自去年世強(qiáng)基于瑞薩圖像識別SoC SH7766的360度環(huán)視ADAS方案在市場廣受好評后——“此方案已經(jīng)在國內(nèi)一個領(lǐng)先的大巴車上得到批量使用。”世強(qiáng)高級市場經(jīng)理胡越強(qiáng)表示。術(shù)業(yè)有專攻，在今年的慕尼黑上海電子展上，世強(qiáng)基于瑞薩車載SoC——R-Car系列的新成員R-Car V2H的全新先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)解決方案再度成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點(diǎn)。
最尖端的車載SoC——R-Car H2
"R-Car"是瑞薩車載SoC的一種昵稱，它面向在全新綜合SoC平臺上開發(fā)的車載信息系統(tǒng)。Renesas R-Car 系列為包括嵌入式導(dǎo)航裝置在內(nèi)的、從低端到高端的各種車載信息娛樂系統(tǒng)提供了一個高性能的平臺。R-Car系列為音頻和視頻、先進(jìn)的3D圖形，以及圖像識別等駕駛輔助功能提供了增強(qiáng)的多媒體處理功能。
這些增強(qiáng)的功能使第二代的R-Car系列非常適合針對高清顯示器和先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)ADAS等不斷進(jìn)化的車載信息系統(tǒng)的開發(fā)，實現(xiàn)汽車導(dǎo)航和TV/DVD等信息娛樂、與云聯(lián)網(wǎng)的IT信息、前后方視野等的駕駛輔助。
R-Car H2的最大特點(diǎn)是CPU搭載了多個高性能ARM內(nèi)核、4個低功耗內(nèi)核構(gòu)成了高規(guī)格的“R-Car”。尤其是作為車載信息系統(tǒng)LSI，R-Car H2在世界上最早支持“big.LITTLE計算”技術(shù)并且實現(xiàn)了低功耗和高性能。另一方面，通過將SH-4A固定用于實時處理，并確保了駕駛輔助等要求的實時性。
而針對ADAS應(yīng)用，瑞薩有專門的汽車圖像處理器R-Car V系列，如下圖1所示為瑞薩的ADAS產(chǎn)品線。瑞薩電子擁有明確的產(chǎn)品路線圖來支持汽車行業(yè)不斷增加的新需求。
圖1. 世強(qiáng)代理的瑞薩電子ADAS產(chǎn)品路線圖。
“世強(qiáng)此次帶來的高級汽車環(huán)視輔助駕駛系統(tǒng)方案就是基于R-Car V2H，它是在R-Car H2的基礎(chǔ)上針對ADAS應(yīng)用而專門定制的芯片，其在R-Car H2的基礎(chǔ)上做了精簡，例如R-Car V2H的CPU只搭載了 ARM 內(nèi)核，但這已經(jīng)足夠滿足目前ADAS系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理能力的需求了。” 胡越強(qiáng)在展會現(xiàn)場表示。
世強(qiáng)ADAS方案從SH7766升級到R-Car V2H
而在展會同期舉辦的“國際汽車電子創(chuàng)新技術(shù)大會”上，胡越強(qiáng)還做了題為“以無人駕駛為目標(biāo)的汽車ADAS解決方案”的演講。重點(diǎn)講述了世強(qiáng)此次帶來的基于R-Car V2H的高級汽車環(huán)視輔助駕駛系統(tǒng)方案的特點(diǎn)及其與前代基于SH7766的ADAS方案在性能上的對比。
圖2. 世強(qiáng)專家在上海“國際汽車電子創(chuàng)新技術(shù)大會”上演講。
全新R-CarV2H SoC與SH7766共用架構(gòu)、IP內(nèi)核以及軟件，并可進(jìn)行擴(kuò)展，構(gòu)筑配備圖像識別和視點(diǎn)轉(zhuǎn)換功能的ADAS應(yīng)用。
“目前，ADAS正以每2年4倍的性能提升速度在快速發(fā)展，可以說，每一代技術(shù)的更新進(jìn)步，都使得我們離無人駕駛的最終目標(biāo)又更進(jìn)了一步。” 胡越強(qiáng)表示，“從SH7766到R-CarV2H，世強(qiáng)新的ADAS方案在性能上主要有4個方面的提升。” 如下圖3所示為世強(qiáng)ADAS系統(tǒng)比較。
圖3. 世強(qiáng)ADAS的系統(tǒng)比較。
1、圖像顯示：2D—>3D Top View。
SH7766 配備瑞薩圖像識別引擎IMP-X2，而R-CarV2H則配備瑞薩最新的實時圖像處理單元IMP-X4內(nèi)核，IMP-X4在與IMP-X2保持?jǐn)?shù)據(jù)庫兼容性的同時，將處理性能提高至約八倍以上。對于一些應(yīng)用，R-CarV2H還支持最多六個獨(dú)立的輸入攝像頭通道，允許輕松實現(xiàn)360度攝像頭視圖和標(biāo)志識別。另外，通過IMP-X4與進(jìn)行處理判斷的同一芯片上的CPU之間的協(xié)作，在保持低功耗的同時實現(xiàn)了先進(jìn)的圖像識別性能。
“由于R-CarV2H的圖像處理能力是通過硬核引擎實現(xiàn)，處理速度較DSP方式(軟件算法)會更快，這就節(jié)省了大量的系統(tǒng)資源，相比而言，競爭方案只是實現(xiàn)了圖像的環(huán)視，世強(qiáng)的這個方案是真正意義上的輔助駕駛系統(tǒng)。”胡越強(qiáng)強(qiáng)調(diào)。
基于SH7766的ADAS方案只能支持4通道的模擬攝像頭，而新的以R-CarV2H為基礎(chǔ)的ADAS方案將支持 6路數(shù)字?jǐn)z像頭。由于處理性能的提升，新的方案將能實現(xiàn)3D Top View并且還可以隨時改變視角。
2、處理器內(nèi)核：SH4A—>ARM Cortex-A15雙核
瑞薩電子與ARM已有10年的合作，早在2003年就與ARM締結(jié)多處理器行業(yè)戰(zhàn)略合作伙伴合約。NEC電子(瑞薩電子的前身) 參與多處理器ARM11的開發(fā)，并且已經(jīng)應(yīng)用于包括R-Car等在內(nèi)的多個ASSP產(chǎn)品。瑞薩電子實現(xiàn)了世界頂級的ARM多核集成技術(shù)，R-Car H2擁有當(dāng)前世界最小面積的8核ARM core。
而搭載兩個ARM內(nèi)核的R-CarV2H將工作頻率由配備瑞薩自己的SH4A系列內(nèi)核的533MHz提高到了2GHz。胡越強(qiáng)進(jìn)一步指出：“采用ARM雙核，不只提高了處理速度，同時也使得用戶可以更加靈活的進(jìn)行移植，使得各種外設(shè)資源更加豐富。未來，我們會向著8核的方向發(fā)展。”
由于開發(fā)人員對ARM架構(gòu)很熟悉，即使缺乏經(jīng)驗的汽車應(yīng)用工程師，也能利用世強(qiáng)提供的ADAS參考方案，針對不同的車型和級別實現(xiàn)不同的功能和特性的擴(kuò)展。
3、功能安全(Functional safety)：ASIL-A—>ASIL-B
安全是汽車電子永恒的主題，為了實現(xiàn)系統(tǒng)的安全目標(biāo)，對系統(tǒng)架構(gòu)中的各個要素(Element)，如傳感器、控制單元和執(zhí)行單元(電機(jī))，都有功能安全需求。世強(qiáng)新的基于R-CarV2H的ADAS方案滿足車輛-功能安全國際標(biāo)準(zhǔn)ISO26262 ASIL-B等級，而去年推出的方案只滿足ASIL-A等級。
4、攝像頭網(wǎng)絡(luò)：NTSC—>Ethernet AVB
隨著智能手機(jī)與車載設(shè)備的聯(lián)動，云和大數(shù)據(jù)的運(yùn)用，以及ADAS的普及，利用車載以太網(wǎng)傳輸車載攝像頭影像成為發(fā)展的趨勢，SH7766 支持 NTSC攝像頭，而R-CarV2H則轉(zhuǎn)換到了Ethernet AVB模式。傳輸速度也從100Mbit/s提升到1Gbit/s，新的方案還能夠減少車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)布線，提高車輛的數(shù)據(jù)傳輸安全性。
不只是環(huán)視，在主動安全上更進(jìn)一步
“ADAS通常包括360度環(huán)視，車道保持，防撞三部分，而競爭方案實現(xiàn)的全景(視覺輔助系統(tǒng))只是ADAS三分之一的功能。對于視覺輔助系統(tǒng)，圖像處理器僅須具備影像校正和顯示功能;而對于車道保持，防撞等駕駛警示/輔助系統(tǒng)則要能進(jìn)行影像辨識，技術(shù)難度更高一個級別。” 胡越強(qiáng)指出。
世強(qiáng)此次帶來的這套環(huán)視ADAS系統(tǒng)方案具有強(qiáng)大的圖像處理能力，能實現(xiàn)超清晰圖像和高品質(zhì)色彩還原;完美的畫面明暗表現(xiàn)，來自高動態(tài)范圍的自動調(diào)整;且只有極低的CPU占有率和功耗。此方案可以適用于汽車安全系統(tǒng)，如車道偏離警告系統(tǒng)(LDW)、車道保持輔助系統(tǒng)(LKAS)等典型的ADAS應(yīng)用。如下圖4所示為世強(qiáng)ADAS架構(gòu)。
圖4. 世強(qiáng)高級汽車環(huán)視輔助駕駛系統(tǒng)方案架構(gòu)。
從圖中可以看到，該方案具有6個數(shù)字?jǐn)z像頭，可以實現(xiàn)360度環(huán)視功能。而傳感器融合ECU則能夠幫助駕駛員創(chuàng)建物體地圖，進(jìn)行現(xiàn)狀分析，還可以輔助駕駛員做出決策。俯視的控制ECU能實現(xiàn)自動泊車，緊密周邊觀望，行人識別，停車位檢測。下圖是現(xiàn)場的Demo演示。
圖6. 實例展示。
實例展示1——兩種標(biāo)定模式可以選擇
該方案有全自動標(biāo)定模式和精準(zhǔn)標(biāo)定模式兩種標(biāo)定模式可以選擇。“ 我們的全自動標(biāo)定模式是強(qiáng)大、可靠的，并不需要相機(jī)安裝角度的苛刻要求，適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)。”胡越強(qiáng)指出。
依托動態(tài)范圍控制(DRC ，Dynamic Range Control)功能，可以實現(xiàn)亮度控制，還能調(diào)整復(fù)合視頻亮度，補(bǔ)償過亮和過暗，以便駕駛員更清晰地看清圖像顯示。這使得在光照條件很差，或惡劣環(huán)境條件下，采用半自動精準(zhǔn)校定工具，提供最好的標(biāo)定結(jié)果。
實例展示2——超級虛擬相機(jī)模式
“我們在后視的時候，有一個魚眼矯正功能，魚眼會讓駕駛員感到圖象不直觀，我們采用硬件矯正的功能，我們通過矯正曲線拉直，還原成一個真實的視圖。” 胡越強(qiáng)說道。
圖像渲染器(IMR， Image Render Engine)視點(diǎn)轉(zhuǎn)換引擎可實時制作出因視頻輸入或場景而異的視點(diǎn)俯視圖像，利用三角網(wǎng)格校正失真的模式、自動生成矩形網(wǎng)格內(nèi)的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)，對圖像進(jìn)行失真校正，旋轉(zhuǎn)，縮小或放大。
“超級虛擬的相機(jī)模式，讓我們可以生成在任意視角下的虛擬視圖，任意使用虛擬相機(jī)參數(shù)，焦點(diǎn)，生成視圖，魚眼和針眼相機(jī)都適合。”
實例展示3——基于環(huán)視基礎(chǔ)的車道偏離預(yù)警系統(tǒng)
基于環(huán)視的車道偏離技術(shù)打開了新的領(lǐng)域，擴(kuò)展了環(huán)視駕駛輔助系統(tǒng)的應(yīng)用。
實例展示4——環(huán)視俯視畫面的多種選擇
俯視圖可視范圍可擴(kuò)展，俯視圖的分割或融合可選擇。俯視圖的可見區(qū)域大小能夠一鍵更改，具有完美拼接和分割效果，還有多種模塊的備選(包括：3D效果的環(huán)視界面、DVR 、基于3G的視頻查看和信息管理、語音倒車指南等)。
未來向更智能化ADAS演進(jìn)
以上的4個實例展示只是世強(qiáng)360度環(huán)視ADAS高級汽車駕駛輔助系統(tǒng)方案所能實現(xiàn)的一部分功能展示。未來，世強(qiáng)將和前裝車廠更加緊密的合作，開發(fā)更加智能化的ADAS方案，實現(xiàn)更深層次的主動安全高級駕駛輔助功能。
“自動駕駛是在先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)——ADAS技術(shù)基礎(chǔ)上的演進(jìn)，ADAS 是一個正在發(fā)展的應(yīng)用，OEM廠已經(jīng)為汽車駕駛定義了長期的目標(biāo)。預(yù)測到2020年會逐步實現(xiàn)主動安全，最終會以2025年為時間節(jié)點(diǎn)，屆時，無人駕駛汽車將真正駛進(jìn)現(xiàn)實。” 胡越強(qiáng)預(yù)測。
