הפיכת סביבת הרכב ליותר בטוחה, צמצום הפגיעות והאסונות הם תמיד נושא חם של תעשיית הרכב, המוגבל רק על-ידי הטכנולוגיה המסחרית הזמינה. מערכות בטיחות אקטיבית או מערכות תמיכה מתקדמות לנהג (Advanced Driver Assistance Systems – ADAS) מהוות מגמה שיווקית הגוברת בעת הנוכחית. אחרי ABS ומערכות בקרת היציבות שהן תקניות כעת, ADAS זוכה לאימוץ מהיר. Analog Devices השיקה לאחרונה את ה-BF60x, משפחת מעבדים ®Blackfin בעלי ליבה כפולה של 1000MIPS המיועדת ליישומי ADAS Vision ברכב בתור תמיכה לדרישות בטיחות הרכב העולות של Euro NCAP, תוך מתן אפשרות למוצרי הלקוחות להשיג תאימות עם ISO26262.
פיתוחי ADAS מבוססי Vision אינם חדשים וניתן למצוא אותם במכוניות מזה מספר שנים. לקוחות השתמשו בעבר במערכות ADAS Vision מרובות מבוססות Blackfin. אולם הפיתוחים נכון לרגע זה הינם צנועים ועם יוצאים מן הכלל מעטים, נחשבים לאופציות עבור לקוחות במותגי יוקרה בלבד. קיימות סיבות רבות להתחלה איטית זו. הטכנולוגיה הזמינה הייתה יקרה, יצרני כלי-רכב לא יכלו למצוא חומרת רכב מוכנה אשר תתאים למפרטי טמפרטורת הרכב וצריכת ההספק, אי-אפשר היה למצוא לכך תמיכה. מעבר לזה, לא היו בנמצא קווי הדרכה של הביצועים ולכן המערכות לא נכללו בדירוג הכללי של הבטחת הרכב. מנקודת המבט של הלקוח הסופי, הערך המוסף של מערכות כאלה לא היה מוכר בשעה שהנהג תכנן והזמין את הרכב החדש שלו ואילו כאשר הוכר, תג המחיר היקר הפחיד צרכנים אחדים. מספרי הפריסה השוטפים מצדיקים בקושי את כסף המו”פ אשר הושקע במהלך השנים הרבות על-ידי יצרני הרכב, ספקי הרכב ורכיבים אחדים דוגמת Analog Devices. לולי היה קיים ה-Vision הזה של אחדים מהם. מעל הכל, לא היו זמינות הנחיות לשימוש ולכן המערכות לא אושרו בדירוגי בטיחות הרכב הכלליים. מבחינת הלקוח הסופי, הערך המוסף של מערכות כאלה לא היה מוכר בשעה שהנהג הגדיר והזמין את הרכב החדש שלו, וכאשר הוכר, תג המחיר הגבוה הפחיד מספר צרכנים. נראה שמספרי פריסה שוטפים מצדיקים בקושי את כסף המו”פ המושקע במהלך השנים על-ידי יצרני המכוניות, ספקי רכב ורכיבי רכב דוגמת Analog Devices – ללא ה”Vision” הזה.
האם ADAS Vision ממריא לבסוף?
שלב ההתנעה הארוך של יישומי Vision ADAS מתחיל להשתלם, הבטיחות הנוספת המסופקת על-ידי הטכנולוגיה מבוססת מצלמה מתחילה להיות מוכרת על-ידי ארגוני דירוג, גופי חקיקה ומשתמשים סופיים. דבר זה מצריך מיד חידושים ממוטבים, מיוחדים וניתנים להרחבה מטעם ספקי הרכיבים אשר אמורים להשאיר מקום עבור Tierls ו-OEMs להיבדל בעזרת ה-IP העצמי שלהם. זרז של שוק זה עשוי להיות ארגון ה-Euro NCAP (New Car Assessment Program). Euro NCAP מנהלת בדיקות ריסוק ומספקת דירוגי בטיחות עצמאיים (0-5 כוכבים) עבור מכוניות נפוצות המשווקות באירופה. Euro NCAP החמירה לאחרונה את הדרישות להגנת הולכי הרגל היכולות להצית את ההשקה המסיבית של יישומי Vision ADAS. הגנת הולכי הרגל נפתרת לרוב על-ידי חומר פגושים סופג ומכסי מנוע מתוכננים במיוחד-המעניקים לרכב יתר בטיחות באזורים בהם עשוי הולך הרגל להתנגש. ובכן, מערכת Vision ADAS אלקטרונית המסייעת למנוע את הפגיעה בהולך הרגל בראש וראשונה נראית אלטרנטיבה זולה ומושכת – בתנאי שטכנולוגיה כזו קיימת. עובדה היא שאם OEM מבקש לשמור על דירוג 5 כוכבים של Euro NCAP שלו, הרף מורם רק ב-50% עבור הגנת הולכי הרגל. למעשה מכוניות רבות שדורגו בשנה שעברה עדיין 5 כוכבים על-ידי NCAP עלולות להפסיד אחד הכוכבים שלהן אילו דורגו מחדש על-ידי המדידה החדשה לשנת 2012 של Euro NCAP. לכן המרוץ אל פתרונות יעילים לעלות, בעלי פריסה המונית, הוא פעיל ומערכת מצלמות מבוססת על Vision ADAS, המבקרת את הבלימות העצמיות יכולה לפתור את הבעיה עבור ה-OEMs ומהווה אופציה מושכת כדי לספק את הדרישות המחמירות של Euro NCAP להגנת הולכי הרגל.
טבלה 1: יישום ADAS על-פי החיישן
הביצועים ברמת המערכת המיטבית ויחס העלות
עם ההשקה לאחרונה של משפחת הBF60x- ,Analog Devices דוגמת משפחת מעבדי ה-ADAS Vision הראשונה בעלת ערכי ביצועים/ואט/דולר התומכים בדרישות החדשות של Euro NCAP להגנה מחמירה של הולכי הרגל. ב-Analog Devices אנחנו בחנו מההתחלה את המוצא הרצוי עבור פיתרון של פריסה המונית, אך עדיין צעדנו על הקו הדק של להניח ללקוחות את דרגת הגמישות הגבוהה ביותר לשם קידום חידושים. ל-Analog Devices היה ברור שכיבוש שוק Vision ADAS לא יכול להתקיים בעזרת כוח מחשוב טהור בשעה שפלח זה רושם נפח גדול יותר. לכן, דרישות התכנון היו:
פיתרון מעבד Vision יעיל-לעלות התומך בהשקות המוניות ב-2014+
עד 5 פונקציות Vision ADAS מקבילות
צריכת הספק נמוכה יותר
תמיכה בחומרה תפקודית אינטגרלית
פיתרון מיתכנת במלואו המאפשר ללקוחות לצרף את ה-IP שלהם
פיתרון הניתן להרחבה המכסה את הקצה העליון והתחתון של השוק
התוצאה היא שני חברי משפחת המעבדים המיוחדים הראשונים של ADAS Vision Vision במקביל ובעיבוד תמונות עד לגודל של מגה-פיקסל ב-30 מסגרות/שנייה בצריכת ההספק הנמוכה ביותר בסוג זה של פחות מ-1.3 ואט ב-105oC. מאחר שהמטרה הייתה SOPs לשוקי 2014, ניתנה תמיכת HW אינטגרלית, תואמת ISO26262 עבור Analog Devices. ה-BF60x מפחית את עלות המערכת בעד 30% במערכת בעלת 5 פונקציות.
גרסאות ADAS Vision נפוצות שניתן להגשים תוך שימוש ב-BF60x:
מבוססת על אלגוריתם גילוי נתיב אשר יזהיר את הנהג כאשר הנתיב ננטש ללא כוונה, כלומר אם לא הופעל סימן לפנייה אולם קו הנתיב עומד להיחתך. שינויי נתיב לא מכוונים ולא מוצהרים מהווים גורם מכריע לתאונות.
זהה ל-LDW עם יתרון שהמערכת תפעיל לחץ היגוי על גלגל ההגה במטרה לשמור על הרכב בנתיב.
הוא יישום חשוב התומך בדרישות הגנת הולכי הרגל של Euro NCAP החל משנת 2012. מגלים ועוקבים אחרי הולכי הרגל . בשעה שמגלים הולך רגל בתוך נתיב הנסיעה של הרכב, מופעל אות הדהרה או פעולת מעצורים.
מבוסס על אלגוריתם של גילוי עצמים המחפש כלי-רכב מרובים הקודמים לנתיב הנהיגה העצמי. אם כי מצלמת המונו איננה יכולה לקבוע במדויק מרחקים מוחלטים, ניתן להשתמש במרחקים הנאמדים כדי להזהיר את הנהג.
FCM=”Forward Collision Mitigation” זהה ל-FCW אך ביתרון שהמערכת תפעיל עצמאית לחץ בלימה או תיזום עצירה מוחלטת. במקרה האחרון, ניתן להשתמש בחיישן מישני (דוגמת מכ”ם).
מגלה אוטומטית אם יש להנמיך את הפנסים הגבוהים כדי לא לסנוור נהגים אחרים.
כיום בהרבה מקרים TSR פירושו לזהות שלטי מהירות (לקביעת מהירות מרבית) אולם היישום הראשוני מתמקד בגילוי שלטי תנועה נוספים ומתן הודעה לנהג (לדוגמה טווח הזמן הנקבע כאשר קיימת הגבלת מהירות).
פונקציות Vision ADAS מקבילות= מערכת אחת המבצעת 2 או יותר יישומים בו זמנית, כגון PD+FCM+LDW+…
חידושים בהספק בגין שימוש מושכל ברוחב-הפס של הזיכרון
מדוע צריכת הספק נמוכה ביותר כל כך חשובה במערכות Vision ADAS? כדי להבין זאת, יש להיות ער היכן מערכות אלו מותקנות לעתים קרובות במכוניות. מבחינת העלות (ואנחנו מדברים על מערכות בפריסה המונית) הטוב ביותר הוא לרכז מערכות אלו ב-ECU יחיד, כולל הסורק (imager). מיקום ההתקנה הוא לרוב מאחורי שמשת הנהג ולפני מראת ההיבט האחורי. כאשר קיימת חשיפה ישירה לאור השמש ואין דרך כלכלית לספק קירור אקטיבי, הרכיבים הפנימיים יפיקו חום מזערי בעצמם כדי לשמור על טמפרטורה כוללת בתוך התא.
עבור ה-BF60x נבחרה חלוקה של מערכת חכמה בין האצת חומרה גמישה ומיתכנתת ו-DSP MIPS מיתכנת במלואו. המטרה הייתה להקטין גישה חיצונית לזיכרון ככל האפשר מאחר שכמות הספק גבוהה מפוזרת תוך העברת נתוני פיקסל בעלי נפח גבוה מהזיכרון החיצוני ואליו. כתופעת לוואי, פחות סביר כי ייווצרו פקקי תנועה של הזיכרון במהלך הפיתוח. כתוצאה, צורף “Pipelined Vision Processor” או בקיצור PVP הניתן לעיצוב ולתכנות כדי לטפל במבואות נתוני הוידיאו ישירות מסורק המגהפיקסל, כאשר במקביל הוא יוכל לקבל מבוא של נתוני ביניים, המתוכנתים מראש מזיכרון פנימי או חיצוני. עיבוד מוקדם זה מבוצע מבלי לאבד MIPS יחיד מליבות ה-Blackfin המיתכנתות המציעות 1000MIPS של כוח אלגוריתמי נוסף.
מערכת פיתוח Eco כדי להקטין את הזמן לשיווק
הזמן לשיווק וקלות פיתוח היישומים הם אלמנטים קריטיים להצלחה. ADI מעניקה ללקוחות כלי מערכת מתמחים כדי לזרז את פיתוח האלגוריתמים ואימוץ המעבד בזמן הקצר ביותר. בנוסף, ADI מספקת יישומי ייחוס המציגים את השימוש המיטבי של יכולות העיבוד של BF60x.
כיצד להפוך את בטיחות הרכב לכלכלית
ב-Analog Devices פיתוחי ADAS עבור מערכות Vision ומכ”ם נמצאים במוקד. יישומים טיפוסיים המטופלים בVision- ADAS, מכ”ם ADAS או צירוף של שני סוגי החיישן באמצעות שילוב חיישנים:
בעזרת פיתרון ה-ADAS Vision החדש המוקדש המוצע על-ידי Analog Devices בצורת Blackfin BF609 ו-BF608, טכנולוגיית ADAS Vision הופכת לכלכלית כדי לתמוך בפריסות המוניות בתוך כל סוגי הרכב, ואיננה מהווה עוד זכות מיוחדת עבור מכוניות יוקרה. באירופה, Euro NCAP מספקת בצורה עקיפה דרישות אלו עם דירוגי הבטיחות החדשים שלהן, ומגמות דומות ניתן לחוש בכל העולם. בשעה שאנחנו מתבוננים קדימה ביישומי ADAS Vision במאמר זה, טכנולוגיה דומה המפותחת על-ידי ADI תואמת גם למצלמות חכמות בעלות ראייה אחורית אשר זוכות לקידום ניכר על-ידי חקיקה באמריקה הצפונית והמסייעות להורדת העלויות העדיין גבוהות של מערכות ראיית לילה (לדוגמה על-ידי גילוי הולכי רגל וחיות-בר) אל תוך טווח מחירים הרבה יותר אטרקטיבי.
Analog Devices Ltd.
