隨著新基建戰(zhàn)略的持續(xù)落地，人工智能和汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，無人駕駛技術(shù)已步入快車道。然而在實現(xiàn)真正自動駕駛之前，將經(jīng)歷一個高級輔助駕駛（ADAS）時代。

高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）幫助駕駛員完全避免碰撞，大幅減少道路交通事故和相關(guān)傷亡。這些系統(tǒng)的反應(yīng)速度比人類更快，能夠始終保持警惕，已廣泛應(yīng)用和部署到各種汽車領(lǐng)域，涵蓋了從高級到經(jīng)濟型汽車等各個領(lǐng)域。

高級駕駛輔助系統(tǒng)的應(yīng)用場景包括：? 車載攝像頭? 車載雷達

車載攝像頭

車載攝像頭可提供最高質(zhì)量的視頻和HDR圖像，增強內(nèi)部和外部場景可視性， 提高對周圍環(huán)境的全方位感知，其應(yīng)用市場預(yù)計在未來幾年將實現(xiàn)兩位數(shù)的穩(wěn)健增長。

DMS 駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)

駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)DMS持續(xù)監(jiān)測駕駛員的頭部運動，識別困倦和分心跡象，使汽車系統(tǒng)能夠生成警告提示，保護乘員的安全。據(jù)交通管理局估計，大約95%的道路交通事故是人為錯誤造成的，其中許多可以使用DMS等系統(tǒng)避免。2020年歐洲交通事故死亡人數(shù)接近19，000人，最近頒布的法規(guī)要求歐洲所有新車平臺和現(xiàn)有車型平臺分別在2024年和2026年安裝駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)DMS。美國交通死亡人數(shù)是歐洲的兩倍，美國國家運輸安全委員會 （NTSB） 建議所有的半自動駕駛車輛安裝DMS系統(tǒng)。

意法半導(dǎo)體最新推出的全局快門圖像傳感器，讓駕駛員監(jiān)控安全系統(tǒng)經(jīng)濟又可靠。新全局快門傳感器VB56G4A充分利用意法半導(dǎo)體自有的背照式3D堆疊（BSI-3D） 圖像傳感器先進制造技術(shù)。與第一代DMS常用的傳統(tǒng)前照式（FSI）傳感器相比，背照式解決方案的感光更靈敏，尺寸更小，可靠性更高。

“司機可能沒有意識到疲勞或分心駕駛是不安全的，DMS自動檢測駕駛行為，可消除安全不確定因素，保護所有乘員以及其他道路行人的安全。我們最新的全局快門傳感器擁有很好的靈敏度且體積小巧，簡化了 DMS系統(tǒng)硬件設(shè)計，降低了系統(tǒng)總體成本，讓客戶和合作伙伴能夠提供高性能、可靠的符合法規(guī)的DMS系統(tǒng)。”

意法半導(dǎo)體目前正在向主要客戶提供新款傳感器的樣片，計劃于2023年初投入量產(chǎn)，并部署在2024年的車型上。

VB56G4A技術(shù)細節(jié)

與卷簾快門圖像傳感器相比，全局快門傳感器具有很大優(yōu)勢。通過將所有像素同時曝光成像，全局快門傳感器可以與NIR紅外光源同步操作，從而改善光源子系統(tǒng)的功耗預(yù)算。此外，新款傳感器的量子效率（QE）很高，在940nm近紅外波長達到27%，線性動態(tài)范圍高達60dB，因此可以用一個簡單的低功率的不可見光LED發(fā)射管為傳感器提供充足的光源。在白天或夜間駕駛以及在明亮或陰暗條件下，可見光譜之外成像還可以確保圖像傳感器的光譜響應(yīng)一致性。

該傳感器的高量子效率結(jié)合僅2.6μm的像素尺寸，有助于降低總功耗和攝像頭尺寸。此外，集成的自動曝光控制功能可以最大限度地減少系統(tǒng)與傳感器的交互，降低傳感器的使用難度，簡化應(yīng)用軟件設(shè)計。

新傳感器還具有靈活的工作模式，有助于優(yōu)化系統(tǒng)功能和性能，其中包括可編程4幀上下文序列、與傳感器積分時間同步的照明控制輸出、外部幀開始信號輸入、暗度自動校準、缺陷像素動態(tài)修正、圖像裁剪和鏡像/翻轉(zhuǎn)圖像讀出。

外部連接包括八個可編程通用輸入輸出（GPIO） 引腳和一個雙通道MIPI CSI-2發(fā)射器接口，每通道運行速度高達1.5 Gbps。新款傳感器全分辨率最高傳輸速率是每秒88 幀（fps），并且在60 fps時的典型功耗為145mW。

DMS+OMS（駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)+乘客監(jiān)控系統(tǒng)）

乘客監(jiān)控系統(tǒng)（OMS，Occupancy Monitoring System）是DMS系統(tǒng)的延伸，可以通過監(jiān)測座艙內(nèi)乘客的感知數(shù)據(jù)來進一步提升汽車的安全性能。安全帶警示功能是最傳統(tǒng)的OMS功能之一。OMS還可以幫助判斷車內(nèi)乘客是否已經(jīng)安全坐好，是否有兒童或?qū)櫸飭为氝z留，乘客是否系安全帶等。

VB1940、VD1940是具有卷簾快門和全局快門模式的5.1 MP汽車級圖像傳感器，可實現(xiàn)NIR和RGB的全圖像分辨率和性能。在卷簾快門模式下，VB1940、VD1940通過MIPI CSI-2接口，將短曝光和長曝光結(jié)合起來，產(chǎn)生單個HDR彩色幀輸出。此外，用戶還可以激活將RGB NIR模式轉(zhuǎn)換為RGGB格式的功能。RGGB格式與任何標準汽車ECU（電子控制單元）都兼容。

在全局快門模式下，RGB像素將NIR圖像放大到全分辨率。通過獨立顯示NIR和RGB像素，可實現(xiàn)NIR信息的創(chuàng)新應(yīng)用。

該傳感器在2560 x 1984分辨率格式下每秒捕獲圖像高達60幀。該器件可通過 I2C 串行接口進行完全配置，還通過可編程上下文進行靈活的幀到幀配置更改。在多達32個要素的通用循環(huán)中最多可以對四個上下文進行排序。

該傳感器設(shè)計為SEOOC（獨立于環(huán)境的安全要素），兼容ISO26262標準和ASIL-B安全等級，還配備有全套的網(wǎng)絡(luò)安全功能。

主要特性

? 汽車兼容性

工作結(jié)溫：-40°C 至 125°C

符合 ISO26262 標準，支持 ASIL B 系統(tǒng)集成

網(wǎng)絡(luò)安全功能

? 混合 5.1 MP 全局和卷簾快門功能

3D 堆疊傳感器 40 nm/65 nm

5.1 MP 傳感器 （2560 x 1984）

2.25 μm x 2.25 μm BSI（背照式）像素

RGB/NIR 像素技術(shù)，具有 RGB NIR 4x4 模式

圖像陣列尺寸：5.8 毫米 x 4.5 毫米

光學(xué)格式 1/2.5 英寸

裸片或 OBGA 封裝

? 創(chuàng)新特性

雙曝光控制（RGB 和 IR）

片上拜耳化 ISP（圖像信號處理器）

片上彩色 HDR（高動態(tài)范圍）融合

片上 NIR 智能放大

4 個可編程上下文，以通用順序排列，最多包含 32 個要素

? 接口

四通道發(fā)射器 MIPI CSI-2，每通道高達 1.5 Gbps（MIPI CSI-2 版權(quán)所有 2005-2010 MIPI Alliance， inc. 攝像頭串行接口 2 （CSI-2） 版本 1.0 的標準）

6 個可編程 GPIO（通用輸入/輸出）控制 LED（發(fā)光二極管）

□ 輸出與傳感器集成周期同步□ PWM（脈寬調(diào)制）控制

快速模式加 I2C 控制接口

? 獨有的圖像性能

峰值量子效率 25% @ 940 nm

在卷簾快門模式下高達 100 dB 的 HDR 線性動態(tài)范圍

在全分辨率下每秒高達 60 幀

超低噪音

車載雷達

車載雷達是高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的重要組成部分。短程和遠程雷達傳感器實時監(jiān)測車輛周邊環(huán)境，為ADAS系統(tǒng)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，以提高駕駛員的安全性和舒適性。從短程（SRR）到遠程（LRR）應(yīng)用，車載雷達提供高通用性和高精度，是L0/L3輔助駕駛系統(tǒng)和L4/L5自動駕駛系統(tǒng)不可或缺的組成部分。

ST提供基于24 GHz的雷達解決方案，專為滿足汽車安全完整性等級（ASIL）嚴格要求而設(shè)計，包含全面的汽車雷達收發(fā)器和電源管理IC產(chǎn)品組合。此外，ST還提供大量汽車保護產(chǎn)品。

24 GHz 雷達

ST的24GHz雷達方案是ST汽車電子部門和第三方為應(yīng)對ADAS的市場需求，合作開發(fā)的后向角雷達方案。

該方案是基于ST的雷達收發(fā)芯片STRADA431和ST單片機開發(fā)的高性能角雷達方案：探測距離高達100米，測距精度：± 0.6米；輸出功率（EIRP）：20dBm；水平方向波束寬度： ± 40度，垂直方向波束寬度：12度，測角精度： ± 0.5度；速度測量范圍：± 50米/秒，測速精度：± 0.5米/秒; 數(shù)據(jù)更新率：20Hz/秒；輸出模式：CAN + LED驅(qū)動（最大5V/50mA的驅(qū)動電流）。主要應(yīng)用包括：

盲區(qū)檢測（BSD）；

并道輔助（LCA）；

開門預(yù)警（DOW）；

倒車預(yù)警（RCTA）。

方案系統(tǒng)框圖如下：

▲方案系統(tǒng)框圖

該方案評估板：

▲評估板

該方案的特點及優(yōu)勢：

方案自適應(yīng)識別左、右安裝位置，無需區(qū)分左、右雷達

自動獲取車速，不再需要使用OBD控制器獲取車速

來車，跟車，超車均可準確跟蹤

環(huán)境適應(yīng)性，無懼暴曬霜凍，-40°C~+85°C穩(wěn)定可靠工作

IP67標準，防水密閉結(jié)構(gòu)，無懼水塵

小型化設(shè)計，外形尺寸僅為94.3mm53.2mm22.8mm，適用于所有車型

STRADA431芯片的特點及優(yōu)勢：

最大支持1發(fā)3收天線

最大發(fā)射功率為13dBm

內(nèi)部集成低相噪VCO

支持分頻輸出750MHz、1.5MHz、23kHz

內(nèi)部集成IF可調(diào)增益放大器（最大增益60dB）

內(nèi)部集成IF可調(diào)BPF

滿足AEC-Q100

ST SPC58系列車規(guī)級 MCU 可應(yīng)用于方案中，作為雷達信號處理器。

基于上述方案，ST通過合作方提供下列支持，便于客戶快速入門和開發(fā)：

評估演示板

深度合作的情況下可以提供參考源代碼和設(shè)計文檔