汽車(chē)行業(yè)正向自動(dòng)駕駛邁進(jìn)，汽車(chē)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)人員也越來(lái)越注重汽車(chē)系統(tǒng)的主動(dòng)安全。要實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全和自動(dòng)駕駛，先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)是基礎(chǔ)，也是關(guān)鍵。
什么是ADAS和視覺(jué)ADAS
ADAS 利用安裝于車(chē)上各種不同的傳感器(包括超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭等)在第一時(shí)間收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行車(chē)外和車(chē)內(nèi)環(huán)境、物體的辨識(shí)和檢測(cè)，讓駕駛員盡快察覺(jué)潛在危險(xiǎn)以采取相應(yīng)的行動(dòng)，從而提高行車(chē)安全。其中，攝像頭在視覺(jué)ADAS中的應(yīng)用有著舉足輕重的地位，通過(guò)前視、后視、360度環(huán)視等攝像頭，可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航控制、先進(jìn)的照明系統(tǒng)、盲點(diǎn)檢測(cè)、防撞、路口交通警報(bào)、緊急制動(dòng)、車(chē)道保持系統(tǒng)、追尾預(yù)警、環(huán)視、泊車(chē)輔助、行人檢測(cè)、信號(hào)檢測(cè)等。受到政府指令、消費(fèi)推動(dòng)及自動(dòng)駕駛的趨勢(shì)所推動(dòng)，預(yù)計(jì)汽車(chē)內(nèi)的攝像頭將從當(dāng)前的1至4個(gè)激增至未來(lái)的5至8個(gè)，甚至有些汽車(chē)的內(nèi)置攝像頭還將達(dá)到12至15個(gè)。
安森美半導(dǎo)體：現(xiàn)代圖像傳感器的發(fā)明者 + 10年汽車(chē)領(lǐng)域領(lǐng)先地位
安森美半導(dǎo)體是第一大汽車(chē)圖像傳感器供應(yīng)商，可提供全面的視覺(jué)ADAS產(chǎn)品及方案。安森美半導(dǎo)體于成像領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)可追溯至40多年前，并于2004年推出世界首款汽車(chē)CMOS 圖像傳感器，目前公司擁有2000多項(xiàng)成像專(zhuān)利和成像專(zhuān)長(zhǎng)、全面的傳感器陣容、強(qiáng)大的供應(yīng)鏈和卓越的品質(zhì)，在汽車(chē)圖像傳感器市場(chǎng)的份額近50%，在ADAS市場(chǎng)的份額更是達(dá)到70%。
安森美半導(dǎo)體在視覺(jué)ADAS應(yīng)用于前視、后視、環(huán)視、車(chē)艙內(nèi)等多個(gè)方面。在后視領(lǐng)域，包括倒車(chē)影像、前視、俯視、全景泊車(chē)影像、車(chē)鏡取代，和前視領(lǐng)域，包括正向碰撞警告、車(chē)道偏離警告、自動(dòng)遠(yuǎn)光燈控制、交通信號(hào)識(shí)別、行人檢測(cè)、自適應(yīng)巡航控制、盲點(diǎn)檢測(cè)、夜視，安森美半導(dǎo)體的市占均為第一，并為市場(chǎng)提供大量百萬(wàn)像素方案，開(kāi)發(fā)新一代1080p方案、減少LED閃爍方案和用于車(chē)艙內(nèi)的近紅外方案，如乘客監(jiān)控、疲勞駕駛監(jiān)測(cè)、儀表盤(pán)控制、行車(chē)記錄儀DVR、氣囊，還推出了同類(lèi)最佳的全局快門(mén)傳感器AR0135(令攝像機(jī)能“凍結(jié)”快速移動(dòng)的場(chǎng)景數(shù)據(jù)，并確保與脈沖光源有效的同步，使挑戰(zhàn)性的應(yīng)用如汽車(chē)駕駛員監(jiān)控成為可能)，和業(yè)內(nèi)首款支持汽車(chē)安全完整性等級(jí)(ASIL)的圖像傳感器AR0231，而ASIL是汽車(chē)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵要求。
安森美半導(dǎo)體的汽車(chē)CMOS圖像傳感器具有卓越的微光性能、魚(yú)眼畸變校正和圖像疊加的特定特性，單芯片多重曝光的寬動(dòng)態(tài)(HDR)達(dá)120 dB，且圖像信號(hào)處理器(ISP)用于總系統(tǒng)方案，可提供HDR、自適應(yīng)局部色調(diào)映射(ALTM)、>185度空間轉(zhuǎn)換引擎(STE)、疊加、模擬/數(shù)字接口和以太網(wǎng)接口。安森美半導(dǎo)體致力于通過(guò)AECQ100 質(zhì)量認(rèn)證和達(dá)到零 PPM實(shí)現(xiàn)汽車(chē)產(chǎn)品的高品質(zhì)，并配合市場(chǎng)持續(xù)投資于汽車(chē)特定的產(chǎn)品及先進(jìn)的技術(shù)。
倒車(chē)視覺(jué)攝像機(jī)方案
倒車(chē)應(yīng)用方面，安森美半導(dǎo)體針對(duì)模擬攝像機(jī)提供ASX340AT/342AT/ 350AT、ASX344AT和結(jié)合ISP使用的百萬(wàn)像素傳感器AR0140AT。ASX340AT是當(dāng)前標(biāo)清市場(chǎng)的一個(gè)主流方案，1/4英寸光學(xué)格式，VGA分辨率(640 x 480)，集成圖像流處理器(IFP)、視頻編碼器、微控制器，提供復(fù)雜的處理如色彩恢復(fù)和校正、銳化、灰度、鏡頭陰影校正、自動(dòng)白平衡和自動(dòng)曝光，靈活且功耗低，無(wú)需額外的處理芯片就能設(shè)計(jì)汽車(chē)后視影像系統(tǒng)。而ASX342AT/ 350AT定位為高性?xún)r(jià)比，ASX344AT則帶有魚(yú)眼矯正功能。AR0140結(jié)合ISP AP0100AT可用于模擬方案，結(jié)合AP0102AT可支持RGB888的輸出，而針對(duì)高清數(shù)字的LVDS，可采用AR0140AT結(jié)合AP0101AT或AP0102AT。AR0140采用DR-PIX技術(shù)，適用于微光和高動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)景。ISP AP0100AT、AP0101AT和AP0102AT分別支持100萬(wàn)、120萬(wàn)和200萬(wàn)像素。
前視攝像機(jī)方案
前視攝像機(jī)主要用于ADAS和DVR。針對(duì)ADAS，安森美半導(dǎo)體提供MT9V024用于VGA，AR0132/AR0136用于720p影像，AR0231用于1080p影像。MT9V024是1/3英寸全局快門(mén)CMOS傳感器，提供出色的HDR性能，增強(qiáng)的近紅外(NIR)性能提供微光下卓越的成像品質(zhì)。AR0132和AR0136是百萬(wàn)像素CMOS傳感器，同樣提供出色的HDR和微光性能。AR0231是230萬(wàn)像素CMOS傳感器，3.0微米背照式(BSI)像素和DR-Pix技術(shù)提供高靈敏度和低暗電流，HDR達(dá)120dB，可消除高頻LED閃爍，支持ASIL-B。針對(duì)DVR，安森美半導(dǎo)體提供200萬(wàn)和300萬(wàn)像素1080p傳感器AR0230/AR0237和AR0331。
全景泊車(chē)影像方案
全景泊車(chē)現(xiàn)在在中國(guó)的汽車(chē)應(yīng)用中越來(lái)越廣泛，一般使用4個(gè)攝像頭，再進(jìn)行拼接處理。全景泊車(chē)的開(kāi)始階段以模擬攝像頭為主，性?xún)r(jià)比較高?，F(xiàn)在，車(chē)廠在模擬方案中很多都使用到ASX340AT(其特性見(jiàn)前述的倒車(chē)視覺(jué)攝像機(jī)方案)，也可使用相類(lèi)似的MT9V127。此外，還可采用AR0140AT搭配可輸出模擬信號(hào)的AP0100AT。用于全景泊車(chē)的高清數(shù)字?jǐn)z像頭主要有LVDS和以太網(wǎng)兩種傳輸方式。對(duì)于LVDS，可采用AR0140AT、AR0132AT結(jié)合AP0101AT。對(duì)于以太網(wǎng)的傳輸方式，可采用AR0140AT、AR0132AT配合支持以太網(wǎng)輸出的AP0201AT。
HDR應(yīng)用
簡(jiǎn)而言之，HDR指既包含高光部分，又保留了暗部細(xì)節(jié)，用于汽車(chē)視覺(jué)系統(tǒng)可提高圖像信息的精確度從而提升安全性。安森美半導(dǎo)體的HDR技術(shù)通過(guò)采用多重曝光，使得高光部分不會(huì)過(guò)飽，暗部細(xì)節(jié)還能保留。片上多重曝光的傳感器如AR0132、 AR0140、AR0230等，而HDR 色彩處理芯片系列有AP010x、 AP020x。
圖1：HDR視像 vs. 非HDR視像
ISP的關(guān)鍵特性
安森美半導(dǎo)體提供非常強(qiáng)大的ISP陣容以配合圖像傳感器實(shí)現(xiàn)更出色的性能，其關(guān)鍵特性包括1840NTSC 延伸、魚(yú)眼矯正(Dewarp)及縮放、兩板左/右視、三聯(lián)式、行跡線疊加等，如圖2 所示。
圖2：ISP關(guān)鍵特性
廣泛的陣容支持不同的視頻信號(hào)傳輸方式
現(xiàn)在用于傳輸視頻信號(hào)的主要有CVBS、LVDS和以太網(wǎng)3種方式。CVBS 接口主要用于傳輸模擬視頻信號(hào)。安森美半導(dǎo)體支持CVBS接口的傳感器主要有ASX340/ASX342/ASX344、ASX350和ISP AP0100。LVDS接口廣泛用于傳輸高清數(shù)字視頻，可傳輸百萬(wàn)像素甚至更高的200萬(wàn)像素視頻，且支持多個(gè)攝像頭的傳輸，推薦使用安森美半導(dǎo)體的ISP AP0101、AP0102、AP0202。隨著汽車(chē)內(nèi)娛樂(lè)和視覺(jué)等系統(tǒng)的增加，大數(shù)據(jù)的傳輸需求不斷上升，以太網(wǎng)被視為將來(lái)車(chē)內(nèi)主流的傳輸方式，它可支持多個(gè)百萬(wàn)甚或200萬(wàn)像素高清視頻的傳輸。以太網(wǎng)接口用于傳輸H.264/MJPEG 視頻，安森美半導(dǎo)體提供ISP AP0200、AP0201支持以太網(wǎng)的視頻傳輸。
功能安全
現(xiàn)代汽車(chē)內(nèi)的多個(gè)應(yīng)用都需要符合汽車(chē)行業(yè)功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO26262，尤其是ADAS。根據(jù)不同的ADAS的子應(yīng)用，需要實(shí)現(xiàn)ASIL B至ASIL D的不同等級(jí)。安森美半導(dǎo)體是ISO 26262 的工作組成員和基本故障率子群的協(xié)同領(lǐng)導(dǎo)者，已推出了世界首款符合ISO26262 ASIL的圖像傳感器AR0231，并持續(xù)致力于在流程、知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)和支援等各方面都符合標(biāo)準(zhǔn)。
多芯片方案
在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，圖像傳感器和ISP是分開(kāi)的，以減少功耗。為了均衡ADAS方案的性能、功耗和尺寸，安森美半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)出多芯片方案，將AR014xAT傳感器和ISP AP010xAT封裝在單個(gè)iBGA封裝內(nèi)，顯著節(jié)省占板空間，具備系統(tǒng)單芯片(SOC) 特性和HDR、 STE 及疊加(Overlay)等豐富的特性和功能。
圖3：iBGA封裝
MARS參考設(shè)計(jì)
安森美半導(dǎo)體不僅可提供全面的高性能器件，還可提供全系列的技術(shù)支援，以幫助客戶(hù)加快開(kāi)發(fā)及測(cè)試進(jìn)程。如MARS參考設(shè)計(jì)，這是個(gè)攝像頭方案，主要包含鏡頭、傳感器、協(xié)處理器和接口等4部分，客戶(hù)可根據(jù)應(yīng)用需求，靈活選用不同的傳感器和協(xié)處理器，直接嵌入其攝像頭系統(tǒng)中，從而大大優(yōu)化實(shí)際開(kāi)發(fā)及測(cè)試的時(shí)間，加快原型開(kāi)發(fā)。
圖4：MARS可直接嵌入客戶(hù)的攝像頭系統(tǒng)
總結(jié)
作為汽車(chē)攝像機(jī)傳感器的市場(chǎng)領(lǐng)袖、第一大汽車(chē)視覺(jué)及第一大ADAS半導(dǎo)體廠商，安森美半導(dǎo)體可提供全面的攝像機(jī)模塊方案，包括電源、模擬和傳感器，助力汽車(chē)行業(yè)向主動(dòng)安全和自動(dòng)駕駛邁進(jìn)。公司提供全面的攝像機(jī)傳感器陣容，包括原始傳感器、ISP和 SOC，并推出世界首款符合ASIL標(biāo)準(zhǔn)的圖像傳感器和同類(lèi)最佳的全局快門(mén)，提供支持CVBS、LVDS 和以太網(wǎng)的攝像機(jī)完整方案、可平衡尺寸和功耗的多芯片方案。此外，安森美半導(dǎo)體還為客戶(hù)提供不止于器件的全系列技術(shù)支援，如MARS參考設(shè)計(jì)可直接嵌入客戶(hù)的攝像頭系統(tǒng)，并能根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行靈活調(diào)整，幫助客戶(hù)加快原型開(kāi)發(fā)進(jìn)程。