ADAS向自動駕駛發展是汽車大趨勢

先進駕駛輔助系統（ADAS）正越來越精密和廣泛，並通過定義的自動水平向全自動駕駛的「終極目標」邁進。這股汽車大趨勢正在不斷累積動能，刺激汽車產業和消費者發展出不同的看法和觀點，而消費者肯定將深受這波汽車發展趨勢所影響。

有些汽車用戶期待著有朝一日可以從A地到B地旅行時，不再需要自己開車，而且安全性更高。而有些人可能對自動駕駛卻沒那麼期待，因為那時駕駛樂趣可能會消失不見。

事實上，汽車領域的技術正在快速向前發展中。汽車製造商和一線供應商開始與先進的電子元件製造商合作，持續補充自己的專業知識和技術。而像安森美半導體(ON Semiconductor)等公司也參與其中，投入動力總成、信息娛樂和其他車用電子相關領域。

安森美半導體雖然是一家半導體元件製造商，但其不斷擴大的汽車電子產品陣容和深厚知識，意味著越來越多的多個元器件可以整合或結合高度可靠的系統方案，從而幫助一線製造商和OEM更加快速高效地推出新的ADAS。顯而易見的是，從ADAS、先進的ADAS到全自動駕駛車輛，需要開發智能、安全和可靠的晶元解決方案。

全世界的許多領域正明顯發生變化，而這大多數都是由技術進步所推動。尤其是汽車領域，幾乎所有的討論都集中在全自動或無人駕駛車輛。總的來說，人們對駕駛的態度正在改變；上一代的駕駛，在很大程度上可說在享受駕駛的樂趣，有些人甚至幾近於崇拜汽車。如今，越來越多的人只想快速、安全、高效地從A地抵達B地。

在汽車自動化的進程中，安全是一個關鍵的驅動因素。據世界衛生組織(WHO) 2017數據顯示，每年有125萬人死於道路交通事故，另外有2,000萬至5,000萬人受傷或殘疾。正如美國交通運輸部在2016年5月的數據所指出的，這些道路交通事故絕大多數是人為失誤造成的，美國每年超過200萬的交通事故中，有94%是由駕駛員失誤造成的。

自動駕駛汽的發展將是持續快速的演進，而不是革新。自20世紀80年代以來，紮實的相關研究就已積蓄動力，如今有50家公司積極開發自動汽車，一些重要的大學項目也在更進一步提升汽車的潛能。

如今汽車功能電子化相當普遍，精密的電子器件廣泛應用在動力總成、車身、內飾、照明和主動安全系統等關鍵領域。這些系統不斷發展，一個主要的趨勢是感測和車載網路的增強，結合個別的功能邁向集成的自動汽車。

圖1：即使是入門級的車輛也有大量的電子成分。

如今許多車輛已採用自動緊急制動、車道偏離警告系統、主動巡航控制，以及盲點監測和自動泊車等功能。這些系統不再僅僅局限於豪華車輛，而是擴散到入門級車輛，這些自動化功能為控制汽車的駕駛提供了寶貴的貢獻。

隨著量產車輛通過認可的ADAS水平演進到全自動的互聯的汽車，汽車行業將到達一個轉折點，車輛本身將會提供整合的監測。隨著我們越來越依賴自動系統和大數據的發展，還有可能包括汽車以外的領域，功能安全和系統網路安全的重要性會提高，像安森美半導體這樣的公司已經意識到這點，並通過硬體和軟體的創新解決了這些顧慮。

圖2：行業正迅速接近自動駕駛的轉折點。

通過這個轉折點的關鍵是有效的「感測器融合」。當車輛中的各種系統連接在一起時，可作出更複雜、安全性至關重要的決策的能力，以及避免可能導致事故的錯誤冗餘能力也會隨之提升。

視覺是日益重要的汽車技術之一，用於支持主動安全功能，包括從後視和前視攝像機、以及車艙內ADAS。

然而，不同的感測器類型有其特定的優缺點——可能是長距離或短距離的性能，或是在惡劣天氣條件下的工作能力等等。因此，能夠結合和處理來自多種類型感測器的數據，以確保做出正確的決策、響應和調節是非常必要的。這可能包括圖像感測器、雷達和激光雷達的組合。

功能安全

大多數ADAS系統中的主要感測器是圖像感測器，它是系統的整體功能安全的一個重要組成部分。隨著ISO 26262的推出，汽車安全完整性等級涵蓋從最基礎的ASIL-A到最高的ASIL-D。ASIL等級由三個因素決定：故障的嚴重程度、故障發生的概率，以及控制故障影響的能力。

功能安全從感測器開始，像延遲和高速故障檢測等問題已經被汽車OEM廠商、一線廠商和感測器製造商確認為密切關注的重要議題。如果ADAS，特別是像自適應巡航控制、碰撞預警和行人檢測等系統的圖像感測器未進行故障檢測，可能意味著一場災難即將發生。

要在成千上萬個潛在的故障模式中檢測到其中任何一種，過程中需要用到密集型處理器，而且每一個故障都需要各自的演算法。事實上，在系統層級可能無法檢測到某些故障。容錯系統中的延遲是所有系統設計人員最關心的問題——簡單地說，這是發生故障和系統返回安全狀態之間的時間。為了安全，必須在發生危險事件之前檢測到故障並加以解決。

圖3：延遲是故障檢測過程中的一個關鍵參數。

隨著視覺感測器越來越先進，功能安全故障檢測正從ADAS系統轉向感測器本身。通過這種內置檢測的方式，設計即可辨識故障。感測器檢測帶來的益處是提高故障檢測能力，以及減輕一些對ADAS系統處理能力的壓力。

時至今日，許多ADAS系統仍難以滿足ASIL-B的標準要求。近期內，需要滿足ASIL-B法規的系統數量將顯著增加。未來的ADAS系統如果實現廣泛使用，甚至需要滿足更嚴格的ASIL-C和ASIL-D法規。安森美半導體等半導體廠商正積極耕耘這一領域，在許多圖像感測器中內置了精密的安全機制，以確保完整的功能安全。

此外，為了符合特定功能的需求和汽車運行環境的嚴格要求，ADAS圖像感測器結合強固性、減少光照閃爍（LFM ，LFM克服了由LED 前照燈或後照燈在感測器視場中引起的對場景誤判的問題）、卓越的紅外性能等功能，以及在極亮或極微光照條件下工作的能力。

ADAS是車輛電子成分和功能增加的一個方面，也許是發展最快的領域。全自動駕駛之旅正在加快步伐，行業正接近轉折點。功能安全的先進視覺感測器將是未來ADAS系統的心臟。將這些感測器與汽車技術中的其他技術結合起來，並確保網路安全，將使汽車行業超越即將到來的真正實現自動駕駛的引爆點。

本文來自《電子工程專輯》2017年10月刊，版權所有，謝絕轉載

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