为什么摄像头接口对ADAS系统设计至关重要

为什么摄像头接口对ADAS系统设计至关重要

作者: Jim Harrison 林肯科技通讯业务部

汽车正在快速演化成一台安全联网的自动驾驶机器人,能够感测环境、进行思考并采取自主措施。变化更快的也许是小型自动驾驶公共车辆——出租车、拼车或公交车,能够将我们从公共交通站、市中心或办公区域带到想去的地方(最后一公里)。

其中一个例子是2015年10月推出的NAVYA ARMA自动驾驶电动巴士。这台小型巴士能够安全搭载15名乘客,时速高达28英里,目前正在欧洲和美国的许多社区进行测试或运营,并于CES 2017期间亮相拉斯维加斯街头。

观察周围环境

无论是小型汽车还是公共巴士,自动驾驶车辆都需要摄像头、雷达或激光雷达来感测周围的环境。利用这些传感器组合,汽车的高级驾驶辅助系统(ADAS)就能够检测车辆四周的环境。配备多个视频摄像头(至少5个,但通常多达8个)是系统的关键。车辆前方以及后置的摄像头需要高灵敏度和快速响应,以帮助监测交叉路口和碰撞,并正在迅速普及成为许多小汽车和SUV的标准配置。所有全景摄像头的组合为紧急制动辅助系统、自适应巡航控制、盲点检测、倒车盲点警示系统、车道偏离警告/自动车道保持提供可靠的信息,以及不久之后,您的爱车将支持交通标识识别系统,所以您将永远不会超过限速。

至关重要的摄像系统

举个例子,特斯拉(Tesla)汽车上的最新硬件套件采用了NVIDIA Drive PX 2处理平台,分别从8个摄像头、超声传感器组合和1个雷达系统获取数据。该平台可从支持自动巡航(AutoCruise)的高能效掌上模块扩展成为支持全自动驾驶、功能强大的AI超级计算机。系统能够实时了解车辆周围的情况,在高清晰度地图上精准的定位自己,并规划安全的前进路径。系统结合深度学习、传感器融合和全景视觉来改变驾驶体验。

摄像系统的性能对于安全辅助或自动驾驶车辆至关重要。当然,摄像头分布在车辆周围,往往与CPU相距甚远。其性能决定了ADAS能够看到多远的物体、能够检测到多小的物体,以及信息的传输速度——取决于分辨率、动态范围和帧速率。鉴于这些设备提供的信息的关键性,高误码率是不能容忍度的,因为其数据速率也是非常高的。在全景视图系统中,每个摄像头的视频流通常为1280 × 800像素分辨率,帧刷新率为30 f/s。

汽车中使用了大量的总线或网络,包括CAN、LIN、FlexRay、MOST、LVDS及以太网。但视频链路要求的数据速率排除了LVDS和以太网之外的所有总线类型。

更好的解决方案

一种更好的方案是吉比特多媒体串行链路(GMSL),它是以太网的无压缩替代方案。因此,与以太网相比,GMSL的数据速率快10倍,电缆成本降低50%,且EMC性能更好。Maxim提供MAX96707和MAX96708 GMSL串行器/解串器芯片,采用电流型逻辑(CML),具有极高的抗噪性,能够通过50 Ω低成本同轴电缆或100 Ω双绞线电缆传输数据,距离长达15m。器件能够与串行码率高达1.74Gbps的兆像素摄像头配合工作。摄像头数据时钟为12.5MHz至87MHz × 12位 + H/V数据,或36.66MHz至116MHz × 12位 + H/V数据(使用内部编码)。IC之间以及与外部源之间共用一个9.6kbps至1Mbps 的I2C控制通道,用于更新和设置。值得一提的是,器件能够在检测到误码时自动重发控制数据。控制通道被多路复用到串行链路,无论是否有视频通道。

MAX96707串行器IC具有可编程预加重/预减重,以驱动较长的电缆。器件能够对视频和控制数据进行检错,具有交叉点开关,用于双摄像头选择。串行输出提供可编程扩频。芯片采用小尺寸、24引脚、4 x 4mm TQFN封装,使用1.7至1.9V电源。最大电源电流为88mA。

图1. MAX96707功能框图

图1. MAX96707功能框图

MAX96708解串器可跟踪扩频串行输入的数据,芯片的自适应均衡极大地降低了误码率。输出交叉点开关提高了灵活性。IC的核心电源范围为1.7至1.9V,I/O电源为1.7至3.6V。器件采用32引脚5 x 5mm TQFN封装。

图2. MAX96708COAXEVKIT#开发套件

图2. MAX96708COAXEVKIT#开发套件

两款芯片工作在-40º至115ºC温度范围,拥有±8kV接触放电保护和±15kV气隙静电放电保护,符合IEC 61000-4-2和ISO 10605标准。两款器件均满足汽车标准AEC-Q100。经销商提供评估套件(图2)。

毫无疑问,如果我正在设计一套自动驾驶系统,一个关键的问题就是与摄像头进行可靠的通信。我会在实际车辆配置和最差噪声条件下仔细检查所有摄像头连接的误码率,因此GMSL技术很可能为这一关键领域提供最佳的成功机会,在满足行业标准的同时提供高可靠性。

来源:Maxim