关于企业ADAS应用分析设计

ADAS作为一种并不算新的主动防护技术在最近几年受到了业内的广泛关注，相信很多新车都搭载了这个产品。但你可能不知道，在ADAS市场，有一家公司凭几款产品占领了90%的市场份额，连风靡全球的Tesla也搭载了其系统，市值也高达85.45亿美元，在她就相当于中国的BAT的地位，那就是来自以色列的Mobileye。

Mobileye就是一个提供这类产品的公司。

Mobileye由以色列希伯来大学的Amnon Shashua教授和Ziv Aviram于1999年创立。自创立之日起，Mobileye便将其公司使命定为开发和推广一个视觉系统，以协助驾驶员在驾驶过程中保障乘客安全和减少交通事故。在以色列建有研发中心，在美国、塞浦路斯、中国、德国和日本设有分支机构。

Mobileye的创办人之一Amnon Shashua教授，是电脑人工智能的国际权威，专研开发电脑视觉(Computer Vision)，即是如何让电脑从影象中，读懂有用的东西术。

介绍一下EyeQ 视觉处理芯片

EyeQ 视觉处理芯片是由Mobileye和ST(意法半导体，全球最大的半导体公司之一)共同研发的。2015年，Mobileye发布第四代ADAS视觉处理器EyeQ4，相关产品将从2018年开始应用在新下线车型中。

值得一提的是由TRW生产的、采用EyeQ处理器的S-CAM系列摄像头。TRW，天合汽车集团(TRW AutomoTIve Holdings Corp.)是全球领先的汽车安全系统供应商，汽车安全系统的先驱和领导者，世界十大汽车零部件供应商之一。

S-Cam2系列已经为TRW赢得了丰硕的业务份额，而S-CAM 3(采用EyeQ 3)的处理能力是2代的6倍。S-CAM 3在2013年法兰克福车展上首次展出，它还提供了更广阔的垂直水平视野(从上一代的水平42°、垂直27°提升至水平52°、垂直39°)和成像清晰度(752x480提升到1280x960)。2014年10月，TRW发布最新一代车载摄像系统 S-Cam4 系列，新一代单镜头摄像头预计在2018年投产。

去年该公司发布了最新的第四代系统芯片EyeQ4。凭借超过15年设计研发计算机视觉特种芯片的专业知识，EyeQ4芯片采用了14个计算核心，其中10个为特制矢量加速器，大幅提升了视觉处理和数据解读的性能。

EyeQ4

EyeQ4系列产品已近得到一家全球知名的欧洲汽车制造商青睐，相关产品将从2018年开始应用在新下线车型中。EyeQ4芯片是可扩展摄像机系统的重要组成部分，不仅会出现在碰撞避免系统中用于单目镜影像处理，来满足欧洲新车评估测试(NCAP)、美国国家公路安全局(NHSTA)以及其他地区规章要求，还将使用在三焦距摄像机结构中用于实现一些高端客户需求，例如半自动驾驶功能。EyeQ4芯片能够与雷达传感器和扫描光束镭射完美兼容，为用户带来更先进的服务体验。

Mobileye的相关人士透露，这款新产品可以为未来的自动驾驶提供强力的支持，他们认为以摄像头为核心部件构建自动驾驶系统是一种非常有实用价值的解决方案，因为摄像头不但能够提供最为丰富的信息资源，而且消耗成本也是最低的。

而为了让自动驾驶汽车上应用的高级功能早日成为普通百姓可以消费得起的产品，就要求基本处理器单元能够同时加工多个摄像头的影像信息，并且可以精确提取每个摄像头蕴含的最重要数据，比如周边各类不同物体和行车道的位置以及可利用的行车路经信息。第一代芯片产品EyeQ1从2004年开始研发，现在已经是第四代EyeQ4芯片，Mobileye公司从中积累了大量有关计算机视觉处理的先进知识和宝贵经验，并有效优化了芯片结构，在车辆上仅需要消耗2到3瓦的能量，就可以完成高强度密集运算处理。

赛灵思的Zynq平台解决方案

赛灵思是一家传统的提供FPGA(Field-Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)产品及其解决方案的厂商，日前它推出了业界首款在单芯片上集成了ARM双核Cortex-A9 MPCore处理系统和密切整合FPGA的汽车级Zynq-7000 All Programmable片上系统(SoC)平台。该平台可帮助系统厂商加快在环绕视觉、3D环绕视觉、后视摄像头、动态校准、行人检测、后视车道偏离警告和盲区检测等高级驾驶员辅助应用的开发时间。“尽管消费者非常青睐ADAS应用，对它的需求强劲并处于持续增长态势，不过ADAS的推广速度并未达到应有的水平，这是因为开发和制造成本巨大。但主要原因还在于，目前大多数ADAS解决方案均采用多芯片，几乎完全是从头开始设计的，而且这种设计结果是一次性的，不能重复利用，只能支持单一一种ADAS应用。

而Zynq-7000 All Programmable SoC 能为ADAS应用带来高强度实时处理功能以及针对多种先进算法的并行处理功能，并提供与传感器和车辆通信主干之间的多样化接口。”赛灵思公司亚太区新兴业务拓展经理黄文杰在接受采访时表示。黄文杰在解释说，为了提供ADAS的灵活性及便于产品更新换代，业界必须通过提高集成度、优化性能、创建通用ADAS优化平台来实现适当尺寸的底层组件，确保支持不同的应用，而且能够实现定制。因为高度集成的全面可编程单芯片平台不仅能够降低单位成本，提高规模经济效益，缩短开发周期，而且能改变ADAS发展的格局，最终确保ADAS得到普及。

ADI视觉ADAS解决方案

与赛灵思采用FPGA作为核心开发器件不同，ADI的ADAS主要核心器件是DSP(digital signal processor，即数字信号处理器)。ADI基于视觉的ADAS系统提供车道偏离警告、交通信号识别、智能前灯控制、物体检测/分类、行人检测等功能。基于雷达的系统具有类似的功能，此外还可提供前/后停车帮辅助、安全车距预警、车道变换辅助、盲点检测、碰撞缓冲刹车系统、全速范围自适应巡航控制等功能。基于视觉的高级驾驶员辅助系统(ADAS)的核心，是通过视觉或者雷达技术检测车辆周围的环境信息，经DSP处理，然后采取相应的预警或干预措施。有的只是警告驾驶员，有的则采取一些干预驾驶的措施如刹车等。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。ADAS技术应用的不断普及，不仅仅是由于汽车厂商之间竞争的原因，政府的规章制度也是一个重要因素。美国国家高速运输安全管理局正在制定强制安装后视摄像机的政策。

与此同时，2014年欧洲新车安全评鉴协会(Euro NCAP)自动紧急刹车系统计划等有关后视摄像头的新法规要求也给汽车产业带来了更大的压力，要求设法在不增加单位车辆材料清单(BOM)成本的情况下实现计算和网络强度很高的系统。对ADAS系统的OEM汽车厂商和以及汽车电子产品供应商的系统架构设计人员来说，这就需要降低成本，同时还要想办法满足系统要求，支持智能网络和实时图像-视觉功能。ADI提供的首款专用ADAS视觉处理器具有比较高的性能功耗比和性价比，并且满足NCAP的新行人保护要求。ADAS视觉应用这一细分市场一旦大规模部署，所需要的就不仅仅是处理能力。为此，ADI有针对性的两款专用的ADAS视觉处理器(BF608/9)，支持并行处理多达5种功能，图像处理能力达百万像素，帧速率为30FPS(帧/秒)，功耗不到1.3W@105°C。由于目标设定为2014年及以后的市场部署，ADI集成了ISO26262兼容硬件支持能力。功能系统中，BF60x通常最多可将系统成本降低30%。

富士通360度全景系统方案

富士通的ADAS技术主要涉及透过摄像头和传感器的结合，实现图像识别辅助和接近目标检测，应用的领域主要有360度三维立体全景辅助、可视停车辅助、驾驶盲区监控、安全开车门以及车行驶方向周围的障碍物和行人的识别。目前，富士通的合作伙伴采用Emerald核心芯片MB86R11可以提供turnkey 量产方案。富士通的360度全景系统方案，采用3D的建模和独特图形合成算法，围绕车身四周可构建多个虚拟三维立体视角，结合车身CAN总线做到自动视角动画的缩放和切换。作为驾驶员的视觉辅助，汽车上配备了4个摄像机影像的合成系统，但是以往的技术只能做二维图像合成，因而只能进行特定视角的显示。

而360度全景系统方案能将来自4个摄像机的影像合成到三维模型上，从而可以从任意视角显示全方位场景。以往的系统将摄像机影像投影到二维平面上，只能表现从上方观看的俯视图，有时难以分辨周围的车辆和行人。而360度全景系统，则是将影像投影在立体曲面上，可以任意变换观看角度，能完整表现出希望看到的场景，从而提高了可辨识性。在接近目标图像检测的技术方面，富士通运用灵活的时间帧来采集2个不同的图形，能够检测大约60米元的目标，传统的图形识别只能做到20米。富士通的ADAS应用包括可视辅助和识别辅助。可视辅助给驾驶人员提供更为立体的广泛视角范围，减少视角盲区范围;识别辅助对后方或者侧面接近的目标进行检测，提醒驾驶人员变道的潜在危险，也可以做到停车后提示是否适合安全开车门。

瑞萨电子ADAS方案

俯视监控提供了汽车周围360度的视景，利用图像识别技术是其正逐步发展成为环绕检测系统。SH7766是一款图像识别SoC，搭载了SH-4A内核、失真校正引擎、图形、图像识别引擎以及其他环绕检测系统所需的硬件引擎。

单芯片

实现汽车俯视系统，图像识别SoC SH7766现高性能3D图形引擎，支持逼真的3D图像 IMP-X2图像识别引擎 六个视频输入通道，包括了四个集成NTSC ADC的通道，从而降低了系统成本。

在车辆行驶过程中，这些系统使用摄像头或毫米波雷达探测白线、行人以及障碍物，从而为驾驶人员提供驾车辅助。瑞萨电子提供两套高级驾驶辅助系统(ADAS)产品及解决方案，

配备有大容量RAM的高性能RISC SH745x系列微控制器，以及配备有片上图像识别引擎的 SH776x图像识别SoC。

NXP 360°全景泊车辅助解决方案

在车身前、后、左、右四个方向均安装广角摄像头，并将四个广角摄像头同一时刻采集到的多路视频影像畸变矫正后进行鸟瞰变换(透视变换)，然后进行图像拼接，合成一幅车身周围的鸟瞰图，最后在中控台的屏幕上显示

方案优势

•　高性能，PNX9530主频高达351MHz，每个指令周期可执行8条指令。DDR2数据率达到533MHz/32位，能提供足够内存带宽来处理大量视频数据

•　低成本。能够支持同时4路视频输入，且可以对视频图像进行畸变矫正和鸟瞰变换的处理器成本均远远高于PNX9530

•　最多支持8路摄像头输入，具有很高的灵活性和扩展性

•　OSD叠加、倒车轨迹叠加、图像分屏显示、反交错等均可通过DSP实现，无需额外专用芯片，最大限度降低系统复杂度和节省整机成本

•　支持2路数字液晶屏输出

TI ADAS的主要芯片方案

ADAS的方案包括了处理器、模拟器件和Sensor。在处理器技术上，TI本身最大的强项是DSP，目前以集成了DSP处理器和FPGA芯片瞄准了这一块的市场。随着几大厂商，将DSP和ARMCortex-A系列的内核集成到一个处理器上，后者的方案又逐渐占有了上锋。“毕竟处理器的成本要低于FPGA，越是市场上量，趋势越会是这样。”蒋宏表示。

TI在ADAS上的嵌入式处理器主要是基于之前的OMAP处理器开发而来，TI在战略移动处理器平台后，将数字处理器的重点放在了汽车等应用上。目前这款处理器的是一款集成了DSP、ADAS加速器和基于ARM的处理器，它也就是TI的Jacinto系列SoC。

据称，最新一款异构处理器的命名为Jacinto6，包括了双ARMCortex-A15内核、两个ARMM4内核、两个C66x浮点DSP、多个3D/2D图形处理器GPU(Imagination)，并且还内置了两个EVE加速器。

这款Jacintinto6SoC处理器的功能异常强大，无论是在处理娱乐影音方面，还是车载摄像头的辅助驾驶，都达到业界目前最新的标准。

在信息娱乐方面，可以支持1080P的影像播放和话音、手势和面部识别，各种消费类多媒体系统以及基于安卓和iOS的移动应用，包括MiraCast和MirrorLink的各种应用。