當我們駕車穿過社區和城鎮，看到孩子們步行或騎自行車時，我們不禁會想起道路上的安全是多么重要。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名行人死于交通事故——相當于每71分鐘就有一人。世界衛生組織（WHO）2022年的一項研究則表明，每年有130萬人死于道路交通事故，其中超過一半的死亡者是行人、騎自行車者和摩托車手。不幸的是，駕駛員分心是導致這些事故的最大原因之一，而且我們分心的傾向似乎每年都在增加。高級駕駛輔助系統（ADAS）有助于減輕分心帶來的影響，以保護駕駛員、行人和弱勢道路使用者。隨著對后視攝像頭、前視攝像頭和駕駛員監控系統的需求增加，以實現五星級安全評級并滿足監管期限，許多制造商正在將其車輛架構升級，將主動安全功能集成到ADAS域控制器中。域控制器通常需要具備以下能力：

1. 與多種傳感器接口的能力：包括數量、類型和分辨率。

2. 視覺、人工智能（AI）和通用處理能力：用于感知以及駕駛和泊車應用。

3. 連接低帶寬和高速車輛網絡的能力。

4. 功能安全和網絡安全：以防止關鍵操作的損壞或干擾。

ADAS域控制器的處理和系統要求

對系統內存、計算性能和輸入/輸出（I/O）帶寬的日益增長的需求，正在使系統設計變得復雜，并提高系統成本。如今的高端ADAS系統使用多種不同分辨率的攝像頭，以及圍繞車輛布置的各種雷達傳感器，以提供完整的駕駛環境視圖。對于從傳感器收集的每組圖像，需要以高幀率運行基于人工智能和計算機視覺的檢測與分類算法，以準確解讀場景。這給系統和軟件設計人員帶來了挑戰，包括將這些傳感器連接到處理系統、將其內容傳輸到內存，以及同步數據以供分類算法實時處理。德州儀器（TI）的TDA4VH-Q1系統級芯片（SoC），如圖1所示，集成了諸如視覺預處理、深度和運動加速、AI網絡處理、汽車網絡接口以及安全微控制器（MCU）等功能。為了在需要滿足汽車安全完整性等級（ASIL）D的應用中為TDA4VH-Q1提供動力，TPS6594-Q1電源管理集成電路包括功能安全特性，例如電壓監控、針對TDA4VH-Q1 SoC的硬件錯誤檢測，以及一個問答看門狗（Q&A watchdog），用于監控SoC上的MCU，防止因軟件錯誤導致的鎖定。

圖1

啟用多攝像頭視覺感知

需要提升處理器性能的一個ADAS應用示例是多攝像頭視覺感知。在汽車周圍安裝攝像頭可以提供360度的全方位視野，幫助防止正面碰撞，同時也能讓駕駛員時刻留意盲區和相鄰車道中的交通和行人活動。利用德州儀器（TI）的J784S4處理器開源軟件開發工具包（SDK），Phantom AI為TDA4VH-Q1開發了一套多攝像頭視覺感知系統。Phantom AI的PhantomVision?系統為TDA4VH-Q1處理器提供了一系列ADAS功能，涵蓋從歐盟通用安全法規合規性到汽車工程師協會（SAE）L2和L2+級別的功能。除了基礎功能——車輛、弱勢道路使用者、自由空間、交通標志和交通信號燈檢測——PhantomVision?還包括額外的功能，例如建筑區域檢測、轉向燈和尾燈檢測以及基于人工智能的自我路徑預測。他們的多攝像頭感知系統結合了前視、側視和后視攝像頭，覆蓋了車輛周圍的360度視野，并幫助消除了盲區（見圖2）。

圖2

Phantom AI通過利用TDA4VH-Q1的高性能計算、深度學習引擎以及用于信號和圖像預處理的專用加速器，實現了實時操作。專用的視覺預處理加速器處理包括圖像捕獲、色彩空間轉換以及多尺度圖像金字塔構建在內的攝像頭管線。結合德州儀器的深度學習庫，TDA4VH-Q1的高萬億次每秒（teraoperations-per-second）多核數字信號處理器加上矩陣乘法輔助引擎，提供了高效的神經網絡，具備快速算法和最小化的I/O操作調度，從而實現了高精度和低延遲。在視頻中，您可以看到使用TDA4VH-Q1處理器的PhantomVision?系統的ADAS功能。

為SAE L2和L2+級別駕駛構建復雜的多傳感器ADAS系統，并不需要一臺水冷超級計算機。我們的合作表明，憑借像德州儀器TDA4VH-Q1這樣設計精良的系統級芯片（SoC），以及像Phantom AI團隊這樣的專業汽車工程師，可以將符合功能安全要求的、引人注目且成本效益高的系統推向市場。盡管我們可以對自動駕駛的未來充滿熱情，但設計符合功能安全要求且成本效益高的系統的真正目標是讓我們的世界變得更加安全。將ADAS技術推廣到汽車市場的更多細分領域——讓更多汽車配備更多ADAS功能——能夠為駕駛員和行人提供更好的、更安全的體驗。