它在这些快照上应用名为“航位推测”的过程,根据物理条件,计算周围环境“可能”会出现什么状况。例如,它估算周围车辆的新位置,确定路边的树木没有移动等。然后,Kalman滤波功能对比这两类快照,在可信度基础上,估算出应采取哪些措施。例如,如果汽车使用了ACC,车头距离太近,那么,可以减速,或者刹车。
ADAS应用曾涉及到很多发展方向,并不能明确哪一方向最终会推动市场发展。近年来不少名厂厂纷纷推出其解决方案,下面我们将通过这些设计方案来认识一下ADAS技术和应用趋势。
全面解析高级驾驶辅助系统ADAS
司机、车辆和系统相互之间的影响是目前高级驾驶辅助系统(ADAS)面临的挑战。西门子Siemens VDO汽车公司通过应用pro.pilot驾驶导向系统来迎接这一挑战。
司机在驾驶过程中会面临非常复杂的交通状况。首先,司机需要对汽车进行动力控制。其次,他们还要保持对汽车四周环境的关注。第三,司机还要规定从出发点 到目的地的导航线路。除此之外,司机还可能会同时使用车载信息娱乐系统或者与乘客聊天。辅助驾驶系统能帮助司机监测和处理稳定性、控制和导航三个层面(如 图2 所示)的信息,这将能有效减少司机的工作负担,并且进步了操控的方便性和驾驶的安全性。防抱死制动系统和汽车稳定控制系统已经能够完成汽车稳定性层面上的 任务。导航系统能够满足导航层面的需要,而且应用越来越广泛。在汽车的直接环境中,司机需要引导车辆保持在车道内行驶。例如,司机需要监测其他车道的情 况,又如行人、车辆和骑自行车的人,同时还要留意交通讯号和车道标志线,并做出相应的反应。
图1 高级驾驶辅助系统能够增加驾驶的舒适性和安全性
高级驾驶辅助系统
目前,司机还是主要依靠自己的感官刺激来进行判定。在过往的几年中,由于汽车数目的增加,道路的交通情况变得越来越复杂,这使得司机需要具备传感器、控 制器和制动器那样的能力。高级驾驶辅助系统利用多种传感技术来感应四周的环境,并智能地汇集了全球以及内部数据,系统能够有效增加汽车驾驶的舒适性和安全 性,实现了对司机驾驶控制的支持。这将能明显减少交通事故的数目,这正是象美国高速公路安全协会(NHTSA)和欧盟这样的美国和国际协会所希看看到的。
图2 数据支持和信息辅助系统
pro.pilot网络
为了从高级驾驶辅助系统中获得最大的利益,并且实现“零事故”的目标,西门子VDO汽车公司开发的pro.pilot是以司机为中心的。除了增加安全性 和舒适性以外,pro.pilot还能为司机提供更多的方向选择和目前整体的交通状况,使司机选择更经济的驾驶方案。这样,pro.pilot能够在紧急 情况下帮助司机,但确又不会减少驾驶乐趣。但是司机仍然要对汽车负所有的责任。环境感应和传感器技术的性能只是高级辅助驾驶系统成功的一方面。除了象传感 器和制动器这样的电子机械部件,pro.pilot还包括车辆一体化、应用程序和驱动接口,如图3所示。
图3 pro.pilot的组成
车辆一体化包括机械和电子两方面因素,比如像传感器和制动器需要集成到汽车的结构和电子体系中往。由于传感器一般被安装在车辆表面四周,所以在设计和封 装上有很多限制。驱动反馈显示屏的设计和安装位置受到整个汽车内饰设计的影响。增加元件和控制器会影响汽车整体的电子体系,比如ECU的数目、内部的连 接、总线的带宽、延迟时间等。
应用程序包括运算法则和软件,可以处理和分析传感器获得的数据,以获得汽车四周环境的示意图并对交通状况 进行分类。通过对目标物体的探测,司机可以及时地获得通知或警示,终极对汽车的动力性进行干预。人机界面(HMI)可以包括视觉、听觉或者触觉反馈。司机 与系统之间的交流会影响整个系统的性能,包括对司机和车辆的影响,因此决定了高级辅助驾驶系统能否减少事故的发生。
考虑到上述所有的因素,才有可能具体说明辅助驾驶系统的概念,并采用恰当的方案和元件来实现完美的高性能系统。
ADAS的传感器
高级辅助驾驶系统基于不同的传感器技术,如图4所示。77GHz的雷达传感器目前已经在高端奢华轿车上的主动式巡航控制系统(ACC)上应用多年了。该 系统的传感器可以丈量前方车辆的速度以及两车之间的间隔,同时可以监测自身车辆的速度和间隔。目前已经在中级轿车和经济型轿车市场上开始应用的机载激光雷 达(Lidar)传感器是远程传感器中比较经济的选择。相比于雷达,这种传感器发射激光脉冲,并能检测从其他物体反射回来的光线。与其他物体之间的间隔可 以通过信号延迟的时间来进行计算。
图4 重要的传感器
短程雷达传感器的工作频率是24GHz,用于监测车辆四周的物体。这种传感器一般安装在车辆的侧面,其信息用于盲点检测(BSD)和并线辅助(LCA) 功能,比如在盲点中出现物体或者邻近车道车辆进进盲点时,会向司机提出预警。下一步,其信息能够与导航系统相结合,更好地实现车辆引导。安装在车辆前方或 后方的24GHz雷达传感器可以用于预防碰撞发生。
视频传感器能够监测图像信息,比如侧面物体的大小和外形。视频传感器能够监测其他的道路使用者、交通讯号和路标等情况。传感器发出的信息能够实现车道偏离警告和交通讯号识别功能。
其他基础设施如交通讯号、转弯或山坡等信息可以通过舆图来获得。超声波传感器用于低速情况,比如停车,同时不需要高探测范围。而且内部数据可以收集起来提供给其他车辆。通过车对车通讯进行数据传递,来监测车流密度。
另外,通过不同传感器获得的数据可以相互融合,用于增加系统功能或增强现有的功能。比如,雷达、摄像机和机载激光雷达与导航数据的融合对改善车辆性能十 分重要。通过将从摄像机和舆图的信息进行结合,就能进步交通讯号识别系统的识别率。探测到的交通讯号再与eHorizon的数据进行对 比,eHorizon能够通过提供基于导航数据的道路基础设施具体信息来支持ADAS的功能。计算置信水平就能决定向司机显示哪种交通讯号。融合这些传感 器还能获得一种新的功能,即Sensitive Guidance,这是融合了雷达或摄像机系统的导航系统。导航系统的输出与交通情况、雷达或摄像机传感器相适应,比如监测盲点中或其他车道中的车辆。
图5 主动和被动安全:未来的发展趋势
无论是正常驾驶或在危险环境中驾驶,目前市场上多数驾驶辅助系统都是通过提供附加信息来帮助司机的,如图5所示。在上述两种情况中,系统都能够帮助减少碰撞事故的发生。高级驾驶辅助系统未来有两种发展趋势:
趋势1:从预警系统到干预系统都发生了一些变化。ADAS目前主要职责是在危急情况下提醒司机,比如盲点检测系统。系统未来将会向干预系统发展,即在限定的情况下对汽车进行控制。比如摄像系统将会从车道偏离预警系统向车道控制系统发展。
趋势2:将主动安全与被动安全系统结合起来。目前,碰撞中的被动安全系统与主动安全ADAS是相互独立的,比如安全气囊和预缩式安全带。它们之间没有相 互的联系,比如在机载激光雷达、雷达或视频传感器监测到不可避免的碰撞时就让安全气囊做好预备。目前机载激光雷达传感器用于主动式巡航控制系统,能够在正 常驾驶状态下为司机提供支持。未来,这些传感器将会与短程雷达(24GHz)和摄像机相结合,以便为安全气囊和预缩式安全带提供相应的预备信息。
完整的预防碰撞系统
这些发展趋势将会使预防碰撞系统更加完整,系统通过利用多种传感器技术监控车辆四周的环境,能够预先检测到不可避免的碰撞事故。在预防碰撞情况下,系统 会干预车辆的动态性能(如制动)并预先触发被动安全系统。这种发展趋势意味着,车辆中的制动器、控制器和传感器的一体化。开发和实现这种ADAS系统还需 要考虑到下列因素:协同、融合、结构和系统。
假如一个传感器只能实现一个功能,那就难以获得本钱更为优化的解决方案。比如摄像性能够提 供复合功能的数据,如监测路标、交通讯号和其他道路的使用者等。协同功能答应系统通过增加部分软件来方便地实现功能的增加。假如复合传感器应用到一辆汽车 上,这些传感器提供的数据就能够进行相互融合。这将使针对目标的信息更加丰富,使得探测的结果更加可信。在预防碰撞系统中,这种探测可靠性的增加使得系统 干预和预警更加轻易和有效。在车辆中使用复合传感器对车辆的结构产生了重大的影响,比如增加了电子控制单元ECU性能。因此,车辆应被视为一个完整的系 统,是相互影响的各种元件的集合。
为了实现这些发展趋势,西门子VDO汽车公司参与了很多国际和国内的合作项目。目的是通过组合完整系统的方法来保证交通安全。安全系统将支持司机在各种交通情况中驾驶,从正常驾驶到潜伏的不可避免的碰撞。安全系统包括交通情况分类、风险评估和行动观念。
总结
在过往的几年中,高级辅助驾驶系统的市场已经开始蓬勃发展。目前,以舒适性为导向的系统(如ACC)主要应用在中级或豪华轿车上。未来,这些系统将会被涵盖到安全系统当中,并且在经济型轿车中得以应用。
但是,高级辅助驾驶系统的发展不应该仅仅被视为一个技术题目,其中包括很多与司机之间的影响,以及和车辆结构之间的影响关系。这就使得系统需求的方法是非常复杂和重要的。西门子VDO汽车公司通过pro.pilot网络将自己视为一个系统集成者,更有效地来迎接挑战。
ADI 高级驾驶员辅助系统(ADAS)视觉解决方案
应用概述
高级驾驶员辅助系统(ADAS)在未来几年将出现大幅增长。主要原因之 一是安全意识的增强,以及客户对驾乘舒适度要求的提高。但是, 最重要的原因是,欧洲新车安全评鉴协会(NCAP)加强了安全要求,这将促使明年ADAS设备安装率从个位数上升到几乎100%。因此,可商 业化运行的解决方案无疑已是当务之急。
基于视觉的ADAS可以从多方面大大提高行车安全性。通过安装后视/前视/侧视摄像头和视觉处理 ECU,可以实现多种功能来帮助驾驶员 提前防范风险。受欢迎的应用包括路线偏差告警(LDW)、远光近光调整(HB/LB)、交通信号识别(TSR)、停车辅助、后视/环视、防撞等。
方案特点
为了实现这一功耗,ADI公司采用了直接又特别的概念。这一概念基于两个Blackfin内核,因为已量产的ADAS系统正采用这一架构。然而,那些无 法经济高效通过软件模型化的算法已经被用硬件引擎实现,由此产生了高度可配置的视觉处理单元工具箱。ADI公司将其称作“流水线视觉处理器”(PVP), 如今已成为全新ADSP-BF60x处理器的一部分。虽然采用了低功耗处理技术,但还需要进一步创新,以解决现代设计中最重要的功耗问题,这种方法是外部 存储器(DDR2)接口。通过适当分配处理能力,合理利用适量存储器带宽,可以实现最低功耗。此外,一些硬件模块也增强了 Blackfin架构,使其能够满足功能安全要求。
系统要求和设计挑战
• 支持ISO26262要求的功能安全
• 能够在面向应用的开发环境中使用
• 优化了视觉处理库
• 有助于设计出一套上市时间短、风险低的总体系统
主信号链
1.ADAS摄像头—智能摄像头ECU
2.ADAS ECU—摄像头+ 中央处理ECU
相关参考器件
1.DSP
双核ADSP-BF606 Blackfin处理器针对各种工业、仪器仪表、医疗及消费电子应用进行了优化,这些应用需要完成复杂的控制和信号处理任务,同时保持极高的数据吞吐量。 具体特性包括高性能增强型基础设施、大型片内存储器和功能丰富的外设集,具有扩展连接选项,包括USB 2.0 HS OTG、2个10/100以太网MAC,以及移动存储器接口(RSI)。此外,ADSP-BF606处理器还具有适合安全至关重要应用的特性,包括内部存 储器块中用于存储器保护、奇偶校验和ECC保护的CRC,以及故障管理单元。
ADSP-BF606 Blackfin处理器功能框图
详细资料:ADSP-BF606 BLACKFIN双核处理器,适合高性能数字信号处理应用
2. 视频解码器
ADV7280/ADV7280-M是功能丰富的单芯片、多格式视频解码器。ADV7280/ADV7280-M可自动检测标准模拟基带视频信号,兼容 复合、S视频和分量视频形式的NTSC、PAL和SECAM全球标准信号。ADV7280可将模拟视频信号转换为4:2:2分量视频数据流,其与8位 ITU-R BT.656接口标准兼容。ADV7280-M可将模拟视频信号转换为兼容移动工业处理器接口(MIPI®) CSI-2(8位YUV)的输出视频流。ADV7280/ADV7280-M的模拟视频输入端支持单端信号。ADV7280提供4个模拟输入,而 ADV7280-M提供8个模拟输入。ADV7280和ADV7280-M支持I2P转换。ADV7280/ADV7280-M通过双线式串行双向端口 (I2C兼容型)进行编程,并且采用1.8 V CMOS工艺制造。该解码器提供LFCSP封装选项,非常适合空间受限的便携式应用。
ADV7280功能框图
详细资料:ADV7280 10位、4倍过采样SDTV视频解码器
ADV7125 (ADV®)是一款单芯片、三通道、高速数模转换器,内置三个高速、8位、带互补输出的视频DAC、一个标准TTL输入接口以及一个高阻抗、模拟输出电流 源。它具有三个独立的8位宽输入端口。只需一个+5 V/+3.3 V单电源和时钟便能工作。ADV7125还具有其它视频控制信号:复合SYNC和BLANK,以及省电模式。
ADV7125 功能框图
详细资料:ADV7125: 330MHz、三通道、8位高速视频DAC
4.RGB-CVBS转换器
AD725是一款极低成本通用RGB转NTSC/PAL编码器,可将红色、绿色和蓝色分量信号转换为符合NTSC或PAL标准的相应亮度(基带振幅)和 色度(副载波振幅与相位)信号。同时,这两路输出在片内合并以提供复合视频输出。所有三路输出均可供独立使用,其电压为驱动75 Ω反向端接电缆所需的标准信号电平的两倍。
AD725功能框图
详细资料:AD725 RGB转NTSCPAL编码器
5.视频放大器
ADA4851-1(单通道)、ADA4851-2(双通道)和ADA4851-4(四通道)均为低成本、高速、电压反馈型、轨到轨输出运算放大器。虽 然这些器件成本较低,但仍能够提供出色的整体性能和丰富多样的功能。130 MHz的−3 dB带宽和高压摆率使这些放大器非常适合许多通用高速应用。ADA4851系列设计采用+3 V至±5 V电源供电。这些器件具有单电源供电能力,输入信号可扩展至负供电轨以下200 mV、正供电轨的2.2 V范围内。放大器的输出摆幅可达任一供电轨的60 mV范围内。
ADA4851-1引脚配置
详细资料:ADA4851-1 低成本、高速、轨到轨输出运算放大器
6. 温度传感器
ADT7311是一款窄体8引脚SOIC封装高精度数字温度传感器。它内置一个带隙温度基准源和一个16位ADC,用来监控温度并进行数字转换,分辨率 为0.0078°C。默认ADC分辨率设置为13位(0.0625°C)。ADC分辨率为用户可编程模式,可通过串行接口更改。
ADT7311功能框图
详细资料:ADT7311 汽车应用高精度数字SPI温度传感器
设计资源
硬件开发板
· BF60x标准评估板和扩展板 · 前视ADAS开发套件 (请联系ADI销售部门)
BF60x DSP集成开发环境:CCES
标准软件模块
· ADAS视觉分析工具箱(AVAT) · Blackfin图像处理工具箱(IPTBX)
· 二维图形工具箱(GFX2D)
视觉ADAS框架和算法参考代码
· LDW、FCW、TSR、HBA、PD函数
飞思卡尔高级驾驶员辅助系统(ADAS)解决方案
高级驾驶员辅助系统(ADAS)能够在复杂的车辆操控过程中为驾驶员提供辅助和补充,并在未来最终实现无人驾驶。ADAS提供的功能包括自适应 巡航控制、盲点监测、车道偏离警告、夜视、车道保持辅助和碰撞警告系统,具有自动转向和制动干预功能。预测式ADAS可部分控制车辆的移动,预防事故发 生。这些自动安全功能为今后的自主驾驶汽车铺平了道路。从当今的安全辅助车辆,到未来的自主驾驶汽车,飞思卡尔凭借在汽车、MCU、模拟和传感器,以及数 字网络产品组合等领域的专业技术,推动全球最具创新性的ADAS解决方案的发展。
高级驾驶员辅助系统应用组成
高级驾驶员辅助系统(ADAS)之基础型后视摄像头
后视摄像头系统可以帮助驾驶员发现车后的物体或人员,以便在确保安全的情况下倒车并顺利停车入位。高级系统中部署100万像素的高动态范围(HDR)摄 像头,并通过非屏蔽双绞线实现高性价比的高速以太网连接和视频压缩。其他系统要求包括适当的物理层接口和电源。高度集成的Qorivva MPC5604E 32位MCU采用Power Architecture®技术,能够处理视频流化和摄像头控制,将所需的通信带宽降低至100 Mbps以下。MPC5604E MCU采用低延迟视频压缩和智能带宽管理来提高图像质量。MPC5604E MCU支持与以太网AVB兼容的IEEE® 802.1AS精确时间协议(PTP),可实现摄像头曝光的精确同步。
基础型后视摄像头结构框图
目标应用:带有紧急刹车的倒车保护、盲点侦测、十字路口管理、行人侦测、环视泊车辅助系统
高级驾驶员辅助系统(ADAS)之智能后视摄像头
智能后视摄像头可在本地对视频内容进行分析,以实现物体与行人侦测。此外,它们还支持全面的本地图像处理及图形叠加创建。它们能够测量物体距离,并触发 制动干预。这种功能可以帮助驾驶员安全倒车,方便他们停入车位。飞思卡尔解决方案具有高集成度和低功耗的特点,支持开发极小规格的摄像头模块。智能后视摄 像头与简易型模拟摄像头使用相同的接口,提供了一种极具吸引力的升级换代途径。
智能后视摄像头结构框图
目标应用:碰撞警告、行人侦测、智能后视摄像头系统
高级驾驶员辅助系统(ADAS)之前视摄像头
高级驾驶员辅助系统中的摄像头系统可以分析视频内容,以便提供车道偏离警告(LDW)、自动车道保持辅助(LKA)、远光灯/近光灯控制和交通标志识别 (TSR)。在前视黑白摄像头中,图像传感器会向配备DSP扩展的双核MCU提供传入视频帧,以进行图像处理。其他系统要求包括提供适当的物理通信接口、 电源、可选的DRAM以及可降低系统成本的嵌入式闪存。
前视摄像头结构框图
目标应用:前视摄像头模块、大灯辅助(HLA)、车道偏离警告(LDW)、车道保持辅助(LKA)、交通标志识别(TSR)
高级驾驶员辅助系统(ADAS)之环视泊车辅助系统
多摄像头环视泊车辅助系统可以采集车辆四周的图像,并以虚拟俯视图的形式在屏幕上显示。视角会根据行车轨迹而动态移动,提供车辆四周360度的画面。
高级系统通常采用LVDS或快速以太网等经济高效型链路,部署4到5个高动态范围(HDR) 100万像素摄像头。可以使用视频压缩来减少所需的通信带宽并降低布线要求(例如,可以使用非屏蔽双绞线或同轴电缆)。
环视泊车辅助系统框图
目标应用:盲点侦测、十字路口管理、泊车辅助、环视泊车辅助系统
高级驾驶员辅助系统(ADAS)77 GHz雷达系统
77 GHz雷达系统支持带有或不带自动转向与制动干预功能的自适应巡航控制、防撞保护和碰撞警告系统。在碰撞警告系统中,雷达芯片组可以检测和跟踪目标,根据前方交通状况自动调整车辆的速度并控制与前车的距离,在即将发生碰撞时向驾驶员发出警告并启动紧急制动干预。
77 GHz雷达系统框图
目标应用:自适应巡航控制(ACC)、盲点侦测(BSD)、紧急制动、前方碰撞警告(FCW)、间距警报、事故减轻与制动辅助、防撞侦测、后方碰撞保护(RCP)、停止和行驶
飞思卡尔 高级驾驶员辅助系统77 GHz雷达系统参考设计
概述
77 GHz雷达系统支持带有或不带自动转向与制动干预功能的自适应巡航控制、防撞保护和碰撞警告系统。在碰撞警告系统中,雷达芯片组可以检测和跟踪目标,根据前方交通状况自动调整车辆的速度并控制与前车的距离,在即将发生碰撞时向驾驶员发出警告并启动紧急制动干预。
飞思卡尔的高性能多核Qorivva 32位MCU整合了飞思卡尔77 GHz雷达收发器芯片组,支持长、中、短距离应用,具备领先的性能和集成功能。这种可扩展雷达解决方案支持生成和处理复杂的信号,适合多种安全应用。
77 GHz雷达系统框图
参考器件
1.微控制器(MCU):
Qorivva MPC567xK系 列基于Power Architecture®的32位MCU为高级驾驶员辅助系统(ADAS)应用提供极具吸引力的低成本解决方案。该系列增加了芯片的存储器,提升了运行 速度和性能,能够支持自适应巡航控制、智能大灯控制、车道偏离警告和盲点探测等应用。Qorivva MPC567xK微控制器是SafeAssure功能安全解决方案。
Qorivva MPC567xK结构框图
详细资料:MPC567xK 面向ADAS应用的Qorivva 32位MCU
Qorivva MPC5561 MCU 基于Power Architecture®技术,专为高级驾驶员辅助应用而设计,完美地实现了高性能计算和信号处理能力的结合。它采用FlexRayTM网络控制器和飞 思卡尔的高能效e200内核,专门针对高级汽车安全应用而增强了性能Qorivva MPC5561既能帮助您控制成本,又能设计日益复杂的应用。软件和引脚兼容性允许重复使用原有的软件和硬件架构,从而保护对应用代码和开发工具的投资。
Qorivva MPC5561结构框图
详细资料:MPC5561 面向高级驾驶员辅助应用的Qorivva 32位MCU
2.电源与CAN接口:
MC33905是 第二代系统基础芯片系列中的一款器件。它 集成了多种功能和增强型模块设计。作为一个高级电源管理单元,此器件适用于MCU和附加集成电路,例如传感器和CAN收发器。它有一个内设增强型高速 CAN接口(ISO11898-2和-5),具有局部和总线故障诊断、保护功能以及故障安全操作模式。SBC可包含0、1或2个LIN2.1接口与LIN 输出引脚开关连接。它包含两个或者3个唤醒输入引脚,可配置为输出驱动器以实现灵活性。
MC33905结构框图
详细资料:MC33905 带高速CAN和LIN的第二代系统基础芯片
3.RADAR前端:
MR2001是飞思卡尔的一款高性能77 GHz雷达收发器芯片组,可扩展为多通道运行,使单个雷达平台具有电子波束操控功能和更宽的探测区域,可实现汽车安全系统、通信基础设施和工业控制系统的长距离、中距离和短距离雷达应用。
MR2001雷达芯片组可支持多个并行有效Tx通道的快速调制,在较宽的探测区域内实现卓越的空间分辨率和检测精度。它在开环VCO雷达系统架构内支持各种线性调频,并且功耗极低。集成式BB滤波器和VGA可节省总体物料成本。
MPC577xK MCU系列采用MR2001 77 GHz封装雷达前端芯片组,为如自适应巡航控制、紧急制动系统、车道偏离警告和盲点检测等ADAS应用提供了一个完整的系统级雷达解决方案。
MR2001采用高级封装技术,可确保用户PCB具有最高性能和极小的信号衰减。
MR2001简化应用简化图
世强高级汽车环视辅助驾驶系统(ADAS)方案
自Google无人驾驶技术被世人熟知后,与此相关的汽车辅助驾驶系统ADAS技术成为了众人关注的焦点。世强高级汽车环视辅助驾驶系统 (ADAS)方案,基于SH7766图形处理器,此方案可以适用于汽车安全系统,如车道偏离警告系统(LDW)等典型的ADAS应用。
方案简介:
基于SH7766,世强联合第三方设计公司开发出了一套高级汽车环视辅助驾驶系统方案(如下图所示),堪称分销界首创!这套环视ADAS系统方案具有强 大的图像处理能力,能实现超清晰图像和高品质色彩还原;完美的画面明暗表现,来自高动态范围的自动调整;且只有极低的CPU占有率和功耗。此方案可以适用 于汽车安全系统,如车道偏离警告系统(LDW)、车道保持辅助系统(LKAS)等典型的ADAS应用。
图:世强联合第三方推出的高级汽车环视辅助驾驶系统方案框图和Demo
本环视ADAS系统方案可提供两种标定模式-全自动标定模式和精准标定模式:
1. 全自动标定模式是强大、可靠的,并不需要相机安装角度的苛刻要求;适应大规模生产
2. 在光照条件很差,或恶劣环境条件下,可以采用半自动精准校定工具,提供最好的标定结果。另外,该系统方案支持超级虚拟相机模式,可以生成在任意视角下的虚拟视图,且可任意使用虚拟相机参数,焦点,生成视图,鱼眼和针眼相机都适合。
世强环视ADAS方案的其他特点还包括:
1. 支持基于环视原理的车道偏离驾驶预警模式:基于环视的车道偏离技术打开了新的领域,扩展了环视驾驶辅助系统的应用;
2. 俯视图的可见区域大小一键更改 ;
3. 俯视图完美拼接和分割效果;
4. 多种模块的备选(包括:3D效果的环视界面;DVR ;基于3G的视频查看和信息管理;语音倒车指南等)。
关于SH7766
SH7766如下几大图像处理优势特别引人注目:
1. 周边物体检测 (支持4路摄像头)
SH7766 SoC配备六个视频输入通道。其中,四个通道采用NTSC模数转换器(ADC)。这表示单芯片上即可提供NTSC摄像系统的必要功能。另外,还可以利用六 个视频输入通道实现多个应用,使用在一枚芯片上提供的各项功能。例如在正常行驶时可利用数字双通道输入,在十字路口和停车时则切换成NTSC四通道输入。
2. 高性能图像识别引擎
SH7766 SoC配备IMP-X2新一代图像识别引擎。IMP-X2在与瑞萨现有图像处理引擎(IMP)保持数据库兼容性的同时,将处理性能提高至约四倍以上,应此 使其能并行执行多个处理任务,例如跟踪车道、标志和标线、行人及车辆等。此外它还新增了多项功能,例如全景图像生成,该功能广泛使用了通过行人、车辆等判 断处理的图像识别算法。通过IMP-X2与进行处理判断的同一芯片上的CPU之间的协作,在保持低功耗的同时实现了先进的图像识别性能。
3. 集成DRC, 支持亮度纠正和补偿
依托动态范围控制(DRC ,Dynamic Range Control)功能,即使是处理向阳处和背阴处这种亮度大不相同的多个视频图像,还能调整复合视频亮度,补偿过亮和过暗,以便驾驶员更清晰地看清图像显示。
4. 内置扭曲校正硬件 IMR
图像渲染器(IMR, Image Render Engine)视点转换引擎可实时制作出因视频输入或场景而异的视点俯视图像,利用三角网格校正失真的模式、自动生成矩形网格内的顶点数据,对图像进行失真校正,旋转,缩小或放大。
更多方案:
评论
查看更多