放開(kāi)方向盤(pán)更安全！ 圖像傳感器是ADAS和自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵

隨著先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)越來(lái)越先進(jìn)，我們作為駕駛員，正面臨著挑戰(zhàn)將越來(lái)越多的控制和決策權(quán)交給汽車本身。這代表了信心的一個(gè)重大飛躍，盡管在最近的歷史中已證實(shí)機(jī)器在一些領(lǐng)域不會(huì)像人類那樣犯錯(cuò)和做出錯(cuò)誤判斷。

隨著深度投入開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體方案用于ADAS，安森美半導(dǎo)體處于有利地位，客觀地看待定義的汽車自動(dòng)化程度的進(jìn)展，包括ADAS邁向全自動(dòng)駕駛，以及圖像傳感正發(fā)揮日益重要的作用。

圖像傳感技術(shù)的強(qiáng)固性以及檢查、平衡、標(biāo)準(zhǔn)和更多正實(shí)施的措施對(duì)于消除安全和可靠性顧慮至關(guān)重要。這將讓汽車制造商和最終消費(fèi)者有信心“放手”方向盤(pán)，讓汽車自動(dòng)駕駛。

想要保持控制我們所乘坐的車輛完全可理解，但從統(tǒng)計(jì)上說(shuō)，這是我們所能做的最危險(xiǎn)的事情之一。美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局(NHTSA)對(duì)200多萬(wàn)起交通事故進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)94%的交通事故是駕駛員的過(guò)錯(cuò)。其余6%由車輛、環(huán)境和“未知原因”平分。事實(shí)上，許多與車輛有關(guān)的事故可能是由于輪胎或剎車保養(yǎng)不善所致，而這最終是人未采取行動(dòng)的結(jié)果。

深入研究更多的細(xì)節(jié)，幾乎四分之三的駕駛員引發(fā)的事故都是由于錯(cuò)誤的決策或識(shí)別錯(cuò)誤造成的。這些因素相當(dāng)于約150萬(wàn)起車禍。

當(dāng)然，產(chǎn)生這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的汽車的自動(dòng)化程度相對(duì)較低，即使與今天的車輛相比也是如此，因此人們可以說(shuō)，這種分析已經(jīng)過(guò)時(shí)了。然而，汽車最危險(xiǎn)的一面仍然在于駕駛員。

雖然有些人可能會(huì)把邁向全自動(dòng)駕駛視為一場(chǎng)革命，但這更是一場(chǎng)快速演變，伴隨不同階段。美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)(SAE)定義并記錄了從完全依賴駕駛員的車輛到只有乘客的無(wú)人駕駛有六個(gè)步驟。

SAE J3016中的每個(gè)階段顯示了車輛的關(guān)鍵功能是如何逐漸從駕駛員手中移到車輛及其系統(tǒng)的。今天許多車輛處于SAE一級(jí)，有些處于二級(jí)-盡管幾乎在所有情況下自動(dòng)化都是可選的，駕駛員可選擇隨時(shí)返回到0級(jí)。

圖1：SAE J3016定義了邁向全自動(dòng)駕駛的主要步驟和階段[SAE International版權(quán)所有]

這個(gè)問(wèn)題的真正癥結(jié)有兩個(gè)方面。首先，能夠設(shè)計(jì)出比人類更能感知環(huán)境和做出決策的車輛系統(tǒng)。一旦能夠做到這一點(diǎn)，自動(dòng)駕駛汽車就能實(shí)現(xiàn)對(duì)道路安全作出重大貢獻(xiàn)的主要目標(biāo)。

第二個(gè)挑戰(zhàn)將是汽車制造商使公眾信服，這些現(xiàn)代車輛比由人駕駛的前輩更安全。這種意識(shí)從早期的采納者轉(zhuǎn)到懷疑論者將需要數(shù)年甚至一代人的時(shí)間。

對(duì)環(huán)境的有限感知已經(jīng)存在于汽車上很多年了?，F(xiàn)在很多汽車都有超聲波傳感器警告物體被接近，但它們只能在低速停車或操縱汽車時(shí)才能工作。下一代設(shè)備基于24 GHz雷達(dá)技術(shù)和自動(dòng)巡航控制技術(shù)，使車輛與前車保持最小距離。

雖然所有這些傳感器都提供了某種形式的環(huán)境感知，但其程度非常有限。一條從“檢測(cè)”到“機(jī)器視覺(jué)”的直接路徑是將視覺(jué)傳感器應(yīng)用到車輛的ADAS系統(tǒng)中。我們已實(shí)現(xiàn)由多個(gè)圖像傳感器為ADAS系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)信息以作決策。

結(jié)合精密的圖像處理算法和專用/優(yōu)化的硬件，現(xiàn)代圖像傳感器能夠檢測(cè)和識(shí)別車輛路徑中或在軌道上移動(dòng)進(jìn)入其路徑的靜態(tài)物體和移動(dòng)物體。

然而，由于ADAS系統(tǒng)和駕駛員越來(lái)越依賴圖像傳感器進(jìn)行危險(xiǎn)檢測(cè)，因此絕對(duì)可靠性的重要性增加了，從而增加了圖像傳感器制造商的風(fēng)險(xiǎn)。作為現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中的安全至關(guān)重要的要素，視覺(jué)系統(tǒng)現(xiàn)在屬于乘用車安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262的范圍。

ISO 26262通常被稱為“功能性安全”，與許多標(biāo)準(zhǔn)不同，它不是測(cè)試可靠性的手段，而是定義了一個(gè)完整的流程，確保設(shè)計(jì)工藝、制造和使用壽命變化控制的每個(gè)方面都將圖像傳感器的安全工作作為從概念到退出市場(chǎng)的每一步的主要標(biāo)準(zhǔn)。

鑒于現(xiàn)代圖像傳感器的高密度和復(fù)雜性，故障條件存在或發(fā)展的可能性相對(duì)較高。而有了這些知識(shí)，ISO 26262提供一個(gè)理想的框架來(lái)建立能夠自我管理故障條件的超安全視覺(jué)系統(tǒng)。

圖像傳感器的故障有多種形式，它們可能只影響單個(gè)像素，或整行，或傳感器的一個(gè)區(qū)域。它們可能是模擬或數(shù)字的，固定的或動(dòng)態(tài)的，可能有一系列的成因，包括部分器件故障、與電源有關(guān)的問(wèn)題、噪聲甚或環(huán)境輻射。

ADAS系統(tǒng)所依賴的圖像傳感器包含硬件和算法，用于檢查已定義為ISO 26262流程一部分的故障條件。這意味著，當(dāng)故障可能發(fā)生時(shí)，傳感器本身就能夠檢測(cè)和緩解這些故障，從而確保ADAS系統(tǒng)能夠信任它正在接收的信息。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，現(xiàn)代汽車擁有能夠“自我修復(fù)”的“眼睛”。作為駕駛員，您對(duì)道路安全所能做出的最大貢獻(xiàn)就是信任正在實(shí)施的精密的、自我檢查的系統(tǒng)。相信放開(kāi)方向盤(pán)-更安全!