ADAS方案转向R-Car平台，强化主动式安全机制 解决方案, 业内人士

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自去年世强基于瑞萨图像识别SoC SH7766的360度环视ADAS方案在市场广受好评后——“此方案已经在国内一个领先的大巴车上得到批量使用。”世强高级市场经理胡越强表示。术业有专攻，在今年的慕尼黑上海电子展上，世强基于瑞萨车载SoC——R-Car系列的新成员R-Car V2H的全新先进驾驶辅助系统（ADAS）解决方案再度成为业内人士关注的焦点。

最尖端的车载SoC——R-Car H2

      "R-Car"是瑞萨车载SoC的一种昵称，它面向在全新综合SoC平台上开发的车载信息系统。Renesas R-Car 系列为包括嵌入式导航装置在内的、从低端到高端的各种车载信息娱乐系统提供了一个高性能的平台。R-Car系列为音频和视频、先进的3D图形，以及图像识别等驾驶辅助功能提供了增强的多媒体处理功能。
       这些增强的功能使第二代的R-Car系列非常适合针对高清显示器和先进驾驶辅助系统ADAS等不断进化的车载信息系统的开发，实现汽车导航和TV/DVD等信息娱乐、与云联网的IT信息、前后方视野等的驾驶辅助。
       R-Car H2的最大特点是CPU搭载了多个高性能ARM内核、4个低功耗内核构成了高规格的“R-Car”。尤其是作为车载信息系统LSI，R-Car H2在世界上最早支持“big.LITTLE计算”技术并且实现了低功耗和高性能。另一方面，通过将SH-4A固定用于实时处理，并确保了驾驶辅助等要求的实时性。
       而针对ADAS应用，瑞萨有专门的汽车图像处理器R-Car V系列，如下图1所示为瑞萨的ADAS产品线。瑞萨电子拥有明确的产品路线图来支持汽车行业不断增加的新需求。


图1. 世强代理的瑞萨电子ADAS产品路线图。

       “世强此次带来的高级汽车环视辅助驾驶系统方案就是基于R-Car V2H，它是在R-Car H2的基础上针对ADAS应用而专门定制的芯片，其在R-Car H2的基础上做了精简，例如R-Car V2H的CPU只搭载了 ARM 内核，但这已经足够满足目前ADAS系统对数据处理能力的需求了。” 胡越强在展会现场表示。

世强ADAS方案从SH7766升级到R-Car V2H

       而在展会同期举办的“国际汽车电子创新技术大会”上，胡越强还做了题为“以无人驾驶为目标的汽车ADAS解决方案”的演讲。重点讲述了世强此次带来的基于R-Car V2H的高级汽车环视辅助驾驶系统方案的特点及其与前代基于SH7766的ADAS方案在性能上的对比。



图2. 世强专家在上海“国际汽车电子创新技术大会”上演讲。

       全新R-CarV2H SoC与SH7766共用架构、IP内核以及软件，并可进行扩展，构筑配备图像识别和视点转换功能的ADAS应用。
      “目前，ADAS正以每2年4倍的性能提升速度在快速发展，可以说，每一代技术的更新进步，都使得我们离无人驾驶的最终目标又更进了一步。” 胡越强表示，“从SH7766到R-CarV2H，世强新的ADAS方案在性能上主要有4个方面的提升。” 如下图3所示为世强ADAS系统比较。


图3. 世强ADAS的系统比较。

1、图像显示：2D—>3D Top View。
       SH7766 配备瑞萨图像识别引擎IMP-X2，而R-CarV2H则配备瑞萨最新的实时图像处理单元IMP-X4内核，IMP-X4在与IMP-X2保持数据库兼容性的同时，将处理性能提高至约八倍以上。对于一些应用，R-CarV2H还支持最多六个独立的输入摄像头通道，允许轻松实现360度摄像头视图和标志识别。另外，通过IMP-X4与进行处理判断的同一芯片上的CPU之间的协作，在保持低功耗的同时实现了先进的图像识别性能。
       “由于R-CarV2H的图像处理能力是通过硬核引擎实现，处理速度较DSP方式（软件算法）会更快，这就节省了大量的系统资源，相比而言，竞争方案只是实现了图像的环视，世强的这个方案是真正意义上的辅助驾驶系统。”胡越强强调。
       基于SH7766的ADAS方案只能支持4通道的模拟摄像头，而新的以R-CarV2H为基础的ADAS方案将支持 6路数字摄像头。由于处理性能的提升，新的方案将能实现3D Top View并且还可以随时改变视角。

2、处理器内核：SH4A—>ARM Cortex-A15双核

       瑞萨电子与ARM已有10年的合作，早在2003年就与ARM缔结多处理器行业战略合作伙伴合约。NEC电子（瑞萨电子的前身) 参与多处理器ARM11的开发，并且已经应用于包括R-Car等在内的多个ASSP产品。瑞萨电子实现了世界顶级的ARM多核集成技术，R-Car H2拥有当前世界最小面积的8核ARM core。
       而搭载两个ARM内核的R-CarV2H将工作频率由配备瑞萨自己的SH4A系列内核的533MHz提高到了2GHz。胡越强进一步指出：“采用ARM双核，不只提高了处理速度，同时也使得用户可以更加灵活的进行移植，使得各种外设资源更加丰富。未来，我们会向着8核的方向发展。”

       由于开发人员对ARM架构很熟悉，即使缺乏经验的汽车应用工程师，也能利用世强提供的ADAS参考方案，针对不同的车型和级别实现不同的功能和特性的扩展。

3、功能安全（Functional safety）：ASIL-A—>ASIL-B

       安全是汽车电子永恒的主题，为了实现系统的安全目标，对系统架构中的各个要素（Element），如传感器、控制单元和执行单元（电机），都有功能安全需求。世强新的基于R-CarV2H的ADAS方案满足车辆-功能安全国际标准ISO26262 ASIL-B等级，而去年推出的方案只满足ASIL-A等级。

4、摄像头网络：NTSC—>Ethernet AVB

       随着智能手机与车载设备的联动，云和大数据的运用，以及ADAS的普及，利用车载以太网传输车载摄像头影像成为发展的趋势，SH7766 支持 NTSC摄像头，而R-CarV2H则转换到了Ethernet AVB模式。传输速度也从100Mbit/s提升到1Gbit/s，新的方案还能够减少车内网络布线，提高车辆的数据传输安全性。

不只是环视，在主动安全上更进一步

       “ADAS通常包括360度环视，车道保持，防撞三部分，而竞争方案实现的全景（视觉辅助系统）只是ADAS三分之一的功能。对于视觉辅助系统，图像处理器仅须具备影像校正和显示功能；而对于车道保持，防撞等驾驶警示/辅助系统则要能进行影像辨识，技术难度更高一个级别。” 胡越强指出。
       世强此次带来的这套环视ADAS系统方案具有强大的图像处理能力，能实现超清晰图像和高品质色彩还原；完美的画面明暗表现，来自高动态范围的自动调整；且只有极低的CPU占有率和功耗。此方案可以适用于汽车安全系统，如车道偏离警告系统(LDW)、车道保持辅助系统(LKAS)等典型的ADAS应用。如下图4所示为世强ADAS架构。



图4. 世强高级汽车环视辅助驾驶系统方案架构。

       从图中可以看到，该方案具有6个数字摄像头，可以实现360度环视功能。而传感器融合ECU则能够帮助驾驶员创建物体地图，进行现状分析，还可以辅助驾驶员做出决策。俯视的控制ECU能实现自动泊车，紧密周边观望，行人识别，停车位检测。下图是现场的Demo演示。


图5. 世强演示高级汽车环视辅助驾驶系统方案demo。


图6. 实例展示。

实例展示1——两种标定模式可以选择

       该方案有全自动标定模式和精准标定模式两种标定模式可以选择。“ 我们的全自动标定模式是强大、可靠的，并不需要相机安装角度的苛刻要求，适应大规模生产。”胡越强指出。

       依托动态范围控制（DRC ，Dynamic Range Control）功能，可以实现亮度控制，还能调整复合视频亮度，补偿过亮和过暗，以便驾驶员更清晰地看清图像显示。这使得在光照条件很差，或恶劣环境条件下，采用半自动精准校定工具，提供最好的标定结果。

实例展示2——超级虚拟相机模式

       “我们在后视的时候，有一个鱼眼矫正功能，鱼眼会让驾驶员感到图象不直观，我们采用硬件矫正的功能，我们通过矫正曲线拉直，还原成一个真实的视图。” 胡越强说道。
       图像渲染器（IMR， Image Render Engine）视点转换引擎可实时制作出因视频输入或场景而异的视点俯视图像，利用三角网格校正失真的模式、自动生成矩形网格内的顶点数据，对图像进行失真校正，旋转，缩小或放大。
       “超级虚拟的相机模式，让我们可以生成在任意视角下的虚拟视图，任意使用虚拟相机参数，焦点，生成视图，鱼眼和针眼相机都适合。”

实例展示3——基于环视基础的车道偏离预警系统

       基于环视的车道偏离技术打开了新的领域，扩展了环视驾驶辅助系统的应用。

实例展示4——环视俯视画面的多种选择
       俯视图可视范围可扩展，俯视图的分割或融合可选择。俯视图的可见区域大小能够一键更改，具有完美拼接和分割效果，还有多种模块的备选（包括：3D效果的环视界面、DVR 、基于3G的视频查看和信息管理、语音倒车指南等）。

未来向更智能化ADAS演进

       以上的4个实例展示只是世强360度环视ADAS高级汽车驾驶辅助系统方案所能实现的一部分功能展示。未来，世强将和前装车厂更加紧密的合作，开发更加智能化的ADAS方案，实现更深层次的主动安全高级驾驶辅助功能。
       “自动驾驶是在先进驾驶辅助系统——ADAS技术基础上的演进，ADAS 是一个正在发展的应用，OEM厂已经为汽车驾驶定义了长期的目标。预测到2020年会逐步实现主动安全，最终会以2025年为时间节点，届时，无人驾驶汽车将真正驶进现实。” 胡越强预测。