ADAS各功能模組及ADAS解決方案提供商詳解
ADAS 採用的感測器主要有攝像頭、雷達、鐳射和超聲波等,可以探測光、熱、壓力或其它用於監測汽車狀態的變數, 通常位於車輛的前後保險槓、側視鏡、駕駛杆內部或者擋風玻璃上。早期的ADAS 技術主要以被動式報警為主,當車輛檢測到潛在危險時, 會發出警報提醒駕車者注意異常的車輛或道路情況。
ADAS 通常包括以下系統:
ADAS功能大類 | ADAS功能分類 | 縮寫 | 英文名 |
高階駕駛輔助系統 | ADAS | Advanced Driving Assistant System | |
行車視訊記錄 | DVR | Discharge Voltage Regulator |
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預警類 | 車道偏離預警 | LDW | Lane Departure Warning |
行人碰撞預警 | PCW | Pedestrian Collision Warning | |
前方碰撞預警系統 | FCW | Forward Collision Warning | |
車距檢測及警告 | HMW | Headway Monitoring & Warning | |
疲勞預警 | |||
主動控制類 | 自適應巡航控制 | ACC | Adaptive Cruise Control |
自動緊急剎車 | AEB | Autonomous Emergency Braking |
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車道保持系統 | LKS | Lane Keeping Assist | |
智慧車速控制 | ISA | Intelligent Speed Adaptation | |
智慧大燈控制 | AFL | Adaptive Front Lights | |
自適應燈光控制 | Adaptivelight control | ||
下坡控制系統 | Hill descentcontrol | ||
下坡行車輔助控制系統 | Down-hill assist control | ||
遠光自動控制 | IHC | Intelligent Headlight Control | |
自動泊車 | PA | Parking Assistance | |
其它輔助駕駛 | 疲勞駕駛檢測 | DFM | Driver Fatigue Monitor |
擡頭顯示器 | HUD | Heads-Up Display | |
注意力檢測系統 | DMS | Driver Monitoring Systems | |
行人檢測系統 | PDS | Pedestrian Detection System | |
交通訊號及標誌牌識別 | RSR | Road Sign Recognition | |
交通標誌識別 | TSR | Traffic Sign Recognition | |
交通訊號燈識別系統 | TLR | Traffic Light Recognition | |
自動糾偏系統 | BST | ||
盲區檢測 | BSD | Blind Spot Monitoring | |
遠近光燈輔助 | ADB | AdapTIve Driving Beam | |
自適應前照燈系統 | AFS | Adaptive Front-lighting System | |
汽車夜視系統 | NVS | Night Vision System | |
全景泊車停車輔助系統 | SVC | Surround View Cameras | |
電子警察系統 | ISA | Intelligent speed adaptation | |
車聯網 | VCA | Vehicular Communication systems | |
行人保護系統 | Pedestrian protectionsystem | ||
電動汽車報警系統 | Electric vehicle warningsounds | ||
實時交通系統 | TMC | Traffic Message Channel | |
全車監視系統 | AVM | Around View Monitoring | |
全景影像系統 | SVM | Surround View Monitor |
ADAS主流的應用解決方案的半導體廠商:
1.賽靈思(Xilinx)的Zynq平臺解決方案
靈思的汽車級Zynq-7000 All Programmable片上系統(SoC)平臺可幫助系統廠商加快在環繞視覺、3D環繞視覺、後視攝像頭、動態校準、行人檢測、後視車道偏離警告和盲區檢測等高階駕駛員輔助應用的開發時間。Zynq採用單一晶片即可完成ADAS解決方案的開發。Zynq-7000 All Programmable SoC大幅提升了效能,便於各種捆綁式應用,能實現不同產品系列間的可擴充套件性。其次, Zynq-7000 All Programmable SoC實現了ADAS優化的平臺,可以讓汽車製造商和汽車電子產品供應商在平臺上新增自己的IP以及賽靈思汽車生態系統提供的現成的IP從而能夠創建出獨有的差異化系統。
從市場層面上看,目前和未來的ADAS應用的共同之處是將多種攝像頭和超聲感測器與專用實時處理系統相結合。而Zynq-7000在視訊/影像捕捉;視訊/影像處理;自定義演算法/Accelerators;連線功能;編碼/解碼領域具有極大的靈活性。
2.ADI 低、中、高檔 視覺ADAS解決方案
ADI基於視覺的ADAS系統提供車道偏離警告、交通訊號識別、智慧前燈控制、物體檢測/分類、行人檢測等功能。基於雷達的系統具有類似的功能,此外還可提供前/後停車幫輔助、安全車距預警、車道變換輔助、盲點檢測、碰撞緩衝剎車系統、全速範圍自適應巡航控制等功能。
ADAS技術目前基本應用在高階車型中,主因是總體成本高,就ADI的高、中、低端汽車ADAS方案針對某一項或幾項技術進行實現,並把成本降到2美元、 十幾美元,對整車廠商及消費者無疑是一大好訊息,也為加速ADAS普及貢獻了一份力量。
它是基於VGA或HD解析度的前視攝像頭輔助駕駛的低、中、高階參考方案,基於Blackfin系列處理器,整合的視覺前處理器能夠顯著減輕處理器的負 擔,從而降低對處理器的效能要求。
ADI Blackfin視覺駕駛輔助系統(ADAS)基於Blackfin系列處理器,其中低端系統基於BF592,實現LDW功能;中端系統基於 BF53x/BF54x/BF561,實現LDW/HBLB/TSR等功能;高端系統基於BF60x,實LDW/HBLB/TSR/FCW/PD等功能。 整合的視覺前處理器能夠顯著減輕處理器的負擔,從而降低對處理器的效能要求。
不同檔次的ADAS,促進ADAS普及
BF592的低端方案,實現LDW功能,成本僅2美元;
BF53x/54x/561的中端方案,實現LDW/HBLB/TSR等功能,成本十幾美元;
高端系統基於BF60x,實LDW/HBLB/TSR/FCW/PD等功能。
3. 飛思卡爾ADAS解決方案
飛思卡爾主要專注於前視(車道偏離和跟蹤,盲點檢測),後視(智慧泊車和測距),環視(泊車)的ADAS 應用。飛思卡爾為未來的ADAS系統設計了很多微控制器產品。如採用CogniVue 的 APEX IP 技術的SCP2200 系列,SCP2200 解決方案通過整合高密度記憶體將物料成本降至最低,並使攝像機微型化。該系列產品的並行影象處理架構能夠同時處理影象資料。
對未來ADAS及資訊娛樂系統,因為資訊量和高解析度等要求,需要更高頻寬的匯流排來解決問題,乙太網是最好的解決方案。飛思卡爾和OminiVision, 博通推出全球首個基於乙太網的環視泊車系統。Freescale的Qorivva MPC5604E 32位MCU, 基於Power Architecture技術,管理視訊傳送和攝像機控制,可將所需通訊頻寬降至不到100 Mbps ,汽車通常需要4或5條低壓差分訊號電纜來傳輸視訊資料,每條電纜的價格約合10美元。
MPC5604E MCU和i.MX6 系列多媒體處理器提供了很好的基於乙太網的環視解決方案。MPC5604E可以把攝像頭的資料通過乙太網傳給中央處理器i.MX6.i.MX6系列包括基於ARM Cortex-A9架構的單核、雙核和四核家族,並結合了強大的生態系統,是基於單個硬體設計而開發終端裝置組合的理想平臺。它具有非常強大的處理影象的能力,能快速提控當前資訊。
4、TI DSP的360度環視ADAS解決方案
艾睿電子基於德州儀器(TI)的DSP晶片TMS320DM642,推出了一套360度環視ADAS解決方案。該方案以後裝汽車市場為目標,搭配來自ADI、ISSI、Numonyx、OmniVision等供應商的電子元器件,擁有2米視覺範圍,135度後視場角度,±10%靜態倒車線誤差,以及小於15畫素的相鄰檢視錯誤。
TMS320DM642數字訊號處理器是TI公司推出的一款高效能定點DSP晶片,隸屬於該公司C64x系列,已獲得廣泛應用。其功能方框圖如下:
TMS320DM642數字訊號處理器功能方框圖
5、瑞薩電子三大ADAS方案
俯視監控提供了汽車周圍360度的視景,利用影象識別技術是其正逐步發展成為環繞檢測系統。SH7766是一款影象識別SoC,搭載了SH-4A核心、失真校正引擎、圖形、影象識別引擎以及其他環繞檢測系統所需的硬體引擎。
單晶片實現汽車俯視系統,影象識別SoC SH7766
實現高效能3D圖形引擎,支援逼真的3D影象 IMP-X2影象識別引擎 六個視訊輸入通道,包括了四個整合NTSC ADC的通道,從而降低了系統成本。
環繞檢測系統/後方監視器系統框圖
在車輛行駛過程中,這些系統使用攝像頭或毫米波雷達探測白線、行人以及障礙物,從而為駕駛人員提供駕車輔助。瑞薩電子提供兩套高階駕駛輔助系統(ADAS)產品及解決方案,配備有大容量RAM的高效能RISC SH745x系列微控制器,以及配備有片上影象識別引擎的 SH776x影象識別SoC。
前方檢測系統/視覺系統框圖
6、NXP 360°全景泊車輔助解決方案
在車身前、後、左、右四個方向均安裝廣角攝像頭,並將四個廣角攝像頭同一時刻採集到的多路視訊影像畸變矯正後進行鳥瞰變換(透視變換),然後進行影象拼接,合成一幅車身周圍的鳥瞰圖,最後在中控臺的螢幕上顯示。
方案優勢:
高效能,PNX9530主頻高達351MHz,每個指令週期可執行8條指令。DDR2資料率達到533MHz/32位,能提供足夠記憶體頻寬來處理大量視訊資料;
低成本。能夠支援同時4路視訊輸入,且可以對視訊影象進行畸變矯正和鳥瞰變換的處理器成本均遠遠高於PNX9530;
最多支援8路攝像頭輸入,具有很高的靈活性和擴充套件性;
OSD疊加、倒車軌跡疊加、影象分屏顯示、反交錯等均可通過DSP實現,無需額外專用晶片,最大限度降低系統複雜度和節省整機成本;
支援2路數字液晶屏輸出。
ADAS應用必將會在中低端汽車市場普及開來。再加上中國政府對汽車安全法規的大力推動,必將使得ADAS技術應用在中國汽車電子市場有一個大的增長。中國各大OEM,包括本土品牌已經在這方面積極準備,在不久的將來,中國會有更多具有ADAS系統特性的汽車。
7、森國科 ADAS解決方案
SGKS6802X是一款針對全高清 ADAS/行車記錄儀產品應用開發的低功耗、低照度、低位元速率、低成本、高整合度的 SoC晶片。該晶片具有 [email protected] H.264多碼流編碼能力,高效視訊編碼壓縮率,內建優秀的影象處理演算法和豐富的智慧視訊分析演算法。在滿足客戶產品功能差異化、影象質量及效能要求的同時,高整合度的硬體設計可大幅降低系統成本,穩定完善的 SDK軟體包可極大縮短客戶開發週期。
8. 富士通360度3D全景系統方案
富士通的ADAS技術主要涉及透過攝像頭和感測器的結合,實現影象識別輔助和接近目標檢測,應用的領域主要有360度3D立體全景輔助、可視停車輔助、駕駛盲區監控、安全開車門以及車行駛方向周圍的障礙物和行人的識別。
基於MB86R11“Emerald-L”2D/3D影象SoC的全景視訊系統支援前後左右四個攝像頭進行汽車周邊環境的實時全景視訊監測。
MB86R11採用視訊處理演算法
由於晶片本身集成了高效能的圖形處理和中央處理器、儲存器控制器,通過硬體的方式實現實時的四路視訊資訊處理,避免了一般視訊處理晶片進行大量實時視訊資訊處理時的效能瓶頸。
產品特性:
1. 四個內建視訊捕捉功能:同時處理各種不同的視訊影象;
2. 三個輸出顯示功能和高速2D/3D渲染功能:支援多達五個顯示輸出;
3. 內建影象強化電路。
富士通的360度全景系統方案,採用3D的建模和獨特圖形合成演算法,圍繞車身四周可構建多個虛擬三維立體視角,結合車身CAN匯流排做到自動視角動畫的縮放和切換。作為駕駛員的視覺輔助,汽車上配備了4個攝像機影像的合成系統,但是以往的技術只能做二維影象合成,因而只能進行特定視角的顯示。而360度全景系統方案能將來自4-6個攝像機的影像合成到三維模型上,從而可以從任意視角顯示全方位場景。以往的系統將攝像機影像投影到二維平面上,只能表現從上方觀看的俯檢視,有時難以分辨周圍的車輛和行人,而富士通360度全景系統,則是將影像投影在立體曲面上,可以任意變換觀看角度,能完整表現出希望看到的場景,從而提高了可辨識性。
在接近目標影象檢測的技術方面,富士通運用靈活的時間幀來採集2個不同的圖形,能夠檢測大約60米遠的目標,傳統的圖形識別只能做到20米。富士通的ADAS應用包括可視輔助和識別輔助。可視輔助給駕駛人員提供更為立體的廣泛視角範圍,減少視角盲區範圍;識別輔助對後方或者側面接近的目標進行檢測,提醒駕駛人員變道的潛在危險,也可以做到停車後提示是否適合安全開車門。
9、地平線機器人(Horizon Robotics)
地平線的自動駕駛AI晶片“征程”在去年12月20日正式釋出。在引數上,征程能夠以1.5W的功耗,實現1Tflops的算力,每秒處理30幀4K視訊,對影象中超過200個物體進行識別,能夠實現FCW/ LDW/ JACC等高級別輔助駕駛功能,滿足L2的計算需求。對比英偉達的DrivePX2,其採用16nm FinFET工藝,單精度計算能力為8TFlops,深度學習計算能力為24TFlops,官方TDP是250w;從效能功耗比來看,征程還是有明顯優勢的。同時,由於ASIC不是GPU類的通用計算,內部直接封裝了演算法,資料交換隻是底層I/O,因此其計算的時延也會比GPU更低。不過地平線採用ASIC的路線也是犧牲了晶片的可程式設計性以獲得更高的效能,是否能獲得足夠訂單量來降低晶片成本值得關注。
10、中科寒武紀(Cambricon)
寒武紀在去年11月初的釋出會上首次釋出了面向智慧駕駛領域的1M智慧處理器IP產品,據介紹其效能可達到寒武紀1A處理器的10倍以上。據瞭解,2016年上市的1A處理器在1Ghz頻率下理論峰值效能為:FP16半精度浮點計算能力為512GFlops,稀疏神經網路計算能力為2TFlops。
11、四維圖新
四維圖新在2016年5月收購了聯發科旗下的汽車半導體公司傑發科技,後者在2017年6月的CES Asia上展出了首款車規級ADAS晶片。四維圖新在去年7月正式釋出了該款ADAS晶片,並與蔚來、威馬、愛馳億維等新造車公司達成了合作。公開資料顯示,該晶片採用64位Quad A53架構,內建硬體影象加速引擎,支援雙路高清視訊輸出,和四路高清視訊輸入,能同時支援高階車載影音娛樂系統全部功能和豐富的ADAS功能。功能包括:360°全景泊車系統、車道偏移警示系統LDW、前方碰撞警示系統FCW、行人碰撞警示系統PCW、交通標誌識別系統TSR、車輛盲區偵測系統BSD、駕駛員疲勞探測系統DFM和後方碰撞預警系統RCW等。