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如何提升未来的车辆自主认知能力?

MEMS 2020-06-01 11:01 次阅读

随着近两年来智慧汽车、车联网等等概念的兴起,汽车自动驾驶的各种科技进展不断占据媒体版面,引起了全球的关注和各国政府的支持。对于大部分人来说, “吃着火锅唱着歌”轻轻松松地直达目的地绝对是美好的愿望,而彻底改变越来越拥堵的交通和几乎完美的安全保障也将解决政府的心头大患。

在这个大背景下,美国SAE(SAE International,Society of Automotive Engineers 国际自动机工程师学会,原译为美国汽车工程师学会)早在2014年就发布了一版自动驾驶分级标准,将自动驾驶技术分为了L0~L5共六个等级。作为连续10年全球最大的汽车生产国和第一大新车市场,近日,我国工信部正式发布《汽车驾驶自动化分级》推荐性国家标准报批公示,意味着中国将建立自己的自动驾驶汽车分级标准,可谓为未来各类自动驾驶汽车的量产注入了一针强心剂。

《汽车驾驶自动化分级》推荐性国家标准报批公式


如何提升未来的车辆自主认知能力?


车辆的智能化程度通常用自动驾驶级别来表示。L1和L2主要是预警系统,而L3或更高级别的车辆被授权控制以避免事故。随着车辆发展到L5,方向盘将被取消,车辆完全自动驾驶。
 

为了确保自动驾驶车辆的安全,必须充分探测当前和历史状态、环境特性以及车辆自身状态(位置、速度、轨迹和机械状况)


在最初的几代系统中,随着车辆开始具备L2功能,各个传感器系统独立工作。这些预警系统误报率较高,带来了不少麻烦,因此经常被关闭。为了实现具有认知能力的全自动驾驶车辆,传感器的数量将显著增加。此外,性能和响应速度也必须大幅提升。

自动驾驶等级和传感器要求


将更多传感器安装在车辆上后,还可以更好地监控和分析当前机械状况,如胎压、重量变化(例如,负载和无负载、一名乘客或五名乘客),以及可能影响制动和操控的其他磨损因素。有了更多的外部传感方式,车辆可以更充分地感知其行驶状况和周围环境。这些数据经过编译、分析和融合,使车辆能够利用这些数据对其行驶环境作出预判。这使车辆能够成为一台有学习能力的机器,有望做出比人类更好、更安全的决策。

可以说,雷达、激光雷达、惯性MEMS/IMU、摄像头和超声传感器等不同子系统组合,为成功实现自动驾驶和未来高度安全和可靠的高级驾驶员辅助系统构建了框架。而其中半导体企业发挥了关键作用,以高性能模拟技术提供商ADI为例,其25年来一直是交通运输市场和汽车系统技术领域高性能感知系统的开拓者之一,凭借其创新的传感器融合概念,为自动驾驶技术的演进提供高性能和全方位的传感解决方案。

实现自动驾驶,这几种典型传感器不可或缺

成像雷达是指多个毫米波雷达级联在一起,作为一个单元同步运行,特性通常是具备较高的角分辨率。传统24GHz/77GHz双方案通过半导体工艺技术来看,主流的芯片工艺是GaAs;现在的发展方向,是通过SiGe技术来降低成本,增强可集成度的特性。SiGe也能更好地与传统硅工艺技术做整合,有更多的数字电路能够集成到这样的芯片上。

ADI高性能成像雷达方案


未来的发展方向,77GHz或79GHz更高频率将基于硅技术从而实现更高的集成度。而现在工艺革新CMOS技术已经非常完善,让这种做法成为了可能。以ADI推出的创新型高度集成式28nm CMOS RADAR解决方案为例,其优势主要包括超快速线性调频以支持很高的模糊速度区间,低相位噪声特性允许在较大物体存在时仍能看到较小的目标物,基于CMOS技术提供高输出功率和低回损噪声系数,并且能够级联多达4个此类芯片,无需添加额外硬件就能创造超高的角分辨率图像。

ADI在CES上展出的CMOS RADAR解决方案


光有成像雷达当然不够。譬如在行人比较多的时候,自动驾驶车辆往往寸步难行。这时如果有一个LIDAR激光雷达,就可以把障碍物区分出来,车辆就可以选择继续行驶还是需要做一些避让。

ADI的高性能固态激光雷达方案


对于汽车来说,激光雷达最好是固态的激光雷达。所谓的固态即没有旋转部件,完全通过半导体的方案来制造不同的探测角度。这对于面对抵抗震动等环境的稳定性会更好,也是ADI注重的一个发展方向(ADI曾成功收购一家领先的固态激光波束转向技术企业)。

而在中短距离上,ADI则会提供ToF摄像头技术,即所谓的景深摄像头,其背后也是激光技术,会有主动光源,按照主动光源反射的时间来计算出障碍物景深信息。以ADI开发的AD-96TOF1-EBZ深度感知硬件平台为例,该解决方案能够实现非常小巧和低功耗的特点,测量长达6米的深度,并具有出色的室外和室内性能以及VGA分辨率。

AD-96TOF1-EBZ深度感知硬件平台


此外,惯性导航MEMS方案在自动驾驶方面同样是非常重要的。这类方案应用于GPS信号不佳,比如隧道这种可能长时间没有GPS信号的场景,这种场景下还是会需要相应的导航信息,惯性导航此时作为补充用于描摹行驶轨迹。这种导航信息就需要来自惯性导航的芯片持续给基于车的转向或者车的加速度、减速度,来知道车的具体位置。

ADI的汽车级惯性导航MEMS方案


在这方面,ADI惯性导航相应的芯片是基于原来在民航飞行器中的很多经验,进而转化成汽车应用的,与传统地从手机消费类提升到汽车应用的方案不同,可靠度和精度都会更高。目前来看,哪怕是长里程(超过十公里)的行驶过程中,也能通过惯导相应的算法和技术把车的位置信息更新在车道里,给到基于高清地图的自动驾驶场景下惯导位置的导航支持。

ADI在live worx19上展示的惯性导航方案


ADI在live worx19上展示了一款精密惯性MEMS自主导航和监控方案,其使用的ADIS16495 6自由度惯性测量单元是一款高精度战术级和近战术级惯性测量单元。它由惯性传感器组成,包括3个线性加速轴,3个额定输出轴,以及一个陀螺仪,其可以根据现场信息以及车辆自主信息来确定车辆本身的行驶轨迹(哪怕是当车辆的其他传感器出现故障时,依然不影响车辆导航)。

总结

传感器的重要性对于自动驾驶的发展已经不言而喻,然而跟传感技术一样重要的则是它们的可靠性。如果传感器本身不可靠,输出的信号没有被准确捕获以作为高精度数据提供给上游,那么这些关键的传感器将变得毫无意义。ADI公司围绕惯性导航、高性能雷达和激光雷达等领域长达数十年的深厚积累可以使数据质量得到可靠保证,力求各种传感器融合方法和人工智能算法做出最佳响应,从而加快我们迈向自动驾驶的步伐。
 

原文标题:自动驾驶的实现之路——几大关键传感器应用解析

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PA192 PA192PA192是用于在小的 硬币 的形式因子音频分析和特别适合于与传感器语音识别和语音asssistant应用程序 处理和无线产品加速器

SENSIBLE SensiBLE准备使用的BLE上系统模块填充有传感器 低功率的ARM 32位Cortex®-M4 CPU和硬币型电池 今天加快物联网产品的研发!

发表于 05-20 11:05 44次 阅读
SENSIBLE SensiBLE准备使用的BLE上系统模块填充有传感器 低功率的ARM 32位Cortex®-M4 CPU和硬币型电池 今天加快物联网产品的研发!

AR0237AT CMOS图像传感器 数字 2.1 MP /全高清 1 / 2.7英寸

美半导体的AR0237AT是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928(H)×1088(V)。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0237AT可以产生非常清晰,清晰的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 卓越的低光性能 采用安森美半导体DR-Pix技术的最新3.0米像素具有双转换增益 高达1080p 60 fps的全高清支持,实现卓越的视频性能 线性或高动态范围捕获 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持用于外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 ...
发表于 08-13 13:47 287次 阅读
AR0237AT CMOS图像传感器 数字 2.1 MP /全高清 1 / 2.7英寸

AR0230AT CMOS图像传感器 2 MP 1/3

AT是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928Hx1088V。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0230AT可生成非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择。 特性 高动态范围 应用 汽车 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-13 11:03 354次 阅读
AR0230AT CMOS图像传感器 2 MP 1/3

AR0237SR CMOS图像传感器 2.1 MP 1 / 2.7 更低成本

是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1928(H)x 1088(V)。它采用滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如像素内合并,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围场景性能而设计,可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0237可以产生非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 具有双转换增益的DR-PIX™技术 全高清支持1080p 60 fps,提供卓越的视频性能 线性或高动态范围捕获 片上锁相环(PLL)振荡器 支持线路交错T1 / T2读出以在ISP芯片中启用HDR处理 基于位置的集成颜色和镜头阴影校正 用于精确帧率控制的从属模式 ...
发表于 08-13 11:01 242次 阅读
AR0237SR CMOS图像传感器 2.1 MP 1 / 2.7 更低成本

NCP186 LDO稳压器 1 A 超低压差 高PSRR 带使能

是一款超低压降稳压器,可提供高达1 A的负载电流,并在-40至85℃范围内保持1.0%的出色输出电压精度。工作输入电压范围为1.8 V至5.5 V,使该器件适用于锂离子电池供电的产品以及后调节应用。该产品提供多种固定输出电压选项,其他产品可根据要求提供,范围为1.2 V至3.9 V.NCP186具有完全的过热保护和输出短路保护。小型8引脚XDFN6 1.2 mm x 1.6 mm封装使该器件成为可能特别适用于空间受限的应用。 特性 优势 1.8 V至5.5 V工作输入电压范围 适用于锂离子电池或后期调节应用 多种固定输出电压选项及其他可根据要求提供1.2 V至3.9 V 设计灵活性 Typ的低静态电流。 90μA 延长电池寿命 极低压差:100 mV典型值。在Iout = 1 A(3.0V版本) 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB 适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 在-40至85℃温度范围内的±1.0%精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电池供电设备 便携式通讯设...
发表于 07-29 22:02 130次 阅读
NCP186 LDO稳压器 1 A 超低压差 高PSRR 带使能

NCP176 LDO稳压器 500 mA 超低压降 高PSRR 带使能

是一款超低压差稳压器,可提供高达0.5 A的负载电流,并在25°C时保持0.8%的出色输出电压精度。工作输入电压范围为1.4 V至5.5 V,使该器件适用于锂离子电池供电产品以及后调节应用。该产品提供3.3 V固定输出电压选项,其他电压选项可根据要求提供,范围为0.7 V至3.6 V.NCP176具有完全的过热保护和输出短路保护。小型6引脚XDFN6 1.2 mm x 1.2 mm封装使该设备特别适用于空间受限的应用程序。 特性 优势 1.4 V至5.5 V工作输入电压范围 适用于锂离子电池或后调节应用 几种固定输出电压可根据要求提供的选项和其他选项范围为0.7 V至3.6 V 设计灵活性 Typ的低静态电流。 60μA 延长电池寿命 极低压降:130 mV典型值。在Iout = 0.5 A(2.5V版本) 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB 适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 室温下±0.8%精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电池供电设备 便携式通信设备 相机,...
发表于 07-29 22:02 81次 阅读
NCP176 LDO稳压器 500 mA 超低压降 高PSRR 带使能

NCP171 LDO稳压器 超低50nA Iq 双电源模式 80mA

是双模式LDO,在ActiveMode中提供高达80 mA的电流,在低功耗模式下低至50 nA的Iq。双模式功能可通过ECO引脚选择,允许动态和低功耗模式之间的动态切换,非常适用于长寿命电池供电的无线应用。低功耗模式下的输出电压可降低50 mV,100 mV,150的内部工厂编程值相对于活动模式下的标称输出电压,mVor为200 mV。此功能进一步降低了睡眠模式下的应用消耗.NCP171采用SLIQ(超低Iq)LDO系列,具有50nA的超低静态电流,可用于小XDFN4 1.2 x 1.2包。 特性 优势 超低水平50nA 非常适合电池供电的应用 双模式功能针对主动模式和待机模式操作进行了优化 系统灵活地在两种不同的操作模式之间切换,优化性能和延长电池寿命 工作模式,高达80mA,具有出色的PSRR和噪声性能 非常适用于射频电源和高精度传感器 低功耗模式(SLIQ),50nA Iq 当系统处于扩展待机(低功耗)模式时延长电池寿命 模式选择,ECO Pin 灵活选择主动和低功率模式 XDFN 1.2x1.2包 空间受限应用程序的小尺寸 应用 终端产品 无线电池供电的物联网传感器 电池供电的医疗...
发表于 07-29 22:02 253次 阅读
NCP171 LDO稳压器 超低50nA Iq 双电源模式 80mA

AR1337 CMOS成像传感器 13 MP 采用SuperPD™PDAF技术

是一款采用SuperPD™PDAF技术的13万像素CMOS成像传感器。这款先进的传感器具有独特的PDAF微透镜和PDAF图案技术,在低光照条件下具有出色的自动对焦性能。采用1.1μm像素构建,提供符合行业标准的1 / 3.2“光学格式,使AR1337具有适合大批量设计的尺寸。图像质量由领先的量子效率和灵敏度驱动,同时保持低读取噪声。这种组合可在明亮的日光或低室内照明条件下提供出色的图像。 AR1337以每秒30帧的速度运行在13 MP,并支持每秒30帧的4k2k视频和高达每秒60帧的全高清1080P视频。 特性 优势 SuperPD™PDAF技术 领先的低光自动对焦性能 独特的PDAF图案和微透镜技术 高精度相位检测自动聚焦(PDAF)功能 片上坏像素校正和AF计算 简化的相机模块积分校准和与后端应用处理器的集成 具有低读取噪声的高量子效率和灵敏度 卓越的图像质量,尤其是在光线不足 应用 终端产品 智能手机相机 平板电脑相机 智能手机 平板电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 187次 阅读
AR1337 CMOS成像传感器 13 MP 采用SuperPD™PDAF技术

AR1011 CMOS图像传感器 10 MP 1

HS是一款1080万像素,1英寸光学格式图像传感器,结合了高分辨率成像和3.4微米DR-Pix(动态响应像素),可动态调整以提供卓越的低光性能。在全分辨率下,AR1011HS提供60帧/秒(fps)视频;同时跳至120 fps的1080p高清模式。该传感器非常适合需要高分辨率的高端监控摄像系统,如电子平移,倾斜,变焦(ePTZ)等具有惊人的低光能力的功能。 4K超高清(3840 x 2190)分辨率为每秒60帧的模式,使传感器也成为专业消费类广播相机的理想选择。 应用 相机 安全 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 115次 阅读
AR1011 CMOS图像传感器 10 MP 1

AR0239 CMOS图像传感器 2.3 MP 1 / 2.7

美半导体的AR0239是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为1936(H)×1188(V)。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像,并具有滚动快门读数。它包括复杂的相机功能,如像素内装箱,窗口以及视频和单帧模式。它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR0239可以产生非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择,包括监控和高清视频。 特性 以90 fps的速度拍摄2.3Mp以获得出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.7英寸 1080p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 3.0um大背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2 / T3读数以启用HDR处理ISP芯片处于1080P和30fps 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口: - HiSPi(SLVS) - 4个车道 - MIPI CSI-2 - 4车道 - 平行 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 多相机同步支持 高速可配置上下文切换 具有灵...
发表于 07-29 16:02 276次 阅读
AR0239 CMOS图像传感器 2.3 MP 1 / 2.7

AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

美半导体专注于卓越的像素性能,为该传感器的卓越图像质量奠定了基础,具有卓越的色彩精度,低光灵敏度和低噪声水平.AR0542是一款1/4英寸CMOS有源像素数字图像传感器集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程,功耗非常低。 应用 移动 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 152次 阅读
AR0543 CMOS图像传感器 5 MP 1/4

AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
发表于 07-29 16:02 361次 阅读
AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

图像传感器是一款1 / 3.2“光学格式1.4微米像素传感器,能够以每秒42帧的速度捕获其完整的8 MP传感器分辨率,以60fps的速度捕获1080P视频.A-PixHS(tm )技术将安森美半导体的第二代背照式(BSI)像素技术和先进的高速传感器架构结合在一起,实现了许多创新功能。它旨在实现低z高度相机模块,以满足OEM和移动设备制造商的需求。 特性 高动态范围 应用 移动 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 16:02 134次 阅读
AR0835 CMOS图像传感器 8 MP 1/3

AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5 近红外增强

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0522可生成非常清晰,锐利的数码照片,并且能够捕捉连续视频和单帧,使其成为各种应用的理想选择。 特性 5 Mp,60 fps,优异的视频性能 小光学格式(1 / 2.5英寸) 彩色滤光片阵列:RGB和单色 1440p模式适用于16:9视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头着色校正 用于精确帧率控制的从模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4条车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 近红外线增强 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 机器视觉...
发表于 07-29 16:02 255次 阅读
AR0522 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5  近红外增强