基于FPGA平臺的駕駛輔助應(yīng)用加速發(fā)展

過去10年時間里，駕駛輔助應(yīng)用中快速發(fā)展的另一個領(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，用戶可通過按鍵設(shè)定汽車的速度。但是，如果司機不夠?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級汽車中安裝被稱為自動巡航控制的智能駕駛輔助系統(tǒng)，利用前向雷達來測量與前車之間的距離。司機按下按鈕，選擇他們希望與前車保持2秒、3秒或更長時間的行車間距(headway)，然后，系統(tǒng)會自動調(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巡航控制系統(tǒng)實際上還可以控制制動。“如果前面的車減速而離你的車太近，系統(tǒng)會稍微剎車以保持設(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，自動巡航控制系統(tǒng)也會減速慢行，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一些，但根據(jù)駕駛輔助系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，此類自動巡航控制仍然只是眾多基本高級系統(tǒng)中的一個。更先進的自動巡航控制系統(tǒng)還可以幫助發(fā)動機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。實際上，有些系統(tǒng)現(xiàn)在就可以做到這一點了。

2007年，OEM廠商售出了100萬輛配有自動巡航控制系統(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)字會大幅增長，特別是在歐洲和日本。

實際上，OEM和供應(yīng)商已經(jīng)在加快研發(fā)結(jié)合了攝像頭與雷達系統(tǒng)的第三代自動巡航控制系統(tǒng)，保證汽車在其車道上的速度，并且還可以預(yù)測因為其它車輛并道所帶來的危險(如靠得太近)。

Barnden說：“第三代系統(tǒng)增加了更多智能性，能夠更好地預(yù)測前面的危險離你有多遠。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，或者是發(fā)出報警信號并采取預(yù)防性措施以避免撞車。”

夜視系統(tǒng)與威脅評估

駕駛輔助系統(tǒng)的另一個發(fā)展領(lǐng)域是幫助司機更清晰地看清前方的路況。

一個基本的例子是夜視。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)向司機顯示熱敏感或紅外圖像。夜視系統(tǒng)對于夜間及時分辨并避免撞上行人和動物非常有用。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)將會逐漸進入主流車輛。

OEM廠商2007年在全球范圍內(nèi)售出了約80萬輛配有夜視系統(tǒng)的汽車。Barnden預(yù)期2015年這一數(shù)字將會增長到300萬輛。

車道偏離報警系統(tǒng)

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

OEM廠商提供的盲點探測系統(tǒng)利用位于汽車側(cè)面或后端的雷達傳感器或攝像頭來監(jiān)視是否有其它車輛接近司機的盲點。如果有，系統(tǒng)會顯示報警燈通知司機，這樣就可以減少司機回頭的時間，從而讓他們更好地集中于前方路況。

Barnden正在觀察盲點探測系統(tǒng)是否會形成新的市場。他指出，2007年汽車行業(yè)售出的裝備有盲點探測系統(tǒng)的汽車約為30萬輛。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，將盲點探測系統(tǒng)與其它駕駛輔助系統(tǒng)相結(jié)合，將會變得更具吸引力。例如，如果司機分神察看盲點區(qū)域的情況時，自動巡航控制系統(tǒng)會檢測到速度下降并做相應(yīng)調(diào)整。

Barnden說：“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)合起來將會大大改變駕駛體驗，為司機提供有用的建議。”

Barnden認(rèn)為另一項新興的駕駛輔助技術(shù)——車道偏離報警系統(tǒng)頗具潛力，而且FPGA在這些系統(tǒng)中的應(yīng)用也前景可觀。

車道偏離報警系統(tǒng)通常采用安裝在后視鏡上的攝像模塊來收集前方道路的圖像。Barnden說：“系統(tǒng)中通常采用DSP(近來也更多地采用FPGA)進行算術(shù)運算，識別路面的白色車道線，幫助司機確定所處的車道。如果司機犯困或忙于調(diào)節(jié)收音機頻道時汽車突然轉(zhuǎn)向另一車道，系統(tǒng)會發(fā)出聲音報警、輕搖司機座位或振動方向盤來提醒司機。”

如果司機在更換車道前打了轉(zhuǎn)向燈，那么系統(tǒng)不會發(fā)出警報。因此，這一技術(shù)不僅可以在司機意外偏離車道時進行報警，還可以促使司機養(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警系統(tǒng)，2007年，這些車型售出了不到100萬輛。 Barnden說：“作為增長最快的應(yīng)用之一，未來十年內(nèi)配備這一系統(tǒng)的汽車將會增長到1700萬輛。預(yù)計到2015年會有1/4的汽車采用這一技術(shù)。”

與車道偏離報警系統(tǒng)類似，另一項新興的駕駛輔助技術(shù)——標(biāo)志識別(sign recognition)也采用前視攝像頭來讀取道路兩側(cè)的交通標(biāo)志。Barnden表示：“假如系統(tǒng)看到一個限速標(biāo)志并檢測到汽車剛剛駛過該標(biāo)志，那么就會在儀表盤的顯示屏上顯示當(dāng)前區(qū)域限速30mph。系統(tǒng)也會顯示司機沒有注意到的標(biāo)志，如‘紅燈禁止右轉(zhuǎn)’等。”

Barnden認(rèn)為，交通標(biāo)志識別系統(tǒng)仍然處于開發(fā)階段，在推向市場之前仍然必須克服一些挑戰(zhàn)。 例如，如果駕車經(jīng)過一系列非?？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，但駕車的責(zé)任仍然在司機本人。”

未來：FPGA平臺推動傳感器融合

盡管在過去10年時間里，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。事實上，負(fù)責(zé)設(shè)計駕駛輔助系統(tǒng)和其它汽車電子系統(tǒng)的設(shè)計人員正在致力于將所有這些功能結(jié)合起來。例如，利用一組傳感器完成多項任務(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，汽車會變得更舒適并且更環(huán)保。

整合這些先進系統(tǒng)的關(guān)鍵是采用FPGA平臺。許多使用超聲波、雷達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的組合來完成駕駛輔助系統(tǒng)所需要的快速計算。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完成多項駕駛輔助系統(tǒng)任務(wù)，專家認(rèn)為，僅采用 DSP的系統(tǒng)無法高效地完成工作。因此，F(xiàn)PGA的作用將得到擴展。