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360度全景环视和自动泊车系统
adminlh 2020-03-18 阅读量:147

深夜开车回家,却发现自行车、体育器材和庭院修剪机鸠占鹊巢,你多么希望车库能为爱车保留一席之地。

风雨交加的早上,办公楼停车场已是虚位难觅,空车位与你仿佛隔了一条鸿沟。;周五晚上想去市中心放松,必须要确定可以为爱车找到栖身之地且能够在停车入库后正

常打开车门,否则欢乐时光无从谈起。


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驾驶员难免遇到行程匆忙、回避麻烦或寻求便利的;情况,在这些常见场景中真是有苦难言。;幸运的是,自动驾驶功能将缓解这类尴尬,提供;更便利、舒适的驾驶体验,即使是泊车这种日常;操作也不在话下。


基础环视系统为驾驶员提供可视化提示,从而让他;们更加全面地了解周围环境。通过深度学习汽车摄;像头捕获的视频图像,可提供更高级的服务,如检;测空的停车位、自动泊车和启用无人驾驶的“自动;代客泊车”功能。


这些自动功能(包括多摄像头输入、视觉感知和场;景创建)需要汽车具有强大的处理能力。高级驾驶;辅助系统;(ADAS);应用的处理器需要具有整合数以;兆字节的视觉数据或其他传感器数据的能力,从而;为汽车创建一个经过解读的环境,在有/无驾驶员的;情况下均支持低速、安全操控车辆。针对这一挑战,;德州仪器;(TI);专门设计了Jacinto™;7;处理器系列。


在此白皮书中,我们将说明汽车客户如何借助;TI;;Jacinto;TDA4VM;器件构建;ADAS;应用,从而实现辅;助和全自动泊车功能,还将提供各类细分的汽车市;场(紧凑型、中型、大型和豪华版)对;Jacinto;TD;A4VM;处理器芯片和软件平台的技术要求,并介绍如;何引入实现安全、舒适的全自动泊车所需的技术。


自动泊车和泊车辅助系统;根据泊车辅助系统的不同功能,该系统可分为三个;基本类型。表;1;对这三种类型进行了详细的介绍。


基础环视系统使用多个摄像头输入为驾驶员提供汽;车周围区域的;360;度全景视图。摄像头输入拼接;到以汽车为中心的俯视图中。该图像以可视化的形;式提供给驾驶员,以提供手动泊车辅助。显示汽车;与物体、路缘或停车线相对位置的多个图层的叠加;增强了环视图像的可用性。

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下一个类型的泊车辅助系统是半自动泊车系统。这;类系统综合了摄像头、超声和位置信息,能够生成;更详尽的汽车周围环境图片,从而在某种程度上实;现了自动泊车。借助上述信息,汽车将完成基本的;泊车操作,即通过控制转向、制动、加速和换档,;自动停在(或驶离)可用的水平或垂直车位。在这;类场景中,驾驶员首先需找到一个空车位,且仍对;负责自动泊车的系统进行完全控制(如需要)。


全自动代客泊车系统会接手后续步骤,控制汽车全;自动驶入和驶离界限分明的停车场。泊车过程中,;驾驶员会让出确定可用车位后对车辆的控制。这一;应用需要更多的传感器输入和更复杂的处理和算法,;从而可靠、安全地自动完成泊车。


从基础环视功能到全自动代客泊车,各个方案;对传感器、数据及数据处理的需求越来越高。;为实现这些应用而配置的处理器片上系统;(SoC);需要:

•图像输入,

•通用处理,

•加速特定的深度学习任务,多层叠加的图像渲染,以及有助于确保系统安全运行的符合汽车安全完;整性等级;(ASIL);的处理。


表1 详细说明了各个系统类型所需的算法和片上;功能。;所有这些功能所需的绝对性能,如深度学;习万亿次运算每秒;(DLTOPS)、每秒百万条指令;(DMIPS)、每秒十亿次浮点运算;(GFLOPS);或图像;信号处理器;(ISP);或硬件加速器;(HWA);引擎的百;万像素处理功能,可进一步将系统类型进行细分。


TDA4VM 处理器的 Jacinto 系列如何应 对环视和自动泊车挑战


正如你通过表;1;可能了解的情况一样,汽车制造商;的系统架构师和业务团队以及一级供应商在将这些;功能引入到汽车生产的过程中,面临若干挑战。首;先,汽车制造商希望在各个车型上安装一系列功能

经济车型配备简单环视功能,中型车和豪华车配;备增强的感知和自动化水平。各个车型配备与其价;格相符的设备:经济车型无法与高端奢华车型配备;相同的电子装置。针对每一车型的不同软件,开发;和验证处理器平台不仅费时,而且成本高昂。


有一种解决方案可通过向基础设计添加其他传感器;和摄像头将低端汽车升级为高端汽车,一级供应商;青睐能提供实施这种解决方案常见方法的平台。重;复利用硬件和软件资产可提高必要的开发效率,从;而最大限度地降低不同产品的研发成本并加快其进;入市场速度。


Jacinto;TDA4VM;处理器系列和;TI;的处理器软件开;发套件;(SDK);相结合,为;OEM;和一级供应商解决;这一问题提供了新的方法。该处理器可通过异构处;理提高应用性能并降低功耗,使其适用于散热和尺;寸受限的嵌入式空间。


TI 的Jacinto;TDA4VM;SoC;采用硬件加速器、专用处理器核心、数字信号处理;器(DSP)、通用处理器和微控制器;(MCU),可帮助;设计人员制定高效的系统解决方案。TI;精选并设计;了各种具有知识产权;(IP);的组件,以帮助解决具;体问题并符合各种终端系统的要求。


表2 说明了简单环视监控应用和更复杂的自动代客;泊车用例中常用的处理步骤和;IP;组件。


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异构方法要求每种处理器内核或加速器使用特定的软件。;可通过更高级的软件理念抽象封装低级软件栈,并针对硬;件优化,从而简化开发并提供高性能访问权限。OpenVX;就是这样的一种免版税开源软件框架,专为实时嵌入式视;觉处理而设计。TI;的;Processor;SDK;通过基于;OpenVX;的例程,展示如何利用;SDK;中的软件组件构建应用(如;环视监控)。


综上所述:Jacinto TDA4VM SoC


泊车辅助和自动化应用基本上都需要采集摄像头和图像传;感器数据,并为处理阶段进行预处理。处理阶段处理图像;数据并执行分析和深度学习算法,从而抽取与泊车应用相;关的主要特性。这一阶段整合(或融合)其他传感器的数;据,从而形成汽车周围环境更全面的感知,并提供给决策;应用,此例中是安全操控汽车驶入和驶离停车位。最后一;步则是以直观的方式向驾驶员展示图像数据,从而帮助他;们安全驾驶车辆。保存视频数据留作日后查看;也很有必要,尤其是在全自动场景中。所有这些操作都必;须在能提供冗余并将任务关键型功能与其他操作进行逻辑(或物理)分区的功能安全环境中进行。


TI在;DA4VM;SoC;的设计中已考虑所有这;些应用要求。基于对该系统的理解和提供高;效、灵活且易用的解决方案的目标,TDA4VM;SoC;包含多种组件来满足采集、处理和渲染;要求。其中的一个主要设计是平衡处理和数据需求,从而确保本地存储有足够的空间且能适当;访问高速外部存储,同时确保处理系统高效运行。


图1所示为;TDA4VM;器件在环视用例中的简化方框图,

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图1.基于TDA4VM;的简化环视系统。


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显示视频和其他传感器输入、显示输出和对压缩视;频文件存储器的访问。表;3;介绍环视和自动泊车;应用的处理阶段,以及支持这些处理阶段的;;TDA4VM;器件的主要特性。;如上所述,TDA4VM;器;件是非常完整的片上系统,适用于这类泊车应用。;芯片解决方案必须拥有与芯片配套的软件环境。;TDA4VM;SoC;由适用于;Linux;的完整软件套件和;;TI;实时操作系统;(RTOS);内核支持。Processor;SDK;套件包括一整套驱动程序、操作系统内核、应;用库、启动例程、基于;OpenVX;的应用框架以及说;明如何在真正的系统应用中使用软件和硬件组件的;应用示例。这些软件开发套件(SDK)都在由;TI提;供的评估板卡上经过了验证。


Jacinto;TDA4;是一个产品系列,其中;TDA4VM;是;本系列的第一款产品型号。该处理器系列的后续产;品将包括同一芯片级;IP;的各种组合,从而为ADAS;市场的各个领域(无论是偏重计算性能的应用还是;对消费类汽车的更多成本优化需求)提供更多优化;产品。由于这些器件采用相同的基本硬件;IP;和软;件架构,因此具有良好的兼容性。为特定型号开发;的软件可重复用于本系列中的其他器件,不仅可以;提高开发效率,还方便在所有汽车型号中引进具有;不同功能子集的完整产品线。您可以使用;Jacinto;系列产品轻松开发向泊车辅助和自动代客泊车方向;发展的环视系统类应用。


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