增强车辆安全的高级驾驶辅助系统和解决方案

ADAS 提供了广泛的应用，大大提高了车辆的安全性、舒适性和便利性。这些应用包括自适应巡航控制、障碍物检测、碰撞避免、车道偏离警告、交通标志读取、紧急制动、行人检测、自动驾驶、交通/红绿灯感知、安全舒适、车内乘员检测以及物体和存在检测。ADAS 系统配备了最新的接口标准，能够运行多种基于视觉的算法，这使得它们能够支持实时的多媒体、视觉协处理和传感器融合子系统。这些系统的主要目标是通过减少车祸数量和缓解无法避免的事故的严重影响来防止事故和伤害。   ADAS 的运行在很大程度上依赖于各种组件，包括图像传感器、LiDAR、雷达和超声波传感器。ADAS 系统依靠前向/环绕传感和车内传感技术之间的复杂相互作用。传感系统充当系统的眼睛和耳朵，利用 LiDAR、雷达、超声波和摄像机等技术收集有关周围环境的重要数据。然后，这些原始数据被处理并通过观察功能呈现给驾驶员。信息可以通过投射到挡风玻璃上的抬头显示器（HUD）显示，减少干扰，或者通过传统的仪表盘显示器显示，需要驾驶员短暂地看一眼。   摄像机是现代车辆中常用的 ADAS 传感器之一。它们在检测道路上的物体（包括汽车、骑自行车者和行人）方面发挥着关键作用。如果没有摄像机，汽车基本上就会对周围的世界失明。   随着技术的不断进步，ADAS 预计将在塑造未来交通方面发挥越来越重要的作用。通过结合图像传感器、LiDAR、超声波和雷达，ADAS 可以为驾驶员提供有价值的见解，帮助他们在道路上做出更明智的决策。这一革命性技术承诺实现驾驶自动化并提高车辆安全性，为更安全、更高效的交通未来铺平道路。

ADAS 提供了一套旨在提高驾驶安全性和改善整体驾驶体验的功能

ADAS 代表了汽车技术的显著进步，提供了一套旨在增强驾驶员安全性和改善整体驾驶体验的功能。ADAS 的关键组件包括自适应巡航控制 (ACC)、行人检测、泊车检测、环视摄像头、车道检测和盲区检测。   自适应巡航控制 (ACC) 是在传统巡航控制基础上的高级功能。利用雷达、激光雷达或摄像头等传感器，ACC 持续监测前方道路以检测其他车辆的存在和速度。它会自动调整汽车的速度或启动制动系统，以与前方车辆保持预设的安全距离。   车道检测/车道保持辅助是长途高速驾驶的关键功能。安装在挡风玻璃上的摄像头持续捕捉道路车道标记的影像。高级图像处理软件分析该视频流，识别车道边界和如虚线等特定模式。如果车辆在未激活转向灯的情况下无意偏离车道，系统会触发警报，这可能是警报声或方向盘振动，并可能辅助转向。   行人障碍检测是一个关键的安全组件。它利用配备高级计算机视觉软件的摄像头扫描道路上的行人和障碍物。通过分析形状、热成像摄像头的热特征和运动模式，系统可以识别行人、障碍物以及潜在碰撞情境。   环视摄像头在车辆周围进行战略性布置，提供全面的 360 度视图。车内屏幕上显示这种鸟瞰视图，帮助驾驶员识别可能从正常视野中隐藏的潜在障碍物。此功能极大地帮助停车和低速操作，增强情境意识，减轻在狭窄空间内导航的压力。

ADAS 驱动着全自动驾驶汽车的快速发展

ADAS也在推动全自动驾驶车辆的发展。自动驾驶可分为六个等级，每个等级都代表着向完全自主驾驶更近一步。可用给驾驶者的自动化程度有一个定义的标准，被称为SAE驾驶自动化等级，从等级0（无驾驶自动化）到等级5（全自动驾驶）。等级0意味着驾驶员执行所有驾驶任务，如转向、加速、刹车等。等级1要求驾驶员持续执行纵向或横向控制。等级2要求驾驶员始终监控系统。等级3意味着驾驶员不必一直监控系统，但必须始终准备重新控制。等级4在定义的使用场景中不需要驾驶员。达到等级5，车辆在所有情况下执行所有驾驶任务，不需要人类干预。   随着技术的不断发展，汽车将继续攀升SAE等级阶梯，随时间推移增加更多的自动驾驶功能。有一点是明确的：每升高一个等级都需要更加先进的图像传感器来实现其目标。   如果一辆配备ADAS或自动驾驶系统（ADS）的车辆想要高速行驶，它必须能够在远距离检测物体。例如，在时速35英里行驶时检测正在过马路的儿童需要大约50米的检测范围。然而，在时速62英里检测到同一儿童需要160米的检测范围。速度与检测范围的关系并不是线性的，因为这涉及到汽车的质量、惯性以及进行安全操作所需的时间。随着汽车速度加快，检测范围会增加得更多。   此外，以最大速度行驶时，需要在远距离进行可靠的识别，无论是白天还是晚上。自动驾驶的夜间条件可能极为复杂，带来一些明确的挑战。首先，传感器必须适应大范围的光线变化，从有一些环境光的城市环境到没有任何环境光的乡村环境。检测没有任何照明的车侧物体是最具挑战性的。   然后是车灯挑战。车灯可以低光束和高光束操作，它们的亮度在不同国家也可能不同。检测较小物体特别具挑战性，因为车灯的现场照明随距离平方成反比地减少。在夜间，超出一定距离，即便有车灯照射，人类也无法看到路上的轮胎或小石头，而ADAS系统应该能够“看见”。考虑到所有不同的变量，夜间检测物体具有挑战性，但对ADAS和自动驾驶的安全至关重要。

适用于 ADAS 和自动驾驶车辆应用的 CMOS 数字图像传感器

onsemi 开发了一系列名为 Hyperlux 的小像素、高分辨率、低功耗的 CMOS 数字图像传感器。该系列的一员 AR0823AT（2.1 μm，8.3 MP，1/1.8 英寸）非常适合 ADAS 和自动驾驶汽车应用。AR0823AT 提供领先性能，包括 150 dB 的高动态范围 (HDR) 操作、LED 闪烁抑制 (LFM)、低光性能、高像素灵敏度、清晰度和分辨率。   为了展示其在汽车应用中的适用性，onsemi 在实验室以及户外不同日夜场景中测量和测试了 AR0823AT。例如，进行了测试以确定对易受伤害道路使用者 (VRU) 和小物体的检测能力。研究重点是使用远光和近光灯的日落和乡村夜间条件。使用了三种不同的摄像头视野 (FOV)：30 度、60 度和 120 度。   AR0823AT 传感器在 LFM 的 HDR 下捕捉图像。2.1 μm 超级曝光像素支持高达 150 dB 动态范围，无需自动曝光调整。这显著减少了场景依赖的关键汽车系统中的延迟，实现了更快、更安全的数据收集和决策，无停顿，无图像信息丢失或不完整。   此外，凭借其背照式 (BSI) 传感器的高灵敏度、次电子暗噪声底和在整个汽车温度范围内的优良热稳定性，AR0823AT 在低光条件下提供同类最佳的性能，温度范围从 -40°C 到 +125°C 结温。   AR0823AT 传感器由于其高色彩保真度，以及提供更好远距离检测的高精度立体摄像头，能够实现用于感应和观看应用的同步和互不冲突的摄像头使用。   此外，onsemi 还推出了 AR0820AT 图像传感器，它是一个具有 3848 H x 2168 V 有源像素阵列的 1/2 英寸 CMOS 数字图像传感器。该高级汽车传感器能够在线性或高动态范围模式下以滚动快门方式捕获图像。   AR0820AT 针对低光和具有挑战性的高动态范围场景性能进行了优化，具有 2.1 µm DR−Pix BSI 像素和传感器上的 140 dB HDR 捕获能力。传感器包括高级功能，如像素内合并、窗口化，以及视频和单帧模式，提供灵活的感兴趣区域 (ROI) 或特定分辨率，以提高极端低光条件下的性能。先进的传感器故障检测功能和 AR0820AT 上的嵌入式数据旨在实现摄像头 ASIL B 合规性。该设备可通过简单的两线串行接口编程，并支持 MIPI 输出接口。   AR0820AT 具有高性能 2.1 µm 汽车级背照 (BSI) 像素，搭载 DR−Pix™ 技术。支持高级传感器上的 HDR 重构，具备灵活的曝光比控制，在 3 曝光 HDR 模式下可实现高达 40 fps 的 3840 x 2160 全分辨率视频捕获，在 4 曝光 HDR 模式下可达 30 fps。它还支持行交错 T1/T2/T3/T4 输出和 ASIL−B 合规的传感器故障检测。支持 2 x 2 像素内合并模式和彩色合并模式。   AR0820AT 也具有 1.8 Gbps/通道数据接口、4 通道 MIPI CSI−2 接口，可选的自动或用户控制的黑电平控制，帧与帧之间多达 4 个上下文切换以实现多功能系统，并支持多摄像头同步。它提供多种 CFA 选项，包括 RGB、RCCC、RCCB，并且是无铅设备。AR0820AT 可应用于 ADAS 和自动驾驶的前视摄像头。终端产品包括前视 ADAS、环绕感应摄像头、车厢内、机器人出租车、机器人配送和自动卡车。

结论

高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和用于提升车辆安全的解决方案不仅是技术进步的体现，也是推动智能交通和未来自动驾驶的重要一步。通过传感器融合、人工智能判断和实时通信的协同运作，ADAS 可以有效降低驾驶风险，减少事故率，为司机和乘客提供更高水平的安全保障。随着车联网和自动驾驶技术的成熟，onsemi 专门为 ADAS 应用引入的高质量图像传感器将有助于实现全面的、预防性的和智能的安全管理，为创建更安全和更高效的交通环境奠定坚实的基础。