高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)是什么意思？進(jìn)行全面解析

高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(Advanced Driving Assistance System)是利用安裝在車上的各式各樣傳感器(毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、單\雙目攝像頭以及衛(wèi)星導(dǎo)航)，在汽車行駛過(guò)程中隨時(shí)來(lái)感應(yīng)周圍的環(huán)境，收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)物體的辨識(shí)、偵測(cè)與追蹤，并結(jié)合導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)，進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)算與分析，從而預(yù)先讓駕駛者察覺(jué)到可能發(fā)生的危險(xiǎn)，有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。 近年來(lái)ADAS市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，原來(lái)這類系統(tǒng)局限于高端市場(chǎng)，而現(xiàn)在正在進(jìn)入中端市場(chǎng)，與此同時(shí)，許多低技術(shù)應(yīng)用在入門級(jí)乘用車領(lǐng)域更加常見(jiàn)，經(jīng)過(guò)改進(jìn)的新型傳感器技術(shù)也在為系統(tǒng)布署創(chuàng)造新的機(jī)會(huì)與策略。

先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) [1] 概述先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assistance System)，簡(jiǎn)稱ADAS，是利用安裝于車上的各式各樣的傳感器， 在第一時(shí)間收集車內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)， 進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)物體的辨識(shí)、偵測(cè)與追蹤等技術(shù)上的處理， 從而能夠讓駕駛者在最快的時(shí)間察覺(jué)可能發(fā)生的危險(xiǎn)， 以引起注意和提高安全性的主動(dòng)安全技術(shù)。ADAS 采用的傳感器主要有攝像頭、雷達(dá)、激光和超聲波等，可以探測(cè)光、熱、壓力或其它用于監(jiān)測(cè)汽車狀態(tài)的變量， 通常位于車輛的前后保險(xiǎn)杠、側(cè)視鏡、駕駛桿內(nèi)部或者擋風(fēng)玻璃上。早期的ADAS 技術(shù)主要以被動(dòng)式報(bào)警為主，當(dāng)車輛檢測(cè)到潛在危險(xiǎn)時(shí)， 會(huì)發(fā)出警報(bào)提醒駕車者注意異常的車輛或道路情況。對(duì)于最新的ADAS 技術(shù)來(lái)說(shuō)，主動(dòng)式干預(yù)也很常見(jiàn)。

高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)ADAS，作為達(dá)到更高級(jí)別自動(dòng)駕駛的必由之路，在2020年之后成為各個(gè)車企研究的重要方向。總的來(lái)說(shuō)，ADAS就是利用車上安裝的各式各樣的傳感器， 第一時(shí)間收集車內(nèi)外環(huán)境數(shù)據(jù)，識(shí)別或偵測(cè)追蹤靜止的或行進(jìn)中的人或物， 從而能夠讓駕駛者在最快的時(shí)間察覺(jué)可能發(fā)生的危險(xiǎn)， 以引起注意和提高安全性的主動(dòng)安全技術(shù)。

高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)由許多不同的技術(shù)組成，通過(guò)各項(xiàng)技術(shù)的分工匯總最終反饋到車輛，從而達(dá)到輔助駕駛的目的。

1、LDWS車道偏移報(bào)警+LKAS車道保持

由攝影機(jī)、傳感器、控制器三者協(xié)作完成。運(yùn)用車身配置的現(xiàn)象頭采集汽車行駛過(guò)程中的路況信息，通過(guò)對(duì)信息的處理獲得當(dāng)前汽車所在車道的信息，如果汽車偏離車道，控制器就會(huì)發(fā)出警報(bào)信號(hào)。從感知到發(fā)出警報(bào)，過(guò)程約 0.5 秒的時(shí)間，能夠有效增加駕駛安全性。

2、PCS預(yù)碰撞系統(tǒng)+AEB緊急制動(dòng)系統(tǒng)

由雷達(dá)和攝像頭等傳感器收集與前車的距離和速度信息，在進(jìn)入警戒距離時(shí)會(huì)發(fā)出警告聲來(lái)提醒駕駛?cè)俗⒁廛嚲?。若一直沒(méi)有剎車的操作且車距依然持續(xù)減少，剎車系統(tǒng)便會(huì)介入產(chǎn)生制動(dòng)，從而防止碰撞。

3、盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)

汽車駕駛?cè)说拿c(diǎn)是指三面后視鏡看不到的區(qū)域，盲點(diǎn)偵測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用雷達(dá)和傳感器，來(lái)偵測(cè)車輛后方的盲點(diǎn)區(qū)域，在盲點(diǎn)區(qū)偵測(cè)到車輛靠近時(shí)會(huì)向駕駛員提供警示，從而降低事故發(fā)生概率。

4、自動(dòng)泊車

自動(dòng)泊車系統(tǒng)采用紅外線或傳感器等方法檢測(cè)汽車周圍物體，車載ECU利用接收信號(hào)確定障礙物的位置，并接管車輛操作系統(tǒng)，通過(guò)控制動(dòng)力和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，完成泊車入位。

5、ACC自適應(yīng)巡航系統(tǒng)

可以通過(guò)車輛前部車距傳感器，持續(xù)掃描車輛前方道路來(lái)得知前車的車速與相對(duì)距離保持巡航姿態(tài)，若與前車的距離變小則會(huì)對(duì)應(yīng)調(diào)整自身車速，與前方車輛保持安全距離，減少碰撞意外的發(fā)生。

CertusPro-NX汽車級(jí)FPGA系列產(chǎn)品，是萊迪思日前面向車載信息娛樂(lè)(IVI)系統(tǒng)高速視頻互連、5GbE車載網(wǎng)絡(luò)(IVN)和ADAS傳感器數(shù)據(jù)處理等應(yīng)用，推出的擁有領(lǐng)先的低功耗、高性能以及同類產(chǎn)品最小尺寸的FPGA新品。

但這并不是萊迪思在汽車領(lǐng)域的首次嘗試。事實(shí)上，面向汽車照明、信息娛樂(lè)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程信息處理等通用需求、高速視頻和傳感器、汽車設(shè)計(jì)中的平臺(tái)管理和安全應(yīng)用三大方向，萊迪思依次布局了ECP/Certus系列、CrossLink系列和MachXO系列模塊化硬件平臺(tái)，并與Radiant、DIAMOND、Propel設(shè)計(jì)環(huán)境、以及mVision、Automate和sensAI解決方案集合一起，構(gòu)建起了完整的“模塊化硬件平臺(tái)+參考設(shè)計(jì)+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)IP核+定制設(shè)計(jì)服務(wù)”矩陣，用以加速并簡(jiǎn)化汽車相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程和上市時(shí)間。

作為Nexus家族的第四款產(chǎn)品系列，CertusPro-NX主要是為了滿足智能系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)協(xié)同處理、5G通信基礎(chǔ)設(shè)施中的高帶寬信號(hào)橋接、以及ADAS系統(tǒng)中的傳感器接口橋接等創(chuàng)新應(yīng)用需要而推出的，并在功耗設(shè)計(jì)、系統(tǒng)帶寬、邊緣處理、可靠性、封裝多樣性等多個(gè)方面得到了進(jìn)一步提升。

之所以選擇這樣的設(shè)計(jì)思路，是因?yàn)閺漠?dāng)前的行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備的智能化程度正在大幅提高，它們一方面需要更高的接口帶寬以便于快速傳輸數(shù)據(jù)，另一方面又需要更多小尺寸的系統(tǒng)集成和便于優(yōu)化散熱管理的低功耗方案。

與競(jìng)品相比，CertusPro-NX汽車級(jí)器件不僅擁有行業(yè)領(lǐng)先的能耗效率和可靠性，還在超小的封裝尺寸中提供了行業(yè)最佳的系統(tǒng)帶寬，且是同類產(chǎn)品中唯一支持LPDDR4外部存儲(chǔ)器的FPGA產(chǎn)品。CertusPro-NX汽車級(jí)器件支持高達(dá)8.1Gbps的SERDES、高達(dá)96k的邏輯單元，擁有同類產(chǎn)品中最多的片上存儲(chǔ)器資源，從而實(shí)現(xiàn)的高效處理。

憑借對(duì)高速SERDES的支持，CertusPro-NX汽車級(jí)產(chǎn)品還增加了很多獨(dú)特的功能，支持橋接信息娛樂(lè)系統(tǒng)SoC的視頻輸入以及圖像質(zhì)量增強(qiáng)功能，包括局部調(diào)光，F(xiàn)PGA直接視頻處理，支持嵌入式顯示端口。該系列器件可以分擔(dān)系統(tǒng)的視頻增強(qiáng)功能，同時(shí)添加更多連接功能(如下圖所示)。

通過(guò)利用萊迪思在FPGA架構(gòu)方面的創(chuàng)新和28nm低功耗FD-SOI制造工藝，CertusPro-NX器件的功耗比同類競(jìng)品FPGA低四倍。通過(guò)改變基底的偏壓，開(kāi)發(fā)人員可以自由選擇采用高性能(HP)還是低功耗(LP)模式運(yùn)行。

CertusPro-NX FPGA支持多達(dá)8個(gè)可編程SERDES通道，速度高達(dá)8.1Gbps，提供同類產(chǎn)品中最高的系統(tǒng)帶寬(是同類競(jìng)品FPGA的兩倍之多)，并支持主流的通信和顯示接口，如10Gigabit Ethernet、PCI Express、SLVS-EC、CoaXPress和DisplayPort。

CertusPro-NX FPGA的設(shè)計(jì)面積僅為81mm2，比競(jìng)品器件小6.5倍，例如擁有相同邏輯單元的Xilinx Artix-7 100K LC的尺寸面積為529mm2，是CertusPro-NX的6.5倍;而尺寸面積為121mm2的Intel Cyclone V GT 77K LC，邏輯單元僅有77K。這樣的小尺寸設(shè)計(jì)對(duì)于汽車、工業(yè)攝像頭或通信系統(tǒng)中使用SFP模塊的開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，是一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)考慮因素。

此外，考慮到汽車、工業(yè)和通信領(lǐng)域的關(guān)鍵型應(yīng)用必須有高的可靠性，實(shí)現(xiàn)可預(yù)測(cè)的性能并確保用戶安全，萊迪思將CertusPro-NX器件抗軟錯(cuò)誤能力提高了100倍，并可在-40℃至125℃的結(jié)溫范圍內(nèi)正常工作。同時(shí)，為了保護(hù)其位流免于未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)，CertusPro-NX FPGA還支持AES-256加密和橢圓曲線數(shù)字簽名算法(ECDSA)位流身份驗(yàn)證。這意味著，CertusPro-NX FPGA能夠以合理的商業(yè)成本為下一代通信、嵌入式、工業(yè)和汽車應(yīng)用帶來(lái)極高的可靠性，幫助系統(tǒng)時(shí)刻保持在線，保障最終用戶的安全。

CertusPro-NX FPGA的上述特性和優(yōu)勢(shì)現(xiàn)已通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證，可供汽車制造商使用。首發(fā)器件CPNX-100K擁有96K的邏輯單元數(shù)量，EBR(嵌入式memory)和大型RAM分別達(dá)到3.7Mb和3.6Mb，18×18 DSP與PLL數(shù)量最高可達(dá)156個(gè)和4個(gè)，并支持10GE PCS、PCIe Gen 3、SGMII CDR、ADC等硬核模塊，預(yù)計(jì)將于2023年Q1實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。