近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，新司機(jī)總會(huì)被警告應(yīng)該“檢查盲點(diǎn)”，即司機(jī)不容易在汽車返光鏡里看到的道路部分。事實(shí)上，安全駕駛意味著需要對(duì)大量汽車及其周圍環(huán)境信息的監(jiān)測(cè)、分析和響應(yīng)。2004年，估計(jì)僅在美國(guó)就有8,116,000次車禍發(fā)生，這種情況要求發(fā)展更智能的輔助駕駛技術(shù)成為重中之重。
德國(guó)的Aglaia GmbH 公司開(kāi)發(fā)上市的汽車駕駛員輔助視覺(jué)傳感器系統(tǒng)，具有防止交通事故發(fā)生和改善交通流量的功能。該公司的實(shí)時(shí)電子眼方案由硬件和軟件組成，它模仿了人類從眼球（圖像捕捉）到大腦（圖像分析和闡釋）的視覺(jué)系統(tǒng)。Aglaia的系統(tǒng)能夠通知駕駛員前方的交通標(biāo)志，對(duì)潛在的交通沖突發(fā)出警告，自動(dòng)限速，當(dāng)駕駛員駛出車道線時(shí)發(fā)出警告。該系統(tǒng)甚至可以提供“疲勞分析”幫助駕駛員避免碰撞。
Aglaia的完整解決方案包括攝像頭，圖像傳感器和圖像處理算法。交通分析應(yīng)用程序包括可軟件配置的功能模塊，例如車道線識(shí)別、物體識(shí)別、交通標(biāo)志識(shí)別、頭燈及尾燈識(shí)別。運(yùn)行于PC技術(shù)的這個(gè)應(yīng)用軟件，專為汽車應(yīng)用而優(yōu)化，可以實(shí)時(shí)處理捕捉的視頻圖像。
Aglaia系統(tǒng)的核心部分是四個(gè)ADI的 Blackfin®ADSP-BF561處理器, 每個(gè)處理器都有兩個(gè)600MHz的內(nèi)核。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有解決方案的全面市場(chǎng)調(diào)研，因?yàn)锽lackfin具有高性能、低成本、低功耗和豐富I/O接口的優(yōu)勢(shì)，Aglaia最終選擇了該款處理器。盡管是在經(jīng)濟(jì)性不是關(guān)鍵要素的非日用品市場(chǎng)上，Blackfin ADSP-BF561處理器一樣使得Aglaia降低了成本且縮短了上市時(shí)間。
視覺(jué)傳感器
現(xiàn)代的汽車使用電子元件主要是為了改善安全性和防止事故，同時(shí)也增加了駕駛舒適性，Aglaia的研發(fā)同這種趨勢(shì)是一致的。該公司相信下一步的技術(shù)走向是使用基于攝像頭的視覺(jué)傳感器系統(tǒng)。實(shí)際上，包括轉(zhuǎn)動(dòng)的攝像頭、夜視系統(tǒng)、車道偏離預(yù)警和交通標(biāo)志識(shí)別在內(nèi)，沒(méi)有視覺(jué)傳感技術(shù)是不可能實(shí)現(xiàn)的。
大部分處理是通過(guò)適用于汽車應(yīng)用的PC技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種技術(shù)是一個(gè)“技術(shù)平臺(tái)”或"TEPLA"--Aglaia的低成本電子控制單元(ECUa)。該單元內(nèi)嵌四個(gè)ADI的Blackfin ADSP-BF561處理器，提供總共4.8 GHz的處理能力，并可以擴(kuò)展到每板上有6個(gè)處理器。插兩條TEPLA可以加倍處理性能。
Aglaia的系統(tǒng)由一系列產(chǎn)品組成，其中包括專門為道路車輛開(kāi)發(fā)的堅(jiān)固耐用的CMOS攝像頭。該攝像頭通過(guò)火線與Aglaia的TEPLA連接。反過(guò)來(lái)，TEPLA可以連接到收集汽車傳感器系統(tǒng)數(shù)據(jù)的CAN總線，所有的輔助駕駛系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和記錄都通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)。圖像信號(hào)用數(shù)字格式通過(guò)LIN總線傳輸。MobileScope是Aglaia系統(tǒng)的另一個(gè)產(chǎn)品，用來(lái)記錄、闡釋并結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)和CAN總線數(shù)據(jù)再現(xiàn)來(lái)自攝像頭的視頻數(shù)據(jù)。Aglaia同樣提供了一個(gè)可以伸展到汽車前座靠頭位置的平板顯示屏，以及一個(gè)工業(yè)尺寸的鍵盤和軌跡球鼠標(biāo)。
因其速度而構(gòu)建
Aglaia選擇Blackfin，因?yàn)樗峁┝藰O高的性能和極低功耗。Aglaia需要在大約3A電流左右消耗少于20W的能量在一個(gè)單芯片上，包括嵌入式微控制器和信號(hào)處理器的消耗。包含三個(gè)600MHz雙核的BF561器件的1.2V設(shè)計(jì)產(chǎn)品只消耗不到1A的電流，很容易滿足Aglaia的20W限制的要求。 ADSP-BF561處理器是Blackfin產(chǎn)品家族中的一個(gè)高性能成員，它包括兩個(gè)獨(dú)立的ADI處理器，每個(gè)處理器包含一個(gè)雙乘法累加器信號(hào)處理機(jī)，一個(gè)類RISC指令集，和在單指令集結(jié)構(gòu)下的SIMD多媒體處理。Blackfin處理器處理特點(diǎn)的獨(dú)特組合減少了單獨(dú)的數(shù)字信號(hào)和控制處理器的需要，從而減少了物料成本，同時(shí)極大地簡(jiǎn)化了軟硬件開(kāi)發(fā)任務(wù)。Blackfin處理器同時(shí)提供了全面的電源管理方案，獨(dú)特的低功耗（3A時(shí)Blackfin最大消耗10W）和低電壓設(shè)計(jì)（Blackfin可以由低于2V的外部電壓供電），減少了整體的電源消耗。
Aglaia TEPLA內(nèi)部的四個(gè)Blackfin ADSP-BF561處理器可以在低階算法上協(xié)同運(yùn)算，比如可以很容易地實(shí)現(xiàn)邊緣檢測(cè)，因?yàn)樗麄儗傩韵嗤瑥亩梢愿咝Ш铣�。這些處理器同樣可以在高階算法上協(xié)同運(yùn)算，這種應(yīng)用一般是指需要這些高性能信號(hào)處理器發(fā)揮所有能力才能解決的問(wèn)題。同時(shí)包括實(shí)時(shí)算法，如需要根據(jù)攝像頭提取的道路和斑馬線特征計(jì)算出車輛的前方和側(cè)面相對(duì)位置。曲線檢測(cè)算法可以自動(dòng)處理由車輛、信號(hào)標(biāo)志、光斑或者陰影，或者低圖像對(duì)比度造成的盲區(qū)，這么復(fù)雜的高強(qiáng)度數(shù)學(xué)運(yùn)算，只有一個(gè)像Blackfin這樣的高性能信號(hào)處理器才可以完成任務(wù)。同樣的，對(duì)根據(jù)來(lái)自兩個(gè)攝像頭的數(shù)據(jù)三角相關(guān)來(lái)檢測(cè)道路上的物體和/或在三維空間上相對(duì)于車輛的位置的情況，同樣需要一個(gè)高性能的信號(hào)處理器。Blackfin提供了可伸縮的處理性能用于圖像處理和其他任務(wù)，比如在TEPLA和攝像頭傳感器網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)CAN總線和LIN總線通信。
Aglaia選擇Blackfin的另外一個(gè)重要原因是它的I/O，存儲(chǔ)器，并行數(shù)據(jù)端口（PPIs）和直接內(nèi)存存�。―MA）特點(diǎn)。Blackfin處理器擁有大容量片上存儲(chǔ)器和I/O接口，能夠滿足高速幀抓取和數(shù)據(jù)傳輸需要，同時(shí)它能夠在推薦溫度范圍內(nèi)工作。這是Aglaia在這個(gè)價(jià)位上發(fā)現(xiàn)的適于汽車應(yīng)用的第一款處理器。
Blackfin ADSP-BF561處理器自帶328 K字節(jié)片上存儲(chǔ)器并提供兩個(gè)并行數(shù)據(jù)端口（PPI），可以直接連接并行A/D和D/A轉(zhuǎn)換器或其他通用外設(shè)。Blackfin ADSP-BF561處理器同樣含有多個(gè)獨(dú)立DMA控制器，支持?jǐn)?shù)據(jù)自動(dòng)傳輸從而使處理器內(nèi)核的負(fù)擔(dān)最小化，它還有兩個(gè)雙通道全雙工同步串行口。Blackfin能夠在-40°C ～ 85°C的環(huán)境溫度下工作，適用于工業(yè)環(huán)境。
Aglaia的TEPLA擁有由6個(gè)IEEE 1394b火線端口組成的三條獨(dú)立總線，用于連接攝像機(jī)和其他設(shè)備。TEPLA還包括三個(gè)CAN總線接口和一個(gè)LIN總線接口，用于直接數(shù)據(jù)處理。TEPLA有一個(gè)以太網(wǎng)接口，使兩個(gè)TEPLA模塊可以插到一起，還有一個(gè)可選的USB接口。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是加固設(shè)計(jì)和低功耗操作。
Aglaia使用ADI公司的Visual DSP++，一個(gè)容易安裝、使用方便的集成軟件開(kāi)發(fā)和調(diào)試環(huán)境（IDDE），對(duì)工程從頭至尾高效管理。ADI提供了一個(gè)包含編譯器、連接器和調(diào)試器的超高性能的工具鏈。Aglaia同樣采用了ADI的基于PCI的JTAG仿真器接口來(lái)加速應(yīng)用開(kāi)發(fā)。
由于Aglaia公司產(chǎn)品的模塊化特征，它的圖像處理解決方案可以用于交通流量分析和其他應(yīng)用領(lǐng)域。該技術(shù)也很好地適用于安全和生物識(shí)別技術(shù)。它們的軟件包括在微生物應(yīng)用中經(jīng)常使用的彩色圖像分析模塊。因?yàn)锽lackfin具有很好的性價(jià)比，Aglaia預(yù)測(cè)將來(lái)會(huì)有更多更新的應(yīng)用移植到TEPLA上。反過(guò)來(lái)，Aglaia會(huì)從ADI尋找可以支持更大內(nèi)部存儲(chǔ)器、更多I/O端口甚至更快處理速度的新處理器。 |
