汽车行业正向自动驾驶迈进,汽车设计和开发人员也越来越注重汽车系统的主动安全。要实现主动安全和自动驾驶,先进驾驶辅助系统(adas)是基础,也是关键。
什么是adas和视觉adas
adas 利用安装于车上各种不同的传感器(包括超声波雷达、毫米波雷达、摄像头等)在第一时间收集数据,进行车外和车内环境、物体的辨识和检测,让驾驶员尽快察觉潜在危险以采取相应的行动,从而提高行车安全。其中,摄像头在视觉adas中的应用有着举足轻重的地位,通过前视、后视、360度环视等摄像头,可实现自适应巡航控制、先进的照明系统、盲点检测、防撞、路口交通警报、紧急制动、车道保持系统、追尾预警、环视、泊车辅助、行人检测、信号检测等。受到政府指令、消费推动及自动驾驶的趋势所推动,预计汽车内的摄像头将从当前的1至4个激增至未来的5至8个,甚至有些汽车的内置摄像头还将达到12至15个。
安森美半导体:现代图像传感器的发明者 + 10年汽车领域领先地位
安森美半导体是第一大汽车图像传感器供应商,可提供全面的视觉adas产品及方案。安森美半导体于成像领域的经验可追溯至40多年前,并于2004年推出世界首款汽车cmos 图像传感器,目前公司拥有2000多项成像专利和成像专长、全面的传感器阵容、强大的供应链和卓越的品质,在汽车图像传感器市场的份额近50%,在adas市场的份额更是达到70%。
安森美半导体在视觉adas应用于前视、后视、环视、车舱内等多个方面。在后视领域,包括倒车影像、前视、俯视、全景泊车影像、车镜取代,和前视领域,包括正向碰撞警告、车道偏离警告、自动远光灯控制、交通信号识别、行人检测、自适应巡航控制、盲点检测、夜视,安森美半导体的市占均为第一,并为市场提供大量百万像素方案,开发新一代1080p方案、减少led闪烁方案和用于车舱内的近红外方案,如乘客监控、疲劳驾驶监测、仪表盘控制、行车记录仪dvr、气囊,还推出了同类最佳的全局快门传感器ar0135(令摄像机能“冻结”快速移动的场景数据,并确保与脉冲光源有效的同步,使挑战性的应用如汽车驾驶员监控成为可能),和业内首款支持汽车安全完整性等级(asil)的图像传感器ar0231,而asil是汽车自动驾驶的关键要求。
安森美半导体的汽车cmos图像传感器具有卓越的微光性能、鱼眼畸变校正和图像叠加的特定特性,单芯片多重曝光的宽动态(hdr)达120 db,且图像信号处理器(isp)用于总系统方案,可提供hdr、自适应局部色调映射(altm)、》185度空间转换引擎(ste)、叠加、模拟/数字接口和以太网接口。安森美半导体致力于通过aecq100 质量认证和达到零 ppm实现汽车产品的高品质,并配合市场持续投资于汽车特定的产品及先进的技术。
倒车视觉摄像机方案
倒车应用方面,安森美半导体针对模拟摄像机提供asx340at/342at/ 350at、asx344at和结合isp使用的百万像素传感器ar0140at。asx340at是当前标清市场的一个主流方案,1/4英寸光学格式,vga分辨率(640 x 480),集成图像流处理器(ifp)、视频编码器、微控制器,提供复杂的处理如色彩恢复和校正、锐化、灰度、镜头阴影校正、自动白平衡和自动曝光,灵活且功耗低,无需额外的处理芯片就能设计汽车后视影像系统。而asx342at/ 350at定位为高性价比,asx344at则带有鱼眼矫正功能。ar0140结合isp ap0100at可用于模拟方案,结合ap0102at可支持rgb888的输出,而针对高清数字的lvds,可采用ar0140at结合ap0101at或ap0102at。ar0140采用dr-pix技术,适用于微光和高动态范围场景。isp ap0100at、ap0101at和ap0102at分别支持100万、120万和200万像素。
前视摄像机方案
前视摄像机主要用于adas和dvr。针对adas,安森美半导体提供mt9v024用于vga,ar0132/ar0136用于720p影像,ar0231用于1080p影像。mt9v024是1/3英寸全局快门cmos传感器,提供出色的hdr性能,增强的近红外(nir)性能提供微光下卓越的成像品质。ar0132和ar0136是百万像素cmos传感器,同样提供出色的hdr和微光性能。ar0231是230万像素cmos传感器,3.0微米背照式(bsi)像素和dr-pix技术提供高灵敏度和低暗电流,hdr达120db,可消除高频led闪烁,支持asil-b。针对dvr,安森美半导体提供200万和300万像素1080p传感器ar0230/ar0237和ar0331。
全景泊车影像方案
全景泊车现在在中国的汽车应用中越来越广泛,一般使用4个摄像头,再进行拼接处理。全景泊车的开始阶段以模拟摄像头为主,性价比较高。现在,车厂在模拟方案中很多都使用到asx340at(其特性见前述的倒车视觉摄像机方案),也可使用相类似的mt9v127。此外,还可采用ar0140at搭配可输出模拟信号的ap0100at。用于全景泊车的高清数字摄像头主要有lvds和以太网两种传输方式。对于lvds,可采用ar0140at、ar0132at结合ap0101at。对于以太网的传输方式,可采用ar0140at、ar0132at配合支持以太网输出的ap0201at。
hdr应用
简而言之,hdr指既包含高光部分,又保留了暗部细节,用于汽车视觉系统可提高图像信息的精确度从而提升安全性。安森美半导体的hdr技术通过采用多重曝光,使得高光部分不会过饱,暗部细节还能保留。片上多重曝光的传感器如ar0132、 ar0140、ar0230等,而hdr 色彩处理芯片系列有ap010x、 ap020x。
图1:hdr视像 vs. 非hdr视像
isp的关键特性
安森美半导体提供非常强大的isp阵容以配合图像传感器实现更出色的性能,其关键特性包括1840ntsc 延伸、鱼眼矫正(dewarp)及缩放、两板左/右视、三联式、行迹线叠加等,如图2 所示。
图2:isp关键特性
广泛的阵容支持不同的视频信号传输方式
现在用于传输视频信号的主要有cvbs、lvds和以太网3种方式。cvbs 接口主要用于传输模拟视频信号。安森美半导体支持cvbs接口的传感器主要有asx340/asx342/asx344、asx350和isp ap0100。lvds接口广泛用于传输高清数字视频,可传输百万像素甚至更高的200万像素视频,且支持多个摄像头的传输,推荐使用安森美半导体的isp ap0101、ap0102、ap0202。随着汽车内娱乐和视觉等系统的增加,大数据的传输需求不断上升,以太网被视为将来车内主流的传输方式,它可支持多个百万甚或200万像素高清视频的传输。以太网接口用于传输h.264/mjpeg 视频,安森美半导体提供isp ap0200、ap0201支持以太网的视频传输。
功能安全
现代汽车内的多个应用都需要符合汽车行业功能安全标准iso26262,尤其是adas。根据不同的adas的子应用,需要实现asil b至asil d的不同等级。安森美半导体是iso 26262 的工作组成员和基本故障率子群的协同领导者,已推出了世界首款符合iso26262 asil的图像传感器ar0231,并持续致力于在流程、知识产权(ip)和支援等各方面都符合标准。
多芯片方案
在传统的设计中,图像传感器和isp是分开的,以减少功耗。为了均衡adas方案的性能、功耗和尺寸,安森美半导体开发出多芯片方案,将ar014xat传感器和isp ap010xat封装在单个ibga封装内,显著节省占板空间,具备系统单芯片(soc) 特性和hdr、 ste 及叠加(overlay)等丰富的特性和功能。
图3:ibga封装
mars参考设计
安森美半导体不仅可提供全面的高性能器件,还可提供全系列的技术支援,以帮助客户加快开发及测试进程。如mars参考设计,这是个摄像头方案,主要包含镜头、传感器、协处理器和接口等4部分,客户可根据应用需求,灵活选用不同的传感器和协处理器,直接嵌入其摄像头系统中,从而大大优化实际开发及测试的时间,加快原型开发。
图4:mars可直接嵌入客户的摄像头系统
总结
作为汽车摄像机传感器的市场领袖、第一大汽车视觉及第一大adas半导体厂商,安森美半导体可提供全面的摄像机模块方案,包括电源、模拟和传感器,助力汽车行业向主动安全和自动驾驶迈进。公司提供全面的摄像机传感器阵容,包括原始传感器、isp和 soc,并推出世界首款符合asil标准的图像传感器和同类最佳的全局快门,提供支持cvbs、lvds 和以太网的摄像机完整方案、可平衡尺寸和功耗的多芯片方案。此外,安森美半导体还为客户提供不止于器件的全系列技术支援,如mars参考设计可直接嵌入客户的摄像头系统,并能根据应用需求进行灵活调整,帮助客户加快原型开发进程。
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