為配備集成處理器的ADAS域控制器構(gòu)建多攝像頭視覺感知系統(tǒng)

當(dāng)我們開車穿過社區(qū)和城鎮(zhèn)并看到孩子們在步行和騎自行車時，我們會意識到道路安全的重要性。美國國家公路交通安全管理局 (NHTSA) 2021 年的一項研究顯示，在美國，平均每天有 20 名行人在交通事故中喪生——每 71 分鐘就有一名行人死亡。世界衛(wèi)生組織在 2022 年的一項研究中發(fā)現(xiàn)，每年有 130 萬人因道路交通事故死亡其中一半以上是行人、騎自行車和騎摩托車的人。不幸的是，駕駛員分心是造成這些事故的主要原因之一，而這種分心的趨勢似乎每年都在增加。

高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 有助于減輕駕駛分心的影響，從而為駕駛員、行人和弱勢道路群體提供周全的保護。為了達到五星安全等級并滿足監(jiān)管要求，需要增加備用攝像頭、前置攝像頭和駕駛監(jiān)控系統(tǒng)。因此，許多制造商正在改進其車輛架構(gòu)，以在 ADAS 域控制器中集成各種主動安全功能。

域控制器通常需要：

• 與多種傳感器連接的能力：數(shù)量、模式和分辨率。
• 用于感知、駕駛和停車應(yīng)用的視覺、人工智能 (AI)和通用處理。
• 與低帶寬和高速車載網(wǎng)絡(luò)的連接。
• 功能安全和保障可防止關(guān)鍵器件遭到破壞。

ADAS 域控制器的處理和系統(tǒng)要求

對系統(tǒng)內(nèi)存、計算性能和輸入/輸出 (I/O) 帶寬日益增長的需求使系統(tǒng)設(shè)計變得更加復(fù)雜，并提高了系統(tǒng)成本。如今的高端 ADAS 系統(tǒng)使用多個不同分辨率的攝像頭，并在汽車周圍配備了各種雷達傳感器，以提供駕駛環(huán)境的完整視圖。對于從傳感器收集的每組圖像，AI 和計算機視覺支持的

檢測和分類算法都需要以每秒高幀率運行，以準(zhǔn)確地解釋場景。這給系統(tǒng)和軟件設(shè)計人員帶來了多項挑戰(zhàn)，包括將這些傳感器連接到處理系統(tǒng)、將其內(nèi)容傳輸?shù)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E5%AD%98%E5%82%A8%E5%99%A8/">存儲器中，以及同步數(shù)據(jù)以供分類算法實時處理。

德州儀器 (TI) 的 TDA4VH-Q1 片上系統(tǒng) (SoC)（如圖 1 所示）集成了視覺預(yù)處理、深度和運動加速、AI 網(wǎng)絡(luò)處理、汽車網(wǎng)絡(luò)接口和安全微控制器 (MCU) 等功能。TPS6594-Q1 電源管理集成電路經(jīng)過優(yōu)化，可在需要滿足汽車安全完整性等級 (ASIL) D 的應(yīng)用中為 TDA4VH-Q1 供電，包括一些功能安全特性，比如電壓監(jiān)測、TDA4VH-Q1 SoC 的硬件錯誤檢測，以及一個問答看門狗，用于監(jiān)測 SoC 上的 MCU 是否存在導(dǎo)致鎖定的軟件錯誤。

圖 1：TDA4VH-Q1 SoC 的簡化圖

支持多攝像頭視覺感知

需要提高處理器性能的 ADAS 應(yīng)用示例之一是多攝像頭視覺感知。在汽車周圍安裝攝像頭可提供 360 度視野，有助于防止正面碰撞，并幫助駕駛員對盲點和鄰近車道的交通和行人活動保持警惕。

Phantom AI 利用 TI 的 J784S4 處理器開源軟件開發(fā)套件 (SDK)，為 TDA4VH-Q1 開發(fā)了一個多攝像頭視覺感知系統(tǒng)。Phantom AI 的 PhantomVision? 系統(tǒng)為 TDA4VH-Q1 處理器提供了一整

套 ADAS 功能，從符合歐盟通用安全法規(guī)到符合美國汽車工程師學(xué)會 (SAE) L2 級和 L2+ 級標(biāo)準(zhǔn)。除了車輛、弱勢道路群體、自由空間、交通標(biāo)志和交通信號燈檢測等基本功能外，PhantomVision? 還包括了施工區(qū)域、轉(zhuǎn)向燈和尾燈檢測以及基于 AI 的自我路徑預(yù)測等附加功能。其多攝像頭感知系統(tǒng)由前視、側(cè)視和后視攝像頭組合而成，可全方位覆蓋車輛的 360 度視野，有助于消除盲點（圖 2）。

圖 2：Phantom AI 使用的 360 度視野的攝像頭位置

通過利用 TDA4VH-Q1 的高性能計算、深度學(xué)習(xí)引擎和用于信號和圖像預(yù)處理的專用加速器的組合，Phantom AI 使實時操作成為可能。專用視覺預(yù)處理加速器可處理相機流水線，包括圖像捕捉、色彩空間轉(zhuǎn)換和多尺度圖像金字塔構(gòu)建。結(jié)合德州儀器的深度學(xué)習(xí)庫，TDA4VH-Q1 的每秒數(shù)萬億次高速運算多核數(shù)字信號處理器和矩陣乘法輔助引擎可提供具有快速算法和最小 I/O 操作調(diào)度的高效神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)高精度和低延遲。在本視頻中，您可以了解到使用 TDA4VH-Q1 處理器的 PhantomVision? 系統(tǒng)的 ADAS 功能。

結(jié)語

為 SAE L2 級和 L2+ 級駕駛構(gòu)建復(fù)雜的多傳感器 ADAS 系統(tǒng)并不需要水冷式超級計算機。借助TI TDA4VH-Q1 這一類設(shè)計精良的 SoC，并由 Phantom AI 等專業(yè)汽車工程師進行設(shè)計和開發(fā)，可以向市場推出符合功能安全要求的高性價比系統(tǒng)。雖然我們對自動駕駛的未來充滿熱情，但設(shè)計符合功能安全要求的經(jīng)濟高效系統(tǒng)的真正目的是使我們的世界變得更加安全。使 ADAS 技術(shù)惠及更多汽車市場領(lǐng)域（使更多汽車配備更多 ADAS），為駕駛員和行人帶來更好、更安全的體驗。