各大半導體廠商ADAS技術解決方案總結

各大半導體廠商ADAS技術解決方案總結

在中國，經過幾年的快速發展，消費者從最初對汽車的基本代步功能需求已經逐漸轉向對安全等更高層次的需求。越來越多的汽車製造商正在轉向電子、高科技方案以求解決安全問題，高需求也使得汽車安全系統越來越像智能化的方向發展。全球汽車製造商也渴望為汽車消費者提供越來越先進的ADAS應用，滿足各種不同類型車輛的需求，而不僅僅是ADAS已經相當普及的高端豪華車系。未來，ADAS應用將會覆蓋入門級、中端和高端三個汽車價格區間。為此，本刊特地採訪了幾家提供ADAS應用解決方案的半導體廠商，讓大家更加了解當前有哪些主流的ADAS應用解決方案。

1.賽靈思（Xilinx）的Zynq平台解決方案

賽靈思是一家傳統的提供FPGA（Field－Programmable Gate Array，即現場可編程門陣列）產品及其解決方案的廠商，日前它推出了業界首款在單晶元上集成了ARM雙核Cortex-A9 MPCore處理系統和密切整合FPGA的汽車級Zynq-7000 All Programmable片上系統（SoC）平台。該平台可幫助系統廠商加快在環繞視覺、3D環繞視覺、後視攝像頭、動態校準、行人檢測、後視車道偏離警告和盲區檢測等高級駕駛員輔助應用的開發時間。

「儘管消費者非常青睞ADAS應用，對它的需求強勁並處於持續增長態勢，不過ADAS的推廣速度並未達到應有的水平，這是因為開發和製造成本巨大。但主要原因還在於，目前大多數ADAS解決方案均採用多晶元，幾乎完全是從頭開始設計的，而且這種設計結果是一次性的，不能重複利用，只能支持單一一種ADAS應用。而Zynq-7000 All Programmable SoC 能為ADAS應用帶來高強度實時處理功能以及針對多種先進演算法的並行處理功能，並提供與感測器和車輛通信主幹之間的多樣化介面。」賽靈思公司亞太區新興業務拓展經理黃文傑在接受採訪時表示。

黃文傑在解釋說，為了提供ADAS的靈活性及便於產品更新換代，業界必須通過提高集成度、優化性能、創建通用ADAS優化平台來實現適當尺寸的底層組件，確保支持不同的應用，而且能夠實現定製。因為高度集成的全面可編程單晶元平台不僅能夠降低單位成本，提高規模經濟效益，縮短開發周期，而且能改變ADAS發展的格局，最終確保ADAS得到普及。

而Zynq平台滿足這一切的要求。從技術層面分析， Zynq採用單一晶元即可完成ADAS解決方案的開發。Zynq-7000 All Programmable SoC，大幅提升了性能，便於各種捆綁式應用，能實現不同產品系列間的可擴展性。其次， Zynq-7000 All Programmable SoC實現了ADAS優化的平台，可以讓汽車製造商和汽車電子產品供應商在平台上添加自己的IP以及賽靈思汽車生態系統提供的現成的IP，從而能夠創建出獨有的差異化系統。

從市場層面上看，目前和未來的ADAS應用的共同之處是將多種攝像頭和超聲感測器與專用實時處理系統相結合。而Zynq-7000在視頻/影像捕捉；視頻/影像處理；自定義演算法/Accelerators；連接功能；編碼/解碼領域具有極大的靈活性。

「賽靈思雖然並未直接向汽車OEM廠商提供產品。但其合作夥伴已經在採用Zynq平台致力於ADAS產品開發。」黃文傑表示，「賽靈思聯盟計劃成員Green Hills Software，eSOL，Lauterbach GmbH等已經都採用了賽靈思Zynq-7000 AllProgrammable SoC進行產品開發。」

在中國， ADAS應用需求也在持續發展，會逐漸從備選的功能升級到必須的裝備。黃文傑認為，賽靈思靈活的可編程SoC Zynq-7000將成為推動這方面應用的理想平台。中國企業把握這項平台技術之後，能夠更快地開發出低成本且高性能、高集成度的適合中國環境的ADAS方案， 促進這項應用的全面推廣和普及。

2.ADI視覺ADAS解決方案

與賽靈思採用FPGA作為核心開發器件不同，ADI的ADAS主要核心器件是DSP（digital signal processor，即數字信號處理器）。ADI基於視覺的ADAS系統提供車道偏離警告、交通信號識別、智能前燈控制、物體檢測/分類、行人檢測等功能。基於雷達的系統具有類似的功能，此外還可提供前/後停車幫輔助、安全車距預警、車道變換輔助、盲點檢測、碰撞緩衝剎車系統、全速範圍自適應巡航控制等功能。

基於視覺的高級駕駛員輔助系統（ADAS）的核心，是通過視覺或者雷達技術檢測車輛周圍的環境信息，經DSP處理，然後採取相應的預警或干預措施。有的只是警告駕駛員，有的則採取一些干預駕駛的措施如剎車等。通過安裝後視、前視、側視攝像頭和視覺處理ECU，可以實現多種功能來幫助駕駛員提前防範風險。

ADAS技術應用的不斷普及，不僅僅是由於汽車廠商之間競爭的原因，政府的規章制度也是一個重要因素。美國國家高速運輸安全管理局正在制定強制安裝後視攝像機的政策。與此同時，2014年歐洲新車安全評鑒協會（Euro NCAP）自動緊急剎車系統計劃等有關後視攝像頭的新法規要求也給汽車產業帶來了更大的壓力，要求設法在不增加單位車輛材料清單（BOM）成本的情況下實現計算和網路強度很高的系統。對ADAS系統的OEM汽車廠商和以及汽車電子產品供應商的系統架構設計人員來說，這就需要降低成本，同時還要想辦法滿足系統要求，支持智能網路和實時圖像-視覺功能。

ADI提供的首款專用ADAS視覺處理器具有比較高的性能功耗比和性價比，並且滿足NCAP的新行人保護要求。ADAS視覺應用這一細分市場一旦大規模部署，所需要的就不僅僅是處理能力。為此，ADI有針對性的兩款專用的ADAS視覺處理器（BF608/9），支持並行處理多達5種功能，圖像處理能力達百萬像素，幀速率為30FPS（幀/秒），功耗不到1.3W@105°C。由於目標設定為2014年及以後的市場部署，ADI集成了ISO26262兼容硬體支持能力。功能系統中，BF60x通常最多可將系統成本降低30%。

ADAS技術目前基本應用在高端車型中，主因是總體成本高，就ADI的高、中、低端汽車ADAS方案針對某一項或幾項技術進行實現，並把成本降到2美元、 十幾美元，對整車廠商及消費者無疑是一大好消息，也為加速ADAS普及貢獻了一份力量。

它是基於VGA或HD解析度的前視攝像頭輔助駕駛的低、中、高端參考方案，基於Blackfin系列處理器，集成的視覺預處理器能夠顯著減輕處理器的負 擔，從而降低對處理器的性能要求。

ADI Blackfin視覺駕駛輔助系統（ADAS）基於Blackfin系列處理器，其中低端系統基於BF592，實現LDW功能；中端系統基於 BF53x/BF54x/BF561，實現LDW(車輛偏離預警系統)/HBLB/TSR(Traffic SignRecognition道路交通標誌識別系統)等功能；高端系統基於BF60x，實LDW/HBLB（智能遠光燈控制）/TSR/FCW(前方碰撞預警系統)/PD（車輛探測）等功能。 集成的視覺預處理器能夠顯著減輕處理器的負擔，從而降低對處理器的性能要求。

不同檔次的ADAS，促進ADAS普及· BF592的低端方案，實現LDW功能，成本僅2美元· BF53x/54x/561的中端方案，實現LDW/HBLB/TSR等功能，成本十幾美元· 高端系統基於BF60x，實LDW/HBLB/TSR/FCW/PD等功能，該成本未透露

ADI汽車電子行業中國區市場經理許智斌認為，現階段ADAS技術面臨的挑戰主要來自視頻獲取和處理環節。由於攝像頭解析度趨向于越來越高，數量越來越多，每個系統的功能數量不斷增多，所有這些趨勢對半導體廠商在模擬技術、高頻技術以及數字處理方面有很高的要求。與此同時，對信號處理功耗成本比的要求則更嚴苛。他說，「ADI和眾多汽車廠商以及汽車配件供應商在ADAS領域有著長期緊密的合作。我們基於視覺和基於雷達的ADAS方案都已經在眾多中高端車型上量產。同時，我們非常重視新技術和新市場的開拓，正在推動普及ADAS技術。特別是在中國地區，汽車市場蓬勃發展，眾多消費者對於行車安全的重要性越來越重視，也期盼新的技術可以提高汽車安全和舒適性。我們相信，ADI高性能，高性價比，低功耗的ADAS技術和產品可以很好的滿足中國和全世界市場需求。」

3.飛思卡爾ADAS解決方案

飛思卡爾主要專註於前視（車道偏離和跟蹤，盲點檢測），後視（智能泊車和測距），環視（泊車）的ADAS 應用 。飛思卡爾為未來的ADAS系統設計了很多微控制器產品。

如採用CogniVue 的 APEX IP 技術的SCP2200 系列，SCP2200 解決方案通過集成高密度內存將物料成本降至最低，並使攝像機微型化。該系列產品的並行圖像處理架構能夠同時處理圖像數據，這意味著，與競爭對手當前所提供的產品相比，它能夠以較低的時鐘頻率實現高性能圖像數據處理。除了這種高性能外，它還具備飛思卡爾領先市場的功耗和成本效益優勢。加上所附的資源庫、以及硬體和軟體開發套件向汽車製造商提供了一套綜合工具，使其可以設計智能攝像機應用，幫助他們更迅速地將解決方案推向市場。

對未來ADAS及信息娛樂系統，因為信息量和高解析度等要求，需要更高帶寬的匯流排來解決問題，乙太網是最好的解決方案。MPC5604E MCU和i.MX6 系列多媒體處理器提供了很好的基於乙太網的環視解決方案。MPC5604E可以把攝像頭的數據通過乙太網傳給中央處理器i.MX6。i.MX6系列包括基於ARM Cortex-A9架構的單核、雙核和四核家族，並結合了強大的生態系統，是基於單個硬體設計而開發終端設備組合的理想平台。它具有非常強大的處理圖像的能力，能快速提控當前信息。

飛思卡爾和OminiVision， 博通推出全球首個基於乙太網的環視泊車系統。Freescale的Qorivva MPC5604E 32位MCU，基於Power Architecture技術，管理視頻傳送和攝像機控制，可將所需通信帶寬降至不到100 Mbps ，汽車通常需要4或5條低壓差分信號電纜來傳輸視頻數據，每條電纜的價格約合10美元。

飛思卡爾高級產品經理郗蘊俠表示，「飛思卡爾目前的成熟客戶包括BOSCH， CONTI， TRW， Valeo， Denso，Delphi 等。」同時，她也指出，「ADAS技術面臨的挑戰包括提高晶元本身具有處理圖像，複雜應用的快速高容量計算處理能力；需要消耗較低功率以避免散熱問題；尺寸要小，使得和系統其他器件緊密結合，以便安裝。總體需求就是要快速處理，高容量，低功耗，小尺寸。」

4.富士通360度全景系統方案

富士通的ADAS技術主要涉及透過攝像頭和感測器的結合，實現圖像識別輔助和接近目標檢測，應用的領域主要有360度三維立體全景輔助、可視停車輔助、駕駛盲區監控、安全開車門以及車行駛方向周圍的障礙物和行人的識別。目前，富士通的合作夥伴採用Emerald核心晶元MB86R11可以提供turnkey 量產方案。

富士通的360度全景系統方案，採用3D的建模和獨特圖形合成演算法，圍繞車身四周可構建多個虛擬三維立體視角，結合車身CAN匯流排做到自動視角動畫的縮放和切換。作為駕駛員的視覺輔助，汽車上配備了4個攝像機影像的合成系統，但是以往的技術只能做二維圖像合成，因而只能進行特定視角的顯示。而360度全景系統方案能將來自4個攝像機的影像合成到三維模型上，從而可以從任意視角顯示全方位場景。以往的系統將攝像機影像投影到二維平面上，只能表現從上方觀看的俯視圖，有時難以分辨周圍的車輛和行人。而360度全景系統，則是將影像投影在立體曲面上，可以任意變換觀看角度，能完整表現出希望看到的場景，從而提高了可辨識性。

在接近目標圖像檢測的技術方面，富士通運用靈活的時間幀來採集2個不同的圖形，能夠檢測大約60米元的目標，傳統的圖形識別只能做到20米。富士通的ADAS應用包括可視輔助和識別輔助。可視輔助給駕駛人員提供更為立體的廣泛視角範圍，減少視角盲區範圍；識別輔助對後方或者側面接近的目標進行檢測，提醒駕駛人員變道的潛在危險，也可以做到停車後提示是否適合安全開車門。

由於MB86R11晶元本身集成了高性能的圖形處理和中央處理器、存儲器控制器，通過硬體的方式實現實時的四路視頻信息處理，避免了一般視頻處理晶元進行大量實時視頻信息處理時的性能瓶頸。

產品特性：

1. 四個內置視頻捕捉功能：同時處理各種不同的視頻圖像 2. 三個輸出顯示功能和高速2D/3D渲染功能：支持多達五個顯示輸出 3. 內置圖像強化電路

富士通的汽車電子產品經理丁潔早在接受採訪時表示，「富士通目前的客戶都還在設計導入的過程中。2014年市場上大家會驚喜的看到大型的車廠推出基於富士通MB86R11系統的多款新車型面市。」

談到ADAS技術目前面臨的技術挑戰時，丁潔早說，「 ADAS目前面臨的主要技術挑戰是如何做到多種最新技術的更好集成和圖像合成演算法的創新，基於最新攝像頭視頻的技術、圖形處理器的技術、最新感測器的技術和基於雷達的技術來提供一個更為安全、舒適，成本可接受的駕駛輔助系統。」另外，他對中國ADAS市場的前景也非常樂觀，「ADAS技術在中國汽車市場，我們預計會先在可視停車輔助，360度三維立體全景輔助和駕駛盲區監控這三個應用方面得到最終消費者的歡迎。市場的爆發點可能在2015年前後，前裝市場先行，後裝市場也會有很大機會。」

5.瑞薩電子三大ADAS方案

俯視監控提供了汽車周圍360度的視景，利用圖像識別技術是其正逐步發展成為環繞檢測系統。SH7766是一款圖像識別SoC，搭載了SH-4A內核、失真校正引擎、圖形、圖像識別引擎以及其他環繞檢測系統所需的硬體引擎。

6.NXP 360°全景泊車輔助解決方案

在車身前、後、左、右四個方向均安裝廣角攝像頭，並將四個廣角攝像頭同一時刻採集到的多路視頻影像畸變矯正後進行鳥瞰變換（透視變換），然後進行圖像拼接，合成一幅車身周圍的鳥瞰圖，最後在中控台的屏幕上顯示

方案優勢

· 高性能,PNX9530主頻高達351MHz，每個指令周期可執行8條指令。DDR2數據率達到533MHz/32位，能提供足夠內存帶寬來處理大量視頻數據· 低成本。能夠支持同時4路視頻輸入，且可以對視頻圖像進行畸變矯正和鳥瞰變換的處理器成本均遠遠高於PNX9530· 最多支持8路攝像頭輸入，具有很高的靈活性和擴展性·OSD疊加、倒車軌跡疊加、圖像分屏顯示、反交錯等均可通過DSP實現，無需額外專用晶元，最大限度降低系統複雜度和節省整機成本· 支持2路數字液晶屏輸出

7.TI ADAS的主要晶元方案

ADAS的方案包括了處理器、模擬器件和Sensor。在處理器技術上，TI本身最大的強項是DSP，目前以集成了DSP處理器和FPGA晶元瞄準了這一塊的市場。隨著幾大廠商，將DSP和ARMCortex-A系列的內核集成到一個處理器上，後者的方案又逐漸佔有了上鋒。「畢竟處理器的成本要低於FPGA，越是市場上量，趨勢越會是這樣。」蔣宏表示。

TI在ADAS上的嵌入式處理器主要是基於之前的OMAP處理器開發而來，TI在戰略移動處理器平台後，將數字處理器的重點放在了汽車等應用上。目前這款處理器的是一款集成了DSP、ADAS加速器和基於ARM的處理器，它也就是TI的Jacinto系列SoC。

據稱，最新一款異構處理器的命名為Jacinto6，包括了雙ARMCortex-A15內核、兩個ARMM4內核、兩個C66x浮點DSP、多個3D/2D圖形處理器GPU(Imagination)，並且還內置了兩個EVE加速器。

這款Jacintinto6SoC處理器的功能異常強大，無論是在處理娛樂影音方面，還是車載攝像頭的輔助駕駛，都達到業界目前最新的標準。

在信息娛樂方面，可以支持1080P的影像播放和話音、手勢和面部識別，各種消費類多媒體系統以及基於安卓和iOS的移動應用，包括MiraCast和MirrorLink的各種應用。

在虛擬儀錶盤上展示了導航的信息

在儀錶盤技術方面，Jacinto6 SoC可支持DLP增強現實和平視顯示器HUD，以及基於Linux開發的虛擬儀錶盤，將最新的導航、即時路況信息和汽車信息呈現在駕駛員眼前的儀錶盤上。

更為重要的是，帶DSP的處理器可以實現面向諸多應用的視覺和雷達系統，例如車道偏離報警，後視和環視攝像系統、碰撞報警和避讓、盲點檢測。

360度成像已經在國產車上採用。它是通過在車前後，以及左右後視鏡下的四個魚眼攝像頭拍攝的影像，通過處理器內置的DSP軟體演算法，直接將四個攝像頭的影像拼接而成，線性地呈現在駕駛員眼前的顯示屏上。蔣宏介紹，目前TI的方案優勢在於異構處理器能夠擁有更快的處理和響應速度，更真實地顯示出汽車在周圍環境下的位置。響應的時間和圖像的線性與真實度，是很關鍵的因素。

除了在泊車輔助攝像頭和360度全景泊車方面外，Jacinto6中的DSP還可以支持語音識別、手持識別和回聲消除等。這些技術，都會需要TI的技術夥伴們與之共同開發。難得的是，目前只需要一顆晶元，就可以支持到所有這些技術。在晶元成本和開發成本上，這應該是一個不小的優勢。

另外，要實現主動的安全，包括車道偏離報警和主動避讓，對處理器的反應時間和準確判斷上的要求更加嚴格。

8.Mobileye/ST強打影像處理器，猛攻高階車

據了解，Mobileye以專利EyeQ技術，並採用意法半導體的車用IC，推出效能強大的專用影像處理器，現已獲寶馬（BMW）、通用汽車、福特（Ford）和富豪（Volvo）、克萊斯勒（Chrysler）、雷諾（Renault）、奧迪（Audi）和雪鐵龍（Citroen）等高階車款導入，可望擴大雙方在車用市場的市佔。

　　與此同時，Mobileye與意法半導體合作的專用影像處理器能支援夜視輔助、行人偵測和車道偏離輔助預警系統（LDW）功能，可幫助駕駛在惡劣天候環境下，清楚辨識前方路況，進一步把關行車安全。

　　另一方面，兩家公司合作的專用影像處理器，不僅能透過影像輔助駕駛行車，亦能支援中長距離的雷達功能，可計算車子與前方車輛的距離，並依據車速去計算危險性高低，若是車速過快，或是與前車的距離過近，汽車系統會發動汽車做出自動減速動作，進而有機會降低車禍的發生率。