邁向自動駕駛之路,ADAS不可或缺

日期 : 2018-10-24
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WPIAutomotive97ONSemiconductorMT9V024AR0132AR0136世平

新聞內容

ADAS是先進駕駛輔助系統的簡稱,指利用安裝於車上各種不同的感測器(包括超聲波雷達、毫米波雷達、攝像頭等)在第一時間收集數據,進行車外和車內環境、物體的辨識和檢測,讓駕駛員儘快察覺潛在危險以採取相應的行動,從而提高行車安全。在汽車行業由被動安全轉向主動安全並最終實現自動駕駛的發展進程中,ADAS不可或缺。

基於視覺的ADAS應用

基於視覺的ADAS應用包括自適應巡航控制、先進的照明系統、盲點檢測、防撞、路口交通警報、緊急制動、車道保持系統、追尾預警、環視、泊車輔助、行人檢測、訊號檢測等,通過前視、後視、360度環視等攝像頭來實現。受到政府指令、消費欲望及自動駕駛的趨勢所推動,預計汽車內的攝像頭將從當前的1至4個激增至未來的5至8個,甚至有些汽車的內置攝像頭還將達到12至15個。

攝像機製造商理想的合作夥伴:安森美半導體

安森美半導體可提供全面的攝像機模組方案,包括高可靠性的圖像感測器、圖像信號處理器(ISP)、視頻放大器、二極體、DC-DC、低壓降穩壓器(LDO)、CAN收發器等器件,乃至模組化的成像平臺,用於VGA攝像機和高清攝像機。

安森美半導體於成像領域的經驗可追溯至40多年前,並於2004年推出世界首款汽車CMOS 影像感測器,目前公司擁有2000多項成像專利和成像專長、全面的感測器陣容、強大的供應鏈和卓越的品質,是第一大汽車影像感測器供應商,在汽車影像感測器市場的份額近50%,在ADAS市場的份額更是達到70%,全面的視覺ADAS產品及方案涵蓋前視、後視、環視、車艙內等多個應用,具備全面豐富的特定特性如卓越的微光性能、魚眼畸變校正和影像疊加,單晶片多重曝光的寬動態(HDR)達120 dB,且影像訊號處理器(ISP)用於總系統方案可提供HDR、自適應局部色調映射(ALTM)、>185度空間轉換引擎(STE)、疊加、類比/數字介面和以太網介面。

安森美半導體致力於通過AECQ100 品質認證和達到零個位數PPM實現汽車產品的高品質,並配合市場持續投資於汽車特定的產品及先進的技術,如開發新一代1080p方案、減少LED閃爍方案、同類最佳的全局快門感測器和近紅外方案AR0135(令攝像機能「凍結」快速移動的場景數據,並確保與脈衝光源有效的同步,使挑戰性的應用如汽車駕駛員監控成為可能),和業內首款支持汽車安全完整性等級(ASIL)的影像感測器AR0231,而ASIL是汽車自動駕駛的關鍵要求。

倒車視覺攝像機方案

倒車應用方面,安森美半導體針對類比攝像機提供ASX340AT/342AT/ 350AT、ASX344AT和結合ISP使用的百萬畫素感測器AR0140AT。ASX340AT是當前標清市場的一個主流方案,1/4英寸光學格式,VGA解析度(640 x 480),整合影像流處理器(IFP)、影音編碼器、微控制器,提供複雜的處理如色彩恢復和校正、銳化、灰度、鏡頭陰影校正、自動白平衡和自動曝光,靈活且功耗低,無需額外的處理晶片就能設計汽車後視影像系統。而ASX342AT/ 350AT定位為高性價比,ASX344AT則帶有魚眼矯正功能。AR0140結合ISP AP0100AT可用於類比方案,結合AP0102AT可支持RGB888的輸出,而針對高清數字的LVDS,可採用AR0140AT結合AP0101AT或AP0102AT。AR0140採用DR-PIX技術,適用於微光和高動態範圍場景。ISP AP0100AT、AP0101AT和AP0102AT分別支持100萬、120萬和200萬畫素。

前視攝像機方案

前視攝像機主要用於ADAS和DVR。針對ADAS,包括正向碰撞警告、車道偏離警告、自動遠光燈控制、交通訊號識別、行人檢測、自適應巡航控制、盲點檢測、夜視等,安森美半導體提供MT9V024用於VGA,AR0132/AR0136用於720p影像,AR0231用於1080p影像。MT9V024是1/3英寸全局快門CMOS感測器,提供出色的HDR性能,增強的近紅外(NIR)性能提供微光下卓越的成像品質。AR0132和AR0136是百萬畫素CMOS感測器,同樣提供出色的HDR和微光性能。AR0231是230萬畫素CMOS感測器,3.0微米背照式(BSI)畫素和DR-Pix技術提供高靈敏度和低暗電流,HDR達120dB,可消除高頻LED閃爍,支持ASIL-B。針對DVR,安森美半導體提供200萬和300萬畫素1080p感測器AR0230/AR0237和AR0331。

全景泊車影像方案

全景泊車現在在中國的汽車應用中越來越廣泛,一般使用4個攝像頭,再進行拼接處理。全景泊車的開始階段以類比攝像頭為主,性價比較高。現在,車廠在類比方案中很多都使用到ASX340AT(其特性見前述的倒車視覺攝像機方案),也可使用相類似的MT9V127。此外,還可採用AR0140AT搭配可輸出類比訊號的AP0100AT。用於全景泊車的高清數字攝像頭主要有LVDS和以太網兩種傳輸方式。對於LVDS,可採用AR0140AT、AR0132AT結合AP0101AT。對於以太網的傳輸方式,可採用AR0140AT、AR0132AT配合支持以太網輸出的AP0201AT。

HDR應用

簡而言之,HDR指既包含高光部分,又保留了暗部細節,用於汽車視覺系統可提高影像資訊的精確度從而提升安全性。安森美半導體的HDR技術通過採用多重曝光,使得高光部分不會過飽,暗部細節還能保留。片上多重曝光的感測器如AR0132、 AR0140、AR0230等,而HDR 色彩處理晶片系列有AP010x、 AP020x。


                  

ISP的關鍵特性

安森美半導體提供非常強大的ISP陣容以配合影像感測器實現更出色的性能,其關鍵特性包括1840NTSC 延伸、魚眼矯正(Dewarp)及縮放、兩板左/右視、三聯式、行跡線疊加等,如圖2 所示。

 

                                   

廣泛的陣容支持不同的影音訊號傳輸方式

現在用於傳輸影音訊號的主要有CVBS、LVDS和以太網3種方式。CVBS 介面主要用於傳輸類比影音訊號。安森美半導體支持CVBS介面的感測器主要有ASX340/ASX342/ASX344、ASX350和ISP AP0100。LVDS介面廣泛用於傳輸高清數字影音,可傳輸百萬畫素甚至更高的200萬畫素影音,且支持多個攝像頭的傳輸,推薦使用安森美半導體的ISP AP0101、AP0102、AP0202。隨著汽車內娛樂和視覺等系統的增加,大數據的傳輸需求不斷上升,以太網被視為將來車內主流的傳輸方式,它可支持多個百萬甚或200萬畫素高清影音的傳輸。以太網介面用於傳輸H.264/MJPEG 影音,安森美半導體提供ISP AP0200、AP0201支持以太網的影音傳輸。

功能安全

現代汽車內的多個應用都需要符合汽車行業功能安全標準ISO26262,尤其是ADAS。根據不同的ADAS的子應用,需要實現ASIL B至ASIL D的不同等級。安森美半導體是ISO 26262 的工作組成員,已推出了世界首款符合ISO26262 ASIL的影像感測器AR0231,並持續致力於在流程、知識產權(IP)和支援等各方面都符合標準。

多晶片方案

在傳統的設計中,影像感測器和ISP是分開的,以減少功耗。為了均衡ADAS方案的性能、功耗和尺寸,安森美半導體開發出多晶片方案,將AR014xAT感測器和ISP AP010xAT封裝在單個iBGA封裝內,顯著節省占板空間,具備系統單晶片(SOC) 特性和HDR、 STE 及疊加(Overlay)等豐富的特性和功能。

              

MARS參考設計

安森美半導體不僅可提供全面的高性能器件,還可提供全系列的技術支援,以幫助客戶加快開發及測試進程。如模組化的MARS參考設計,主要包含鏡頭、感測器、協處理器和介面等4部分,客戶可根據應用需求,靈活選用不同的感測器和協處理器,直接嵌入其攝像頭系統中,簡化和加速概念驗證和開發,並提供可擴展性,使實驗室的概念可在真實條件下隨車測試。MARS可用於全系列的汽車攝像機應用,包括環視、後視、前視、車艙內手勢識別、駕駛員眼睛監控等。

               

總結

ADAS在汽車由被動安全轉向主動安全並最終實現自動駕駛的進程中有著舉足輕重的作用。安森美半導體作為第一大汽車視覺ADAS半導體廠商,憑藉於汽車攝像機感測器領域的技術優勢和市場經驗,為汽車前視、後視、環視及車艙內應用提供全面的高性能器件和全系列技術支援,包括感測器、ISP、 SOC、多晶片方案,支持CVBS、LVDS和以太網等不同的影音訊號傳輸方式,最優化尺寸和功耗,並持續致力於開發新一代技術和方案,是攝像機設計人員的理想選擇。尤其公司最新推出的MARS參考設計以緊湊的外形提供,協助設計人員加速開發進程和顯著減少投放工程資源。

 

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