汽车厂商在高级驾驶辅助系统上有哪些应用解决方案？

高级驾驶辅助系统(ADAS)是一种利用各种传感器收集车内外环境数据的技术，它可以实时识别、检测和追踪静态和动态物体，使驾驶者能够在最短的时间内察觉可能发生的危险，从而提高驾驶安全性。ADAS主要使用的传感器包括摄像头、雷达、激光和超声波等，这些传感器可以探测光、热、压力或其他用于监测汽车状态的变量，通常位于车辆的前后保险杠、侧视镜、驾驶杆内部或挡风玻璃上。

早期的ADAS技术主要以被动式报警为主，当车辆检测到潜在危险时，会发出警报提醒驾驶者注意异常的车辆或道路情况。然而，随着技术的发展，最新的ADAS技术已经可以进行主动式干预。

ADAS系统通常包括以下几个部分:

1. 导航与实时交通系统TMC;

2. 电子警察系统ISA(Intelligent speed adaptation或intelligent speed advice);

3. 车联网(Vehicular communication systems);

4. 自适应巡航ACC(Adaptive cruise control);

5. 车道偏移报警系统LDWS( Lane departure warning system);

6. 车道保持系统(Lane change assistance);

7. 碰撞避免或预碰撞系统(Collisionavoidance system或Precrash system);

8. 夜视系统(Night Vision);

9. 自适应灯光控制(Adaptive light control)

10. 行人保护系统(Pedestrian protection system)

11. 自动泊车系统(Automatic parking)

12. 交通标志识别(Traffic sign recognition)

13. 盲点探测( Blind spot detection)

14. 驾驶员疲劳探测(Driver drowsiness detection)

15. 下坡控制系统(Hill descent control)

16. 电动汽车报警(Electric vehicle warning sounds)系统

这些系统的工作原理和功能如下：

1. 盲点侦测系统：运用雷达和传感器，来侦测车辆后方的盲点区，在盲点区侦测到车辆靠近时会向驾驶员提供警示，帮助驾驶人将意外的机率降至最低。

2. 停车辅助系统：主动式系统自动控制方向盘以帮助驾驶完成停车，被动式系统则是以影像(摄影机)与影音(超音波)为感测单元所组成的，提供更多车身周围信息给车主掌握，减少碰撞机会。

3. 车道偏离警示系统 LDW：运用在车身侧面或后视镜的摄影机，采样目前行驶车道的标识线，再通过图像处理取得当前汽车在车道的位置，这时只要汽车偏离车道，控制器就会发出警报信号，以实时提醒、叫醒驾驶，避免意外的发生。

4. 碰撞预防系统 FCW：由安装在车头的雷达，侦测自车和前方车辆的距离及速度，初期会发出警告声来提醒驾驶人注意车距，若车距依然持续拉近，车辆便会先自动轻踩刹车，并轻拉安全带2-3次，警告驾驶人，若系统判定追撞是没办法避免时，启动自动紧急刹车(AEB)后，会同时立刻拉紧安全带固定驾驶人，降低意外发生后的伤害。

5. 适路性车灯系统：这套系统可依照不同的路况、环境、车速及天气状况，自动调整车灯的照明范围及角度，让车灯照射范围可以更深远，又不会影响到其他用路人的视线，以提供驾驶人与对向来车更安全及舒适的照明。

6. 夜视系统：可帮助驾驶员在视线不明、看不清楚的夜晚或恶劣天气时，自动识别动物或大型异物，同时警告驾驶员前方路况，以避免意外的发生。

7. 主动车距控制巡航系统 ACC：通过安装在车辆前部的车距传感器，持续扫描车辆前方道路来得知前车的车速与相对距离，行驶中会自动侦测车速，当与前车的距离越来越小时，会对应调整自身车速，与前方车辆保持安全距离，减少碰撞意外的发生。

8. 驾驶人生理状态监视：系统大多都是利用摄影机侦测驾驶者脸部，判断专注力程度、是否有打瞌睡的象征，还有系统更是利用驾驶人眼睛开闭频率情况，来辨别安全等级，提供适合的警告或是协助动作，如果驾驶者的脸部表情变化减少，甚至出现闭眼的情况，车辆就会透过声响与灯号来警示车主注意，以减少意外事故发生。

以上提到的每个系统主要包含3个程序：信息采集，分析，指令执行。

A、首先是信息采集：不同的系统需要使用不同类型的车用传感器，包含毫米波雷达、超声波雷达、红外雷达、激光雷达、CCD CMOS影像传感器及轮速传感器等，来收集整车的工作状态及其参数变化情形，并将不断变化的机械运动变成电子参数(电压、电阻及电流)。

Qorivva MPC5561 MCU 基于Power Architecture®技术，专为高级驾驶员辅助应用而设计，完美地实现了高性能计算和信号处理能力的结合。它采用FlexRayTM网络控制器和飞 思卡尔的高能效e200内核，专门针对高级汽车安全应用而增强了性能Qorivva MPC5561既能帮助您控制成本，又能设计日益复杂的应用。软件和引脚兼容性允许重复使用原有的软件和硬件架构，从而保护对应用代码和开发工具的投资。

Qorivva MPC5561结构框图

2.电源与CAN接口：

MC33905是 第二代系统基础芯片系列中的一款器件。它 集成了多种功能和增强型模块设计。作为一个高级电源管理单元，此器件适用于MCU和附加集成电路，例如传感器和CAN收发器。它有一个内设增强型高速 CAN接口(ISO11898-2和-5)，具有局部和总线故障诊断、保护功能以及故障安全操作模式。SBC可包含0、1或2个LIN2.1接口与LIN 输出引脚开关连接。它包含两个或者3个唤醒输入引脚，可配置为输出驱动器以实现灵活性。

MC33905结构框图

3.RADAR前端：

MR2001是飞思卡尔的一款高性能77 GHz雷达收发器芯片组，可扩展为多通道运行，使单个雷达平台具有电子波束操控功能和更宽的探测区域，可实现汽车安全系统、通信基础设施和工业控制系统的长距离、中距离和短距离雷达应用。

MR2001雷达芯片组可支持多个并行有效Tx通道的快速调制，在较宽的探测区域内实现卓越的空间分辨率和检测精度。它在开环VCO雷达系统架构内支持各种线性调频，并且功耗极低。集成式BB滤波器和VGA可节省总体物料成本。

MPC577xK MCU系列采用MR2001 77 GHz封装雷达前端芯片组，为如自适应巡航控制、紧急制动系统、车道偏离警告和盲点检测等ADAS应用提供了一个完整的系统级雷达解决方案。

MR2001采用高级封装技术，可确保用户PCB具有最高性能和极小的信号衰减。

MR2001简化应用简化图

自Google无人驾驶技术被世人熟知后，与此相关的汽车辅助驾驶系统ADAS技术成为了众人关注的焦点。世强高级汽车环视辅助驾驶系统 (ADAS)方案，基于SH7766图形处理器，此方案可以适用于汽车安全系统，如车道偏离警告系统(LDW)等典型的ADAS应用。

方案简介：

基于SH7766，世强联合第三方设计公司开发出了一套高级汽车环视辅助驾驶系统方案(如下图所示)，堪称分销界首创!这套环视ADAS系统方案具有强 大的图像处理能力，能实现超清晰图像和高品质色彩还原;完美的画面明暗表现，来自高动态范围的自动调整;且只有极低的CPU占有率和功耗。此方案可以适用 于汽车安全系统，如车道偏离警告系统(LDW)、车道保持辅助系统(LKAS)等典型的ADAS应用。

本环视ADAS系统方案可提供两种标定模式-全自动标定模式和精准标定模式：

1. 全自动标定模式是强大、可靠的，并不需要相机安装角度的苛刻要求;适应大规模生产

2. 在光照条件很差，或恶劣环境条件下，可以采用半自动精准校定工具，提供最好的标定结果。另外，该系统方案支持超级虚拟相机模式，可以生成在任意视角下的虚拟视图，且可任意使用虚拟相机参数，焦点，生成视图，鱼眼和针眼相机都适合。

世强环视ADAS方案的其他特点还包括：

1. 支持基于环视原理的车道偏离驾驶预警模式：基于环视的车道偏离技术打开了新的领域，扩展了环视驾驶辅助系统的应用;

2. 俯视图的可见区域大小一键更改 ;

3. 俯视图完美拼接和分割效果;

4. 多种模块的备选(包括：3D效果的环视界面;DVR ;基于3G的视频查看和信息管理;语音倒车指南等)。

360环视摄像头

前向摄像头

电子后视镜或流媒体后视镜

防疲劳驾驶DMS

行程记录仪

数字摄像头，主要有玻璃透镜、CMOS传感器、图像信号处理器(ISP)、电源管理、串行器、微处理器器等功能单元构成，如下图一所示。但是电池保护单元一般都是在解串单元那边。同时因为数字摄像头体积非常小，选型过程中尽量需要考虑小体积、高效率的器件。

TI针对数字摄像头，有一些完整参考设计，如TIDA-01003就是汽车用100兆摄像头模组的参考设计。设计相关的原理图、PCB文件和BOM都是在TI官网公开。也借这个参考介绍一下数字摄像头模组主要功能。

汽车1MP摄像头模组参考设计利用CMOS成像在FPD_LINK Ⅲ上提供多种未压缩的视频格式，支持8位和10位YUV42。FPD_LINK Ⅲ 串化器技术可以通过同轴电缆传输视频数据，双向控制信号和电源。输入电压范围是4~36V。

下图是此参考设计的系统框图，利用加串器DS90UB913A-Q1、宽电压输入电压降压器LM53600-Q1、低输入电压降压器TPS62261-Q1、LDO LP5907-Q1 和ON的传感器及图像信号处理器(ISP)。

从系统功能框图可以看出，在此应用上主要有以下几大产品部分：

宽输入电压的降压器：把PoC传过来DC电压降为3.3V，供后级电源用，在现实使用，PoC上的电压有很大差别，从7~24V都可以1)、商用车的24V电池电压，设计中直接利用电池电压给到PoC;2)、乘用车12V电池电压系统;3)在解串单元那边就对电池电压进行稳压，有升有降，如乘用车，有的利用升降压稳在12V，有的也把电压降到9V等。因为ISO7637测试要求，12V电压输入会要求耐压36V，24V电压输入会要求耐压60V。针对性介绍几款TI的同步降压稳压器产品：

LM53600-Q1:

宽运行输入电压范围：3.55V 至 36V(瞬态电压最高达 42V)

最大电流负载：650mA (LM53600-Q1)，1000mA (LM53601-Q1)

提供扩展频谱选项

2.1MHz 固定开关频率

具有可湿性侧面的 10 引脚 3mm x 3mm 小外形尺寸无引线 (SON)

TPS560430-Q1(New):

输入电压范围：4V 至 36V

最大电流负载：600mA

2.1MHz 开关频率

SOT-23-6 封装2.90mm × 1.60mm

集成同步整流，内置补偿功能，便于使用

LMR36006-Q1(New):(这个是针对24V乘用车电压，耐压要求高达60V)

输入电压范围：4.2V 至 60V

最大电流负载：LMR36006-Q1 (600mA) LMR36015-Q1(1.5A)

400KHz,2.1MHz 开关频率可选

扩频调频功能

2.00mm x 3.00mm VQFN-HR(12)

HotRod™ 封装可以实现低EMI 和最少的开关节点振铃

TPS62172-Q1:(用于前端已经带稳压功能的电路)

输入电压范围：3V 至 17V

最大电流负载：500mA

开关频率典型值高达2.25MHz

2 × 2mm WSON-8 封装

低输入电压的降压器：(主要是供电压给串化器和ISP)

TPS62261-Q1:

输入电压范围：2V 至 6V

最大电流负载：600mA

开关频率典型值高达2.25MHz

2x2mm SON/TSOT23

TPS62242-Q1:

输入电压范围：2V 至 6V

最大电流负载：300mA

开关频率典型值高达2.25MHz

2x2mm TSOT23-5

低噪声的LDO：

LP5907-Q1:

输入电压范围：2.2V 至 5.5V

输出电流：250mA

电源抑制比 (PSRR)：1kHz 频率时为 82Db

无需噪声旁路电容

1.00mm x 1.00mm X2SON封装

TLV702-Q1:

输入电压范围：2V 至 5.5V

输出电流：300mA

高电源抑制比(PSRR)：频率1kHz 时为68Db

1.50mm × 1.50mm WSON封装

TLV710-Q1:(双路LDO可以同时替换LDO和低压降压稳压器)

输入电压范围：2V 至 5.5V

输出电流：550mA(双路合计最大值)

高电源抑制比(PSRR)：频率1kHz 时为70Db

1.5mm × 1.5mm SON-6封装

加串器

DS90UB913A-Q1:

25MHz 至 100MHz 输入像素时钟支持

可编程数据有效载荷：

10 位有效载荷，高达 100MHz

12 位有效载荷，高达 75MHz

DS90UB933-Q1:(相比参考设计的DS90UB913A-Q1,更推荐更高的并行时钟的DS90UB933-Q1)

支持 37.5MHz 至 100MHz 输入像素时钟

可编程数据有效载荷

10 位有效载荷，高达 100MHz

12 位有效载荷，高达 100MHz

5.00mm × 5.00mm WQFN

能够驱动长达 15m 的同轴或屏蔽双绞线 (STP) 电 缆

DS90UB953-Q1:(MIPI CSI)(对应参考设计TIDA-020000)

4.16Gbps 级串行器支持高速传感器包括全高清1080p 2MP 60fps 和 4MP 30fps 成像器

符合 D-PHY v1.2 和 CSI-2 v1.3 标准的系统接口

多达 4 条数据通道，每通道速率为 832Mbps

支持多达四个虚拟通道

小型 5mm × 5mm VQFN 封装

1.8V 单电源

支持单端同轴或屏蔽双绞线 (STP) 电缆

在实际的产品设计中，还要需要ESD防护，电压稳定性监控，来保证传感器、图像信号处理器和加串器的稳定工作，还会额外加上ESD保护器件在差分线和电压监控在3.3V系统上。对此我们的推荐是TI如下器件：

ESD 管

TPD2E001:适用于高速数据接口的低电容、2 通道 +/-15kV ESD 保护阵列

电压监测芯片

TPS3809-Q1: 具有低电平有效推挽复位功能的汽车小尺寸3 引脚电压监控器

2.90 mm × 1.60 mm SOT-23(3)封装

2.5 V, 3 V, 3.3 V, 5 V电压监控