作者：安森美半導(dǎo)體汽車成像方案架構(gòu)及技術(shù)營銷Giri Venkat

隨著先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）越來越先進(jìn)，我們作為駕駛員，正面臨著挑戰(zhàn)將越來越多的控制和決策權(quán)交給汽車本身。這代表了信心的一個(gè)重大飛躍，盡管在最近的歷史中已證實(shí)機(jī)器在一些領(lǐng)域不會像人類那樣犯錯和做出錯誤判斷。

隨著深度投入開發(fā)半導(dǎo)體方案用于ADAS，安森美半導(dǎo)體處于有利地位，客觀地看待定義的汽車自動化程度的進(jìn)展，包括ADAS邁向全自動駕駛，以及圖像傳感正發(fā)揮日益重要的作用。

圖像傳感技術(shù)的強(qiáng)固性以及檢查、平衡、標(biāo)準(zhǔn)和更多正實(shí)施的措施對于消除安全和可靠性顧慮至關(guān)重要。這將讓汽車制造商和最終消費(fèi)者有信心“放手”方向盤，讓汽車自動駕駛。

想要保持控制我們所乘坐的車輛完全可理解，但從統(tǒng)計(jì)上說，這是我們所能做的最危險(xiǎn)的事情之一。美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）對200多萬起交通事故進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)94%的交通事故是駕駛員的過錯。其余6%由車輛、環(huán)境和“未知原因”平分。事實(shí)上，許多與車輛有關(guān)的事故可能是由于輪胎或剎車保養(yǎng)不善所致，而這最終是人未采取行動的結(jié)果。

深入研究更多的細(xì)節(jié)，幾乎四分之三的駕駛員引發(fā)的事故都是由于錯誤的決策或識別錯誤造成的。這些因素相當(dāng)于約150萬起車禍。

當(dāng)然，產(chǎn)生這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的汽車的自動化程度相對較低，即使與今天的車輛相比也是如此，因此人們可以說，這種分析已經(jīng)過時(shí)了。然而，汽車最危險(xiǎn)的一面仍然在于駕駛員。

雖然有些人可能會把邁向全自動駕駛視為一場革命，但這更是一場快速演變，伴隨不同階段。美國汽車工程師協(xié)會（SAE）定義并記錄了從完全依賴駕駛員的車輛到只有乘客的無人駕駛有六個(gè)步驟。

SAE J3016中的每個(gè)階段顯示了車輛的關(guān)鍵功能是如何逐漸從駕駛員手中移到車輛及其系統(tǒng)的。今天許多車輛處于SAE一級，有些處于二級-盡管幾乎在所有情況下自動化都是可選的，駕駛員可選擇隨時(shí)返回到0級。

圖1：SAE J3016定義了邁向全自動駕駛的主要步驟和階段［SAE International版權(quán)所有］

這個(gè)問題的真正癥結(jié)有兩個(gè)方面。首先，能夠設(shè)計(jì)出比人類更能感知環(huán)境和做出決策的車輛系統(tǒng)。一旦能夠做到這一點(diǎn)，自動駕駛汽車就能實(shí)現(xiàn)對道路安全作出重大貢獻(xiàn)的主要目標(biāo)。

第二個(gè)挑戰(zhàn)將是汽車制造商使公眾信服，這些現(xiàn)代車輛比由人駕駛的前輩更安全。這種意識從早期的采納者轉(zhuǎn)到懷疑論者將需要數(shù)年甚至一代人的時(shí)間。

對環(huán)境的有限感知已經(jīng)存在于汽車上很多年了。現(xiàn)在很多汽車都有超聲波傳感器警告物體被接近，但它們只能在低速停車或操縱汽車時(shí)才能工作。下一代設(shè)備基于24 GHz雷達(dá)技術(shù)和自動巡航控制技術(shù)，使車輛與前車保持最小距離。

雖然所有這些傳感器都提供了某種形式的環(huán)境感知，但其程度非常有限。一條從“檢測”到“機(jī)器視覺”的直接路徑是將視覺傳感器應(yīng)用到車輛的ADAS系統(tǒng)中。我們已實(shí)現(xiàn)由多個(gè)圖像傳感器為ADAS系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)信息以作決策。

結(jié)合精密的圖像處理算法和專用/優(yōu)化的硬件，現(xiàn)代圖像傳感器能夠檢測和識別車輛路徑中或在軌道上移動進(jìn)入其路徑的靜態(tài)物體和移動物體。

然而，由于ADAS系統(tǒng)和駕駛員越來越依賴圖像傳感器進(jìn)行危險(xiǎn)檢測，因此絕對可靠性的重要性增加了，從而增加了圖像傳感器制造商的風(fēng)險(xiǎn)。作為現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中的安全至關(guān)重要的要素，視覺系統(tǒng)現(xiàn)在屬于乘用車安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262的范圍。

ISO 26262通常被稱為“功能性安全”，與許多標(biāo)準(zhǔn)不同，它不是測試可靠性的手段，而是定義了一個(gè)完整的流程，確保設(shè)計(jì)工藝、制造和使用壽命變化控制的每個(gè)方面都將圖像傳感器的安全工作作為從概念到退出市場的每一步的主要標(biāo)準(zhǔn)。

鑒于現(xiàn)代圖像傳感器的高密度和復(fù)雜性，故障條件存在或發(fā)展的可能性相對較高。而有了這些知識，ISO 26262提供一個(gè)理想的框架來建立能夠自我管理故障條件的超安全視覺系統(tǒng)。

圖像傳感器的故障有多種形式，它們可能只影響單個(gè)像素，或整行，或傳感器的一個(gè)區(qū)域。它們可能是模擬或數(shù)字的，固定的或動態(tài)的，可能有一系列的成因，包括部分器件故障、與電源有關(guān)的問題、噪聲甚或環(huán)境輻射。

ADAS系統(tǒng)所依賴的圖像傳感器包含硬件和算法，用于檢查已定義為ISO 26262流程一部分的故障條件。這意味著，當(dāng)故障可能發(fā)生時(shí)，傳感器本身就能夠檢測和緩解這些故障，從而確保ADAS系統(tǒng)能夠信任它正在接收的信息。

簡單地說，現(xiàn)代汽車擁有能夠“自我修復(fù)”的“眼睛”。作為駕駛員，您對道路安全所能做出的最大貢獻(xiàn)就是信任正在實(shí)施的精密的、自我檢查的系統(tǒng)。相信放開方向盤-更安全！