先進駕駛輔助係統(ADAS)正越來越精密，以至於全自動駕駛的前景似乎不再遙不可及。ADAS的核心是圖像傳感器，由於它們的作用對被動和主動ADAS的整體效能都越來越重要，因此它們的功能性安全越來越重要和受到關注。

 

ISO 26262車輛安全標準和汽車安全完整性等級(ASIL)概念的引入強調了對功能性安全的要求。

 

對於汽車設計人員來說，了解ASIL非常重要，它用於和與ADAS中的圖像傳感器有關。了解故障檢測技術、潛在故障的性質及其對數據可靠性的影響、故障的修正和累積對精密的ADAS整體功能性安全的影響也是至關重要的。

 

最新的ADAS係統包括多個圖像傳感器，能夠檢測和識別各類危險，包括行人、jingtaiwutihecheliang。chuanganqinenggougenjuweixianguijishibiehetongxinshifouxuyaocaiqurenhebimianxingdong。suoyouzhexiejiyujiqishijiaodexitongdouyouyigegongtongdian
，najiushichuanganqidequanbuhuobufenguzhangkenenghuichanshengqianzaideyanzhongshenzhiweijishengmingdehouguo。

 

ASIL概覽

 

功能安全或ASIL是專為車輛製定的一種基於標準的安全製度/標準

，它起源於ISO 61508
，這是一種全麵的工業安全標準

，但目前正在作為一個獨立的標準(ISO 26262)發展，以跟上特定的汽車需求和迅速發展的汽車技術。

 

ISO 26262涵蓋安裝在“成批生產乘用車”中的電氣和電子係統，雖然許多標準隻是對進行認證的產品必須滿足的一係列測試和條件強製要求，但ISO 26262是shi一yi個ge基ji於yu風feng險xian的de標biao準zhun。這zhe意yi味wei著zhe它ta界jie定ding了le一yi個ge流liu程cheng，評ping估gu危wei險xian情qing況kuang風feng險xian和he確que定ding並bing實shi施shi安an全quan措cuo施shi以yi控kong製zhi係xi統tong故gu障zhang。該gai方fang法fa還hai希xi望wang檢jian測ce和he控kong製zhi隨sui機ji故gu障zhang


，或huo至zhi少shao盡jin可ke能neng減jian輕qing其qi影ying響xiang。

 

圖像傳感故障類型

 

典(dian)型(xing)的(de)圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)一(yi)個(ge)相(xiang)對(dui)複(fu)雜(za)的(de)子(zi)係(xi)統(tong)，包(bao)含(han)一(yi)係(xi)列(lie)光(guang)敏(min)元(yuan)件(jian)
，將(jiang)入(ru)射(she)光(guang)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)模(mo)擬(ni)電(dian)信(xin)號(hao)。然(ran)後(hou)將(jiang)這(zhe)些(xie)信(xin)號(hao)數(shu)字(zi)化(hua)，使(shi)它(ta)們(men)能(neng)夠(gou)被(bei)存(cun)儲(chu)
、處理和傳送到ADAS係統，以便進一步分析

，例如障礙識別。

 

圖1：典型的圖像傳感器框圖

 

在功能性安全領域，“不安全的故障”是可能導致ADAS係統做出錯誤決策的原因。這可能涉及從完整的傳感器故障到傳感器的單個像素、行或列故障，或模擬/數字電路中的問題。典型的故障可能包括“卡住”像素、電噪聲效應
、缺失行
、缺失列、移位像素、傳輸錯誤或色偏。

 

 

圖2：模擬電路中的一個故障示例

 

隨著目標檢測算法越來越精密
，常常檢測到小至10×10的像素，較小的故障能“誤導”ADAS係統。事實上
，故障檢測是個相當大的挑戰，部分原因是模擬和數字領域的故障性質和類型不同，也是由於現代傳感器像素數高。

 

 

檢測故障的方法幾乎和故障類型一樣多。例如
，主機處理器可以相對容易地檢測出卡住的像素
、行或列，但隨著傳感器像素數的增加
，將變得耗時和耗資源。通過使用內置錯誤檢查的發射器和接收器，可以檢測-甚至糾正-傳輸錯誤。該方案不會對係統處理器施加負載，但會增加整個係統的成本。

 

使用ADAS係(xi)統(tong)處(chu)理(li)器(qi)檢(jian)測(ce)故(gu)障(zhang)有(you)很(hen)多(duo)缺(que)點(dian)。首(shou)先(xian)，有(you)大(da)量(liang)的(de)細(xi)微(wei)故(gu)障(zhang)類(lei)型(xing)無(wu)法(fa)在(zai)係(xi)統(tong)級(ji)檢(jian)測(ce)到(dao)，包(bao)括(kuo)色(se)偏(pian)或(huo)基(ji)於(yu)噪(zao)聲(sheng)的(de)問(wen)題(ti)。另(ling)一(yi)個(ge)缺(que)點(dian)是(shi)係(xi)統(tong)級(ji)故(gu)障(zhang)檢(jian)測(ce)的(de)成(cheng)本(ben)；考慮到潛在故障類型的數量以及需要檢查的像素、行和列的數量之大，需要非常高性能的CPU、GPU和存儲器。即使費用可以接受
，增加的複雜性也會影響整個ADAS係統的有效性、響應和能效。

 

這導致了係統級故障檢測中最令人關注的方麵-運行所有算法所需的時間。當處理器正在計算數字時，車輛可能會迅速接近障礙物

，或者行人，可能會造成災難性的後果。

 

 

現代圖像傳感器包括許多集成的測試功能，例如執行循環冗餘檢查(CRC)的能力以檢測傳輸中的故障，或在計數幀
、行或像素時執行更多計數的能力，從而確保發送了正確的幀。

 

danggongnengxinganquanxitongbeineizhidaochuanganqizhongshi
，xitongdezuoyongbeijianhuaweijiandandijianzhazhuangtaizhishiweihuojicunqi

，zhexiezhuangtaizhishiweihuojicunqilijizhishiguzhang
，erjihumeiyouxiaohaoxitongziyuan。zheyeyiweizhebuzaixuyaogaoxingnengdeCPU、GPU和存儲器，從而降低了係統成本和複雜性。

 

低延遲ADAS係統的一個關鍵指標是故障檢測時間間隔(FTDI)
，它是ADAS係統檢測故障所需時間的度量，而容錯時間間隔(FTTI)是係統響應所需的時間

，使係統恢複到安全狀態。

 

 

圖3：係統檢測FDTI(頂)對比傳感器檢測FDTI(底)

 

如圖3所示，當將故障檢測內置到傳感器中時，檢測時間會大大縮短，從而使係統有更多的時間在危險事件可能發生之前恢複到安全狀態。

 

一款現代圖像傳感器：AR0233AT

 

最新的圖像傳感器之一是安森美半導體的AR0233AT。該260萬像素1/2.5英寸 的器件是專為包括ADAS係統在內的許多汽車應用而設計的。

 

該背照式(BSI)技術采用3.0微米像素
，提供出色的微光性能，單次曝光超過95分貝(dB)。片上高動態範圍(HDR)提高微光性能至超過140 dB，或抑製LED閃爍的120 dB。

 

安全性是該傳感器的核心，該器件符合ISO 26262 ASIL-B標準和AEC-Q100 Grade 2。具有超過8000個注入故障的一個完整的安全封裝，可供設計人員使用。

 

 

隨著ADAS係統日益普及並在車輛設計中更多的影響決策和用以避免危險，我們越來越依賴於它們。因此，它們現在歸入ISO 26262的範疇。ISO 26262是針對乘用車的功能性安全標準，該標準要求采用“自始至終”的方法來識別危險，盡可能減輕它們的影響。

 

鑒於圖像傳感器的複雜性
，以及越來越多的像素需要檢查，加上大量可能的故障情況
，將檢查工作交給ADAS係統不大可能取得成功，反而肯定增加成本。

 

因此，用於ADAS係統的最新圖像傳感器采用了自我檢測技術
，這不僅加快了故障檢測流程，還意味著所有ADAS係統的處理能力都可用來做出避免危險的正確決策，從而使我們的道路更加安全。