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深究Subaru汽車Eyesight駕駛輔助平台之開發
 

【作者: Joseph Notaro】   2021年02月17日 星期三

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汽車市場的要求極高和競爭異常激烈,這已經不是什麼秘密了。要證明引入新功能的成本是合理的,製造商需要確認消費者願意購買它們。先進駕駛輔助系統(ADAS)的持續發展就是個很好的例子,因為它解決了買家重視的兩個關鍵特徵:方便和安全。


越來越多的人認為ADAS可提高安全性。 由Subaru開發的EyeSight系統已獲產業專家和車主認可其與其他系統整合的方式可提供便利性和安全性。該系統使用立體機器視覺來辨識道路狀況、交通訊號和潛在危險,並用此資訊來控制車輛的速度,並在需要採取行動時提醒駕駛。



圖一 : EyeSight系統使用立體機器視覺來辨識道路狀況、交通訊號和潛在危險,並用此資訊來控制車輛的速度,並在需要採取行動時提醒駕駛。
圖一 : EyeSight系統使用立體機器視覺來辨識道路狀況、交通訊號和潛在危險,並用此資訊來控制車輛的速度,並在需要採取行動時提醒駕駛。

人們對EyeSight系統興趣斐然的是Subaru汽車和安森美半導體如何密切合作開發該方案。在垂直整合的產業中,這是不尋常的。從層次上而言,是按層級安排的。通常汽車製造商主要是與一線供應商合作,而一線供應商則與二線供應商合作,依此類推。安森美半導體向一線和二線製造商供貨。


在這種情況下,安森美半導體與汽車製造商有著直接的技術合作關係,因為Subaru汽車本身就參與了演算法開發和感測器選擇,以優化整體系統性能,滿足其車輛級別的要求。該系統被設計為車輛功能的一部分,而不是添加到車輛上增強功能。


EyeSight系統採用了兩個AR0231AT CMOS圖像感測器。這些構成了ADAS系統的前視「眼睛」,看前方的道路。安森美半導體也提供了在上一代EyeSight系統中使用的圖像感測器AR0132AT。安森美半導體現已出貨超過1.2億顆圖像感測器用於基於拍攝相機的ADAS。


密切合作的好處

從圖像捕捉到資料分析,在訊號鏈的每個點都必須解決提高像EyeSight系統這樣的ADAS的性能。為了避免出現品質差的資料導致系統演算法性能不佳的典型問題,Subaru汽車致力於選擇一種高性能感測器,以確保將高品質資料登錄其高性能演算法,從開始就開發「高性能入,高性能出」的架構。


從經典意義上來說,資料是二進位位元,但是該流需要起源於某個地方。在ADAS中,起點是用於監視真實世界(車輛內外)的感測器。感測器的品質直接決定著資料的品質。按照任何製造商的標準,AR0231AT都有令人印象深刻的資料表。但是像Subaru汽車這樣的OEM廠商,曾與一線廠商合作提供完整系統,並非真正對圖像感測器的資料表上的數位感興趣,無論它們可能有多令人印象深刻。可以理解的是,他們感興趣的是資料的品質以及這些資料如何?明他們實現所需的車輛系統性能。


瞭解應用場域

為了充分瞭解客戶的需求,安森美半導體的工程師必須更熟悉終端應用。由於兩個工程團隊密切合作,因此雙方都完全支持這種知識交流。


這涉及取得一個需求,並將其轉化為感測器性能。聽起來似乎很簡單,但實際上,從雙方角度來看,都需要對問題有深刻的理解,並需要某種方式來創建可以跨兩個場域的通用語言。


例如,Subaru汽車需要該系統能夠在所有光照條件下讀取交通訊號。在LED技術出現之前,路燈很可能直接由交流電源以50 Hz或60 Hz的線路頻率供電。車輛上的傳統照明將由12V DC驅動,因此處於穩定狀態。LED技術已經改變了所有這一切,現在,LED被用於路燈和車輛。這些器件通常由高頻調製方波驅動,這意味著它們很可能在各種不同頻率下開和關。對於應該使用什麼頻率沒有通用的標準,實際上,該頻率將取決於許多因素,包括所需的發光水準。這可能會在不同的環境條件下發生變化,因此LED閃爍的速率可能會發生很大變化。


由於CMOS圖像感測器以高捕捉率運行,因此當許多LED開關時,將無法完全捕捉圖像的可能性增加。如果在捕捉時關閉了太多的LED,則圖像可能顯示出燈已熄滅,或無法識別訊號。為了滿足客戶的需求,有必要瞭解LED閃爍與反饋ADAS的資料品質之間的關係。更重要的是,安森美半導體的工程師必須採用某種方法在感測器中來減輕LED閃爍的影響,以至於它不再是系統整體性能的一個限制因素。



圖二 : 正 常 模 式 的 視 覺 LED(左)與採 用 抑 制 LED閃 爍 的 方 案 (右)比較
圖二 : 正 常 模 式 的 視 覺 LED(左)與採 用 抑 制 LED閃 爍 的 方 案 (右)比較

緩解LED閃爍(LFM)是安森美半導體CMOS圖像感測器的一個特性,符合車規。但工程團隊仍有必要修改和改進AR0231AT中的抑制閃爍,以實現可接受的定義。實際上,安森美半導體的工程師提供的感測器甚至超越了客戶的期望。


必須修改感測器以滿足客戶要求的其他例子包括改善動態範圍和增加視野。同樣,這些不是客戶的直接要求,它們是安森美半導體的工程師需要實施的間接方案,因此它們可以滿足客戶的要求。



圖三 : 動態範圍差(左)與同類最佳的高動態範圍(右)比較
圖三 : 動態範圍差(左)與同類最佳的高動態範圍(右)比較

在此案例研究中,很明顯,對於任何半導體製造商來說,滿足一線供應商或可能是二線供應商甚至是三線供應商的需求,都很難極其準確地詮釋最終客戶的需求,而這些需求足以影響所需變更。


這就是安森美半導體理念所體現的優勢所在-「安森美半導體提供工具讓客戶極大化所長」確實變得顯而易見。 安森美半導體與Subaru汽車密切合作,能夠提供超越預期的產品。展望未來,安森美半導體期待與OEM在垂直市場的頂端進行更緊密的合作,與系統整合商也密切的合作,因為這能實現真正的技術突破。


(本文作者Joseph Notaro為安森美半導體全球汽車策略和業務拓展副總裁)


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