安全+環(huán)保：中國汽車電子設(shè)計理念大勢所趨(2)

　　具有高動態(tài)范圍的圖像傳感器，再加上功能強大的處理器、DSP、FPGA、圖像傳感器和復(fù)雜算法，正在開創(chuàng)汽車視覺系統(tǒng)的新時代車。比如，后視攝像系統(tǒng)上的警告符號通過變化大小和顏色來提醒司機注意檢測最近物體。注意力告警系統(tǒng)可以使用裝在司機門上和中央控制臺上的紅外攝像機來記錄和分析司機的眼睛運動，并在司機的眼睛合上的時間超過正常眨眼的時間時發(fā)出聽得見、看得到的告警。車道偏離告警系統(tǒng)使用攝像機來監(jiān)視道路標(biāo)志線之間的車輛位置。

　　對汽車安全應(yīng)用中的圖像傳感器而言，其新興開發(fā)領(lǐng)域正是這些基于視覺的系統(tǒng)。“但是，面向這些應(yīng)用的圖像傳感器面臨一些關(guān)鍵挑戰(zhàn)，包括低光照條件下(小于1lux)的低光敏感度(或響應(yīng)度)、極小的封裝尺寸以及色彩的寬動態(tài)范圍。”OmniVision公司的高級產(chǎn)品市場經(jīng)理InayatKhajasha表示。

　　OmniVision是為基于視覺的汽車系統(tǒng)提供圖像傳感器的領(lǐng)先供應(yīng)商，提供廣泛的汽車傳感器產(chǎn)品系列，包括CCD圖像傳感器或CMOS圖像傳感器。該公司的OV7960可解決以上挑戰(zhàn)，該產(chǎn)品的低光敏感度大于12V/lux-sec，采用最小的AutoVisionCSP(aCSPTM)封裝，體積比競爭的CMOS器件小50%。此外，OmniVision公司是目前唯一能為新興應(yīng)用，比如360度全景應(yīng)用提供100萬像素傳感器(OV9715)的公司。這種傳感器能實現(xiàn)180度失真校正的圖像，而不損失任何圖像質(zhì)量。

　　在這些主動安全系統(tǒng)中，除了攝像頭外，還有一個主要的元件就是高速雷達(dá)。飛思卡爾半導(dǎo)體汽車電子工程經(jīng)理康曉敦介紹道：“隨著圖像傳感器技術(shù)，比如CCD技術(shù)的提高，可視系統(tǒng)在硬件方面已沒有太多難度，主要是軟件策略及算法方面還存在一些挑戰(zhàn)。高速雷達(dá)就不同了，由于主動安全系統(tǒng)要求很高的速度(現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)是77GHz)，所以需要用先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)來設(shè)計新的器件來滿足要求。”

　　飛思卡爾正在采用硅鍺(SiGe)技術(shù)來設(shè)計77GHz毫米波雷達(dá)的射頻(RF)芯片，主要面向車間距控制系統(tǒng)及預(yù)防碰撞安全系統(tǒng)等的車間距檢測用途。與使用砷化鎵(GaAs)技術(shù)的毫米波雷達(dá)射頻芯片相比，這種芯片的成本預(yù)計要低50%。

　　汽車視覺系統(tǒng)需要采用數(shù)字信號處理單元將實時圖像做畸變矯正處理。雖然是圖像處理算法，但實時圖像的高碼率、各種鏡頭的曲率、不同的畸變情況都對算法和DSP的性能有較高要求。

　　“汽車設(shè)計的要求是高性能、低功耗、有競爭力的成本和高度互聯(lián)的器件。我們專門針對汽車市場推出了多個SHARC和Blackfin處理器產(chǎn)品。在這些系列中擁有多個引腳兼容器件，因此客戶能夠?qū)⒁环N設(shè)計拓展成幾個實現(xiàn)方案。”ADI技術(shù)市場經(jīng)理詹柯表示。

　　Blackfin架構(gòu)的目標(biāo)應(yīng)用是基于視覺的ADAS，SHARC架構(gòu)的目標(biāo)應(yīng)用是基于雷達(dá)的領(lǐng)域。此外，ADI公司提供汽車安全系統(tǒng)中所用的運動感應(yīng)微機電系統(tǒng)(MEMS)慣性加速度計和陀螺儀。在今年早些時候，ADI還與英飛凌公司合作研發(fā)下一代汽車安全氣囊系統(tǒng)。

　　此外，在設(shè)計駕駛輔助系統(tǒng)應(yīng)用時，除了要考慮采用高集成度和低功耗的元器件時，還應(yīng)當(dāng)同時注重可靠性。“因為這類系統(tǒng)所做出的操作決定，關(guān)乎車內(nèi)外人員的人身安全，所以隨著汽車中使用的電子裝置越來越多，廠商必須仔細(xì)挑選有助于開發(fā)出可靠解決方案的元器件。”Actel公司軍用和航天產(chǎn)品市場總監(jiān)KenO’Neil表示。

　　針對可靠性的關(guān)注，Actel提供ProASIC3可重編程FPGA系列。ProASIC3采用0.13?m節(jié)點工藝，是可達(dá)到135°C結(jié)溫的FPGA器件。隨著工藝尺度縮小，半導(dǎo)體芯片中的晶體管數(shù)目越來越多，閾值下的漏電流也越來越突出，因而熱耗散也越來越大，而ProASIC3FPGA則不存在這類問題，因而可用于極為關(guān)鍵的應(yīng)用中，如溫度和或可靠性考量均極為重要的各種引擎罩下應(yīng)用。

　　另一個汽車安全應(yīng)用是防盜裝置。防盜裝置也將引入視覺系統(tǒng)，這也是面向汽車安全應(yīng)用的圖像傳感器的另一個新開發(fā)領(lǐng)域。InayatKhajasha對此場景進(jìn)行了簡單描述：如果一個未經(jīng)授權(quán)的人試圖開車，防盜裝置將采集圖像甚至是視頻，并將這些信息發(fā)送給中心監(jiān)控站。此外，如果有人破車而入，防盜裝置還將提醒車主。

　　不過，被動無鑰門禁(PKE)/遙控?zé)o鑰門禁(RKE)加發(fā)動機防盜鎖止系統(tǒng)(Immobilizer)和發(fā)動機控制單元通訊來實現(xiàn)防盜控制仍然是主流設(shè)計。更高級的設(shè)計則采用增加gps和無線通訊(如3G)信號來實現(xiàn)車輛被盜后的報警及被盜車輛的跟蹤等。康曉敦表示：“所有這些設(shè)計均需要有很好的RF設(shè)計及無線通訊設(shè)計，這應(yīng)該是此類應(yīng)用設(shè)計中的挑戰(zhàn)之一。”

　　恩智浦半導(dǎo)體(下文簡稱NXP)汽車電子事業(yè)部的大中華區(qū)銷售經(jīng)理、汽車安全與舒適市場經(jīng)理張建臣認(rèn)為，防盜設(shè)計的另一個趨勢是將汽車引擎防盜系統(tǒng)和遙控鑰匙功能升級到PKE(無鑰匙系統(tǒng)),從而給駕乘者帶來更加方便和舒適的體驗;或者用將引擎防盜與遙控鑰匙功能集成在一起的方案來替代分立方案以節(jié)省成本和鑰匙的體積。

　　NXP推出了未來鑰匙的概念,鑰匙可以和手機或PDA進(jìn)行無限連接,使得更多應(yīng)用成為可能，包括汽車狀況的監(jiān)測、尋車定位功能(包括被盜車輛的跟蹤)、旅游規(guī)劃等。此外，NXP提供新的HITAG3以及aes128等新的安全算法,使得汽車進(jìn)入(鑰匙及引擎防盜)功能更加安全可靠。

　　由此可見，雖然當(dāng)前HEV面臨的主要設(shè)計挑戰(zhàn)還在于電池本身的技術(shù)，包括目前最新款鋰離子電在內(nèi)的電池，都存在技術(shù)限制和缺點，但領(lǐng)先汽車半導(dǎo)體廠商推出的最新電池管理和功率解決方案，正促進(jìn)電池不斷完善，以延長電池的壽命并降低成本、體積和重量。

　　電子發(fā)燒友網(wǎng)編輯論道：

　　當(dāng)然汽車電子發(fā)展趨勢還有很多，比如說：物聯(lián)網(wǎng)在汽車電子應(yīng)用、電動汽車的設(shè)計、智能汽車、無人駕駛汽車、一站式體驗消費等等。只是，通過上文的分析以及討論，不難看出“汽車安全”和“綠色環(huán)保”的設(shè)計乃是未來中國汽車電子行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是中國各汽車生產(chǎn)廠商必須優(yōu)先考慮的兩大問題。