通過高級駕駛員輔助系統(tǒng)提高汽車安全性能
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解決技術(shù)難題最有效的方法就是在單個DSP上執(zhí)行多種算法。舉例來說，正向圖像傳感器能同時提供車道偏離警告與交通標(biāo)志識別所需的視頻信息。從理想的角度說，單個DSP能在所有駕駛條件下執(zhí)行預(yù)處理與多種識別任務(wù)，如車道偏離警報與交通標(biāo)志識別等，這有助于精簡芯片數(shù)量，從而減少故障點，提高系統(tǒng)可靠性，并降低系統(tǒng)成本，這些對汽車應(yīng)用的發(fā)展都是至關(guān)重要的。
為了提高ADAS的穩(wěn)健性，我們還要在車輛內(nèi)部所有主動安全子系統(tǒng)間進行協(xié)調(diào)。舉例來說，駕駛員的關(guān)注方向及關(guān)注點會直接影響到交通標(biāo)志警告的有效性。比方說，駕駛員正常駕駛本應(yīng)該可以注意到前方的標(biāo)志并減速，但系統(tǒng)卻過早發(fā)出警告，這樣做不但不利于駕駛，反而會給駕駛員制造麻煩。因此，在發(fā)出警告信號前，我們要從交通標(biāo)志識別系統(tǒng)及車內(nèi)駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)同時收集信息。如果駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)反映駕駛員正面向道路方向，那么我們不必馬上發(fā)出前方有停車標(biāo)志的警告。
穩(wěn)健性能較高的ADAS系統(tǒng)甚至還能評估復(fù)雜的駕駛環(huán)境。舉例來說，如果汽車快速靠近停止或減速的車輛，那么很可能需要緊急變線。在這種情況下，我們應(yīng)當(dāng)暫停車道離線警告，避免駕駛員在變線時分神。當(dāng)然，如果盲點監(jiān)控系統(tǒng)檢測到汽車旁邊還有別的車輛，那么系統(tǒng)就應(yīng)發(fā)出警告。
系統(tǒng)級芯片架構(gòu)提高設(shè)計效率
目前的系統(tǒng)級芯片(SoC)架構(gòu)在單芯片上集成了整個視頻/圖像處理系統(tǒng)所需的全部外設(shè)，從而進一步提高了設(shè)計效率。由于支持多種外設(shè)，目前高度集成的器件還能方便地連接至車輛系統(tǒng)的其他部分。舉例來說，SoC可為停車輔助后視儀等應(yīng)用提供直接視頻輸出，也可通過CAN、LIN或FlexRay等適當(dāng)總線直接連接至車輛的主控系統(tǒng)。
SoC架構(gòu)在無需增加ASIC成本的基礎(chǔ)上就能提供專用功能。經(jīng)過適當(dāng)處理，SoC能保持可編程軟件架構(gòu)的靈活性，而不像ASIC那樣固定。例如，TI的達(dá)芬奇處理器采用了功能強大的視頻前端，從而使主CPU從關(guān)鍵而繁重的預(yù)處理任務(wù)中解脫出來(見圖3)。具體而言，視頻前端提供了縮放功能塊，可根據(jù)適當(dāng)分辨率對圖像進行重采樣(放大或縮小圖像)，同時又不會占用DSP周期。縮放圖像是必要的，因為對象在視頻幀中的尺寸會隨汽車接近對象而變化。
圖3：TMS320DM6437數(shù)字媒體處理器的結(jié)構(gòu)框圖達(dá)芬奇視頻前端還提供柱狀圖，以顯示不同視頻幀的像素?zé)晒鈴姸确植记闆r。從像素?zé)晒鈴姸确植紙D，我們可以看出捕獲到的圖像質(zhì)量。舉例來說，如果圖像太暗，那么DSP可調(diào)節(jié)對比度，從而提高處理的精確度。前端還能在不占用主CPU的情況下完成色域轉(zhuǎn)換工作。這些集成模塊結(jié)合使用可以顯著減輕CPU的負(fù)載，從而使開發(fā)人員能夠在單個DSP上集成更多ADAS增值功能。
SoC架構(gòu)的設(shè)計應(yīng)確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝?。與任何視頻應(yīng)用一樣，數(shù)據(jù)傳輸?shù)迷筋l繁，處理時延就越長。為了提高系統(tǒng)性能并最大化一級存儲器資源的使用，開發(fā)人員通常應(yīng)將處理工作限于其感興趣的特定領(lǐng)域，這樣才能確保待處理的圖像塊明顯小于整個圖像在處理與評估時的尺寸。比如在車道識別與跟蹤過程中，由于路面上空不含相應(yīng)數(shù)據(jù)，因此幀中這一部分可以刪除。
為了支持這種類型的數(shù)據(jù)傳輸，SoC需要多通道、多線程的直接存儲器存取(DMA)引擎。DMA控制器應(yīng)支持多種傳輸幾何與傳輸序列。前代DMA控制器的傳輸技術(shù)(如前代TI芯片上的EDMA2控制器)僅限于二維功能，且數(shù)據(jù)來源與目的地共享索引參數(shù)。與此不同的是，達(dá)芬奇處理器上的EDMA3控制器支持獨立的來源與目的地索引以及三維傳輸。
除視頻輸入及處理功能，停車輔助等應(yīng)用還要求具備視頻輸出功能。即便沒有針對生產(chǎn)進行視頻輸出設(shè)計，視頻輸出功能在研發(fā)與系統(tǒng)調(diào)試階段也相當(dāng)有用。為了支持視頻輸出，達(dá)芬奇處理器采用了視頻處理后端技術(shù)，其包括屏幕視控系統(tǒng)(OSD)與視頻編碼器(VENC)。OSD引擎能處理兩個獨立的視頻窗口與兩個獨立的OSD窗口。VENC可提供4個模擬視頻輸出，就多種格式而言，最高可支持24位的數(shù)字輸出。
簡化設(shè)計
ADAS應(yīng)用是發(fā)展快速的尖端技術(shù)，開發(fā)人員應(yīng)采用能夠簡化開發(fā)工作并有助于加速原型設(shè)計的工具，所以ADAS算法開發(fā)過程借助C或Simulink、MATLAB等建模軟件可以達(dá)到最佳效果。當(dāng)然，運行良好的系統(tǒng)所需要的不僅僅是算法。因此，擁有實時內(nèi)核與外設(shè)驅(qū)動器等現(xiàn)成可用的軟件組件是至關(guān)重要的。當(dāng)然，現(xiàn)成可用的專用開發(fā)工具及算法庫也同等重要。這些組件不僅能夠縮短數(shù)月的ADAS開發(fā)時間，而且還能夠得到達(dá)芬奇處理器的支持。
總之，供應(yīng)商要想其產(chǎn)品適用于汽車應(yīng)用的話，就必須通過業(yè)界集成電路質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q100認(rèn)證。但要想通過該認(rèn)證是非常困難的，除非相關(guān)解決方案的設(shè)計從一開始就考慮到認(rèn)證的要求。供應(yīng)商可以選擇DM643x達(dá)芬奇處理器等設(shè)計本身符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的組件，從而能夠確保他們成功地滿足產(chǎn)品汽車質(zhì)量認(rèn)證要求。
目前，工程師與業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)者都應(yīng)通過主動安全與ADAS技術(shù)進一步降低交通事故死亡率。憑借基于DSP靈活架構(gòu)的高性能SoC、專用開發(fā)工具與軟件庫以及創(chuàng)新算法，汽車供應(yīng)商與OEM廠商能夠為市場帶來穩(wěn)定、可靠的ADAS應(yīng)用。 (end)
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