ADAS轉向R-Car平臺 強化主動安全機制

2014-09-22 15:51 來源:電子信息網 作者:鈴鐺

自去年世強基于瑞薩圖像識別SoC SH7766的360度環視ADAS方案在市場廣受好評后——“此方案已經在國內一個領先的大巴車上得到批量使用。”世強高級市場經理胡越強表示。術業有專攻,在今年的慕尼黑上海電子展上,世強基于瑞薩車載SoC——R-Car系列的新成員R-Car V2H的全新先進駕駛輔助系統(ADAS)解決方案再度成為業內人士關注的焦點。

最尖端的車載SoC——R-Car H2

"R-Car"是瑞薩車載SoC的一種昵稱,它面向在全新綜合SoC平臺上開發的車載信息系統。Renesas R-Car 系列為包括嵌入式導航裝置在內的、從低端到高端的各種車載信息娛樂系統提供了一個高性能的平臺。R-Car系列為音頻和視頻、先進的3D圖形,以及圖像識別等駕駛輔助功能提供了增強的多媒體處理功能。

這些增強的功能使第二代的R-Car系列非常適合針對高清顯示器和先進駕駛輔助系統ADAS等不斷進化的車載信息系統的開發,實現汽車導航和TV/DVD等信息娛樂、與云聯網的IT信息、前后方視野等的駕駛輔助。

R-Car H2的最大特點是CPU搭載了多個高性能ARM內核、4個低功耗內核構成了高規格的“R-Car”。尤其是作為車載信息系統LSI,R-Car H2在世界上最早支持“big.LITTLE計算”技術并且實現了低功耗和高性能。另一方面,通過將SH-4A固定用于實時處理,并確保了駕駛輔助等要求的實時性。

而針對ADAS應用,瑞薩有專門的汽車圖像處理器R-Car V系列,如下圖1所示為瑞薩的ADAS產品線。瑞薩電子擁有明確的產品路線圖來支持汽車行業不斷增加的新需求。

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圖1. 世強代理的瑞薩電子ADAS產品路線圖。

“世強此次帶來的高級汽車環視輔助駕駛系統方案就是基于R-Car V2H,它是在R-Car H2的基礎上針對ADAS應用而專門定制的芯片,其在R-Car H2的基礎上做了精簡,例如R-Car V2H的CPU只搭載了 ARM 內核,但這已經足夠滿足目前ADAS系統對數據處理能力的需求了。” 胡越強在展會現場表示。

世強ADAS方案從SH7766升級到R-Car V2H

而在展會同期舉辦的“國際汽車電子創新技術大會”上,胡越強還做了題為“以無人駕駛為目標的汽車ADAS解決方案”的演講。重點講述了世強此次帶來的基于R-Car V2H的高級汽車環視輔助駕駛系統方案的特點及其與前代基于SH7766的ADAS方案在性能上的對比。

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圖2. 世強專家在上海“國際汽車電子創新技術大會”上演講。

全新R-CarV2H SoC與SH7766共用架構、IP內核以及軟件,并可進行擴展,構筑配備圖像識別和視點轉換功能的ADAS應用。

“目前,ADAS正以每2年4倍的性能提升速度在快速發展,可以說,每一代技術的更新進步,都使得我們離無人駕駛的最終目標又更進了一步。” 胡越強表示,“從SH7766到R-CarV2H,世強新的ADAS方案在性能上主要有4個方面的提升。” 如下圖3所示為世強ADAS系統比較。

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圖3. 世強ADAS的系統比較。

1、圖像顯示:2D—>3D Top View。

SH7766 配備瑞薩圖像識別引擎IMP-X2,而R-CarV2H則配備瑞薩最新的實時圖像處理單元IMP-X4內核,IMP-X4在與IMP-X2保持數據庫兼容性的同時,將處理性能提高至約八倍以上。對于一些應用,R-CarV2H還支持最多六個獨立的輸入攝像頭通道,允許輕松實現360度攝像頭視圖和標志識別。另外,通過IMP-X4與進行處理判斷的同一芯片上的CPU之間的協作,在保持低功耗的同時實現了先進的圖像識別性能。

“由于R-CarV2H的圖像處理能力是通過硬核引擎實現,處理速度較DSP方式(軟件算法)會更快,這就節省了大量的系統資源,相比而言,競爭方案只是實現了圖像的環視,世強的這個方案是真正意義上的輔助駕駛系統。”胡越強強調。

基于SH7766的ADAS方案只能支持4通道的模擬攝像頭,而新的以R-CarV2H為基礎的ADAS方案將支持 6路數字攝像頭。由于處理性能的提升,新的方案將能實現3D Top View并且還可以隨時改變視角。

2、處理器內核:SH4A—>ARM Cortex-A15雙核

瑞薩電子與ARM已有10年的合作,早在2003年就與ARM締結多處理器行業戰略合作伙伴合約。NEC電子(瑞薩電子的前身) 參與多處理器ARM11的開發,并且已經應用于包括R-Car等在內的多個ASSP產品。瑞薩電子實現了世界頂級的ARM多核集成技術,R-Car H2擁有當前世界最小面積的8核ARM core。

而搭載兩個ARM內核的R-CarV2H將工作頻率由配備瑞薩自己的SH4A系列內核的533MHz提高到了2GHz。胡越強進一步指出:“采用ARM雙核,不只提高了處理速度,同時也使得用戶可以更加靈活的進行移植,使得各種外設資源更加豐富。未來,我們會向著8核的方向發展。”

由于開發人員對ARM架構很熟悉,即使缺乏經驗的汽車應用工程師,也能利用世強提供的ADAS參考方案,針對不同的車型和級別實現不同的功能和特性的擴展。

3、功能安全(Functional safety):ASIL-A—>ASIL-B

安全是汽車電子永恒的主題,為了實現系統的安全目標,對系統架構中的各個要素(Element),如傳感器、控制單元和執行單元(電機),都有功能安全需求。世強新的基于R-CarV2H的ADAS方案滿足車輛-功能安全國際標準ISO26262 ASIL-B等級,而去年推出的方案只滿足ASIL-A等級。

4、攝像頭網絡:NTSC—>Ethernet AVB

隨著智能手機與車載設備的聯動,云和大數據的運用,以及ADAS的普及,利用車載以太網傳輸車載攝像頭影像成為發展的趨勢,SH7766 支持 NTSC攝像頭,而R-CarV2H則轉換到了Ethernet AVB模式。傳輸速度也從100Mbit/s提升到1Gbit/s,新的方案還能夠減少車內網絡布線,提高車輛的數據傳輸安全性。

不只是環視,在主動安全上更進一步

“ADAS通常包括360度環視,車道保持,防撞三部分,而競爭方案實現的全景(視覺輔助系統)只是ADAS三分之一的功能。對于視覺輔助系統,圖像處理器僅須具備影像校正和顯示功能;而對于車道保持,防撞等駕駛警示/輔助系統則要能進行影像辨識,技術難度更高一個級別。” 胡越強指出。

世強此次帶來的這套環視ADAS系統方案具有強大的圖像處理能力,能實現超清晰圖像和高品質色彩還原;完美的畫面明暗表現,來自高動態范圍的自動調整;且只有極低的CPU占有率和功耗。此方案可以適用于汽車安全系統,如車道偏離警告系統(LDW)、車道保持輔助系統(LKAS)等典型的ADAS應用。如下圖4所示為世強ADAS架構。

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圖4. 世強高級汽車環視輔助駕駛系統方案架構。

從圖中可以看到,該方案具有6個數字攝像頭,可以實現360度環視功能。而傳感器融合ECU則能夠幫助駕駛員創建物體地圖,進行現狀分析,還可以輔助駕駛員做出決策。俯視的控制ECU能實現自動泊車,緊密周邊觀望,行人識別,停車位檢測。下圖是現場的Demo演示。

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圖5. 世強演示高級汽車環視輔助駕駛系統方案demo。

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圖6. 實例展示。

實例展示1——兩種標定模式可以選擇

該方案有全自動標定模式和精準標定模式兩種標定模式可以選擇。“ 我們的全自動標定模式是強大、可靠的,并不需要相機安裝角度的苛刻要求,適應大規模生產。”胡越強指出。

依托動態范圍控制(DRC ,Dynamic Range Control)功能,可以實現亮度控制,還能調整復合視頻亮度,補償過亮和過暗,以便駕駛員更清晰地看清圖像顯示。這使得在光照條件很差,或惡劣環境條件下,采用半自動精準校定工具,提供最好的標定結果。

實例展示2——超級虛擬相機模式

“我們在后視的時候,有一個魚眼矯正功能,魚眼會讓駕駛員感到圖象不直觀,我們采用硬件矯正的功能,我們通過矯正曲線拉直,還原成一個真實的視圖。” 胡越強說道。

圖像渲染器(IMR, Image Render Engine)視點轉換引擎可實時制作出因視頻輸入或場景而異的視點俯視圖像,利用三角網格校正失真的模式、自動生成矩形網格內的頂點數據,對圖像進行失真校正,旋轉,縮小或放大。

“超級虛擬的相機模式,讓我們可以生成在任意視角下的虛擬視圖,任意使用虛擬相機參數,焦點,生成視圖,魚眼和針眼相機都適合。”

實例展示3——基于環視基礎的車道偏離預警系統

基于環視的車道偏離技術打開了新的領域,擴展了環視駕駛輔助系統的應用。

實例展示4——環視俯視畫面的多種選擇

俯視圖可視范圍可擴展,俯視圖的分割或融合可選擇。俯視圖的可見區域大小能夠一鍵更改,具有完美拼接和分割效果,還有多種模塊的備選(包括:3D效果的環視界面、DVR 、基于3G的視頻查看和信息管理、語音倒車指南等)。

未來向更智能化ADAS演進

以上的4個實例展示只是世強360度環視ADAS高級汽車駕駛輔助系統方案所能實現的一部分功能展示。未來,世強將和前裝車廠更加緊密的合作,開發更加智能化的ADAS方案,實現更深層次的主動安全高級駕駛輔助功能。

“自動駕駛是在先進駕駛輔助系統——ADAS技術基礎上的演進,ADAS 是一個正在發展的應用,OEM廠已經為汽車駕駛定義了長期的目標。預測到2020年會逐步實現主動安全,最終會以2025年為時間節點,屆時,無人駕駛汽車將真正駛進現實。” 胡越強預測。

世強 ADAS

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