先进驾驶辅助系统发展越来越精密且广泛, 并借由不同程度的自动化定义朝向全自动驾驶的 '终极目标' 迈进. 这股汽车大势正不断累积动能, 刺激汽车产业与消费者发展出不同的看法和观点, 而消费者肯定将深受这波汽车进化趋势所影响.
有些汽车驾驶人期待有朝一日可以在从A地到B地旅行时, 不需要再自己开车, 而且安全性更高以及一些其他好处. 有些人则可能对自动驾驶比较没那么期待, 因为驾驶的乐趣届时可能消失了.
事实上汽车领域的技术正大步加快前进中. 汽车制造商和一线供应商开始与先进的电子元件制造商合作, 持续补充其专业知识与技术. 而像安森美半导体(ON Semiconductor)等公司也参与其中, 投入动力传动, 资讯娱乐以及其他车用电子相关领域.
安森美半导体虽然是一家半导体元件制造商, 但其不断扩展中的汽车电子产品阵容和专业知识, 意味著有越来越多的元件可以整合或结合高度可靠的系统解决方案, 并借此协助一线制造商和OEM更快速且高效率地推动新的ADAS进展. 显而易见的是, 从ADAS, 先进ADAS到全自动驾驶车辆, 需要开发智慧, 安全和可靠的晶片解决方案.
全世界的许多领域正明显发生变化, 而这大多数都是由技术进步所推动. 尤其是汽车领域, 几乎所有讨论都集中于全自动或无人驾驶车辆. 整体而言, 人们对于驾驶的态度正在改变; 上一代的驾驶大致上可说是在享受驾驶的乐趣, 有些人甚至几近于崇拜车子. 如今, 越来越多的人只想快速, 安全且高效地从A地抵达B地.
安全在汽车迈向自动化的过程中扮演着关键的驱动因素. 根据世界卫生组织(WHO)在2017年的统计资料显示, 每年有125万人死于道路交通事故, 另外还有2,000万至5,000万人受伤或残疾. 正如美国运输部(DOT)于2016年5月的资料所指出的, 这些道路交通事故绝大多数是人为失误, 美国每年有超过200万起交通事故, 其中有94%肇因于驾驶员失误.
革新或是进化?
自动驾驶车的发展将是一路的急速进化, 而不是革新. 自从1980年代以来, 扎实的相关研究持续蓄积动能, 如今已有50家公司正积极开发自动驾驶车, 一些重要的大学研究计划专案更进一步提升汽车的潜能.
如今汽车功能的电气化相当普遍, 精密的电子元件广泛应用在动力传动, 车体, 内装, 照明以及主动式安全系统等关键领域. 这些系统不断发展, 其中一项主要趋势是感测和车载网路的强化, 并结合各种功能, 从而实现整合的自动驾驶车.
如今许多车辆已采用了自动紧急煞车, 车道偏离警告系统, 主动巡航控制, 以及盲点监测与自动停车等功能. 这些系统不再局限于豪华车辆, 而是扩展到入门款车辆, 这些自动化功能为控制汽车的驾驶提供了宝贵贡献.
引爆点
当量产车辆进展到具备一般认可的ADAS功能, 要再演进为全自动驾驶的连网车辆, 汽车产业将会达到一个转捩点——车辆本身将会提供整合式监测. 随着我们越来越依赖自动系统和巨量资料(big data), 而且还可能包括车子以外的领域, 功能安全性和系统的网路安全重要性也将提高. 安森美半导体已经意识到这一点, 并借由硬体和软体的创新解决了这些顾虑.
通过这个引爆点的关键是有效的 '传感器融合' (sensor fusion). 当车辆中的多种系统互连, 可作出更复杂, 安全攸关的决策能力, 以及避免可能导致事故的错误之备援(redundancy)能力也会随之提升
传感器融合
视觉(vision)是日益重要的车辆技术之一, 用于支援主动安全功能, 包括后视与前视摄影机以及车内ADAS.
然而, 不同的传感器类型有各自的特殊优, 缺点——可能是长距离或短距离的性能, 或是在恶劣天气条件下的运作能力等等. 因此, 能够结合并处理来自多种传感器类型的资料, 有助于确保做出正确的决策, 回应和调整. 这可能包括影像传感器, 雷达和光达(LiDAR)的组合.
功能安全
大多数ADAS系统中的主要传感器是影像传感器, 它同时也是打造系统整体功能安全的重要一环. 随着ISO 26262推出, 车辆安全的完整等级涵盖从最基础的ASIL-A到最高的ASIL-D. ASIL的安全等级由三项因素所决定: 故障严重程度, 故障发生机率, 控制故障影响的能力.
由传感器启动的功能安全以及延迟与高速故障检测等问题, 已经被汽车OEM, 一线厂商和传感器制造商列为密切关注的重要议题了. 如果ADAS (特别是像自动巡航控制, 避免碰撞和行人侦测等系统)所使用的影像传感器未进行故障侦测, 可能意味着一场灾难即将发生.
要在成千上万个潜在的故障模式中侦测到其中任何一种, 过程中需要用到密集的处理器, 而且每一个故障都需要各自的演算法. 事实上, 在系统层级可能无法检测到某些故障. 容错系统中的延迟是所有系统设计人员最关心的问题——也就是发生故障和系统恢复到安全状态之间的时间差. 为了安全, 必须在发生危险事件之前即侦测到故障并加以解决.
随着视觉传感器变得更先进, 功能安全故障侦测正从ADAS系统转向传感器本身. 借由这种内建侦测的方式, 设计即可辨识故障. 传感器侦测带来的益处是提高故障侦测能力, 以及减轻一些ADAS系统处理功能的压力.
时至今日, 许多ADAS系统仍难以达到ASIL-B的标准要求. 近期内必须满足ASIL-B规定的系统数量将显著增加. 未来的ADAS系统如果实现广泛使用, 甚至必须符合更严格的ASIL-C和ASIL-D规定. 诸如安森美半导体等业界厂商正积极耕耘这一领域, 并在许多影像传感器中内建精密的安全机制, 以确保完整的功能安全.
此外, 为了符合特定功能的需求以及对汽车运作环境的严格要求, ADAS影像传感器结合了强韧性以及减少光照闪烁(LFM——可克服LED 前照灯或后照灯在传感器视场中所引起的场景误判问题), 优越的红外线性能等功能, 以及在极亮或极低光照条件下运作的能力.
总结
ADAS反映出车辆日益电气化与功能持续增加的一面, 但或许也是发展最快的领域. 迈向全自动驾驶的旅程正加快步伐, 汽车产业的发展也即将达到引爆点. 功能安全的先进视觉传感器将是未来ADAS系统的心脏. 将这些传感器与其他汽车技术 '融合' , 并确保网路安全, 将带动汽车产业迅速达到并超越真正自动驾驶的引爆点.