汽车ADAS

高级驾驶员辅助系统(ADAS)技术不断发展,主要受汽车法规和消费者需求的推动。ADAS帮助驾驶员保持在驾驶环境的顶部,以获得更轻松、更安全、更舒适的驾驶体验。ADAS是初始驾驶员辅助(DA)系统和完全自主汽车之间的重要一步,典型的解决方案包括各种数字传感器,如雷达、激光雷达和数字CMOS摄像头,用于捕获、融合和处理来自车辆驾驶环境的数据。流行的基于ADAS摄像头的功能有:

  • 多摄像头360度的围观
  • 后视摄像头停车辅助
  • 车道偏离警告(LDW)–基于线路检测算法,通知驾驶员无意的道路车道偏离
  • 行人检测器(PD)–基于目标检测算法,配置用于检测车辆前部的行人
  • 前向碰撞警告(FCW) -基于目标检测算法,配置用于检测前方行驶路径中的多辆车辆
  • 交通标志识别(TSR)–基于目标检测和分类算法,从车辆环境中检测和识别交通标志

下载白皮书:基于Xilinx Zynq的ADAS开发平台

图1:TySOM-3-ZU7EV 图2:FMC-ADAS扩展卡

随着ADAS技术的不断发展,对高性能可再编程平台的需求前所未有。Aldec提供ADAS开发平台,包括基于TySOM嵌入式开发板FMC-ADAS分机卡。

图3:FMC-ADAS功能

ADAS应用程序包含以下特点:

图4:ADAS解决方案处理细节

主要特点

  • 一个嵌入式开发板(TySOM-3-ZU7EV/TySOM-2-7Z100/TySOM-2-7Z045/TySOM-2A-7Z030),FMC-ADAS硬件平台
    • 双核/四核ARM Cortex-A9 APU + 1GB DDR3内存
    • 可编程逻辑(PL)用于定制硬件加速器和外围控制器
    • 用于人机接口设备(HID)的板载连接器:USB3.0,USB2.0,以太网,HDMI, QSFP+, Wi-Fi/蓝牙
    • 带有5个相机连接器的FMC-ADAS基于DS90UB914Q反序列化器、超声波和激光雷达传感器连接器以及蜂鸣器装置
    • X4汽车宽镜头192度HDR蓝鹰摄像机和1x 52度
  • 多摄像头环绕视图、驾驶员睡意检测和智能后视参考设计,包括硬件、固件和软件部件
    • 嵌入式Linux操作系统,在HDMI屏幕上有命令行接口
    • 视频输入端口(VIP)摄像机接口的V4L2兼容实现
    • 超声波传感器的硬件/软件支持
    • 蜂鸣器设备的HW/SW支持
    • 实现兼容DRM的HDMI输出接口
    • 使用Xilinx SDSoC工具加速4个摄像头同时传输、边缘检测和帧与关键部件合并的Linux用户应用程序

解决方案内容

  • 一个嵌入式开发板(TySOM-3-ZU7EV/TySOM-2-7Z100/TySOM-2-7Z045/TySOM-2A-7Z030),FMC-ADAS分机卡和Riviera-PRO高级RTL仿真/调试平台(可选)
  • 技术文档、教程和白皮书
  • 多摄像头环绕视图,司机困倦检测和智能后视图参考设计快速启动指南
  • 多摄像头环绕视图,司机困倦检测和智能后视图参考设计二进制文件
  • SDSoC硬件平台包(板支持包-BSP)
  • Blue Eagle摄像头Linux设备驱动程序源代码
  • Linux用户空间应用程序源代码
  • 一年期凭单Xilinx Vivado设计套件(最新版本)
  • 一年期凭单Xilinx-SDSoC工具(最新版本)


鸟瞰

鸟瞰图是一种用于汽车ADAS技术的视觉监控系统,可以提供360度的自顶向下的视图。这个系统的主要好处是帮助司机安全地停车。然而,它可以用于车道偏离和障碍物检测。Aldec设计并创建了一个鸟瞰应用程序,以帮助ADAS设计师。方法实现此应用程序TySOM-3-ZU7EV嵌入式开发板FMC-ADAS女儿卡和四台蓝鹰相机,每台都有192度宽镜头,每秒30帧。硬件设置和输出如下图所示。

代码中计算量最大的部分从ARM Cortex-A9卸载到使用Xilinx SDSoC的Xilinx®Zynq Ultrascale+MPSoC设备的FPGA部分™ 实现实时处理性能的目标。本演示的设计过程包括6个阶段,使用FPGA和ARM处理器完成,如下所示:

  1. 帧捕获(ARM处理器)
  2. 帧调整(FPGA)
  3. 消除镜头失真(FPGA)
  4. 视角转换(FPGA)
  5. 创建最终图像(ARM)
  6. 显示结果(ARM)

下图显示了此实现的详细信息。


多摄像机环绕视图

ADAS多摄像头环绕视图技术是一种可用于当今中高成本车辆的泊车辅助系统。主要功能是在车辆周围安装一套4个HDR宽镜头摄像头,以便在单个屏幕上360度查看周围环境。参考设计实时采集、处理和显示4个同步摄像机视频流。代码中计算量最大的部分从ARM Cortex-A9转移到了FPGA部分Xilinx®zynq - 7000 All-ProgrammableXilinx®Zynq Ultrascale+MPSoC设备使用Xilinx SDSoC™工具,实现了实时处理性能的目标。加速部分包括边缘检测、色彩空间转换和帧合并任务。边缘检测器用于突出车辆周围人眼不易注意到的可能障碍。

多摄像机环绕视图

图5:多摄像头环绕视图处理细节


驾驶员睡意检测

如今,大多数车祸的发生都是由于驾驶员,特别是卡车驾驶员的嗜睡。如今,为了防止此类碰撞,智能车辆中使用了一种特定的摄像头,以在早期阶段实现驾驶员的嗜睡。Aldec的ADAS解决方案还通过使用一个为驾驶员分配的HDR摄像头包含此功能。Pixe此应用程序使用基于强度比较的目标检测(PICO)算法,因为其处理速度快且易于修改。在此应用程序中,代码中计算量最大的部分从ARM Cortex-A9卸载到Xilinx®zynq - 7000 All-ProgrammableXilinx®Zynq Ultrascale+MPSoC设备使用Xilinx SDSoC™工具,实现了实时处理性能的目标。加速部分包括颜色空间转换和直方图均衡化。下一步是人脸检测、眼睛检测和眨眼检测。在决策区,如果司机被检测到睡眠,蜂鸣器就会响起。下图显示了司机困倦检测应用程序的步骤。

图6:驾驶员睡意检测处理细节


智能后视摄像头

今天的现代汽车都有一个后视镜作为基本功能,它可以让司机在倒车时监控车辆的尾部。汽车级的百万像素HDR摄像头、超声波传感器和HID (Human Interface Devices)是将后车牌摄像头变成智能解决方案的关键部件。参考设计运行在TySOM-2板上,在嵌入式Linux操作系统的控制下,提供了一种简单的方法来收集、融合和处理多个数字传感器同时产生的多个数据,使用最好的ARM处理系统(PS)和位于其上的可编程逻辑/FPGA (PL)侧Xilinx zynq - 7000 All-Programmable设备。处理后的数据用于将可视警告覆盖在后视镜视频流上,并用于在车辆附近可能有障碍物的情况下产生声音警报。

智能后视摄像头

图7:智能后视处理详细信息

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