先進駕駛輔助系統發展越來越精密且廣泛, 並藉由不同程度的自動化定義朝向全自動駕駛的 '終極目標' 邁進. 這股汽車大勢正不斷累積動能, 刺激汽車產業與消費者發展出不同的看法和觀點, 而消費者肯定將深受這波汽車進化趨勢所影響.
有些汽車駕駛人期待有朝一日可以在從A地到B地旅行時, 不需要再自己開車, 而且安全性更高以及一些其他好處. 有些人則可能對自動駕駛比較沒那麼期待, 因為駕駛的樂趣屆時可能消失了.
事實上汽車領域的技術正大步加快前進中. 汽車製造商和一線供應商開始與先進的電子元件製造商合作, 持續補充其專業知識與技術. 而像安森美半導體(ON Semiconductor)等公司也參與其中, 投入動力傳動, 資訊娛樂以及其他車用電子相關領域.
安森美半導體雖然是一家半導體元件製造商, 但其不斷擴展中的汽車電子產品陣容和專業知識, 意味著有越來越多的元件可以整合或結合高度可靠的系統解決方案, 並藉此協助一線製造商和OEM更快速且高效率地推動新的ADAS進展. 顯而易見的是, 從ADAS, 先進ADAS到全自動駕駛車輛, 需要開發智慧, 安全和可靠的晶片解決方案.
全世界的許多領域正明顯發生變化, 而這大多數都是由技術進步所推動. 尤其是汽車領域, 幾乎所有討論都集中於全自動或無人駕駛車輛. 整體而言, 人們對於駕駛的態度正在改變; 上一代的駕駛大致上可說是在享受駕駛的樂趣, 有些人甚至幾近於崇拜車子. 如今, 越來越多的人只想快速, 安全且高效地從A地抵達B地.
安全在汽車邁向自動化的過程中扮演著關鍵的驅動因素. 根據世界衛生組織(WHO)在2017年的統計資料顯示, 每年有125萬人死於道路交通事故, 另外還有2,000萬至5,000萬人受傷或殘疾. 正如美國運輸部(DOT)於2016年5月的資料所指出的, 這些道路交通事故絕大多數是人為失誤, 美國每年有超過200萬起交通事故, 其中有94%肇因於駕駛員失誤.
革新或是進化?
自動駕駛車的發展將是一路的急速進化, 而不是革新. 自從1980年代以來, 紮實的相關研究持續蓄積動能, 如今已有50家公司正積極開發自動駕駛車, 一些重要的大學研究計劃專案更進一步提升汽車的潛能.
如今汽車功能的電氣化相當普遍, 精密的電子元件廣泛應用在動力傳動, 車體, 內裝, 照明以及主動式安全系統等關鍵領域. 這些系統不斷髮展, 其中一項主要趨勢是感測和車載網路的強化, 並結合各種功能, 從而實現整合的自動駕駛車.
如今許多車輛已採用了自動緊急煞車, 車道偏離警告系統, 主動巡航控制, 以及盲點監測與自動停車等功能. 這些系統不再局限於豪華車輛, 而是擴展到入門款車輛, 這些自動化功能為控制汽車的駕駛提供了寶貴貢獻.
引爆點
當量產車輛進展到具備一般認可的ADAS功能, 要再演化為全自動駕駛的連網車輛, 汽車產業將會達到一個轉捩點——車輛本身將會提供整合式監測. 隨著我們越來越依賴自動系統和巨量資料(big data), 而且還可能包括車子以外的領域, 功能安全性和系統的網路安全重要性也將提高. 安森美半導體已經意識到這一點, 並藉由硬體和軟體的創新解決了這些顧慮.
通過這個引爆點的關鍵是有效的 '感測器融合' (sensor fusion). 當車輛中的多種系統互連, 可作出更複雜, 安全攸關的決策能力, 以及避免可能導致事故的錯誤之備援(redundancy)能力也會隨之提升
感測器融合
視覺(vision)是日益重要的車輛技術之一, 用於支援主動安全功能, 包括後視與前視攝影機以及車內ADAS.
然而, 不同的感測器類型有各自的特殊優, 缺點——可能是長距離或短距離的性能, 或是在惡劣天氣條件下的運作能力等等. 因此, 能夠結合并處理來自多種感測器類型的資料, 有助於確保做出正確的決策, 回應和調整. 這可能包括影像感測器, 雷達和光達(LiDAR)的組合.
功能安全
大多數ADAS系統中的主要感測器是影像感測器, 它同時也是打造系統整體功能安全的重要一環. 隨著ISO 26262推出, 車輛安全的完整等級涵蓋從最基礎的ASIL-A到最高的ASIL-D. ASIL的安全等級由三項因素所決定: 故障嚴重程度, 故障發生機率, 控制故障影響的能力.
由感測器啟動的功能安全以及延遲與高速故障檢測等問題, 已經被汽車OEM, 一線廠商和感測器製造商列為密切關注的重要議題了. 如果ADAS (特別是像自動巡航控制, 避免碰撞和行人偵測等系統)所使用的影像感測器未進行故障偵測, 可能意味著一場災難即將發生.
要在成千上萬個潛在的故障模式中偵測到其中任何一種, 過程中需要用到密集的處理器, 而且每一個故障都需要各自的演演算法. 事實上, 在系統層級可能無法檢測到某些故障. 容錯系統中的延遲是所有系統設計人員最關心的問題——也就是發生故障和系統恢複到安全狀態之間的時間差. 為了安全, 必須在發生危險事件之前即偵測到故障並加以解決.
隨著視覺感測器變得更先進, 功能安全故障偵測正從ADAS系統轉向感測器本身. 藉由這種內建偵測的方式, 設計即可辨識故障. 感測器偵測帶來的益處是提高故障偵測能力, 以及減輕一些ADAS系統處理功能的壓力.
時至今日, 許多ADAS系統仍難以達到ASIL-B的標準要求. 近期內必須滿足ASIL-B規定的系統數量將顯著增加. 未來的ADAS系統如果實現廣泛使用, 甚至必須符合更嚴格的ASIL-C和ASIL-D規定. 諸如安森美半導體等業界廠商正積極耕耘這一領域, 並在許多影像感測器中內建精密的安全機制, 以確保完整的功能安全.
此外, 為了符合特定功能的需求以及對汽車運作環境的嚴格要求, ADAS影像感測器結合了強韌性以及減少光照閃爍(LFM——可克服LED 前照燈或後照燈在感測器視場中所引起的場景誤判問題), 優越的紅外線性能等功能, 以及在極亮或極低光照條件下運作的能力.
總結
ADAS反映出車輛日益電氣化與功能持續增加的一面, 但或許也是發展最快的領域. 邁向全自動駕駛的旅程正加快步伐, 汽車產業的發展也即將達到引爆點. 功能安全的先進視覺感測器將是未來ADAS系統的心臟. 將這些感測器與其他汽車技術 '融合' , 並確保網路安全, 將帶動汽車產業迅速達到並超越真正自動駕駛的引爆點.