根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）2015年發(fā)表的一份報(bào)告，每年全世界有超過120萬人因公路交通事故死亡，而2000～5000萬人則遭受非致命傷害,。該組織還預(yù)測，到2030年,，道路交通事故將成為全球第五大死亡原因。盡管過去8年來在改善道路安全性方面取得了一些進(jìn)展，但世界衛(wèi)生組織和其他重要機(jī)構(gòu)認(rèn)為，改進(jìn)的步伐還是過于緩慢,。
據(jù)估計(jì)，超過80％的道路交通事故是由于司機(jī)在某種程度上注意力分散造成的,。全球范圍內(nèi)移動(dòng)電話的使用快速增長,，尤其是針對(duì)開車時(shí)發(fā)短信或接聽電話等情況，這大大增加了發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn),。僅在美國，來自美國交通部的報(bào)告顯示,，每年大約160萬起汽車碰撞事故與手機(jī)有關(guān),，造成每年大約50萬人受傷和6000人死亡。
作為設(shè)計(jì)工程師,，我們?nèi)绾文軌蚴管囕v和道路更加安全,？強(qiáng)制實(shí)施更好的駕駛員培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)奏效嗎？在駕駛時(shí)禁止打電話或發(fā)短信的法律似乎不能夠阻止人們這樣做,。人類是否過于頑固,，以致于我們不得不讓車輛變得更智能？
高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）技術(shù)的不斷發(fā)展被視為能夠使我們的道路更為安全的重要解決方案之一,。隨著傳感器技術(shù)的改進(jìn)以及相關(guān)部署成本的降低,，ADAS已經(jīng)能夠從豪華車逐步擴(kuò)展到中型車，甚至到低端車輛,。
根據(jù)Global Market Insights的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),，ADAS市場預(yù)計(jì)將從2017年的289億美元增長到2024年的670億美元，僅僅7年時(shí)間就可翻一倍還多,。Global Market Insights還指出,，政府在有關(guān)車輛安全方面的嚴(yán)格法規(guī)，包括強(qiáng)制實(shí)施自動(dòng)緊急剎車和停車傳感器等安全技術(shù),，將進(jìn)一步刺激ADAS的市場增長,。
ADAS提供360°道路視野
ADAS能夠利用不同傳感器技術(shù)的組合來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和加速等自動(dòng)的動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，相關(guān)的傳感器包括 紅外（IR）,、超聲波,、雷達(dá)、圖像傳感器,、激光雷達(dá)等,。在去年夏天發(fā)布的市場趨勢研究報(bào)告中，Gartner預(yù)測,，到2022年,，汽車圖像傳感器的年市場收入將達(dá)到18億美元，而這種巨大需求將主要被ADAS驅(qū)動(dòng),。
開發(fā)更好的攝像頭是降低ADAS成本的關(guān)鍵,，從而能夠使其更適合大眾市場。作為當(dāng)今ADAS的主要傳感器,，攝像頭被廣泛用于前視或后視應(yīng)用,，并且在面向駕駛員的監(jiān)測系統(tǒng)中變得越來越普遍。前視/后視攝像頭可以執(zhí)行多種功能,，其中最值得關(guān)注的是車道偏離警報(bào),、車輛接近監(jiān)控、交通標(biāo)志識(shí)別,、停車輔助,、后視鏡替代、盲區(qū)檢測和障礙物/行人識(shí)別等等,。相反,，面向駕駛員的系統(tǒng)側(cè)重于確保駕駛員能夠做出關(guān)鍵決策（或者需要ADAS系統(tǒng)進(jìn)行剎車，執(zhí)行規(guī)避操作等）,，在這里它的作用是監(jiān)測駕駛員疲勞（感測眨眼）和注意力分散（檢測駕駛員頭部朝向）等重要任務(wù),。
為了提高ADAS技術(shù)的可靠性，安森美半導(dǎo)體等電子元器件制造商正在開發(fā)在非常明亮或低光照條件下都具有良好性能的圖像傳感器,。AR0230AT 是一款1 / 2.7”格式CMOS器件,，具有1928x1088有源像素陣列，可通過滾動(dòng)式快門讀數(shù)（rolling-shutter readout）捕獲線性或高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）模式圖像,。它支持視頻和單幀操作,，并包括像素內(nèi)合并和窗口（in-pixel binning and windowing）等攝像頭功能。這款高能效的圖像傳感器專為低光和HDR場景而設(shè)計(jì),，可通過簡單的雙線串行接口進(jìn)行編程,。
圖1：Melexis ToF成像芯片組。
Melexis的 MLX75x23陣列專門針對(duì)駕駛員面部監(jiān)控應(yīng)用而設(shè)計(jì),，能提供完整的飛行時(shí)間（ToF）3D成像解決方案,。它們基于DepthSense像素技術(shù),，具有320x240 QVGA ToF像素分辨率，并在非常強(qiáng)的陽光下具備高工作性能,。相關(guān)的經(jīng)AEC-Q100認(rèn)證的MLX75123協(xié)同芯片能夠控制ToF傳感器和照明裝置,，以及傳輸?shù)街魈幚砥鞯牧鲾?shù)據(jù)。這些芯片組能夠在非常小巧的3D攝像頭設(shè)計(jì)中提供高性能,、高靈活性以及簡捷的設(shè)計(jì),。
讓汽車具有比人眼更好的視野
檢測車輛周圍物體的傳感器需要采用合適的物體識(shí)別/分類技術(shù)。通常,，這些技術(shù)包括運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)的處理器,，從而使車輛的ADAS能夠有效識(shí)別運(yùn)動(dòng)、形態(tài),、人員,、其他車輛、街道標(biāo)志和潛在障礙物等,。其中一個(gè)例子是恩智浦半導(dǎo)體的S32V234視覺和傳感器融合處理器IC,，它能夠支持計(jì)算密集型圖像處理應(yīng)用。該IC集成了嵌入式圖像傳感器處理器,、強(qiáng)大的3D圖形處理單元,、雙APEX-2視覺加速器以及集成的安全功能。作為恩智浦SafeAssure計(jì)劃的一部分,，該器件適用于兼容ISO 26262 ASIL B安全性功能的ADAS應(yīng)用,，例如行人檢測、車道偏離警告,、智能頭部光束控制和交通標(biāo)志識(shí)別等等。該處理器集成了四個(gè)64位ARM Cortex-A53內(nèi)核,，工作頻率高達(dá)1GHz,，配有一個(gè)NEON協(xié)處理器和一個(gè)ARM Cortex-M4 CPU， Cortex-M4允許汽車操作系統(tǒng)與獨(dú)立于CPU的外部設(shè)備對(duì)接,。
同樣,，德州儀器的TDA3x SoC系列集成有為滿足ADAS要求而高度優(yōu)化和可擴(kuò)展的器件。這些SoC擁有低功耗,、高性能（高達(dá)745MHz信號(hào)處理數(shù)據(jù)吞吐量）,、更小外形尺寸和助力更高自動(dòng)駕駛能力的ADAS視覺分析處理等最優(yōu)組合。TDA3x SoC系列支持全高清視頻（1920×1080分辨率,，60fps）,，可在單一可擴(kuò)展架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的嵌入式視覺功能，如環(huán)繞視圖,、前視攝像頭,、后視攝像頭、雷達(dá)和傳感器等功能的融合。
圖2：恩智浦的S32Rx雷達(dá)MCU,。
汽車?yán)走_(dá)
遠(yuǎn)程高分辨率雷達(dá)所需的智能微控制器單元（MCU）是開發(fā)下一代安全性關(guān)鍵系統(tǒng)的核心,。NXP的 S32Rx radar MCU是32位器件，可滿足現(xiàn)代波束成形快速啁啾（fast chirp）調(diào)制雷達(dá)系統(tǒng)所需的高性能計(jì)算需求,，它具有雷達(dá)I / F和處理功能,，以及雙e200z內(nèi)核和寬大的系統(tǒng)內(nèi)存。這些器件采用AEC-Q100 grade 1和257 MAPBGA封裝,，專為自適應(yīng)巡航控制,、自動(dòng)緊急制動(dòng)和后部交通警報(bào)（rear traffic crossing alert）等應(yīng)用而設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)未來的全自動(dòng)駕駛車輛
雖然目前有很多關(guān)于自動(dòng)駕駛汽車的炒作,，但必須記住,，我們?nèi)匀惶幱谶@項(xiàng)技術(shù)的早期階段。汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）已經(jīng)定義了五個(gè)級(jí)別的自動(dòng)駕駛： 級(jí)別0（Level 0）意味著沒有任何自動(dòng)化,，而級(jí)別5（Level 5）則是完全自動(dòng)化,。說起擁有一定程度自動(dòng)駕駛功能的汽車（例如使用特斯拉自動(dòng)駕駛功能），如今最先進(jìn)的車輛仍然處在SAE Level 2,。
雖然在過去的十年中,，圖像傳感和物體識(shí)別技術(shù)取得了重大進(jìn)展，但我們距離完全自動(dòng)駕駛汽車還有很長的路要走,。據(jù)估計(jì),，在普通汽車實(shí)現(xiàn)SAE Level之前至少還需要15年。然而,，汽車OEM已經(jīng)制定了雄心勃勃的自動(dòng)駕駛時(shí)間表,，為此正在加速ADAS組件的開發(fā)部署，ADAS是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛技術(shù)的基礎(chǔ),。
大眾汽車（Volkswagen）,、Mobileye和Champion Motors最近宣布成立一家合資企業(yè)，在以色列部署完全無人駕駛的乘車服務(wù),，計(jì)劃于2019年推出部分服務(wù),，并隨后于2022年全面投入運(yùn)營。大眾將提供電動(dòng)汽車平臺(tái),， Mobileye將整合交鑰匙軟件和硬件技術(shù)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛,，而Champion Motors將負(fù)責(zé)車隊(duì)管理和維護(hù)等方面。 ABI Research預(yù)測,，到2025年,，汽車行業(yè)將出貨大約800萬輛具有SAE Level 3和Level 4技術(shù)的消費(fèi)市場汽車，這種汽車仍然需要駕駛員,，但在某些條件下能夠完全將安全關(guān)鍵功能交由車輛完成,。
完全自動(dòng)駕駛汽車進(jìn)入主流市場的速度將取決于人們處在無人駕駛的汽車中是否具有安全感,。當(dāng)自動(dòng)駕駛車輛涉及交通事故時(shí)，還需要解決復(fù)雜的法律問題,，即誰（或什么）該負(fù)責(zé)相應(yīng)的責(zé)任,。自動(dòng)駕駛汽車前面的道路充滿了不確定性，但很明顯,，人類控制作為汽車駕駛不可或缺一部分的體驗(yàn),，很快就會(huì)成為過去的歷史。