增強行車安全 車廠競推ADAS與聲控介面

2013-05-19 10:04:00来源: 互联网
為打造新世代智慧汽車,全球車廠已競相投入開發ADAS與聲控功能,帶動大量汽車電子需求,包括高畫質影像感測器、多核心MCU/DSP、雷達和車內網路通訊晶片,以及語音控制平台,均已成為零組件供應商的發展焦點。
2012年德國漢諾威、美國底特律、台北及北京車展均已風光落幕,從中可發現品牌車廠不再一味追求引擎馬力或內裝舒適度,而是以優化駕駛體驗為前提,全力投入發展新世代智慧汽車(Smart Car),並提出各種創新設計概念爭奇鬥艷。  

其中,尤以主動式先進駕駛輔助系統(ADAS)、車載資通訊(Telematics)平台設計最炙手可熱,已成全球車廠一致努力目標。包括寶馬(BMW)、賓士(Mercedes-Benz)、福斯(Volkswagen)、奧迪(Audi)及豐田(Toyota),甚至於中國大陸車廠,均一窩蜂展開產品部署。儘管目前ADAS只在高級車種中現身,但隨著技術成熟,以及更新穎的系統設計方案降低成本後,勢將迅速蔓延至中低價位車款。  

優化影像式ADAS 高畫質鏡頭/DSP身價飆 

全球車廠正戮力開發影像式ADAS,包括停車輔助(PA)、車道偏移警示(LDW)及盲點偵測(BSD)皆是布局重點(圖1);為提高影像系統判斷精準度,相關車廠已計畫導入車用高畫質(HD)鏡頭,為相關業者帶來一波市場商機。  

圖1 2011∼2019全球ADAS需求預測(左)與熱門應用功能分析(右)

圖2 車輛研究測試中心研發處影像與電控工程專案副理李玉忠指出,車輛中心已與國內客運業者合作,在公車內導入影像式ADAS監控駕駛狀況。
車輛研究測試中心(ARTC)研發處影像與電控工程專案副理李玉忠(圖2)表示,隨著品牌車廠傾力優化影像式ADAS的使用體驗,將加速車用鏡頭朝高畫質邁進;因此,現已吸引許多影像感測器、模組及系統開發商展開產品部署,全力搶攻市場商機。  

不過,李玉忠強調,由於影像式ADAS的鏡頭須符合車規嚴格要求,無法如應用在消費性電子裝置上的產品,迅速升級至百萬畫素擷取高畫質影像,故現階段業界通過測試的車用鏡頭最高僅支援D1(720×480)解析度。為突破此一桎梏,車輛中心遂與合作夥伴攜手研發車用高畫質鏡頭,預計近期即能開花結果,有助突破影像式ADAS的功能限制。  

配合車用高畫質鏡頭的發展,亦須開發更先進的影像演算法,才能強化影像式ADAS對更大資料量的即時處理能力。因此,車輛中心也已開發多套影像演算機制,包括整合前方碰撞警示與車道偏移警示兩項功能的車前視野安全整合系統,以及針對車側、後方視野開發的盲點偵測、影像式障礙物偵測(IOD)和先進停車導引(APG)等。  

李玉忠透露,目前車輛中心已將十四款演算法技轉給台灣系統廠商,並提供完整的軟硬體參考設計,協助業者快速搶進汽車售後市場(After Market),以及原始設備製造商(OEM)供應鏈,進一步分食影像式ADAS商機大餅。  

圖3 德州儀器行銷應用協理鄭曜庭指出,影像式ADAS搭載高階DSP與FPGA,將可支援更多高畫質鏡頭資訊,打造汽車環景監控系統。
未來,影像式ADAS除引進高畫質鏡頭外,亦將選用更高階的控制晶片,實現更多影像校正、分析功能。德州儀器(TI)行銷應用協理鄭曜庭(圖3)表示,今年初德州儀器已發表最新嵌入式系統應用數位訊號處理器(DSP)--DaVinci DM8148,並於近期導入量產。其內建安謀國際(ARM)Cortex-A8核心、影像協同處理器(VICP)、浮點運算功能,以及VLIB軟體程式庫,可高速分析大量視訊,並提升影像識別精準度。  

鄭曜庭強調,視訊處理能力為影像式ADAS效能的關鍵指標,尤其未來系統支援高畫質影像內容後,對處理器的規格要求也將攀升。由於DM8148搭載VICP引擎,可增強1,080p影像壓縮與解壓縮功能,有助釋出主處理器運算空間,用於支援其他功能或演算法,並降低耗能,將為系統帶來新的應用價值。  

鄭曜庭也指出,影像式ADAS也將要求DSP具即時處理能力,才能就危險狀況及時發出預警。為此,德州儀器已在DM8148中導入C674x浮點運算核心,並透過VLIB軟體程式庫提升十倍DSP效能,以全方位滿足車廠設計需求。  

事實上,除影像式ADAS外,業界亦採用雷達(RADAR)、激光雷達(LIDAR)打造各種ADAS,三種設計方案在成本、偵測距離及精準度上頗有差異。鄭曜庭認為,影像式ADAS因行車記錄器、倒車影像輔助系統的發展已行之有年,故其設計成本及市場接受度均具優勢,可望贏得大多數車廠青睞,率先在ADAS設計領域崛起。  

至於雷達因偵測精準度較佳,儘管成本較高,預估仍可贏得不少高級品牌車廠青睞,目前英飛凌(Infineon)已成功量產基於矽鍺(SiGe)製程的24GHz雷達晶片,並將在近期推出各種用於中短距離偵測的主動式ADAS參考設計,現正與多家歐洲品牌車廠接洽,預計在2015年前可望大舉進駐高階車種。  

英飛凌牽手歐洲車廠 力拱24GHz雷達ADAS  

圖4 英飛凌電源管理與多元電子事業處經理吳柏毅(左)認為,24GHz雷達系統也可用於工業領域,如路燈控制、警用測速裝置等。右為英飛凌汽車半導體亞太區經理陳福順
英飛凌電源管理與多元電子事業處經理吳柏毅(圖4左)表示,英飛凌繼2年前推出77GHz雷達晶片,協助車廠在高階車種中導入可偵測200公尺距離的定速巡航系統後,今年更領先業界量產24GHz雷達晶片,將鎖定應用範疇更廣,且對行車安全防護更重要的中短距離ADAS,全力搶攻商機。  

吳柏毅強調,英飛凌以矽鍺取代砷化鎵(GaAs)材料,開發新系列24GHz雷達晶片,並針對占晶片總體成本達30%的封裝環節做改善,新增一款整合雷達發射器、兩顆接收器及大量周邊元件的單晶微波集成積體電路(MMIC)方案;不僅能大幅提高感測效能,更有助解決以往雷達系統價格高昂的問題,加速市場應用普及。

隨著英飛凌新一代24GHz雷達解決方案價格更加親民,亦已吸引歐洲一線品牌車廠相繼投入研發相關的雷達自動巡航控制(ACC)、前方碰撞警示、車道偏移、盲點偵測及停車輔助系統,藉以提升行車安全防護層級至更高境界。  

吳柏毅認為,由於雷達ADAS具備優異的偵測精準度及環境適應能力,一旦整體系統價格得以下降,勢將迅速崛起,成為車廠開發ADAS的新寵。儘管目前雷達與影像式ADAS相比,價格仍高出許多,但對追求汽車安全性重於價格考量的歐洲品牌車廠而言,還是偏好採用品質較佳的解決方案,遂給予雷達系統更多發揮空間。

現階段,自動巡航控制與盲點偵測已成雷達系統的主力應用市場,預估總晶片出貨量將於2015年達到約四十九億顆,占整體車用雷達晶片市場版圖三分之二以上。為及早卡位市場,吳柏毅指出,英飛凌近期將推出相關參考設計,包含射頻(RF)及天線布局方案,以及整合類比數位轉換器(ADC)、DAC、DSP和高階微處理器(MPU)的訊號傳輸流程設計,助力車廠快速引進24GHz、77GHz雷達ADAS。  

據了解,50公尺以下範圍和50100公尺的中長距離,係ADAS最主要的偵測領域,包括車前、車側及車後均須導入鏡頭、雷達或激光雷達等感測器(圖5),方能擷取即時道路資訊協助駕駛判斷。其中,尤以雷達偵測精準度最優,且在雨天、大霧或夜晚等視線不佳的環境下,仍可提供正確資訊降低ADAS誤判機率。

圖5 適合短、中、長距ADAS應用的感測器分析。

也因此,英飛凌汽車半導體亞太區經理陳福順(圖4右)預估,雷達ADAS將是車廠未來幾年的研發重點,2015年前各式車用雷達系統將大舉亮相。除歐洲車廠積極催生24GHz雷達ADAS外,包括北美、日本及中國大陸車廠亦有計畫投入;此外,也有業者計畫以77或79GHz雷達系統覆蓋中長距離,而短距(50公尺以下)偵測則採用低成本影像式方案,組成整合型ADAS。  

車廠在強化多元ADAS功能的同時,亦不斷尋求低成本解決方案,促成集中式管理模式興起。目前包括現代(Hyundai)及中國大陸車廠均積極投入,以在產品售價持平的前提下,增添安全價值。  

精簡系統開發成本 集中式ADAS後勢看俏 

ADAS功能包羅萬象,要價也都所費不貲,不過,結合線傳控制(X-by-wire)與多核心微控制器(MCU)統一管理後,將可大幅縮減離散系統的開發成本。  

陳福順表示,由於ADAS涵蓋諸多層面的監測功能,若均採用個別系統設計方式,勢將加重整車開發成本,恐難普及至中低價車款;因此,業界正興起集中式ADAS設計風潮,期透過控制器區域網路匯流排(CAN Bus)或FlexRay等車內通訊技術,將多個系統資訊統一匯流到後端多核心MCU控制,藉以降低系統複雜度及零組件用量。  

據了解,當前現代與多家中國大陸車廠正勉力研發相關解決方案,英飛凌已構築集中式ADAS設計雛型,滿足市場需求。陳福順指出,英飛凌將整合32位元TriCore系列三核心MCU、DSP及FlexRay晶片,快速收集安裝在車體各部的感測器資訊,並回傳給主處理器執行運算,從而提升集中式ADAS的經濟效益及可靠度。  

針對此一設計方式,陳福順補充,英飛凌最新的TriCore MCU支援快速傅立葉轉換(FFT)演算法,可在短時間內處理大量資訊,並以備援機制提高系統安全性,將是集中式ADAS的關鍵推手。此外,英飛凌亦將於今年下半年推出新款FlexRay晶片,將車內網路的資料傳輸速率提升至10Mbit/s,進一步建立高速訊號溝通管道。  

陳福順分析,汽車前方、側邊、底盤、輪胎及後方未來將導入大量影像、雷達或微機電系統(MEMS)感測器,實現前方碰撞警示、車燈轉向、側邊盲點偵測、輪速偵測及停車輔助等ADAS功能。透過集中式管理,將可大幅縮減各部控制單元的成本和印刷電路板(PCB)占位空間,同時也能紓解電磁干擾(EMI)及靜電放電(ESD)問題,加速各級車種導入ADAS功能。  

事實上,線傳控制除有助集中式ADAS設計成形,亦可取代汽車內部機械式結構,成為智慧汽車操控系統的新骨幹。目前,全球一線車廠均積極研發線傳控制技術,藉由車載網路讓各部系統直接由行車電腦控制,以免除傳統機械式方向盤轉動柱、煞車與換檔機制,讓車輛朝智慧、節能及輕量化邁進,並具有更多安全價值。  

关键字:安全  聲控

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2013/0519/article_7183.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
安全
聲控

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved