基于FPGA平臺的駕駛輔助應(yīng)用加速發(fā)展

眾所周知，在過去50年時間里，安全帶、前置氣囊、安全帶預(yù)緊器、防抱死制動(ABS)以及側(cè)邊氣囊等汽車安全系統(tǒng)的應(yīng)用大大降低了汽車事故的傷亡率?，F(xiàn)在，汽車生產(chǎn)商在汽車安全方面付出更多努力，特別是在汽車駕駛輔助系統(tǒng)方面做出了許多創(chuàng)新。駕駛輔助(DA)技術(shù)在進(jìn)一步提高安全性的同時還將帶來革命性的嶄新駕駛體驗。包括工具、IP和芯片在內(nèi)的FPGA平臺將在實現(xiàn)這一誘人前景的過程中扮演關(guān)鍵角色。

賽靈思公司汽車系統(tǒng)架構(gòu)師和駕駛輔助專家Paul Zoratti表示：“汽車生產(chǎn)商在汽車中集成的駕駛輔助系統(tǒng)可以幫助司機(jī)做得更好。駕駛輔助系統(tǒng)能夠以報警等形式為司機(jī)提供多種信息，幫助司機(jī)在任何情況下做出更準(zhǔn)確的選擇，從而使駕駛更安全。”

得益于電子技術(shù)的發(fā)展以及OEM廠商在此基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，駕駛輔助系統(tǒng)的能力相當(dāng)強(qiáng)大，而未來的潛力更是令人驚嘆。

關(guān)注汽車電子行業(yè)的Semicast公司首席分析師Colin Barnden認(rèn)為，汽車生產(chǎn)商和一級供貨商以及研究人員對駕駛輔助系統(tǒng)的研究已有幾十年的時間，但只是在過去的10年多時間里，電子系統(tǒng)和設(shè)計技術(shù)才發(fā)展到足夠高的水平，OEM廠商才欣然接受并將其配置于汽車內(nèi)。Barnden表示：“駕駛輔助系統(tǒng)在如此短的時間里取得如此大的發(fā)展確實令人感到驚奇。”

目前，OEM廠商及其供應(yīng)商，甚至零配件電子控制單元(ECU)制造商都正在提供及設(shè)計多種駕駛輔助系統(tǒng)(見圖1)。駕駛輔助系統(tǒng)可以幫助司機(jī)更快更好地停車，與前車保持安全距離，還可以通知司機(jī)他們此前可能無法看到的危險，并幫助他們安全地更換車道。

許多此類系統(tǒng)在幾年前出現(xiàn)時還都是相當(dāng)簡單的技術(shù)。但OEM廠商很快就發(fā)展出更復(fù)雜的系統(tǒng)，而現(xiàn)在又在將這些系統(tǒng)集成為“傳感器融合技術(shù)”，即融合多種駕駛輔助系統(tǒng)，每個系統(tǒng)獨(dú)立工作，但都使用源于相同的共享傳感器的輸出。這樣就可以為司機(jī)提供更精確的周邊環(huán)境信息，幫助他們做出更準(zhǔn)確的決定，并提供更安全更豐富的駕駛體驗。要實現(xiàn)這些，就需要更強(qiáng)大的高級計算技術(shù)。這也是FPGA平臺可以大展身手的地方。

停車系統(tǒng)的快速演化

大約10年前，OEM廠商推出了第一代輔助駕駛系統(tǒng)——倒車輔助系統(tǒng)。倒車輔助系統(tǒng)包括安裝在車尾的一系列傳感器，可通過超聲波或雷達(dá)信號測量與車后物體的距離。在司機(jī)倒車時，傳感器通常會發(fā)出“嗶嗶”的提醒聲，且提醒聲的頻率會隨著汽車離障礙物距離的縮短而增加。當(dāng)汽車離障礙物的距離小于四英寸時，提醒聲會變成固定音調(diào)的報警音。

Barnden表示：“這一功能非常有用，特別是當(dāng)駕駛大型車輛(如載貨車)的時候。但這只是最基本的系統(tǒng)，實際上并沒有集成智能功能，所有工作和判斷仍然必須由司機(jī)完成。當(dāng)汽車靠近其他物體時，系統(tǒng)會發(fā)出警報，但最終還得由司機(jī)決定是繼續(xù)倒車還是停下來。”

倒車輔助系統(tǒng)是部署最廣泛的系統(tǒng)，也是OEM供貨批量最大的駕駛輔助系統(tǒng)。2007年，汽車生產(chǎn)商在歐洲生產(chǎn)的500萬輛汽車中以及在美國生產(chǎn)的200萬輛汽車中均安裝了倒車輔助系統(tǒng)，全球的總安裝量約為1000萬。也就是說，2007年生產(chǎn)的汽車中大約6輛車中有1輛安裝了倒車輔助系統(tǒng)。“我預(yù)計這一數(shù)字在所有地區(qū)還會進(jìn)一步增長，因為這一功能既有用又簡單，并且還不貴。”Barnden說。

OEM廠商將這一技術(shù)向前推進(jìn)了一步，增加了智能系統(tǒng)從而創(chuàng)造出被稱為停車輔助(Park Assist)的新駕駛輔助系統(tǒng)。安裝在汽車后號牌附近的攝像頭可連接至司機(jī)座位前面的導(dǎo)航顯示系統(tǒng)，倒車時，導(dǎo)航系統(tǒng)會自動激活攝像頭，這樣司機(jī)就能看到汽車距離后面的物體到底有多近。有些系統(tǒng)還能進(jìn)行一些基本的圖像識別，并在屏幕上顯示一些可視線索，這樣司機(jī)就可以獲得應(yīng)該何時打輪等信息。

Barnden指出，奔馳和寶馬等OEM廠商在5年前就開始在其最高端的車型中提供停車輔助系統(tǒng)?，F(xiàn)在，這一技術(shù)更多地出現(xiàn)在更為主流的車型中，特別是 SUV，因為司機(jī)很難通過向背后看或從后視鏡中確定車后的障礙。Barnden表示，2007年售出的汽車中配有停車輔助系統(tǒng)的共有100萬輛。

下一代系統(tǒng)則是自動停車，凌志(Lexus)汽車在幾年前就率先在其LS系列豪華車型中安裝了自動停車系統(tǒng)。

在自動停車系統(tǒng)中，幾個近身傳感器(包括超聲波傳感器和攝像頭)遍布車身周圍。當(dāng)司機(jī)倒車時，系統(tǒng)會檢查本車與其它停放車輛之間的距離，并報告空間是否足夠。實際上，系統(tǒng)還可以做更多工作。根據(jù)司機(jī)的最終判斷和確定的方向，自動停車系統(tǒng)會完成剩下的所有任務(wù)，自動將車停放好。

Barnden表示：“司機(jī)只需按動一個按鍵，汽車就會自動停好，這確實令人著迷。也許你認(rèn)為能夠自動停車的汽車是20或25年以后的事情，但今天的 OEM廠商就已經(jīng)做到了。”

停車輔助系統(tǒng)能夠全方位地對車身周圍進(jìn)行測量，并迅速計算每一邊與其它物體的距離。“這個系統(tǒng)能夠了解停車時的操作步驟，是因為設(shè)計師已經(jīng)將停車算法編程入系統(tǒng)中。因此，系統(tǒng)知道應(yīng)當(dāng)向哪個方向打輪，相對于后面的車輛應(yīng)當(dāng)如何向前移動，以及停車所需的所有參數(shù)。”Barnden補(bǔ)充道。

在這方面，日本的OEM廠商比世界其它地方提前3到5年，但歐洲的汽車生產(chǎn)商也已開始采用停車輔助系統(tǒng)。“這一功能在美國并不普遍，但毫無疑問，它最終也會流行起來。”Barnden表示。最初應(yīng)用于高端汽車的停車輔助系統(tǒng)正逐漸應(yīng)用于較小的日本和歐洲汽車，并且在城市中非常流行，因為大城市中很難尋找到寬敞的停車空間。

Barnden認(rèn)為：“更令人驚奇的是，停車輔助系統(tǒng)非?？煽?，并且特別精確，這令人難以置信。”隨著這一技術(shù)越來越常見，司機(jī)很可能將會越來越相信停車輔助系統(tǒng)要比自己停車更好。

Barnden解釋道：“如果交給計算機(jī)一項相對獨(dú)立的任務(wù)，那么計算機(jī)通常做得比人要好。” 然而，駕駛輔助系統(tǒng)的關(guān)鍵特點之一是司機(jī)在控制汽車方面具有最終決定權(quán)，具有比自動系統(tǒng)更高的優(yōu)先控制權(quán)。

汽車巡航控制的快速演化[!--empirenews.page--]

過去10年時間里，駕駛輔助應(yīng)用中快速發(fā)展的另一個領(lǐng)域是汽車巡航控制。

OEM廠商提供標(biāo)準(zhǔn)巡航控制功能已經(jīng)有幾十年的時間，但這些系統(tǒng)并不具備智能性。在傳統(tǒng)的汽車巡航控制方式下，用戶可通過按鍵設(shè)定汽車的速度。但是，如果司機(jī)不夠?qū)Ｗⅲ嚲蛯⒈３诌@一速度，從而有可能駛向路邊或直接撞向前面的車輛或物體。

大約8年前，奔馳開始在其S級汽車中安裝被稱為自動巡航控制的智能駕駛輔助系統(tǒng)，利用前向雷達(dá)來測量與前車之間的距離。司機(jī)按下按鈕，選擇他們希望與前車保持2秒、3秒或更長時間的行車間距(headway)，然后，系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)速度，以保持指定的行車間距。

Barnden表示最近推出的第二代自動巡航控制系統(tǒng)實際上還可以控制制動。“如果前面的車減速而離你的車太近，系統(tǒng)會稍微剎車以保持設(shè)定的2秒或3秒的安全車距。”

同樣，如果前面的車輛緩慢前行，自動巡航控制系統(tǒng)也會減速慢行，始終保持與前車的安全距離。

Barnden認(rèn)為，盡管這種系統(tǒng)比傳統(tǒng)的巡航控制更為高級一些，但根據(jù)駕駛輔助系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，此類自動巡航控制仍然只是眾多基本高級系統(tǒng)中的一個。更先進(jìn)的自動巡航控制系統(tǒng)還可以幫助發(fā)動機(jī)安全地處理停停走走(stop-and-go)的情況，可適應(yīng)快速的速度變化，并始終保持合理的距離。實際上，有些系統(tǒng)現(xiàn)在就可以做到這一點了。

2007年，OEM廠商售出了100萬輛配有自動巡航控制系統(tǒng)的汽車。Barnden預(yù)期隨著這一技術(shù)的大眾化部署，這一數(shù)字會大幅增長，特別是在歐洲和日本。

實際上，OEM和供應(yīng)商已經(jīng)在加快研發(fā)結(jié)合了攝像頭與雷達(dá)系統(tǒng)的第三代自動巡航控制系統(tǒng)，保證汽車在其車道上的速度，并且還可以預(yù)測因為其它車輛并道所帶來的危險(如靠得太近)。

Barnden說：“第三代系統(tǒng)增加了更多智能性，能夠更好地預(yù)測前面的危險離你有多遠(yuǎn)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，系統(tǒng)還可以確定在何種情況下可以忽略這種危險，或者是發(fā)出報警信號并采取預(yù)防性措施以避免撞車。”

夜視系統(tǒng)與威脅評估

駕駛輔助系統(tǒng)的另一個發(fā)展領(lǐng)域是幫助司機(jī)更清晰地看清前方的路況。

一個基本的例子是夜視。此類系統(tǒng)通常采用紅外照明或熱成像技術(shù)的攝像頭，并利用汽車的導(dǎo)航系統(tǒng)向司機(jī)顯示熱敏感或紅外圖像。夜視系統(tǒng)對于夜間及時分辨并避免撞上行人和動物非常有用。由于夜視技術(shù)目前成本尚高，因此OEM通常僅在其最高端車輛(如奔馳S級和寶馬7系列)中才提供這一系統(tǒng)。然而，隨著技術(shù)的演化，夜視系統(tǒng)將會逐漸進(jìn)入主流車輛。

OEM廠商2007年在全球范圍內(nèi)售出了約80萬輛配有夜視系統(tǒng)的汽車。Barnden預(yù)期2015年這一數(shù)字將會增長到300萬輛。

車道偏離報警系統(tǒng)

駕駛輔助系統(tǒng)的另一應(yīng)用是車道偏離報警系統(tǒng)。

OEM廠商提供的盲點探測系統(tǒng)利用位于汽車側(cè)面或后端的雷達(dá)傳感器或攝像頭來監(jiān)視是否有其它車輛接近司機(jī)的盲點。如果有，系統(tǒng)會顯示報警燈通知司機(jī)，這樣就可以減少司機(jī)回頭的時間，從而讓他們更好地集中于前方路況。

Barnden正在觀察盲點探測系統(tǒng)是否會形成新的市場。他指出，2007年汽車行業(yè)售出的裝備有盲點探測系統(tǒng)的汽車約為30萬輛。通常，OEM廠商僅在高端車型中提供此類系統(tǒng)，如奧迪Q7豪華版SUV。

Barnden認(rèn)為，將盲點探測系統(tǒng)與其它駕駛輔助系統(tǒng)相結(jié)合，將會變得更具吸引力。例如，如果司機(jī)分神察看盲點區(qū)域的情況時，自動巡航控制系統(tǒng)會檢測到速度下降并做相應(yīng)調(diào)整。

Barnden說：“這也是為什么駕駛輔助系統(tǒng)如此有趣的原因，所有這一切結(jié)合起來將會大大改變駕駛體驗，為司機(jī)提供有用的建議。”

Barnden認(rèn)為另一項新興的駕駛輔助技術(shù)——車道偏離報警系統(tǒng)頗具潛力，而且FPGA在這些系統(tǒng)中的應(yīng)用也前景可觀。

車道偏離報警系統(tǒng)通常采用安裝在后視鏡上的攝像模塊來收集前方道路的圖像。Barnden說：“系統(tǒng)中通常采用DSP(近來也更多地采用FPGA)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，識別路面的白色車道線，幫助司機(jī)確定所處的車道。如果司機(jī)犯困或忙于調(diào)節(jié)收音機(jī)頻道時汽車突然轉(zhuǎn)向另一車道，系統(tǒng)會發(fā)出聲音報警、輕搖司機(jī)座位或振動方向盤來提醒司機(jī)。”

如果司機(jī)在更換車道前打了轉(zhuǎn)向燈，那么系統(tǒng)不會發(fā)出警報。因此，這一技術(shù)不僅可以在司機(jī)意外偏離車道時進(jìn)行報警，還可以促使司機(jī)養(yǎng)成良好的駕駛習(xí)慣。

目前，OEM廠商在其最高端車型(如標(biāo)志雪鐵龍、寶馬、凱迪拉克和別克)中安裝了車道偏離報警系統(tǒng)，2007年，這些車型售出了不到100萬輛。 Barnden說：“作為增長最快的應(yīng)用之一，未來十年內(nèi)配備這一系統(tǒng)的汽車將會增長到1700萬輛。預(yù)計到2015年會有1/4的汽車采用這一技術(shù)。”

與車道偏離報警系統(tǒng)類似，另一項新興的駕駛輔助技術(shù)——標(biāo)志識別(sign recognition)也采用前視攝像頭來讀取道路兩側(cè)的交通標(biāo)志。Barnden表示：“假如系統(tǒng)看到一個限速標(biāo)志并檢測到汽車剛剛駛過該標(biāo)志，那么就會在儀表盤的顯示屏上顯示當(dāng)前區(qū)域限速30mph。系統(tǒng)也會顯示司機(jī)沒有注意到的標(biāo)志，如‘紅燈禁止右轉(zhuǎn)’等。”

Barnden認(rèn)為，交通標(biāo)志識別系統(tǒng)仍然處于開發(fā)階段，在推向市場之前仍然必須克服一些挑戰(zhàn)。 例如，如果駕車經(jīng)過一系列非?？拷臉?biāo)志，系統(tǒng)必須決定優(yōu)先顯示什么標(biāo)志。一塊路標(biāo)可能顯示“限速35mph”，而另一塊則顯示“前方有滑坡”，很明顯，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先顯示更緊急的標(biāo)志。

Barnden表示：“這一技術(shù)非常有用。駕駛輔助系統(tǒng)可以將信息提供給司機(jī)，但駕車的責(zé)任仍然在司機(jī)本人。”

未來：FPGA平臺推動傳感器融合

盡管在過去10年時間里，駕駛輔助系統(tǒng)在所有這些方面的發(fā)展都很迅速，但專家認(rèn)為真正的創(chuàng)新才剛剛開始。事實上，負(fù)責(zé)設(shè)計駕駛輔助系統(tǒng)和其它汽車電子系統(tǒng)的設(shè)計人員正在致力于將所有這些功能結(jié)合起來。例如，利用一組傳感器完成多項任務(wù)，并將它們與汽車中的其它ECU相連。這樣就可以降低系統(tǒng)成本以及系統(tǒng)連接的布線復(fù)雜性，從而降低燃料消耗。最終，汽車會變得更舒適并且更環(huán)保。

整合這些先進(jìn)系統(tǒng)的關(guān)鍵是采用FPGA平臺。許多使用超聲波、雷達(dá)和攝像頭傳感器技術(shù)的第一代和第二代系統(tǒng)都依賴于DSP、或DSP與FPGA的組合來完成駕駛輔助系統(tǒng)所需要的快速計算。但是，隨著駕駛輔助系統(tǒng)變得更為復(fù)雜，特別是開發(fā)人員尋求利用一組傳感器來完成多項駕駛輔助系統(tǒng)任務(wù)，專家認(rèn)為，僅采用 DSP的系統(tǒng)無法高效地完成工作。因此，F(xiàn)PGA的作用將得到擴(kuò)展。[!--empirenews.page--]

例如，賽靈思公司的Zoratti認(rèn)為，將基本的車道偏離報警系統(tǒng)擴(kuò)展為可同時實現(xiàn)交通標(biāo)志識別和前方車燈識別的系統(tǒng)需要強(qiáng)大的計算能力以及高級算法開發(fā)。

Zoratti指出：“目前，DSP足以勝任基本系統(tǒng)的計算任務(wù)。但隨著系統(tǒng)的發(fā)展，特別是要利用同樣的傳感器完成多項功能并實現(xiàn)與其它系統(tǒng)的互連時，DSP的處理能力就不夠了。FPGA的并行處理資源可以提供一種具備成本效益、可擴(kuò)展性和靈活性的解決方案(見圖2)。”

根據(jù)分析師Barnden的說法，傳感器與前視攝像頭的結(jié)合需求更為迫切。前視攝像頭通常安裝在汽車后視鏡上，從前擋風(fēng)玻璃處探出。目前，OEM可利用前視攝像頭實現(xiàn)車道偏離報警功能。但他們希望在未來的汽車中能將這一攝像頭與雷達(dá)傳感器結(jié)合起來，同時完成自動巡航控制、交通標(biāo)志識別、夜視以及車道偏離功能，當(dāng)然，未來可能還包括車道保持功能。

利用一個攝像頭為多個駕駛輔助系統(tǒng)提供圖像則需要高級計算能力。在系統(tǒng)板上采用多個分立的DSP會令設(shè)計臃腫，需要更多連接線，并可能引發(fā)延遲和可靠性問題。Zoratti 表示，OEM廠商可以利用FPGA平臺的并行資源來完成需要幾片DSP來執(zhí)行的工作，從而獲得成本效益、可擴(kuò)展能力和靈活性都更高的基于FPGA的傳感器融合系統(tǒng)。

他還說：“目前的車道偏離報警系統(tǒng)可以采用分辨率為640×480的VGA攝像頭，但當(dāng)面對標(biāo)志識別等應(yīng)用時，系統(tǒng)很快將需要兩倍以上的分辨率。DSP器件無法滿足所需的數(shù)據(jù)處理能力。當(dāng)討論多種功能時，每種功能可能需要不同的處理算法，這也是FPGA能夠提供強(qiáng)大價值的地方。”

他繼續(xù)說道：“ASIC可能是一個選擇，但問題是，在大多數(shù)情況下，市場仍然處于孕育期，無法準(zhǔn)確預(yù)料最終哪種算法會勝出。FPGA提供了所需的計算能力、靈活性和可擴(kuò)展能力，因為您可以現(xiàn)在利用FPGA完成設(shè)計，并在未來根據(jù)特定車型的需求調(diào)整其需要的具體功能。這是一種基于平臺的設(shè)計，可以進(jìn)行修改以適用于不同的型號，甚至不同的系列。投資一個平臺，然后就可以根據(jù)需要進(jìn)行靈活的擴(kuò)展，激活或禁止某些功能。”

在幫助設(shè)計人員快速實現(xiàn)駕駛輔助系統(tǒng)創(chuàng)新的過程中，開發(fā)工具和IP扮演著關(guān)鍵的角色。賽靈思公司及其合作伙伴為眾多基于FPGA的高級駕駛輔助應(yīng)用提供了先進(jìn)的IP模塊(見圖3)。

在將技術(shù)從DSP或基于其它IC的駕駛輔助系統(tǒng)轉(zhuǎn)向采用賽靈思汽車平臺FPGA的眾多企業(yè)中，TRW汽車集團(tuán)旗下的TRW Conekt公司以及Ibeo 汽車傳感器有限公司(Ibeo Automobile Sensor GmbH)是兩個很好的例子。

TRW Conekt公司基于攝像頭的車道偏離報警系統(tǒng)剛剛投入生產(chǎn)，目前正在開發(fā)整合了車道偏離報警和自動巡航控制的系統(tǒng)。當(dāng)前系統(tǒng)中的前視攝像頭位于后視鏡后。Conekt公司首席電子工程師Martin Thompson說：“當(dāng)遇到車道標(biāo)志時，如果汽車太靠近這些標(biāo)志，系統(tǒng)會觸發(fā)電子方向盤系統(tǒng)，方向盤會輕微振動來提醒司機(jī)，司機(jī)的感覺就像是汽車在輕擦路邊的石頭。系統(tǒng)可以幫助司機(jī)在疲勞或注意力不集中時避免車道偏離。”

TRW系統(tǒng)的核心是經(jīng)過Conekt編程的XA Spartan-3E250 FPGA，它負(fù)責(zé)執(zhí)行邊緣檢測和特征抽取等底層圖像處理。產(chǎn)品中還采用了一個外部微控制器，Thompson表示，這個微控制器未來可能會被集成到 FPGA中。

位于后視鏡后方的這一系統(tǒng)可以識別分隔車道的白線，并估算前方道路的幾何形狀以及汽車在車道內(nèi)的位置，即相對于車道的角度以及車道的彎曲情況。 Thompson說：“這為車道偏離報警系統(tǒng)提供了所需的信息。未來，這些信息可與來自自動巡航控制雷達(dá)的數(shù)據(jù)相結(jié)合，用于跟蹤本車道內(nèi)的其它車輛。”

此外，Conekt的工程師正在開發(fā)視頻障礙檢測功能。“雷達(dá)非常適合測量距離，但并不適合測量橫向位置，視頻則正相反。我們可以確定相對于車的寬度和角度，并將這些信息與雷達(dá)距離測量相融合。”Thompson說。

他又補(bǔ)充道：“利用視頻信息，我們還可以對目標(biāo)進(jìn)行分類，例如判斷車前的物體是行人還是自行車。同樣，視頻-雷達(dá)融合系統(tǒng)也可以動態(tài)地區(qū)分車輛是轎車還是卡車。跟蹤系統(tǒng)可利用這些評估信息來改進(jìn)自己的行為。”

Thompson指出，在一個系統(tǒng)中融合雷達(dá)和攝像頭傳感器還有很多其它優(yōu)點。雷達(dá)不會受到降雨、降雪和霧天的影響，而視頻則能更好地顯示出司機(jī)的實際可視范圍，從而幫助司機(jī)根據(jù)當(dāng)前的天氣和能見度情況來估算安全的行駛速度。

未來某個時候，融合產(chǎn)品還會使現(xiàn)有的碰撞緩和系統(tǒng)受益。如果事故看起來不可避免，系統(tǒng)會激活安全帶預(yù)緊器、灌注氣囊，并啟動剎車，以盡可能提前釋放碰撞能量。此外還可以起到防止碰撞的功能。當(dāng)司機(jī)無法采取行動時，汽車可以自動啟動一些措施(如方向控制和剎車等)以避免撞車。“然而，這可能還需要等些時候。”Thompson說。

Ibeo汽車傳感器有限公司也在其高級駕駛輔助系統(tǒng)中采用了賽靈思FPGA平臺。公司銷售總監(jiān)Mario Brumm說，已有十年歷史的Ibeo公司開發(fā)了一款激光掃描裝置，與相關(guān)軟件配合，就可以檢測車身周圍包括其它車輛、行人以及自行車在內(nèi)的環(huán)境，測量他們的位置和速度。Ibeo開發(fā)的這一系統(tǒng)可以在高速行駛時支持自動巡航控制并在交通阻塞時提供駕駛輔助。在關(guān)鍵時刻，比如有個孩子出現(xiàn)在車前時，傳感器會觸發(fā)剎車動作來避免事故。

Brumm說：“我們開發(fā)了硬件和軟件，但我們認(rèn)為未來幾年時間里，軟件會變得越來越重要。我們推向市場的一些傳感器已經(jīng)可以支持單一應(yīng)用，但我們從開始樹立的目標(biāo)就是利用一個傳感器支持多項應(yīng)用。FPGA在我們的設(shè)計中是非常重要的器件。”

在采用FPGA之前，Ibeo利用的是一款模擬芯片。Brumm說：“我們可以利用它來測量遠(yuǎn)達(dá)80米的距離。但對于自動巡航控制來說，這還不夠，尤其是在德國，在那里人們喜歡高速駕駛?？蛻粝Ｍ軌驕y量200米遠(yuǎn)的距離，這樣的話，利用原來的模擬系統(tǒng)是不可能的，因此我們想利用數(shù)字方法來完成核心測量。”[!--empirenews.page--]

特別的，原來的模擬系統(tǒng)在傳感器可檢測的面積和寬度等方面的可視范圍也非常有限。Brumm說：“在模擬系統(tǒng)中，信號噪聲較大，因此我們只能分辨80米以內(nèi)的對象。在新的FPGA系統(tǒng)中，大型轎車或卡車的可視距離將可達(dá)到350米。對于激光掃描系統(tǒng)來說，這真是非常好的性能。而這主要得益于數(shù)字測量技術(shù)，系統(tǒng)因此可以檢測到非常低的能量。此類系統(tǒng)首先將用于豪華車，如奔馳S級和寶馬7系列。但我們的主要目標(biāo)是降低成本，使這些技術(shù)能夠更廣泛地應(yīng)用于所有汽車。”

Brumm認(rèn)為，將激光技術(shù)和視頻相融合具有很大潛力。他說：“數(shù)字?jǐn)z像頭技術(shù)很不錯，你可以親眼看到發(fā)生的事情，但它也有一些缺點。例如，攝像頭無法在黑暗的環(huán)境中工作，因此設(shè)計人員需要采用夜視技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，但這樣做成本會比較高。而且，數(shù)字?jǐn)z像頭通常比激光技術(shù)需要更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。而激光則不會受到環(huán)境光線或者霧天的影響。”

但同樣的，攝像頭也可以避免激光掃描器的一些問題。例如，激光掃描器在區(qū)分行人和樹木時就有困難，但是將激光掃描和視頻攝像結(jié)合起來就可以同時獲得兩種傳感器的優(yōu)點。例如，如果看起來汽車將撞到大樹，那么系統(tǒng)會發(fā)送信息給其它傳感器以保護(hù)司機(jī)。但如果汽車將要撞上的是行人，那么就會發(fā)送信息給其它傳感器以幫助保護(hù)潛在的受害者，比如激活汽車底部或外殼上的氣囊。

在售后安裝的駕駛輔助系統(tǒng)方面，F(xiàn)PGA也可以發(fā)揮重要作用。例如，PLX Devices公司開發(fā)的首款產(chǎn)品——供汽車愛好者使用的可定制多功能計量器就采用了賽靈思FPGA平臺。而后，該公司又開發(fā)了一款主流消費(fèi)產(chǎn)品 Kiwi。這款產(chǎn)品能夠以輕松的方式幫助司機(jī)監(jiān)控燃料效率，賽靈思器件同樣是該設(shè)計的核心。

終端市場和責(zé)任約束

過去10年時間里，工程師在開發(fā)更為先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)方面取得了長足的進(jìn)展。但汽車市場中的所有人都明白，傳感器融合過程的每一步都需要認(rèn)真細(xì)致的工作，需要考慮到為司機(jī)提供的真正價值以及所在地區(qū)的責(zé)任約束。

本文所采訪的幾位專家，包括Barnden、Zoratti、Brumm 和 Thompson都指出，歐洲和日本生產(chǎn)商之所以能在駕駛輔助系統(tǒng)開發(fā)方面領(lǐng)先，原因之一在于法律責(zé)任在美國是一個更為嚴(yán)肅的問題，這也是為什么歐洲和日本消費(fèi)者更容易成為早期使用者，而汽車生產(chǎn)商在美國推出新功能時則會謹(jǐn)慎得多。

本文討論的大多數(shù)駕駛輔助系統(tǒng)具備的僅僅是輔助功能，其目的是為司機(jī)提供更多信息，但最終還要由司機(jī)本人負(fù)責(zé)做出正確的決定，也就是說，責(zé)任在司機(jī)。當(dāng)然，可以預(yù)見的是，隨著先進(jìn)傳感器融合技術(shù)的發(fā)展，許多此類系統(tǒng)將會直接與安全系統(tǒng)相連。

有些人認(rèn)為，駕駛輔助系統(tǒng)的快速演化可能是邁向汽車行業(yè)自動駕駛夢想的關(guān)鍵一步。未來某一天，可能就在不遠(yuǎn)的將來，汽車將可以自動駕駛，從而緩解交通擁擠、降低燃料消耗，并大幅減少交通傷亡。