为高级驾驶辅助系统（ADAS）域控制器构建具有集成处理器的多摄像头视觉感知系统。

当我们驾车穿过社区和城镇，看到孩子们步行或骑自行车时，我们不禁会想起道路上的安全是多么重要。美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）2021年的一项研究显示，在美国，平均每天有20名行人死于交通事故——相当于每71分钟就有一人。世界卫生组织（WHO）2022年的一项研究则表明，每年有130万人死于道路交通事故，其中超过一半的死亡者是行人、骑自行车者和摩托车手。不幸的是，驾驶员分心是导致这些事故的最大原因之一，而且我们分心的倾向似乎每年都在增加。高级驾驶辅助系统（ADAS）有助于减轻分心带来的影响，以保护驾驶员、行人和弱势道路使用者。随着对后视摄像头、前视摄像头和驾驶员监控系统的需求增加，以实现五星级安全评级并满足监管期限，许多制造商正在将其车辆架构升级，将主动安全功能集成到ADAS域控制器中。域控制器通常需要具备以下能力：

1. 与多种传感器接口的能力：包括数量、类型和分辨率。

2. 视觉、人工智能（AI）和通用处理能力：用于感知以及驾驶和泊车应用。

3. 连接低带宽和高速车辆网络的能力。

4. 功能安全和网络安全：以防止关键操作的损坏或干扰。

ADAS域控制器的处理和系统要求

对系统内存、计算性能和输入/输出（I/O）带宽的日益增长的需求，正在使系统设计变得复杂，并提高系统成本。如今的高端ADAS系统使用多种不同分辨率的摄像头，以及围绕车辆布置的各种雷达传感器，以提供完整的驾驶环境视图。对于从传感器收集的每组图像，需要以高帧率运行基于人工智能和计算机视觉的检测与分类算法，以准确解读场景。这给系统和软件设计人员带来了挑战，包括将这些传感器连接到处理系统、将其内容传输到内存，以及同步数据以供分类算法实时处理。德州仪器（TI）的TDA4VH-Q1系统级芯片（SoC），如图1所示，集成了诸如视觉预处理、深度和运动加速、AI网络处理、汽车网络接口以及安全微控制器（MCU）等功能。为了在需要满足汽车安全完整性等级（ASIL）D的应用中为TDA4VH-Q1提供动力，TPS6594-Q1电源管理集成电路包括功能安全特性，例如电压监控、针对TDA4VH-Q1 SoC的硬件错误检测，以及一个问答看门狗（Q&A watchdog），用于监控SoC上的MCU，防止因软件错误导致的锁定。

图1

启用多摄像头视觉感知

需要提升处理器性能的一个ADAS应用示例是多摄像头视觉感知。在汽车周围安装摄像头可以提供360度的全方位视野，帮助防止正面碰撞，同时也能让驾驶员时刻留意盲区和相邻车道中的交通和行人活动。利用德州仪器（TI）的J784S4处理器开源软件开发工具包（SDK），Phantom AI为TDA4VH-Q1开发了一套多摄像头视觉感知系统。Phantom AI的PhantomVision™系统为TDA4VH-Q1处理器提供了一系列ADAS功能，涵盖从欧盟通用安全法规合规性到汽车工程师协会（SAE）L2和L2+级别的功能。除了基础功能——车辆、弱势道路使用者、自由空间、交通标志和交通信号灯检测——PhantomVision™还包括额外的功能，例如建筑区域检测、转向灯和尾灯检测以及基于人工智能的自我路径预测。他们的多摄像头感知系统结合了前视、侧视和后视摄像头，覆盖了车辆周围的360度视野，并帮助消除了盲区（见图2）。

图2

Phantom AI通过利用TDA4VH-Q1的高性能计算、深度学习引擎以及用于信号和图像预处理的专用加速器，实现了实时操作。专用的视觉预处理加速器处理包括图像捕获、色彩空间转换以及多尺度图像金字塔构建在内的摄像头管线。结合德州仪器的深度学习库，TDA4VH-Q1的高万亿次每秒（teraoperations-per-second）多核数字信号处理器加上矩阵乘法辅助引擎，提供了高效的神经网络，具备快速算法和最小化的I/O操作调度，从而实现了高精度和低延迟。在视频中，您可以看到使用TDA4VH-Q1处理器的PhantomVision™系统的ADAS功能。

为SAE L2和L2+级别驾驶构建复杂的多传感器ADAS系统，并不需要一台水冷超级计算机。我们的合作表明，凭借像德州仪器TDA4VH-Q1这样设计精良的系统级芯片（SoC），以及像Phantom AI团队这样的专业汽车工程师，可以将符合功能安全要求的、引人注目且成本效益高的系统推向市场。尽管我们可以对自动驾驶的未来充满热情，但设计符合功能安全要求且成本效益高的系统的真正目标是让我们的世界变得更加安全。将ADAS技术推广到汽车市场的更多细分领域——让更多汽车配备更多ADAS功能——能够为驾驶员和行人提供更好的、更安全的体验。