恩智浦高级驾驶员辅助系统(ADAS)方案及产品介绍

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高级驾驶员辅助系统(ADAS)现状
近几年,电子行业飞速发展,各种新产品新技术层出不穷。从消费类电子产品到其他类型电子产品诸如医疗、工业等这几年的发展来看,电子行业的每次技术革新都会带来一波产品升级热潮。汽车行业作为一个相对保守的行业,在工业消费类的电子技术不断成熟和完善后,以更加稳健的方式逐步引入到汽车电子中。

在众多的技术热点和概念中 ,ADAS更是热点中的热点。其包含的应用广泛,从最基本外界感知到汽车的自动驾驶;技术先进,将高清音视频传输和77G雷达系统引入进来;可靠性和安全性强,新的产品和设计都是将ISO26262的功能安全理念融入其中,相对于AECQ100的对汽车电子的基础要求是一个相当的飞跃。其卓越的驾驶体验和实实在在的可靠性、安全性刷新了人们对汽车这个代步工具的重新认识。也吸引了诸多企业,竞相参与到这场技术革新的盛宴之中。其中不单单是各大车厂,半导体厂商,就连很多互联网巨头也开始跨界参与,并且成绩斐然。除了全球一线的汽车厂商,诸如奔驰、宝马、奥迪之外,谷歌、百度等一些互联网巨头也结合自身优势,在汽车电子领域做出了傲人的成绩,无人驾驶车辆就是完美的例证。

当前在电子技术上实现无人驾驶已经不是问题,如上所述多家汽车巨头如奔驰、宝马、奥迪及互联网公司如谷歌、百度等都已实现无人驾驶。但是由于相关法律法规,以及公共资源配套等多方面因素影响,无人驾驶在短时间内还只能停留在概念阶段。而诸如车联网,环视,碰撞识别等ADAS关键技术却早已经是万众期待,可以尽早推出,投入使用。其不仅可以极大提高汽车的安全性、可靠性,同时在功能性和娱乐性等驾驶体验上也有极大的提高。

ADAS在各个方面尝试着引入新的技术以改善用户体验,从各个角度诸如安全性、可靠性、稳定性、舒适性、实用性等来逐步提升汽车的功能和性能。近两年来,电动汽车以指数级的增长速度在增长,一方面得益于政策的支持,同时也是由于电动车的各种先天优势和对技术的极致追求。各种新技术都在电动车领域率先试水, ADAS也随之越来越受到关注和认可。虽然传统车辆跟进稍慢,但是新的设计理念也在逐步的渗透在开发和设计中,相信未来新的技术都将会推进到传统车和新能源车里面。

ADAS的概念和所包含的内容及应用

ADAS包含的内容广泛,其通常包括导航与实时交通系统,电子警察系统、车联网、自适应巡航、车道偏移报警系统、车道保持系统,碰撞避免或预碰撞系统、夜视系统、自适应灯光控制、行人保护系统、自动泊车系统、交通标志识别、盲点探测,驾驶员疲劳探测、下坡控制系统和电动汽车报警系统。

而在上述的众多应用中,从技术实现角度或者功能分类上来讲,大体可以分为传感器部分,网络连接和接口部分及数据处理部分。其中传感器包含有摄像头、雷达、激光和超声波等,可以探测光、热、压力或其它用于监测汽车状态的变量。网络连接和接口部分,包含车身内部的传统总线,如CAN,LIN,FLEXRAY等,接口诸如LVDS,MIPICSI等,近来以太网也通过直接或间接的方式越来越多的融入到汽车中来。数据处理部分,当然就是单片机,或者高端一些的处理器。

目前市面上与车联网和高级驾驶员辅助系统的产品大都围绕着OBD接口,车载导航一体机,智能后视镜展开。将主动安全,被动安全,安全辅助,高级驾驶员辅助系统的很多功能通过车上的显示系统或者手机展示出来和进行人机交互。国内有不少ODM厂商都有比较好的解决方案,很多车型已经在前装或者后装市场搭载了类似的系统。

恩智浦半导体ADAS相关方案、产品及特性

恩智浦作为全球最大的汽车半导体厂商,在ADAS相关应用中有着非常先进的产品并且有完整的产品线路及解决方案。本文主要围绕着ADAS相关应用,逐步展开和介绍恩智浦的方案和相关产品。

如下图1,这是一个融合了多种ADAS应用的一个应用网络框图,其中虚线部分是可选的。

ADAS1
图1:恩智浦 ADAS系统框图

在整个系统框架图中,我们可以看到如上文所介绍的三大部分,传感器部分诸如胎压监测,加速度传感器以及77G雷达收发系统;网络部分此处只列举了常用的CAN,LIN和以太网,IIC,FlexRay等其他总线没有列出;单片机及处理器部分,列举的大都是符合ISO26262认证的芯片,部分是具有安全特性的,后文会详细介绍。

上述系统中的网络可以从功能特性上分为四个部分,第一部分是围绕摄像头采集部分,由MPC5604E通过视频转换,再经由以太网,传输到网关。其中应用了以太网AVB技术,后续部分详细介绍。再通过网关将多路视频信息汇集到中央媒体处理器S32V234上,经过S32V234进行处理转换后,输出到显示屏(单独显示屏或者双屏输出,其中一路HUD抬头显示)。其中虚线部分MAC57D也是一个图形视频应用处理芯片,在复杂应用情况下,可以添加到系统里作为辅助处理。例如增加后座显示后,视频图像处理任务过重,可以将部分视频和处理任务分担给MAC57D。第二部分是雷达系统,其中包含77G雷达收发套片和专门的雷达信息处理芯片MPC577XK。在雷达信号被处理完成之后,可以将检测到的前方障碍物信息通过以太网或者高速FLEXCAN总线传送给S32V234。第三部分是车身网关部分,由MPC574XG作为整个网络的协议转换,实现以太网和CAN,LIN等其他车身内的总线之间的转换和传输。最下面是车身内其它应用,与ADAS相关或者无关的子网或者节点。整个系统如果考虑与外界实现互联,那么可以通过添加3g/4g通讯模块或者通过wifi接入以太网云端或者AVB云端,实现真正意义上的车联网。

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