汽車行業(yè)正向自動駕駛邁進(jìn)，汽車設(shè)計和開發(fā)人員也越來越注重汽車系統(tǒng)的主動安全。要實現(xiàn)主動安全和自動駕駛，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ADAS
ADAS 利用安裝于車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)在第一時間收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行車外和車內(nèi)環(huán)境、物體的辨識和檢測，讓駕駛員盡快察覺潛在危險以采取相應(yīng)的行動，從而提高行車安全。其中，攝像頭在視覺ADAS中的應(yīng)用有著舉足輕重的地位，通過前視、后視、360度環(huán)視等攝像頭，可實現(xiàn)自適應(yīng)巡航控制、先進(jìn)的照明系統(tǒng)、盲點檢測、防撞、路口交通警報、緊急制動、車道保持系統(tǒng)、追尾預(yù)警、環(huán)視、泊車輔助、行人檢測、信號檢測等。受到政府指令、消費推動及自動駕駛的趨勢所推動，預(yù)計汽車內(nèi)的攝像頭將從當(dāng)前的1至4個激增至未來的5至8個，甚至有些汽車的內(nèi)置攝像頭還將達(dá)到12至15個。
安森美半導(dǎo)體：現(xiàn)代圖像傳感器的發(fā)明者 + 10年汽車領(lǐng)域領(lǐng)先地位
安森美半導(dǎo)體是第一大汽車圖像傳感器供應(yīng)商，可提供全面的視覺ADAS產(chǎn)品及方案。安森美半導(dǎo)體于成像領(lǐng)域的經(jīng)驗可追溯至40多年前，并于2004年推出世界首款汽車CMOS 圖像傳感器，目前公司擁有2000多項成像專利和成像專長、全面的傳感器陣容、強(qiáng)大的供應(yīng)鏈和卓越的品質(zhì)，在汽車圖像傳感器市場的份額近50%，在ADAS市場的份額更是達(dá)到70%。
安森美半導(dǎo)體在視覺ADAS應(yīng)用于前視、后視、環(huán)視、車艙內(nèi)等多個方面。在后視領(lǐng)域，包括倒車影像、前視、俯視、全景泊車影像、車鏡取代，和前視領(lǐng)域，包括正向碰撞警告、車道偏離警告、自動遠(yuǎn)光燈控制、交通信號識別、行人檢測、自適應(yīng)巡航控制、盲點檢測、夜視，安森美半導(dǎo)體的市占均為第一，并為市場提供大量百萬像素方案，開發(fā)新一代1080p方案、減少LED閃爍方案和用于車艙內(nèi)的近紅外方案，如乘客監(jiān)控、疲勞駕駛監(jiān)測、儀表盤控制、行車記錄儀DVR、氣囊，還推出了同類最佳的全局快門傳感器AR0135(令攝像機(jī)能“凍結(jié)”快速移動的場景數(shù)據(jù)，并確保與脈沖光源有效的同步，使挑戰(zhàn)性的應(yīng)用如汽車駕駛員監(jiān)控成為可能)，和業(yè)內(nèi)首款支持汽車安全完整性等級(ASIL)的圖像傳感器AR0231，而ASIL是汽車自動駕駛的關(guān)鍵要求。
安森美半導(dǎo)體的汽車CMOS圖像傳感器具有卓越的微光性能、魚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態(tài)(HDR)達(dá)120 dB，且圖像信號處理器(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AECQ100 質(zhì)量認(rèn)證和達(dá)到零 PPM實現(xiàn)汽車產(chǎn)品的高品質(zhì)，并配合市場持續(xù)投資于汽車特定的產(chǎn)品及先進(jìn)的技術(shù)。
倒車視覺攝像機(jī)方案
倒車應(yīng)用方面，安森美半導(dǎo)體針對模擬攝像機(jī)提供ASX340AT/342AT/ 350AT、ASX344AT和結(jié)合ISP使用的百萬像素傳感器AR0140AT。ASX340AT是當(dāng)前標(biāo)清市場的一個主流方案，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、自動白平衡和自動曝光，靈活且功耗低，無需額外的處理芯片就能設(shè)計汽車后視影像系統(tǒng)。而ASX342AT/ 350AT定位為高性價比，ASX344AT則帶有魚眼矯正功能。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)，適用于微光和高動態(tài)范圍場景。ISP AP0100AT、AP0101AT和AP0102AT分別支持100萬、120萬和200萬像素。
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是百萬像素CMOS傳感器，同樣提供出色的HDR和微光性能。AR0231是230萬像素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DVR，安森美半導(dǎo)體提供200萬和300萬像素1080p傳感器AR0230/AR0237和AR0331。
全景泊車影像方案
全景泊車現(xiàn)在在中國的汽車應(yīng)用中越來越廣泛，一般使用4個攝像頭，再進(jìn)行拼接處理。全景泊車的開始階段以模擬攝像頭為主，性價比較高。現(xiàn)在，車廠在模擬方案中很多都使用到ASX340AT(其特性見前述的倒車視覺攝像機(jī)方案)，也可使用相類似的MT9V127。此外，還可采用AR0140AT搭配可輸出模擬信號的AP0100AT。用于全景泊車的高清數(shù)字?jǐn)z像頭主要有LVDS和以太網(wǎng)兩種傳輸方式。對于LVDS，可采用AR0140AT、AR0132AT結(jié)合AP0101AT。對于以太網(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)，用于汽車視覺系統(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)通過采用多重曝光，使得高光部分不會過飽，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現(xiàn)更出色的性能，其關(guān)鍵特性包括1840NTSC 延伸、魚眼矯正(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傳輸方式
現(xiàn)在用于傳輸視頻信號的主要有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。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，可傳輸百萬像素甚至更高的200萬像素視頻，且支持多個攝像頭的傳輸，推薦使用安森美半導(dǎo)體的ISP AP0101、AP0102、AP0202。隨著汽車內(nèi)娛樂和視覺等系統(tǒng)的增加，大數(shù)據(jù)的傳輸需求不斷上升，以太網(wǎng)被視為將來車內(nèi)主流的傳輸方式，它可支持多個百萬甚或200萬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)代汽車內(nèi)的多個應(yīng)用都需要符合汽車行業(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，需要實現(xiàn)ASIL B至ASIL D的不同等級。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)計中，圖像傳感器和ISP是分開的，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)體開發(fā)出多芯片方案，將AR014xAT傳感器和ISP AP010xAT封裝在單個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
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，以幫助客戶加快開發(fā)及測試進(jìn)程。如MARS參考設(shè)計，這是個攝像頭方案，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)化實際開發(fā)及測試的時間，加快原型開發(fā)。
圖4：MARS可直接嵌入客戶的攝像頭系統(tǒng)
總結(jié)
作為汽車攝像機(jī)傳感器的市場領(lǐng)袖、第一大汽車視覺及第一大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，助力汽車行業(yè)向主動安全和自動駕駛邁進(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最佳的全局快門，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)體還為客戶提供不止于器件的全系列技術(shù)支援，如MARS參考設(shè)計可直接嵌入客戶的攝像頭系統(tǒng)，并能根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行靈活調(diào)整，幫助客戶加快原型開發(fā)進(jìn)程。