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1、三种先进驾驶辅助系统 ADAS 方案 汤一良 许少杰 章魏 合肥工业大学电气与自动化工程学院 奇瑞汽车技术有限公司技术中心 摘 要： 先进驾驶辅助系统 ADAS, 是一种在车辆行驶过程中全程帮助驾驶员的主动安全辅助系统。ADAS 系统设计为提高车辆安全, 更广泛的应用为提高道路交通安全。ADAS 系统采用多种传感器来收集车辆及车辆周围环境的物理数据。采用目标检测、识别与跟踪等处理技术来评估危险性。向驾驶员提供车辆运行状况, 提醒驾驶员注意潜在危险, 从而提高行车安全性。关键词： 先进驾驶辅助系统; ADAS; 视觉方案; 作者简介：汤一良, 合肥工业大学电气与自动化工程学院, 研究方向:汽车电
2、子应用。收稿日期：2017-10-10基金：安徽省科技型中小企业技术创新资金 (12C26213403404) Three Advanced Driver Assistance Systems ADAS ProgramTANG Yiliang XU Shaojie ZHUANG Wei School of electrical and automation engineering, He Fei University of Technology; Technical Center of Chery Automotive Technology Co., Ltd; Abstract： Advanc
3、ed driver assistance system (ADAS) is a kind of active safety assistant system which can help the driver during the whole process. The ADAS system is designed to improve vehicle safety, and it is widely used to improve road traffic safety. The ADAS system uses a variety of sensors to collect the phy
4、sical data of vehicles and vehicles. The target detection, recognition and tracking techniques were used to assess the risk. The system provides the driver with the running condition of the vehicle, to remind the driver to pay attention to the potential danger, so as to improve the safety of driving
5、.Keyword： advanced driver assistance system; ADAS; visual scheme; Received： 2017-10-10先进驾驶员辅助系统 (ADAS) 近几年有大幅增长趋势。主要原因之一是安全意识的增强, 以及客户对驾乘舒适度要求的提高, 以及欧洲新车安全评鉴协会 (NCAP) 加强了安全要求, 这促使 ADAS 设备安装率从个位数上升到几乎 100%。因此, 可商业化运行的解决方案无疑已是当务之急。ADAS (Advanced Driver Assistance System) , 即先进驾驶员辅助系统, 是一种在车辆行驶过程中全程帮助驾
6、驶员的主动安全辅助系统。ADAS 系统设计为提高车辆安全, 更广泛的应用为提高道路交通安全。ADAS 系统采用摄像头、雷达等多种传感器来收集车辆及车辆周围环境的物理数据1,2。收集相关数据后, ADAS 系统将采用目标检测、识别与跟踪等处理技术来评估危险性。ADAS 系统方案并不是要控制车辆, 而是向驾驶员提供车辆运行状况以及车辆周围环境等相关信息, 提醒驾驶员注意潜在危险3, 从而提高行车安全性。1 ADI 高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 视觉解决方案基于视觉的 ADAS 可以从多方面大大提高行车安全性。通过安装后视/前视/侧视摄像头和视觉处理 ECU, 可以实现多种功能来帮助驾驶员提前防
7、范风险。受欢迎的应用包括路线偏差告警 (LDW) 、远光近光调整 (HB/LB) 、交通信号识别 (TSR) 、停车辅助、后视/环视、防撞等4-6。图 1 ADAS 智能摄像头 ECU 下载原图图 2 ADAS ECU 摄像头+中央处理 ECU 下载原图方案特点。为了实现这一功耗, ADI 公司采用了直接又特别的概念。这一概念基于两个 Blackfin 内核, 因为已量产的 ADAS 系统正采用这一架构。然而, 那些无法经济高效通过软件模型化的算法已经被用硬件引擎实现, 由此产生了高度可配置的视觉处理单元工具箱。ADI 公司将其称作“流水线视觉处理器” (PVP) , 如今已成为全新 ADSP
8、-BF60x 处理器的一部分。虽然采用了低功耗处理技术, 但还需要进一步创新, 以解决现代设计中最重要的功耗问题, 这种方法是外部存储器 (DDR2) 接口。通过适当分配处理能力, 合理利用适量存储器带宽, 可以实现最低功耗。此外, 一些硬件模块也增强了Blackfin 架构, 使其能够满足功能安全要求。系统要求和设计挑战。支持 ISO26262 要求的功能安全;能够在面向应用的开发环境中使用;优化了视觉处理库;有助于设计出一套上市时间短、风险低的总体系统。主信号链。 (1) ADAS 摄像头智能摄像头 ECU (图 1) 。 (2) ADAS ECU摄像头+中央处理 ECU (图 2) 。2
9、 高级汽车环视辅助驾驶系统 (ADAS) 方案世强高级汽车环视辅助驾驶系统 (ADAS) 方案基于 SH7766 图形处理器, 此方案可以适用于汽车安全系统, 如车道偏离警告系统 (LDW) 等典型的 ADAS 应用。方案简介。基于 SH7766, 世强联合第三方设计公司开发出了一套高级汽车环视辅助驾驶系统方案 (如图 3 所示) , 堪称分销界首创。这套环视 ADAS 系统方案具有强大的图像处理能力, 能实现超清晰图像和高品质色彩还原;完美的画面明暗表现, 来自高动态范围的自动调整;且只有极低的 CPU 占有率和功耗。此方案可以适用于汽车安全系统, 如车道偏离警告系统 (LDW) 、车道保持
10、辅助系统 (LKAS) 等典型的 ADAS 应用。图 3 世强高级汽车环视辅助驾驶系统 下载原图本环视 ADAS 系统方案可提供两种标定模式:全自动标定模式和精准标定模式。(1) 全自动标定模式是强大、可靠的, 并不需要相机安装角度的苛刻要求, 适应大规模生产。(2) 在光照条件很差, 或恶劣环境条件下, 可以采用半自动精准校定工具, 提供最好的标定结果。另外, 该系统方案支持超级虚拟相机模式, 可以生成在任意视角下的虚拟视图, 且可任意使用虚拟相机参数, 焦点, 生成视图, 鱼眼和针眼相机都适合。世强环视 ADAS 方案的其他特点还包括: (1) 支持基于环视原理的车道偏离驾驶预警模式。基于
11、环视的车道偏离技术打开了新的领域, 扩展了环视驾驶辅助系统的应用。 (2) 俯视图的可见区域大小一键更改。 (3) 俯视图完美拼接和分割效果。 (4) 多种模块的备选 (包括 3D 效果的环视界面、DVR、基于 3G 的视频查看和信息管理、语音倒车指南等) 。SH7766 如下几大图像处理优势特别引人注目。(1) 周边物体检测 (支持 4 路摄像头) 。SH7766 So C 配备六个视频输入通道。其中, 四个通道采用 NTSC 模数转换器 (ADC) 。这表示单芯片上即可提供 NTSC摄像系统的必要功能。另外, 还可以利用六个视频输入通道实现多个应用, 使用在一枚芯片上提供的各项功能。例如在
12、正常行驶时可利用数字双通道输入, 在十字路口和停车时则切换成 NTSC四通道输入。(2) 高性能图像识别引擎。SH7766 So C 配备 IMP-X2 新一代图像识别引擎。IMP-X2 在与瑞萨现有图像处理引擎 (IMP) 保持数据库兼容性的同时, 将处理性能提高至约四倍以上, 应此使其能并行执行多个处理任务, 例如跟踪车道、标志和标线、行人及车辆等。此外它还新增了多项功能, 例如全景图像生成, 该功能广泛使用了通过行人、车辆等判断处理的图像识别算法。通过 IMP-X2 与进行处理判断的同一芯片上的 CPU 之间的协作, 在保持低功耗的同时实现了先进的图像识别性能。(3) 集成 DRC, 支
13、持亮度纠正和补偿。依托动态范围控制 (DRC, Dynamic Range Control) 功能, 即使是处理向阳处和背阴处这种亮度大不相同的多个视频图像, 还能调整复合视频亮度, 补偿过亮和过暗, 以便驾驶员更清晰地看清图像显示。(4) 内置扭曲校正硬件 IMR。图像渲染器 (IMR, Image Render Engine) 视点转换引擎可实时制作出因视频输入或场景而异的视点俯视图像, 利用三角网格校正失真的模式、自动生成矩形网格内的顶点数据, 对图像进行失真校正, 旋转, 缩小或放大。3 瑞萨电子 ADAS 解决方案瑞萨电子在面向车载信息设备已具备丰富实绩的 So C (系统 LSI)
14、 R-Car 系列产品中, 开发出强化 ADAS 所需各种功能的 R-Car V2H (图 4) 。R-Car V2H 在 CPU 中搭载了 ARM Cortex-A15 (双核) , 且使 GPU Power VR SGX531 与图像识别内核的 IMP-X4 实现了单芯片化, 在实现高运算能力的同时也实现低功耗化。其最大运行频率达 1.0 GHz, 且处理性能达到了 7 000 DMIPS。进行系统演示时, 在全景可视系统的图像合成及 4 个摄像头分别对步行者进行识别的情况下, 其内核功耗还不到 2 W, 功耗非常低7,8。R-Car V2H 除了支持 ECC 等安全构件 (用于修正存储器
15、的一部分中的数据错误) 之外, 还在 OS 中早期导入了具有高度可靠性的美国 G r e e n H i l l s S o f t w a r e 公司 (G H S) 的实时系统 INTEGRITY, 从硬件和软件两方面都切实采取了保证实现功能安全的举措。作为 R-Car V2H 的 Ready to Use (随时可使用) 解决方案, 评价用主板与美国的 Green Hills Software 公司的实时系统 INTEGRITY, 以及为了使该系统支持此评价用主板所需的 BSP (Board Support Packages, 主板支持包) 。一般来说, 像图像识别内核这样的硬件处理部
16、分是无法通过高级语言进行操作的, 而且难于编程, 因此通过提供 IMP 数据库来解决此问题。顾客只需通过 C 语言等将数据库调出, 便可在无需考虑图像识别加速器的硬件的情况下进行编程。图 4 瑞萨电子面向车载信息设备的路线图 下载原图另外, 由 IMP-X4 提供的图像识别数据库也支持开源的图像识别包 Open CV。运用这些解决方案, 便可使用最大限度提高开发效率的 R-Car V2H 进行软件开发。瑞萨电子面向 ADAS 的解决方案以探讨更安心和安全的下一代解决方案为开始。参考文献1未来最受关注的六大汽车电子技术D.湖南电子科技职业学院, 2013. 2比亚迪高级驾驶辅助 ADASEB/OL.http:/. 3清水.它们让汽车驾驶变轻松J.计算机世界, 2010 (01) . 4lzjlny.各大半导体厂商 ADAS 技术解决方案总结EB/OL.http:/. 5基于视觉的 ADAS 解决方案近在咫尺J.中
