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          ADAS市場巨大,你站好隊了嗎?

          發布時間:2021-09-02
             先進駕駛輔助系統(Advanced Driver AssistantSystem),簡稱ADAS,是利用安裝于車上的各式各樣的傳感器(可偵測光、熱、壓力等變數), 在第一時間收集車內外的環境數據, 進行靜、動態物體的辨識、偵測與追蹤等技術上的處理, 從而能夠讓駕駛者在最快的時間察覺可能發生的危險, 以引起注意和提高安全性的主動安全技術。
            近年來ADAS市場增長迅速,原來這類系統局限于高端市場,而現在正在進入中端市場,與此同時,許多低技術應用在入門級乘用車領域更加常見,經過改進的新型傳感器技術也在為系統布署創造新的機會與策略。
            駕駛輔助系統主要由GPS和CCD相機探測模塊、通信模塊和控制模塊等組成。其中,GPS和CCD相機探測模塊通過GPS接收機接收GPS衛星信號,求出該車的經緯度坐標、速度、時間等信息,利用安裝在汽車前部和后部的CCD相機,實時觀察道路兩旁的狀況;通信模塊可以發送檢測到的相關信息并在相互靠近的汽車之間實時地傳輸行駛信息;控制模塊可以在即將出現事故的時候做出主動控制,從而避免事故的發生。
            ADAS 采用的傳感器主要有攝像頭、雷達、激光和超聲波等,可以探測光、熱、壓力或其它用于監測汽車狀態的變量, 通常位于車輛的前后保險杠、側視鏡、駕駛桿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。對于最新的ADAS 技術來說,主動式干預也很常見。
            ADAS 通常包括以下系統:
            1、導航系統
            2、實時交通系統TMC(Traffic Message Channel)
            3、電子警察系統ISA(Intelligent Speed Adaptation或Intelligent Speed Advice)
            4、車聯網系統VSA(Vehicular Communication Systems)
            5、車輛檢測VD(Vihicle Detection ):在僅基于視覺的模式下,VD目前要能檢測70米遠的車輛,并能持續跟蹤到100米開外。但在大霧、極端天氣及攝像頭被阻擋的情況下,VD是不可用的,但能提示用戶不可用 。
            6、自適應巡航控制ACC(Adaptive Cruise Control):ACC一般都基于雷達或激光技術?,F在可以基于視覺/相機技術。
            7、車道偏移報警系統LDWS( Lane Departure Warning System):LDW在夜晚、雨雪等狀況下(應該是非特別極端天氣),檢測出各種車道標志和路邊。在直路與彎道上都能工作,但在視野很差的條件下,自動關閉,并給出提示。
            8、車道保持系統(Lanechange Dssistance)
            9、車距檢測及警告HMW(Headway Monitoring & Warning )
            10、前車防撞預警系統FCWS (Forward Collision Warning System) :車禍的發生,大都是來不及反應,或無告警。而FCW能在碰撞前2-3秒,給出警告,以避免車禍發生。因此,FCW要檢測出前方車輛或行人的距離及相對速度。
            11、碰撞避免或預碰撞系統(Collision Avoidance System或Precrash System)
            12、行人檢測PED(Pedestrian Detection ):一般的PED要區分出走路的和靜止的人,并給出行人的位置和速度,如果行人在車輛行駛路線上,能給出重點提示及碰撞時間?,F實中,人有走、跑、帶著東西、推車等形態和動作,PED都要能處理這些狀況,特別是人群檢測,為避免重大事故,PED要給出額外的提醒。檢測人行道、行人的動作和姿勢,對汽車行駛的安全也有重要意義。
            13、夜視系統(Night Vision)
            14、自適應燈光控制(Adaptivelight Control)
            15、行人保護系統(Pedestrian Protection System)
            16、自動泊車系統AP(Automatic Parking)
            17、交通標志識別TSR(Traffic Sign Recognition):TSR能識別路上的交通標志牌如限速標志,包括固定或非固定的LED標志。這些信息還可以與導航地圖信息相融合,提供更精確的信息。技術要點主要在于圖像處理,及標志結構信息的提取與識別。
            18、盲點探測( Blind Spot Detection)
            19、駕駛員疲勞探測(Driver Drowsiness Detection)
            20、下坡控制系統(Hill Descentcontrol)
            21、電動汽車報警(Electric Vehicle Warningsounds)
            22、全景影像系統SVM(Surround View Monitor ):全景影像系統一般需要四個以上魚眼攝像頭,能看到車輛四周的所有狀況。技術上需要對攝像頭進行標定,對圖像進行配準、拼接,車輛自身的虛擬實現,模擬車輛狀態等。
            23、遠光自動控制IHC(Intelligent Headlight Control ):IHC要考慮兩種情況,迎面開來的車與前方同向行駛的車。對于迎面開來的車,在一定距離時,如800-1000米,識別出其前向大燈,就將遠光燈改為近光燈,而等交會過后,恢復遠光燈。對于前方同向行駛的車,可以識別其尾燈,在接近一定距離時,將遠光燈改為近光燈,同理,也可以由近光燈改為遠光燈。
            24、增強現實導航AR NAVI(Augmented Reality Navigation) :AR NAVI就是將普通導航儀與攝像頭結合,AR NAVI 不僅用前向攝像頭將車前的路況錄下來,而且據導航地圖的信息,在視頻上劃出虛擬線路箭頭,顯示導航相關信息。若AR NAVI與PED, VD, LDW等應用結合,其功能會得到進一步增強。
            25、其他......
            每個系統主要包含三個程序:第一,是信息的搜集,不同的系統需藉由不同類型的車用傳感器,包含毫米波雷達、超音波雷達、紅外線雷達、雷射雷達、影像傳感器及車輪速傳感器等來收集車輛的工作狀態及其參數變化情形,并將不斷變化的機械運動變成電參數(電壓、電阻及電流);第二是行車計算機(ECU),功能在將傳感器所收集到的信息進行分析處理,然后再向控制的裝置輸出控制訊號;第三則是執行,依據ECU輸出的訊號,讓汽車完成指定動作。
            目前,各大汽車廠商都有相關的部門來研發相關的產品,也有專門為汽車廠商提供ADAS技術或模塊的公司。如Mobileye是這個領域的佼佼者。
            Mobileye
            總部:以色列
            主營:要致力于汽車工業的計算機視覺算法和駕駛輔助系統的芯片技術的研究。
            官網:http://www.mobileye.com/
            公司的駕駛系統的組成部分:攝像頭組件(包括攝像頭,揚聲器,及主控芯片)、EyeWatch(顯示器)、PS3(接線盒)。
            主要有六大功能:
            1、前碰撞預警FCW (Front Collision Warning) :當可能與前方車輛發生碰撞時, FCW將在發生碰撞前最多2.7秒發出警報
             2、行人探測與防撞警示PCW (Pedestrian Collision Warning) :當可能與前方行人發生碰時,PCW將向您發出警報。
            3、車道偏離預警LDW (Lane Departure Warning):當無意中偏離車道時,LD 會向您發出警報。如果在換道時使用方向燈,則不發出警報。
            4、車道保持與危險預警 HMW(Vehicle Distance Monitoring Warning):HMW會顯示您與前方車輛的車距。如果您正在接近設定車距(以秒為單位測量),該功能將向您發出危險警報。
            5、城市前碰撞警告UFCW(Urban Forward Collision Warning) :城市道路低速行駛時, 對于車前即將發生的危險發出警告。
            6、智能遠光燈控制IHC (Intelligent High Beam Control):Mobileye智能遠光燈控制在黑暗的道路上,附近沒有車輛的情況下可對車輛的前大燈進行控制,將其由近光燈自動切換成遠光燈。
            那么當前ADAS主流的應用解決方案的半導體廠商有哪些呢:
            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、后視攝像頭、動態校準、行人檢測、后視車道偏離警告和盲區檢測等高級駕駛員輔助應用的開發時間。Zynq采用單一芯片即可完成ADAS解決方案的開發。Zynq-7000 All Programmable SoC大幅提升了性能,便于各種捆綁式應用,能實現不同產品系列間的可擴展性。其次, Zynq-7000 All Programmable SoC實現了ADAS優化的平臺,可以讓汽車制造商和汽車電子產品供應商在平臺上添加自己的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傳感器與專用實時處理系統相結合。而Zynq-7000在視頻/影像捕捉;視頻/影像處理;自定義算法/Accelerators;連接功能;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基于視覺的ADAS系統提供車道偏離警告、交通信號識別、智能前燈控制、物體檢測/分類、行人檢測等功能?;诶走_的系統具有類似的功能,此外還可提供前/后停車幫輔助、安全車距預警、車道變換輔助、盲點檢測、碰撞緩沖剎車系統、全速范圍自適應巡航控制等功能。
            ADAS技術目前基本應用在高端車型中,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,并把成本降到2美元、 十幾美元,對整車廠商及消費者無疑是一大好消息,也為加速ADAS普及貢獻了一份力量。
            它是基于VGA或HD分辨率的前視攝像頭輔助駕駛的低、中、高端參考方案,基于Blackfin系列處理器,集成的視覺預處理器能夠顯著減輕處理器的負 擔,從而降低對處理器的性能要求。
            ADI Blackfin視覺駕駛輔助系統(ADAS)基于Blackfin系列處理器,其中低端系統基于BF592,實現LDW功能;中端系統基于 BF53x/BF54x/BF561,實現LDW/HBLB/TSR等功能;高端系統基于BF60x,實LDW/HBLB/TSR/FCW/PD等功能。 集成的視覺預處理器能夠顯著減輕處理器的負擔,從而降低對處理器的性能要求。
            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;
            高端系統基于BF60x,實LDW/HBLB/TSR/FCW/PD等功能。
            3. 飛思卡爾ADAS解決方案
            飛思卡爾主要專注于前視(車道偏離和跟蹤,盲點檢測),后視(智能泊車和測距),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。如采用CogniVue 的 APEX IP 技術的SCP2200 系列,SCP2200 解決方案通過集成高密度內存將物料成本降至最低,并使攝像機微型化。該系列產品的并行圖像處理架構能夠同時處理圖像數據。
            對未來ADAS及信息娛樂系統,因為信息量和高分辨率等要求,需要更高帶寬的總線來解決問題,以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于以太網的環視泊車系統。Freescale的Qorivva  MPC5604E 32位MCU, 基于Power Architecture技術,管理視頻傳送和攝像機控制,可將所需通信帶寬降至不到100 Mbps ,汽車通常需要4或5條低壓差分信號電纜來傳輸視頻數據,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于以太網的環視解決方案。MPC5604E可以把攝像頭的數據通過以太網傳給中央處理器i.MX6.i.MX6系列包括基于ARM Cortex-A9架構的單核、雙核和四核家族,并結合了強大的生態系統,是基于單個硬件設計而開發終端設備組合的理想平臺。它具有非常強大的處理圖像的能力,能快速提控當前信息 。
            4. 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傳感器的結合,實現圖像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。
            基于MB86R11“Emerald-L”2D/3D圖像SoC的全景視頻系統支持前后左右四個攝像頭進行汽車周邊環境的實時全景視頻監測。
            MB86R11采用視頻處理算法
            由于芯片本身集成了高性能的圖形處理和中央處理器、存儲器控制器,通過硬件的方式實現實時的四路視頻信息處理,避免了一般視頻處理芯片進行大量實時視頻信息處理時的性能瓶頸。
            產品特性:
            1. 四個內置視頻捕捉功能:同時處理各種不同的視頻圖像;
            2. 三個輸出顯示功能和高速2D/3D渲染功能:支持多達五個顯示輸出;
            3. 內置圖像強化電路。
            富士通的360度全景系統方案,采用3D的建模和獨特圖形合成算法,圍繞車身四周可構建多個虛擬三維立體視角,結合車身CAN總線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圖像合成,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視圖,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。
            在接近目標圖像檢測的技術方面,富士通運用靈活的時間幀來采集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??梢曒o助給駕駛人員提供更為立體的廣泛視角范圍,減少視角盲區范圍;識別輔助對后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,也可以做到停車后提示是否適合安全開車門。
            5、TI DSP的360度環視ADAS解決方案
            艾睿電子基于德州儀器(TI)的DSP芯片TMS320DM642,推出了一套360度環視ADAS解決方案。該方案以后裝汽車市場為目標,搭配來自ADI、ISSI、Numonyx、OmniVision等供應商的電子元器件,擁有2米視覺范圍,135度后視場角度,±10%靜態倒車線誤差,以及小于15像素的相鄰視圖錯誤。
          360度環視ADAS解決方案方框圖
            TMS320DM642數字信號處理器是TI公司推出的一款高性能定點DSP芯片,隸屬于該公司C64x系列,已獲得廣泛應用。其功能方框圖如下:
            TMS320DM642數字信號處理器功能方框圖
            6、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,利用圖像識別技術是其正逐步發展成為環繞檢測系統。SH7766是一款圖像識別SoC,搭載了SH-4A內核、失真校正引擎、圖形、圖像識別引擎以及其他環繞檢測系統所需的硬件引擎。
            單芯片實現汽車俯視系統,圖像識別SoC SH7766
            實現高性能3D圖形引擎,支持逼真的3D圖像 IMP-X2圖像識別引擎 六個視頻輸入通道,包括了四個集成NTSC ADC的通道,從而降低了系統成本。
          環繞檢測系統/后方監視器系統框圖
            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級駕駛輔助系統(ADAS)產品及解決方案,配備有大容量RAM的高性能RISC SH745x系列微控制器,以及配備有片上圖像識別引擎的 SH776x圖像識別SoC。
          前方檢測系統/視覺系統框圖
            7、NXP 360°全景泊車輔助解決方案
            在車身前、后、左、右四個方向均安裝廣角攝像頭,并將四個廣角攝像頭同一時刻采集到的多路視頻影像畸變矯正后進行鳥瞰變換(透視變換),然后進行圖像拼接,合成一幅車身周圍的鳥瞰圖,最后在中控臺的屏幕上顯示。
            方案優勢:
            高性能,PNX9530主頻高達351MHz,每個指令周期可執行8條指令。DDR2數據率達到533MHz/32位,能提供足夠內存帶寬來處理大量視頻數據;
            低成本。能夠支持同時4路視頻輸入,且可以對視頻圖像進行畸變矯正和鳥瞰變換的處理器成本均遠遠高于PNX9530;
            最多支持8路攝像頭輸入,具有很高的靈活性和擴展性;
            OSD疊加、倒車軌跡疊加、圖像分屏顯示、反交錯等均可通過DSP實現,無需額外專用芯片,最大限度降低系統復雜度和節省整機成本;
            支持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。


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