基于FPGA平台的驾驶辅助应用加速发展

过去10年时间里，驾驶辅助应用中快速发展的另一个领域是汽车巡航控制。

OEM厂商提供标准巡航控制功能已经有几十年的时间，但这些系统并不具备智能性。在传统的汽车巡航控制方式下，用户可通过按键设定汽车的速度。但是，如果司机不够专注，汽车就将保持这一速度，从而有可能驶向路边或直接撞向前面的车辆或物体。

大约8年前，奔驰开始在其S级汽车中安装被称为自动巡航控制的智能驾驶辅助系统，利用前向雷达来测量与前车之间的距离。司机按下按钮，选择他们希望与前车保持2秒、3秒或更长时间的行车间距(headway)，然后，系统会自动调节速度，以保持指定的行车间距。

Barnden表示最近推出的第二代自动巡航控制系统实际上还可以控制制动。“如果前面的车减速而离你的车太近，系统会稍微刹车以保持设定的2秒或3秒的安全车距。”

同样，如果前面的车辆缓慢前行，自动巡航控制系统也会减速慢行，始终保持与前车的安全距离。

Barnden认为，尽管这种系统比传统的巡航控制更为高级一些，但根据驾驶辅助系统的标准，此类自动巡航控制仍然只是众多基本高级系统中的一个。更先进的自动巡航控制系统还可以帮助发动机安全地处理停停走走(stop-and-go)的情况，可适应快速的速度变化，并始终保持合理的距离。实际上，有些系统现在就可以做到这一点了。

2007年，OEM厂商售出了100万辆配有自动巡航控制系统的汽车。Barnden预期随着这一技术的大众化部署，这一数字会大幅增长，特别是在欧洲和日本。

实际上，OEM和供应商已经在加快研发结合了摄像头与雷达系统的第三代自动巡航控制系统，保证汽车在其车道上的速度，并且还可以预测因为其它车辆并道所带来的危险(如靠得太近)。

Barnden说：“第三代系统增加了更多智能性，能够更好地预测前面的危险离你有多远。根据这些数据，系统还可以确定在何种情况下可以忽略这种危险，或者是发出报警信号并采取预防性措施以避免撞车。”

夜视系统与威胁评估

驾驶辅助系统的另一个发展领域是帮助司机更清晰地看清前方的路况。

一个基本的例子是夜视。此类系统通常采用红外照明或热成像技术的摄像头，并利用汽车的导航系统向司机显示热敏感或红外图像。夜视系统对于夜间及时分辨并避免撞上行人和动物非常有用。由于夜视技术目前成本尚高，因此OEM通常仅在其最高端车辆(如奔驰S级和宝马7系列)中才提供这一系统。然而，随着技术的演化，夜视系统将会逐渐进入主流车辆。

OEM厂商2007年在全球范围内售出了约80万辆配有夜视系统的汽车。Barnden预期2015年这一数字将会增长到300万辆。

车道偏离报警系统

驾驶辅助系统的另一应用是车道偏离报警系统。

OEM厂商提供的盲点探测系统利用位于汽车侧面或后端的雷达传感器或摄像头来监视是否有其它车辆接近司机的盲点。如果有，系统会显示报警灯通知司机，这样就可以减少司机回头的时间，从而让他们更好地集中于前方路况。

Barnden正在观察盲点探测系统是否会形成新的市场。他指出，2007年汽车行业售出的装备有盲点探测系统的汽车约为30万辆。通常，OEM厂商仅在高端车型中提供此类系统，如奥迪Q7豪华版SUV。

Barnden认为，将盲点探测系统与其它驾驶辅助系统相结合，将会变得更具吸引力。例如，如果司机分神察看盲点区域的情况时，自动巡航控制系统会检测到速度下降并做相应调整。

Barnden说：“这也是为什么驾驶辅助系统如此有趣的原因，所有这一切结合起来将会大大改变驾驶体验，为司机提供有用的建议。”

Barnden认为另一项新兴的驾驶辅助技术——车道偏离报警系统颇具潜力，而且FPGA在这些系统中的应用也前景可观。

车道偏离报警系统通常采用安装在后视镜上的摄像模块来收集前方道路的图像。Barnden说：“系统中通常采用DSP(近来也更多地采用FPGA)进行算术运算，识别路面的白色车道线，帮助司机确定所处的车道。如果司机犯困或忙于调节收音机频道时汽车突然转向另一车道，系统会发出声音报警、轻摇司机座位或振动方向盘来提醒司机。”

如果司机在更换车道前打了转向灯，那么系统不会发出警报。因此，这一技术不仅可以在司机意外偏离车道时进行报警，还可以促使司机养成良好的驾驶习惯。

目前，OEM厂商在其最高端车型(如标志雪铁龙、宝马、凯迪拉克和别克)中安装了车道偏离报警系统，2007年，这些车型售出了不到100万辆。 Barnden说：“作为增长最快的应用之一，未来十年内配备这一系统的汽车将会增长到1700万辆。预计到2015年会有1/4的汽车采用这一技术。”

与车道偏离报警系统类似，另一项新兴的驾驶辅助技术——标志识别(sign recognition)也采用前视摄像头来读取道路两侧的交通标志。Barnden表示：“假如系统看到一个限速标志并检测到汽车刚刚驶过该标志，那么就会在仪表盘的显示屏上显示当前区域限速30mph。系统也会显示司机没有注意到的标志，如‘红灯禁止右转’等。”

Barnden认为，交通标志识别系统仍然处于开发阶段，在推向市场之前仍然必须克服一些挑战。 例如，如果驾车经过一系列非常靠近的标志，系统必须决定优先显示什么标志。一块路标可能显示“限速35mph”，而另一块则显示“前方有滑坡”，很明显，系统应当优先显示更紧急的标志。

Barnden表示：“这一技术非常有用。驾驶辅助系统可以将信息提供给司机，但驾车的责任仍然在司机本人。”

未来：FPGA平台推动传感器融合

尽管在过去10年时间里，驾驶辅助系统在所有这些方面的发展都很迅速，但专家认为真正的创新才刚刚开始。事实上，负责设计驾驶辅助系统和其它汽车电子系统的设计人员正在致力于将所有这些功能结合起来。例如，利用一组传感器完成多项任务，并将它们与汽车中的其它ECU相连。这样就可以降低系统成本以及系统连接的布线复杂性，从而降低燃料消耗。最终，汽车会变得更舒适并且更环保。

整合这些先进系统的关键是采用FPGA平台。许多使用超声波、雷达和摄像头传感器技术的第一代和第二代系统都依赖于DSP、或DSP与FPGA的组合来完成驾驶辅助系统所需要的快速计算。但是，随着驾驶辅助系统变得更为复杂，特别是开发人员寻求利用一组传感器来完成多项驾驶辅助系统任务，专家认为，仅采用 DSP的系统无法高效地完成工作。因此，FPGA的作用将得到扩展。