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ADAS方案转向R-Car平台,强化主动式安全机制
来源:世强  时间:2014-09-30

自去年世强基于瑞萨图像识别SoC SH7766的360度环视ADAS方案在市场广受好评后——“此方案已经在国内一个领先的大巴车上得到批量使用。”世强高级市场经理胡越强表示。术业有专攻,在今年的慕尼黑上海电子展上,世强基于瑞萨车载SoC——R-Car系列的新成员R-Car V2H的全新先进驾驶辅助系统(ADAS)解决方案再度成为业内人士关注的焦点。

最尖端的车载SoC——R-Car H2

"R-Car"是瑞萨车载SoC的一种昵称,它面向在全新综合SoC平台上开发的车载信息系统。Renesas R-Car 系列为包括嵌入式导航装置在内的、从低端到高端的各种车载信息娱乐系统提供了一个高性能的平台。R-Car系列为音频和视频、先进的3D图形,以及图像识别等驾驶辅助功能提供了增强的多媒体处理功能。

这些增强的功能使第二代的R-Car系列非常适合针对高清显示器和先进驾驶辅助系统ADAS等不断进化的车载信息系统的开发,实现汽车导航和TV/DVD等信息娱乐、与云联网的IT信息、前后方视野等的驾驶辅助。

R-Car H2的最大特点是CPU搭载了多个高性能ARM内核、4个低功耗内核构成了高规格的“R-Car”。尤其是作为车载信息系统LSI,R-Car H2在世界上最早支持“big.LITTLE计算”技术并且实现了低功耗和高性能。另一方面,通过将SH-4A固定用于实时处理,并确保了驾驶辅助等要求的实时性。

而针对ADAS应用,瑞萨有专门的汽车图像处理器R-Car V系列,如下图1所示为瑞萨的ADAS产品线。瑞萨电子拥有明确的产品路线图来支持汽车行业不断增加的新需求。

 

 

图1. 世强代理的瑞萨电子ADAS产品路线图。

“世强此次带来的高级汽车环视辅助驾驶系统方案就是基于R-Car V2H,它是在R-Car H2的基础上针对ADAS应用而专门定制的芯片,其在R-Car H2的基础上做了精简,例如R-Car V2H的CPU只搭载了 ARM 内核,但这已经足够满足目前ADAS系统对数据处理能力的需求了。” 胡越强在展会现场表示。

世强ADAS方案从SH7766升级到R-Car V2H

而在展会同期举办的“国际汽车电子创新技术大会”上,胡越强还做了题为“以无人驾驶为目标的汽车ADAS解决方案”的演讲。重点讲述了世强此次带来的基于R-Car V2H的高级汽车环视辅助驾驶系统方案的特点及其与前代基于SH7766的ADAS方案在性能上的对比。

 

 

图2. 世强专家在上海“国际汽车电子创新技术大会”上演讲。

全新R-CarV2H SoC与SH7766共用架构、IP内核以及软件,并可进行扩展,构筑配备图像识别和视点转换功能的ADAS应用。

“目前,ADAS正以每2年4倍的性能提升速度在快速发展,可以说,每一代技术的更新进步,都使得我们离无人驾驶的最终目标又更进了一步。” 胡越强表示,“从SH7766到R-CarV2H,世强新的ADAS方案在性能上主要有4个方面的提升。” 如下图3所示为世强ADAS系统比较。

 

 

图3. 世强ADAS的系统比较。

1、图像显示:2D—>3D Top View

SH7766 配备瑞萨图像识别引擎IMP-X2,而R-CarV2H则配备瑞萨最新的实时图像处理单元IMP-X4内核,IMP-X4在与IMP-X2保持数据库兼容性的同时,将处理性能提高至约八倍以上。对于一些应用,R-CarV2H还支持最多六个独立的输入摄像头通道,允许轻松实现360度摄像头视图和标志识别。另外,通过IMP-X4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。

“由于R-CarV2H的图像处理能力是通过硬核引擎实现,处理速度较DSP方式(软件算法)会更快,这就节省了大量的系统资源,相比而言,竞争方案只是实现了图像的环视,世强的这个方案是真正意义上的辅助驾驶系统。”胡越强强调。

基于SH7766的ADAS方案只能支持4通道的模拟摄像头,而新的以R-CarV2H为基础的ADAS方案将支持 6路数字摄像头。由于处理性能的提升,新的方案将能实现3D Top View并且还可以随时改变视角。

2、处理器内核:SH4A—>ARM Cortex-A15双核

瑞萨电子与ARM已有10年的合作,早在2003年就与ARM缔结多处理器行业战略合作伙伴合约。NEC电子(瑞萨电子的前身) 参与多处理器ARM11的开发,并且已经应用于包括R-Car等在内的多个ASSP产品。瑞萨电子实现了世界顶级的ARM多核集成技术,R-Car H2拥有当前世界最小面积的8核ARM core。

而搭载两个ARM内核的R-CarV2H将工作频率由配备瑞萨自己的SH4A系列内核的533MHz提高到了2GHz。胡越强进一步指出:“采用ARM双核,不只提高了处理速度,同时也使得用户可以更加灵活的进行移植,使得各种外设资源更加丰富。未来,我们会向着8核的方向发展。”

由于开发人员对ARM架构很熟悉,即使缺乏经验的汽车应用工程师,也能利用世强提供的ADAS参考方案,针对不同的车型和级别实现不同的功能和特性的扩展。

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

安全是汽车电子永恒的主题,为了实现系统的安全目标,对系统架构中的各个要素(Element),如传感器、控制单元和执行单元(电机),都有功能安全需求。世强新的基于R-CarV2H的ADAS方案满足车辆-功能安全国际标准ISO26262 ASIL-B等级,而去年推出的方案只满足ASIL-A等级。

4、摄像头网络:NTSC—>Ethernet AVB

随着智能手机与车载设备的联动,云和大数据的运用,以及ADAS的普及,利用车载以太网传输车载摄像头影像成为发展的趋势,SH7766 支持 NTSC摄像头,而R-CarV2H则转换到了Ethernet AVB模式。传输速度也从100Mbit/s提升到1Gbit/s,新的方案还能够减少车内网络布线,提高车辆的数据传输安全性。

不只是环视,在主动安全上更进一步

“ADAS通常包括360度环视,车道保持,防撞三部分,而竞争方案实现的全景(视觉辅助系统)只是ADAS三分之一的功能。对于视觉辅助系统,图像处理器仅须具备影像校正和显示功能;而对于车道保持,防撞等驾驶警示/辅助系统则要能进行影像辨识,技术难度更高一个级别。” 胡越强指出。

世强此次带来的这套环视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)、车道保持辅助系统(LKAS)等典型的ADAS应用。如下图4所示为世强ADAS架构。

 

 

图4. 世强高级汽车环视辅助驾驶系统方案架构。

从图中可以看到,该方案具有6个数字摄像头,可以实现360度环视功能。而传感器融合ECU则能够帮助驾驶员创建物体地图,进行现状分析,还可以辅助驾驶员做出决策。俯视的控制ECU能实现自动泊车,紧密周边观望,行人识别,停车位检测。下图是现场的Demo演示。

 

 

图5. 世强演示高级汽车环视辅助驾驶系统方案demo。

 

 

图6. 实例展示。

实例展示1——两种标定模式可以选择

该方案有全自动标定模式和精准标定模式两种标定模式可以选择。“ 我们的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。”胡越强指出。

依托动态范围控制(DRC ,Dynamic Range Control)功能,可以实现亮度控制,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。这使得在光照条件很差,或恶劣环境条件下,采用半自动精准校定工具,提供最好的标定结果。

实例展示2——超级虚拟相机模式

“我们在后视的时候,有一个鱼眼矫正功能,鱼眼会让驾驶员感到图象不直观,我们采用硬件矫正的功能,我们通过矫正曲线拉直,还原成一个真实的视图。” 胡越强说道。

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。

“超级虚拟的相机模式,让我们可以生成在任意视角下的虚拟视图,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。”

实例展示3——基于环视基础的车道偏离预警系统

基于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。

实例展示4——环视俯视画面的多种选择

俯视图可视范围可扩展,俯视图的分割或融合可选择。俯视图的可见区域大小能够一键更改,具有完美拼接和分割效果,还有多种模块的备选(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)。

未来向更智能化ADAS演进

以上的4个实例展示只是世强360度环视ADAS高级汽车驾驶辅助系统方案所能实现的一部分功能展示。未来,世强将和前装车厂更加紧密的合作,开发更加智能化的ADAS方案,实现更深层次的主动安全高级驾驶辅助功能。

“自动驾驶是在先进驾驶辅助系统——ADAS技术基础上的演进,ADAS 是一个正在发展的应用,OEM厂已经为汽车驾驶定义了长期的目标。预测到2020年会逐步实现主动安全,最终会以2025年为时间节点,届时,无人驾驶汽车将真正驶进现实。” 胡越强预测。

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