雷達感測與影像感測完善車載ADAS性能

　　智能型手機成長趨緩，計算機和平板機等終端產(chǎn)品需求下滑，半導(dǎo)體廠商在鞏固本業(yè)的同時，紛紛開始耕耘其他領(lǐng)域，如虛擬實境、資料中心與物聯(lián)網(wǎng)。近期，隨著智慧車輛、車聯(lián)網(wǎng)與自動駕駛車等概念持續(xù)發(fā)酵，車用電子成了當紅炸子雞，此一趨勢由CES2015和2016展會中的展出車輛便可一窺端倪。在此現(xiàn)況下，先進駕駛輔助系統(tǒng)（AdvancedDriverAssistanceSystems，ADAS）就成了IC設(shè)計商在車用領(lǐng)域的一大發(fā)展方向。

　　智慧車輛感測

　　隨著智慧車輛概念逐漸成形，車用電子占整車成本的比例也愈來愈高。根據(jù)統(tǒng)計，每輛車所使用的電子相關(guān)零組件已自2000年的20～25%，躍升至2010年的30～35%，且此趨勢還將持續(xù)。是故，車用半導(dǎo)體需求亦逐年上升，市場規(guī)模自2010年61.5億美元升至2015年84億美元，復(fù)合成長率約為6.4%。

　　若將車用電子領(lǐng)域依安全、娛樂與連網(wǎng)等不同功能來區(qū)分，大體可分為車體電子系統(tǒng)、先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車載資通訊系統(tǒng)（Telematics）與車載信息娛樂系統(tǒng)（In-VehicleInfotainment，IVI）等部分。其中，逐漸受到重視的ADAS系統(tǒng)，在車用半導(dǎo)體的需求成長中扮演關(guān)鍵性角色。以臺灣為例，臺灣暢銷車種中就有NissanTiida1.6/1.6T、FordFocus1.6/2.0/2.0D與LuxgenU6Turbo內(nèi)部分車款配備有ADAS。

　　感測與訊號處理能力

　　ADAS系統(tǒng)多元，較重要的有以下六種：自適式巡航控制、車道偏移警示、車側(cè)盲點偵測、前方碰撞警示、夜視與停車輔助系統(tǒng)。ADAS內(nèi)每一類子系統(tǒng)在運作時，皆不脫離信息的搜集、處理與判斷，以及判斷完畢后系統(tǒng)給予車體指令，使汽車進行不同動作（如警示或控制）等各階段。

　　在這樣的流程中，雷達和攝影機等傳感器，以及MCU或影像處理IC等處理器，就成了最主要的使用元件。整體而言，ADAS子系統(tǒng)采用的感測方式可多于一種。以停車輔助系統(tǒng)為例，當駕駛者進行「停車」動作時，車內(nèi)熒幕上所顯示的后側(cè)影像畫面，與車體過于靠近障礙物時所響起的雷達警示音，即為同時使用影像和雷達感測的結(jié)果。

　　由于影像和雷達具備不同的偵測功能，為更加完善系統(tǒng)的運作，在中高階車種將更多采用影像搭配雷達的駕駛輔助方式，例如上述的停車輔助系統(tǒng)即為一例，此外，自適性巡航控制、前方碰撞警示與車側(cè)盲點偵測系統(tǒng)亦在此列。

　　值得一提的是，ADAS并非所有子系統(tǒng)皆有獨立傳感器，有時不同系統(tǒng)可共享相同的攝影機，例如置于車內(nèi)中央的后照鏡后方可捕捉車體前方影像的前鏡頭，就可同時使用在前方碰撞警示和車道偏移警示系統(tǒng)中，讓后端處理器分別進行運算即可。

　　因此對零組件商而言，致力開發(fā)銷售系統(tǒng)的其他衍生性駕駛輔助功能，成為普遍發(fā)展策略之一。以銷售前鏡頭系統(tǒng)的廠商為例，除了開發(fā)前方碰撞警示、車道偏移警示系統(tǒng)外的行人偵測功能之外，還可根據(jù)客戶需求，以不同算法針對相同硬件啟用不同功能，達到豐富產(chǎn)品線和提升安全等級的效果。

　　車用雷達包含超音波雷達、毫米波雷達與光波雷達等，各有優(yōu)勢。目前ADAS系統(tǒng)最常使用的主流雷達為毫米波雷達，包括頻段為24GHz的短/中距離雷達（偵測距離約50～70公尺）和77GHz的長距離雷達（偵測距離約100～250公尺）。近年來，79GHz頻段的雷達開始受到注目，其精確度為77GHz雷達的2～4倍，探測距離約70公尺左右，屬中距離雷達范疇，有機會取代部分24GHz雷達市場，但由于79GHz在許多國家為尚未開放的頻段，發(fā)展態(tài)勢仍有待觀察。

　　雷達感測與影像感測搭配

　　光波雷達（LightDetectionandRanging，LiDAR）簡稱光達，其測距原理和雷射相似，皆為向目標物發(fā)射波束后，量測反射波回傳所需的時間，進而判斷車體與目標物間的距離。兩者不同之處在于波源，雷達為無線電波，光達則是發(fā)射電磁波，較常使用的光波為紅外光雷射、紅外光或可見光。

　　由于ADAS各系統(tǒng)皆可利用影像作為輔助駕駛的方式之一，使影像傳感器近幾年來成長幅度顯著。在部分中高階車種，1輛汽車可安裝5～7個攝影鏡頭作為不同系統(tǒng)偵測用。以使用7個鏡頭的情況為例，車體前后左右方各1個鏡頭可用于偵測360度環(huán)景影像，后照鏡附近2個鏡頭用于偵測車側(cè)3D影像（盲點偵測），以及后視鏡后方1個鏡頭用于車道偏移和前方防撞系統(tǒng)。

　　影像傳感器所實現(xiàn)的方式主要有CCD和CIS（CMOSImageSensor），CCD成本較高，加上近年來CIS技術(shù)發(fā)展快速，使車用CIS更普遍，需求量逐年成長，預(yù)估2016年全球車用CIS出貨量會超過1億顆。

　　雷達和影像感測若能相互搭配，將達到相輔相成的效果，因此在處理器或MCU中加入整合不同訊號的感測融合技術(shù)，讓處理器能運算多種訊號，成為重要趨勢。不過，在開發(fā)這項技術(shù)時，亦需考量運算過程中，系統(tǒng)需一起處理影像訊號和雷達訊號的時間延遲。