基于FPGA平臺的駕駛輔助應用加速發(fā)展

過去10年時間里，駕駛輔助應用中快速發(fā)展的另一個領域是汽車巡航控制。

OEM廠商提供標準巡航控制功能已經有幾十年的時間，但這些系統并不具備智能性。在傳統的汽車巡航控制方式下，用戶可通過按鍵設定汽車的速度。但是，如果司機不夠專注，汽車就將保持這一速度，從而有可能駛向路邊或直接撞向前面的車輛或物體。

大約8年前，奔馳開始在其S級汽車中安裝被稱為自動巡航控制的智能駕駛輔助系統，利用前向雷達來測量與前車之間的距離。司機按下按鈕，選擇他們希望與前車保持2秒、3秒或更長時間的行車間距(headway)，然后，系統會自動調節(jié)速度，以保持指定的行車間距。

Barnden表示最近推出的第二代自動巡航控制系統實際上還可以控制制動。“如果前面的車減速而離你的車太近，系統會稍微剎車以保持設定的2秒或3秒的安全車距。”

同樣，如果前面的車輛緩慢前行，自動巡航控制系統也會減速慢行，始終保持與前車的安全距離。

Barnden認為，盡管這種系統比傳統的巡航控制更為高級一些，但根據駕駛輔助系統的標準，此類自動巡航控制仍然只是眾多基本高級系統中的一個。更先進的自動巡航控制系統還可以幫助發(fā)動機安全地處理停停走走(stop-and-go)的情況，可適應快速的速度變化，并始終保持合理的距離。實際上，有些系統現在就可以做到這一點了。

2007年，OEM廠商售出了100萬輛配有自動巡航控制系統的汽車。Barnden預期隨著這一技術的大眾化部署，這一數字會大幅增長，特別是在歐洲和日本。

實際上，OEM和供應商已經在加快研發(fā)結合了攝像頭與雷達系統的第三代自動巡航控制系統，保證汽車在其車道上的速度，并且還可以預測因為其它車輛并道所帶來的危險(如靠得太近)。

Barnden說：“第三代系統增加了更多智能性，能夠更好地預測前面的危險離你有多遠。根據這些數據，系統還可以確定在何種情況下可以忽略這種危險，或者是發(fā)出報警信號并采取預防性措施以避免撞車。”

夜視系統與威脅評估

駕駛輔助系統的另一個發(fā)展領域是幫助司機更清晰地看清前方的路況。

一個基本的例子是夜視。此類系統通常采用紅外照明或熱成像技術的攝像頭，并利用汽車的導航系統向司機顯示熱敏感或紅外圖像。夜視系統對于夜間及時分辨并避免撞上行人和動物非常有用。由于夜視技術目前成本尚高，因此OEM通常僅在其最高端車輛(如奔馳S級和寶馬7系列)中才提供這一系統。然而，隨著技術的演化，夜視系統將會逐漸進入主流車輛。

OEM廠商2007年在全球范圍內售出了約80萬輛配有夜視系統的汽車。Barnden預期2015年這一數字將會增長到300萬輛。

車道偏離報警系統

駕駛輔助系統的另一應用是車道偏離報警系統。

OEM廠商提供的盲點探測系統利用位于汽車側面或后端的雷達傳感器或攝像頭來監(jiān)視是否有其它車輛接近司機的盲點。如果有，系統會顯示報警燈通知司機，這樣就可以減少司機回頭的時間，從而讓他們更好地集中于前方路況。

Barnden正在觀察盲點探測系統是否會形成新的市場。他指出，2007年汽車行業(yè)售出的裝備有盲點探測系統的汽車約為30萬輛。通常，OEM廠商僅在高端車型中提供此類系統，如奧迪Q7豪華版SUV。

Barnden認為，將盲點探測系統與其它駕駛輔助系統相結合，將會變得更具吸引力。例如，如果司機分神察看盲點區(qū)域的情況時，自動巡航控制系統會檢測到速度下降并做相應調整。

Barnden說：“這也是為什么駕駛輔助系統如此有趣的原因，所有這一切結合起來將會大大改變駕駛體驗，為司機提供有用的建議。”

Barnden認為另一項新興的駕駛輔助技術——車道偏離報警系統頗具潛力，而且FPGA在這些系統中的應用也前景可觀。

車道偏離報警系統通常采用安裝在后視鏡上的攝像模塊來收集前方道路的圖像。Barnden說：“系統中通常采用DSP(近來也更多地采用FPGA)進行算術運算，識別路面的白色車道線，幫助司機確定所處的車道。如果司機犯困或忙于調節(jié)收音機頻道時汽車突然轉向另一車道，系統會發(fā)出聲音報警、輕搖司機座位或振動方向盤來提醒司機。”

如果司機在更換車道前打了轉向燈，那么系統不會發(fā)出警報。因此，這一技術不僅可以在司機意外偏離車道時進行報警，還可以促使司機養(yǎng)成良好的駕駛習慣。

目前，OEM廠商在其最高端車型(如標志雪鐵龍、寶馬、凱迪拉克和別克)中安裝了車道偏離報警系統，2007年，這些車型售出了不到100萬輛。 Barnden說：“作為增長最快的應用之一，未來十年內配備這一系統的汽車將會增長到1700萬輛。預計到2015年會有1/4的汽車采用這一技術。”

與車道偏離報警系統類似，另一項新興的駕駛輔助技術——標志識別(sign recognition)也采用前視攝像頭來讀取道路兩側的交通標志。Barnden表示：“假如系統看到一個限速標志并檢測到汽車剛剛駛過該標志，那么就會在儀表盤的顯示屏上顯示當前區(qū)域限速30mph。系統也會顯示司機沒有注意到的標志，如‘紅燈禁止右轉’等。”

Barnden認為，交通標志識別系統仍然處于開發(fā)階段，在推向市場之前仍然必須克服一些挑戰(zhàn)。 例如，如果駕車經過一系列非?？拷臉酥?，系統必須決定優(yōu)先顯示什么標志。一塊路標可能顯示“限速35mph”，而另一塊則顯示“前方有滑坡”，很明顯，系統應當優(yōu)先顯示更緊急的標志。

Barnden表示：“這一技術非常有用。駕駛輔助系統可以將信息提供給司機，但駕車的責任仍然在司機本人。”

未來：FPGA平臺推動傳感器融合

盡管在過去10年時間里，駕駛輔助系統在所有這些方面的發(fā)展都很迅速，但專家認為真正的創(chuàng)新才剛剛開始。事實上，負責設計駕駛輔助系統和其它汽車電子系統的設計人員正在致力于將所有這些功能結合起來。例如，利用一組傳感器完成多項任務，并將它們與汽車中的其它ECU相連。這樣就可以降低系統成本以及系統連接的布線復雜性，從而降低燃料消耗。最終，汽車會變得更舒適并且更環(huán)保。

整合這些先進系統的關鍵是采用FPGA平臺。許多使用超聲波、雷達和攝像頭傳感器技術的第一代和第二代系統都依賴于DSP、或DSP與FPGA的組合來完成駕駛輔助系統所需要的快速計算。但是，隨著駕駛輔助系統變得更為復雜，特別是開發(fā)人員尋求利用一組傳感器來完成多項駕駛輔助系統任務，專家認為，僅采用 DSP的系統無法高效地完成工作。因此，FPGA的作用將得到擴展。