基于FPGA平臺(tái)的駕駛輔助應(yīng)用加速發(fā)展

過(guò)去10年時(shí)間里，駕駛輔助應(yīng)用中快速發(fā)展的另一個(gè)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(shí)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(guò)按鍵設(shè)定汽車的速度。但是，如果司機(jī)不夠?qū)Ｗ?，汽車就將保持這一速度，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(jí)汽車中安裝被稱為自動(dòng)巡航控制的智能駕駛輔助系統(tǒng)，利用前向雷達(dá)來(lái)測(cè)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(zhǎng)時(shí)間的行車間距(headway)，然后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)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(dòng)巡航控制系統(tǒng)實(shí)際上還可以控制制動(dòng)。“如果前面的車減速而離你的車太近，系統(tǒng)會(huì)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(dòng)巡航控制系統(tǒng)也會(huì)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(jí)一些，但根據(jù)駕駛輔助系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，此類自動(dòng)巡航控制仍然只是眾多基本高級(jí)系統(tǒng)中的一個(gè)。更先進(jìn)的自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)還可以幫助發(fā)動(dòng)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(shí)際上，有些系統(tǒng)現(xiàn)在就可以做到這一點(diǎn)了。

2007年，OEM廠商售出了100萬(wàn)輛配有自動(dòng)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(huì)大幅增長(zhǎng)，特別是在歐洲和日本。

實(shí)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(dòng)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(cè)因?yàn)槠渌囕v并道所帶來(lái)的危險(xiǎn)(如靠得太近)。

Barnden說(shuō)：“第三代系統(tǒng)增加了更多智能性，能夠更好地預(yù)測(cè)前面的危險(xiǎn)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(xiǎn)，或者是發(fā)出報(bào)警信號(hào)并采取預(yù)防性措施以避免撞車。”

夜視系統(tǒng)與威脅評(píng)估

駕駛輔助系統(tǒng)的另一個(gè)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(gè)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(duì)于夜間及時(shí)分辨并避免撞上行人和動(dòng)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(jí)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(huì)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(wàn)輛配有夜視系統(tǒng)的汽車。Barnden預(yù)期2015年這一數(shù)字將會(huì)增長(zhǎng)到300萬(wàn)輛。

車道偏離報(bào)警系統(tǒng)

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

OEM廠商提供的盲點(diǎn)探測(cè)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(lái)監(jiān)視是否有其它車輛接近司機(jī)的盲點(diǎn)。如果有，系統(tǒng)會(huì)顯示報(bào)警燈通知司機(jī)，這樣就可以減少司機(jī)回頭的時(shí)間，從而讓他們更好地集中于前方路況。

Barnden正在觀察盲點(diǎn)探測(cè)系統(tǒng)是否會(huì)形成新的市場(chǎng)。他指出，2007年汽車行業(yè)售出的裝備有盲點(diǎn)探測(cè)系統(tǒng)的汽車約為30萬(wàn)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(diǎn)探測(cè)系統(tǒng)與其它駕駛輔助系統(tǒng)相結(jié)合，將會(huì)變得更具吸引力。例如，如果司機(jī)分神察看盲點(diǎn)區(qū)域的情況時(shí)，自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到速度下降并做相應(yīng)調(diào)整。

Barnden說(shuō)：“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(lái)將會(huì)大大改變駕駛體驗(yàn)，為司機(jī)提供有用的建議。”

Barnden認(rèn)為另一項(xiàng)新興的駕駛輔助技術(shù)——車道偏離報(bào)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(bào)警系統(tǒng)通常采用安裝在后視鏡上的攝像模塊來(lái)收集前方道路的圖像。Barnden說(shuō)：“系統(tǒng)中通常采用DSP(近來(lái)也更多地采用FPGA)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，識(shí)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(shí)汽車突然轉(zhuǎn)向另一車道，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警、輕搖司機(jī)座位或振動(dòng)方向盤來(lái)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(huì)發(fā)出警報(bào)。因此，這一技術(shù)不僅可以在司機(jī)意外偏離車道時(shí)進(jìn)行報(bào)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(bào)警系統(tǒng)，2007年，這些車型售出了不到100萬(wàn)輛。 Barnden說(shuō)：“作為增長(zhǎng)最快的應(yīng)用之一，未來(lái)十年內(nèi)配備這一系統(tǒng)的汽車將會(huì)增長(zhǎng)到1700萬(wàn)輛。預(yù)計(jì)到2015年會(huì)有1/4的汽車采用這一技術(shù)。”

與車道偏離報(bào)警系統(tǒng)類似，另一項(xiàng)新興的駕駛輔助技術(shù)——標(biāo)志識(shí)別(sign recognition)也采用前視攝像頭來(lái)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(gè)限速標(biāo)志并檢測(cè)到汽車剛剛駛過(guò)該標(biāo)志，那么就會(huì)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(huì)顯示司機(jī)沒(méi)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(shí)別系統(tǒng)仍然處于開發(fā)階段，在推向市場(chǎng)之前仍然必須克服一些挑戰(zhàn)。 例如，如果駕車經(jīng)過(guò)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(lái)：FPGA平臺(tái)推動(dòng)傳感器融合

盡管在過(guò)去10年時(shí)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(shí)上，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)駕駛輔助系統(tǒng)和其它汽車電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員正在致力于將所有這些功能結(jié)合起來(lái)。例如，利用一組傳感器完成多項(xiàng)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(huì)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(tái)。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(lái)完成駕駛輔助系統(tǒng)所需要的快速計(jì)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(lái)完成多項(xiàng)駕駛輔助系統(tǒng)任務(wù)，專家認(rèn)為，僅采用 DSP的系統(tǒng)無(wú)法高效地完成工作。因此，F(xiàn)PGA的作用將得到擴(kuò)展。