為高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）域控制器構(gòu)建具有集成處理器的多攝像頭視覺感知系統(tǒng)。

當(dāng)我們駕車穿過社區(qū)和城鎮(zhèn)，看到孩子們步行或騎自行車時，我們不禁會想起道路上的安全是多么重要。美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）2021年的一項研究顯示，在美國，平均每天有20名行人死于交通事故——相當(dāng)于每71分鐘就有一人。世界衛(wèi)生組織（WHO）2022年的一項研究則表明，每年有130萬人死于道路交通事故，其中超過一半的死亡者是行人、騎自行車者和摩托車手。不幸的是，駕駛員分心是導(dǎo)致這些事故的最大原因之一，而且我們分心的傾向似乎每年都在增加。高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）有助于減輕分心帶來的影響，以保護(hù)駕駛員、行人和弱勢道路使用者。隨著對后視攝像頭、前視攝像頭和駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)的需求增加，以實現(xiàn)五星級安全評級并滿足監(jiān)管期限，許多制造商正在將其車輛架構(gòu)升級，將主動安全功能集成到ADAS域控制器中。域控制器通常需要具備以下能力：

1. 與多種傳感器接口的能力：包括數(shù)量、類型和分辨率。

2. 視覺、人工智能（AI）和通用處理能力：用于感知以及駕駛和泊車應(yīng)用。

3. 連接低帶寬和高速車輛網(wǎng)絡(luò)的能力。

4. 功能安全和網(wǎng)絡(luò)安全：以防止關(guān)鍵操作的損壞或干擾。

ADAS域控制器的處理和系統(tǒng)要求

對系統(tǒng)內(nèi)存、計算性能和輸入/輸出（I/O）帶寬的日益增長的需求，正在使系統(tǒng)設(shè)計變得復(fù)雜，并提高系統(tǒng)成本。如今的高端ADAS系統(tǒng)使用多種不同分辨率的攝像頭，以及圍繞車輛布置的各種雷達(dá)傳感器，以提供完整的駕駛環(huán)境視圖。對于從傳感器收集的每組圖像，需要以高幀率運行基于人工智能和計算機(jī)視覺的檢測與分類算法，以準(zhǔn)確解讀場景。這給系統(tǒng)和軟件設(shè)計人員帶來了挑戰(zhàn)，包括將這些傳感器連接到處理系統(tǒng)、將其內(nèi)容傳輸?shù)絻?nèi)存，以及同步數(shù)據(jù)以供分類算法實時處理。德州儀器（TI）的TDA4VH-Q1系統(tǒng)級芯片（SoC），如圖1所示，集成了諸如視覺預(yù)處理、深度和運動加速、AI網(wǎng)絡(luò)處理、汽車網(wǎng)絡(luò)接口以及安全微控制器（MCU）等功能。為了在需要滿足汽車安全完整性等級（ASIL）D的應(yīng)用中為TDA4VH-Q1提供動力，TPS6594-Q1電源管理集成電路包括功能安全特性，例如電壓監(jiān)控、針對TDA4VH-Q1 SoC的硬件錯誤檢測，以及一個問答看門狗（Q&A watchdog），用于監(jiān)控SoC上的MCU，防止因軟件錯誤導(dǎo)致的鎖定。

圖1

啟用多攝像頭視覺感知

需要提升處理器性能的一個ADAS應(yīng)用示例是多攝像頭視覺感知。在汽車周圍安裝攝像頭可以提供360度的全方位視野，幫助防止正面碰撞，同時也能讓駕駛員時刻留意盲區(qū)和相鄰車道中的交通和行人活動。利用德州儀器（TI）的J784S4處理器開源軟件開發(fā)工具包（SDK），Phantom AI為TDA4VH-Q1開發(fā)了一套多攝像頭視覺感知系統(tǒng)。Phantom AI的PhantomVision?系統(tǒng)為TDA4VH-Q1處理器提供了一系列ADAS功能，涵蓋從歐盟通用安全法規(guī)合規(guī)性到汽車工程師協(xié)會（SAE）L2和L2+級別的功能。除了基礎(chǔ)功能——車輛、弱勢道路使用者、自由空間、交通標(biāo)志和交通信號燈檢測——PhantomVision?還包括額外的功能，例如建筑區(qū)域檢測、轉(zhuǎn)向燈和尾燈檢測以及基于人工智能的自我路徑預(yù)測。他們的多攝像頭感知系統(tǒng)結(jié)合了前視、側(cè)視和后視攝像頭，覆蓋了車輛周圍的360度視野，并幫助消除了盲區(qū)（見圖2）。

圖2

Phantom AI通過利用TDA4VH-Q1的高性能計算、深度學(xué)習(xí)引擎以及用于信號和圖像預(yù)處理的專用加速器，實現(xiàn)了實時操作。專用的視覺預(yù)處理加速器處理包括圖像捕獲、色彩空間轉(zhuǎn)換以及多尺度圖像金字塔構(gòu)建在內(nèi)的攝像頭管線。結(jié)合德州儀器的深度學(xué)習(xí)庫，TDA4VH-Q1的高萬億次每秒（teraoperations-per-second）多核數(shù)字信號處理器加上矩陣乘法輔助引擎，提供了高效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具備快速算法和最小化的I/O操作調(diào)度，從而實現(xiàn)了高精度和低延遲。在視頻中，您可以看到使用TDA4VH-Q1處理器的PhantomVision?系統(tǒng)的ADAS功能。

為SAE L2和L2+級別駕駛構(gòu)建復(fù)雜的多傳感器ADAS系統(tǒng)，并不需要一臺水冷超級計算機(jī)。我們的合作表明，憑借像德州儀器TDA4VH-Q1這樣設(shè)計精良的系統(tǒng)級芯片（SoC），以及像Phantom AI團(tuán)隊這樣的專業(yè)汽車工程師，可以將符合功能安全要求的、引人注目且成本效益高的系統(tǒng)推向市場。盡管我們可以對自動駕駛的未來充滿熱情，但設(shè)計符合功能安全要求且成本效益高的系統(tǒng)的真正目標(biāo)是讓我們的世界變得更加安全。將ADAS技術(shù)推廣到汽車市場的更多細(xì)分領(lǐng)域——讓更多汽車配備更多ADAS功能——能夠為駕駛員和行人提供更好的、更安全的體驗。