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發(fā)布時間：2021-09-02

   先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（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(shù)）， 在第一時間收集車內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)， 進(jìn)行靜、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤等技術(shù)上的處理， 從而能夠讓駕駛者在最快的時間察覺可能發(fā)生的危險， 以引起注意和提高安全性的主動安全技術(shù)。
  近年來ADAS市場增長迅速，原來這類系統(tǒng)局限于高端市場，而現(xiàn)在正在進(jìn)入中端市場，與此同時，許多低技術(shù)應(yīng)用在入門級乘用車領(lǐng)域更加常見，經(jīng)過改進(jìn)的新型傳感器技術(shù)也在為系統(tǒng)布署創(chuàng)造新的機(jī)會與策略。
  駕駛輔助系統(tǒng)主要由GPS和CCD相機(jī)探測模塊、通信模塊和控制模塊等組成。其中，GPS和CCD相機(jī)探測模塊通過GPS接收機(jī)接收GPS衛(wèi)星信號，求出該車的經(jīng)緯度坐標(biāo)、速度、時間等信息，利用安裝在汽車前部和后部的CCD相機(jī)，實時觀察道路兩旁的狀況；通信模塊可以發(fā)送檢測到的相關(guān)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(xiàn)事故的時候做出主動控制，從而避免事故的發(fā)生。
  ADAS 采用的傳感器主要有攝像頭、雷達(dá)、激光和超聲波等，可以探測光、熱、壓力或其它用于監(jiān)測汽車狀態(tài)的變量， 通常位于車輛的前后保險杠、側(cè)視鏡、駕駛桿內(nèi)部或者擋風(fēng)玻璃上。早期的ADAS 技術(shù)主要以被動式報警為主，當(dāng)車輛檢測到潛在危險時， 會發(fā)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(shù)來說，主動式干預(yù)也很常見。
  ADAS 通常包括以下系統(tǒng)：
  1、導(dǎo)航系統(tǒng)
  2、實時交通系統(tǒng)TMC（Traffic Message Channel）
  3、電子警察系統(tǒng)ISA（Intelligent Speed Adaptation或Intelligent Speed Advice）
  4、車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)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(yuǎn)的車輛，并能持續(xù)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(yīng)巡航控制ACC（Adaptive Cruise Control）：ACC一般都基于雷達(dá)或激光技術(shù)。現(xiàn)在可以基于視覺/相機(jī)技術(shù)。
  7、車道偏移報警系統(tǒng)LDWS（ Lane Departure Warning System）：LDW在夜晚、雨雪等狀況下（應(yīng)該是非特別極端天氣），檢測出各種車道標(biāo)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(guān)閉，并給出提示。
  8、車道保持系統(tǒng)（Lanechange Dssistance）
  9、車距檢測及警告HMW（Headway Monitoring & Warning ）
  10、前車防撞預(yù)警系統(tǒng)FCWS (Forward Collision Warning System) ：車禍的發(fā)生，大都是來不及反應(yīng)，或無告警。而FCW能在碰撞前2-3秒，給出警告，以避免車禍發(fā)生。因此，F(xiàn)CW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(yù)碰撞系統(tǒng)（Collision Avoidance System或Precrash System）
  12、行人檢測PED（Pedestrian Detection ）：一般的PED要區(qū)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。現(xiàn)實中，人有走、跑、帶著東西、推車等形態(tài)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(tǒng)（Night Vision）
  14、自適應(yīng)燈光控制（Adaptivelight Control）
  15、行人保護(hù)系統(tǒng)（Pedestrian Protection System）
  16、自動泊車系統(tǒng)AP（Automatic Parking）
  17、交通標(biāo)志識別TSR（Traffic Sign Recognition）：TSR能識別路上的交通標(biāo)志牌如限速標(biāo)志，包括固定或非固定的LED標(biāo)志。這些信息還可以與導(dǎo)航地圖信息相融合，提供更精確的信息。技術(shù)要點主要在于圖像處理，及標(biāo)志結(jié)構(gòu)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(tǒng)（Hill Descentcontrol）
  21、電動汽車報警（Electric Vehicle Warningsounds）
  22、全景影像系統(tǒng)SVM（Surround View Monitor ）：全景影像系統(tǒng)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(shù)上需要對攝像頭進(jìn)行標(biāo)定，對圖像進(jìn)行配準(zhǔn)、拼接，車輛自身的虛擬實現(xiàn)，模擬車輛狀態(tài)等。
  23、遠(yuǎn)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(yuǎn)光燈改為近光燈，而等交會過后，恢復(fù)遠(yuǎn)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(yuǎn)光燈改為近光燈，同理，也可以由近光燈改為遠(yuǎn)光燈。
  24、增強(qiáng)現(xiàn)實導(dǎo)航AR NAVI（Augmented Reality Navigation） ：AR NAVI就是將普通導(dǎo)航儀與攝像頭結(jié)合，AR NAVI 不僅用前向攝像頭將車前的路況錄下來，而且據(jù)導(dǎo)航地圖的信息，在視頻上劃出虛擬線路箭頭，顯示導(dǎo)航相關(guān)信息。若AR NAVI與PED, VD, LDW等應(yīng)用結(jié)合，其功能會得到進(jìn)一步增強(qiáng)。
  25、其他......
  每個系統(tǒng)主要包含三個程序：第一，是信息的搜集，不同的系統(tǒng)需藉由不同類型的車用傳感器，包含毫米波雷達(dá)、超音波雷達(dá)、紅外線雷達(dá)、雷射雷達(dá)、影像傳感器及車輪速傳感器等來收集車輛的工作狀態(tài)及其參數(shù)變化情形，并將不斷變化的機(jī)械運(yùn)動變成電參數(shù)(電壓、電阻及電流)；第二是行車計算機(jī)(ECU)，功能在將傳感器所收集到的信息進(jìn)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(zhí)行，依據(jù)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(guān)的部門來研發(fā)相關(guān)的產(chǎn)品，也有專門為汽車廠商提供ADAS技術(shù)或模塊的公司。如Mobileye是這個領(lǐng)域的佼佼者。
  Mobileye
  總部：以色列
  主營：要致力于汽車工業(yè)的計算機(jī)視覺算法和駕駛輔助系統(tǒng)的芯片技術(shù)的研究。
  官網(wǎng)：http://www.mobileye.com/
  公司的駕駛系統(tǒng)的組成部分：攝像頭組件(包括攝像頭，揚(yáng)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(yù)警FCW (Front Collision Warning) ：當(dāng)可能與前方車輛發(fā)生碰撞時, FCW將在發(fā)生碰撞前最多2.7秒發(fā)出警報
   2、行人探測與防撞警示PCW (Pedestrian Collision Warning) ：當(dāng)可能與前方行人發(fā)生碰時,PCW將向您發(fā)出警報。
  3、車道偏離預(yù)警LDW (Lane Departure Warning)：當(dāng)無意中偏離車道時，LD 會向您發(fā)出警報。如果在換道時使用方向燈,則不發(fā)出警報。
  4、車道保持與危險預(yù)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(shè)定車距(以秒為單位測量),該功能將向您發(fā)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(fā)生的危險發(fā)出警告。
  6、智能遠(yuǎn)光燈控制IHC (Intelligent High Beam Control)：Mobileye智能遠(yuǎn)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(jìn)行控制，將其由近光燈自動切換成遠(yuǎn)光燈。
  那么當(dāng)前ADAS主流的應(yīng)用解決方案的半導(dǎo)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(tǒng)（SoC）平臺可幫助系統(tǒng)廠商加快在環(huán)繞視覺、3D環(huán)繞視覺、后視攝像頭、動態(tài)校準(zhǔn)、行人檢測、后視車道偏離警告和盲區(qū)檢測等高級駕駛員輔助應(yīng)用的開發(fā)時間。Zynq采用單一芯片即可完成ADAS解決方案的開發(fā)。Zynq-7000 All Programmable SoC大幅提升了性能，便于各種捆綁式應(yīng)用，能實現(xiàn)不同產(chǎn)品系列間的可擴(kuò)展性。其次， Zynq-7000 All Programmable SoC實現(xiàn)了ADAS優(yōu)化的平臺，可以讓汽車制造商和汽車電子產(chǎn)品供應(yīng)商在平臺上添加自己的IP以及賽靈思汽車生態(tài)系統(tǒng)提供的現(xiàn)成的IP從而能夠創(chuàng)建出獨有的差異化系統(tǒng)。
  從市場層面上看，目前和未來的ADAS應(yīng)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(tǒng)相結(jié)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(lǐng)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(tǒng)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。基于雷達(dá)的系統(tǒng)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(yù)警、車道變換輔助、盲點檢測、碰撞緩沖剎車系統(tǒng)、全速范圍自適應(yīng)巡航控制等功能。
  ADAS技術(shù)目前基本應(yīng)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(shù)進(jìn)行實現(xiàn)，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(xiàn)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(yù)處理器能夠顯著減輕處理器的負(fù) 擔(dān)，從而降低對處理器的性能要求。
  ADI Blackfin視覺駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）基于Blackfin系列處理器，其中低端系統(tǒng)基于BF592，實現(xiàn)LDW功能；中端系統(tǒng)基于 BF53x/BF54x/BF561，實現(xiàn)LDW/HBLB/TSR等功能；高端系統(tǒng)基于BF60x，實LDW/HBLB/TSR/FCW/PD等功能。 集成的視覺預(yù)處理器能夠顯著減輕處理器的負(fù)擔(dān)，從而降低對處理器的性能要求。
  不同檔次的ADAS，促進(jìn)ADAS普及
  BF592的低端方案，實現(xiàn)LDW功能，成本僅2美元；
  BF53x/54x/561的中端方案，實現(xiàn)LDW/HBLB/TSR等功能，成本十幾美元；
  高端系統(tǒng)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(huán)視（泊車）的ADAS 應(yīng)用。飛思卡爾為未來的ADAS系統(tǒng)設(shè)計了很多微控制器產(chǎn)品。如采用CogniVue 的 APEX IP 技術(shù)的SCP2200 系列，SCP2200 解決方案通過集成高密度內(nèi)存將物料成本降至最低，并使攝像機(jī)微型化。該系列產(chǎn)品的并行圖像處理架構(gòu)能夠同時處理圖像數(shù)據(jù)。
  對未來ADAS及信息娛樂系統(tǒng)，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(wǎng)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(wǎng)的環(huán)視泊車系統(tǒng)。Freescale的Qorivva  MPC5604E 32位MCU， 基于Power Architecture技術(shù)，管理視頻傳送和攝像機(jī)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(shù)據(jù)，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(wǎng)的環(huán)視解決方案。MPC5604E可以把攝像頭的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳給中央處理器i.MX6.i.MX6系列包括基于ARM Cortex-A9架構(gòu)的單核、雙核和四核家族，并結(jié)合了強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)，是基于單個硬件設(shè)計而開發(fā)終端設(shè)備組合的理想平臺。它具有非常強(qiáng)大的處理圖像的能力，能快速提控當(dāng)前信息 。
  4. 富士通360度3D全景系統(tǒng)方案
  富士通的ADAS技術(shù)主要涉及透過攝像頭和傳感器的結(jié)合，實現(xiàn)圖像識別輔助和接近目標(biāo)檢測，應(yīng)用的領(lǐng)域主要有360度3D立體全景輔助、可視停車輔助、駕駛盲區(qū)監(jiān)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(tǒng)支持前后左右四個攝像頭進(jìn)行汽車周邊環(huán)境的實時全景視頻監(jiān)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(xiàn)實時的四路視頻信息處理，避免了一般視頻處理芯片進(jìn)行大量實時視頻信息處理時的性能瓶頸。
  產(chǎn)品特性：
  1. 四個內(nèi)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(dá)五個顯示輸出；
  3. 內(nèi)置圖像強(qiáng)化電路。
  富士通的360度全景系統(tǒng)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(gòu)建多個虛擬三維立體視角，結(jié)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(jī)影像的合成系統(tǒng)，但是以往的技術(shù)只能做二維圖像合成，因而只能進(jìn)行特定視角的顯示。而360度全景系統(tǒng)方案能將來自4-6個攝像機(jī)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(tǒng)將攝像機(jī)影像投影到二維平面上，只能表現(xiàn)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(tǒng)，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(xiàn)出希望看到的場景，從而提高了可辨識性。
  在接近目標(biāo)圖像檢測的技術(shù)方面，富士通運(yùn)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(yuǎn)的目標(biāo)，傳統(tǒng)的圖形識別只能做到20米。富士通的ADAS應(yīng)用包括可視輔助和識別輔助。可視輔助給駕駛?cè)藛T提供更為立體的廣泛視角范圍，減少視角盲區(qū)范圍；識別輔助對后方或者側(cè)面接近的目標(biāo)進(jìn)行檢測，提醒駕駛?cè)藛T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(huán)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(huán)視ADAS解決方案。該方案以后裝汽車市場為目標(biāo)，搭配來自ADI、ISSI、Numonyx、OmniVision等供應(yīng)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(tài)倒車線誤差，以及小于15像素的相鄰視圖錯誤。
360度環(huán)視ADAS解決方案方框圖
  TMS320DM642數(shù)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(yīng)用。其功能方框圖如下：
  TMS320DM642數(shù)字信號處理器功能方框圖
  6、瑞薩電子三大ADAS方案
  俯視監(jiān)控提供了汽車周圍360度的視景，利用圖像識別技術(shù)是其正逐步發(fā)展成為環(huán)繞檢測系統(tǒng)。SH7766是一款圖像識別SoC，搭載了SH-4A內(nèi)核、失真校正引擎、圖形、圖像識別引擎以及其他環(huán)繞檢測系統(tǒng)所需的硬件引擎。
  單芯片實現(xiàn)汽車俯視系統(tǒng)，圖像識別SoC SH7766
  實現(xiàn)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(tǒng)成本。
環(huán)繞檢測系統(tǒng)/后方監(jiān)視器系統(tǒng)框圖
  在車輛行駛過程中，這些系統(tǒng)使用攝像頭或毫米波雷達(dá)探測白線、行人以及障礙物，從而為駕駛?cè)藛T提供駕車輔助。瑞薩電子提供兩套高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）產(chǎn)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(tǒng)/視覺系統(tǒng)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(jìn)行鳥瞰變換（透視變換），然后進(jìn)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(yōu)勢：
  高性能,PNX9530主頻高達(dá)351MHz，每個指令周期可執(zhí)行8條指令。DDR2數(shù)據(jù)率達(dá)到533MHz/32位，能提供足夠內(nèi)存帶寬來處理大量視頻數(shù)據(jù)；
  低成本。能夠支持同時4路視頻輸入，且可以對視頻圖像進(jìn)行畸變矯正和鳥瞰變換的處理器成本均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PNX9530；
  最多支持8路攝像頭輸入，具有很高的靈活性和擴(kuò)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(xiàn)，無需額外專用芯片，最大限度降低系統(tǒng)復(fù)雜度和節(jié)省整機(jī)成本；
  支持2路數(shù)字液晶屏輸出。

  ADAS應(yīng)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(guī)的大力推動，必將使得ADAS技術(shù)應(yīng)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(jīng)在這方面積極準(zhǔn)備，在不久的將來，中國會有更多具有ADAS系統(tǒng)特性的汽車。