面向自动驾驶和驾驶支持系统的高性能安全单片机 (1/2)

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在所有场合都能安全控制汽车的高端

瑞萨电子开发了可进一步提升汽车安全性的单片机,即可结合多种安全功能来进行"判断"的系统大脑(单片机)。本期介绍的单片机,为高端(high-end model)的新系列产品RH850/P1x-C单片机!RH850/P1x-C单片机将稳健的安全功能和驾驶支持系统所需的各种功能嵌入在一个芯片中。

1. 结合多种安全功能,提高汽车的安全性级别

推进电子化
汽车安全功能的进化

汽车的电子化促使安全功能也加速进化。

例如,欧盟规定了新车必须搭载"减轻碰撞损害刹车系统(FCM:Forward Collision Mitigation System)",就是当自车急速靠近前方车辆时将启动刹车的系统。在日本,既能启动刹车(减速)又能使汽车自动停止系统的价格也正在迅速降低,最近以5万日元左右便可选配,非常引人关注,现已发展成为车价较低的轻型汽车的装备之一。

为了使车速保持在一定速度,以往的巡航控制系统也已进化为"自适应巡航控制系统(ACC:Adaptive Cruise Control:车间距离控制装置)",可使自车与前车保持一定的车间距离并跟着前车行驶,仅在不存在前车的情况下,才以设定的速度行驶。在减轻驾驶疲劳及改善油耗等方面备受期待。

因低价格而加速普及

汽车要超出车道时就会通过警报来通知驾驶员的"车道偏离预警装置"中,出现了一种动力辅助系统(Power Assist System),该系统可以以较小的力量来控制方向盘以维持车道。这个系统在国际上的通用名称为"车道保持辅助系统(LKAS:Lane Keeping Assist System)"。

除了这些直接支持驾驶的对策之外,我们还提供多种电子设备以支持安全驾驶,如提供自动读取的道路标识及自动检测步行者等信息,以及可检测出驾驶员的疲劳驾驶或打盹等的驾驶员支持功能等。消费者可以合理的价格购买到这些从未想到过的安全功能(图1)。

图1:装备不断进化的安全功能

图1:装备不断进化的安全功能

安全功能的大脑——单片机

安全功能是通过雷达和相机等传感器获取信息的。例如,通过红外线激光的反射时间进行测距的激光雷达、利用毫米波波段的毫米波雷达、以及使用了超声波传感器的雷达等都可用来测定距离和相对速度。这些雷达中很多时候同时使用了多个传感器,红外线相机是为了感测到夜间行走的行人而使用的,而为了识别道路标识和障碍物等时大多使用普通相机而非使用雷达。通过使用多个相机进行拍摄就能识别更大范围的状况。

这些传感器及相机的信息将被送到单片机进行处理,当信号被送到促动器和ECU后便可安全地控制汽车,而这些系统所需要的头脑就是单片机。

自车一直跟随的前车上有东西掉落,而且旁边的车道上也有车辆行驶时阻碍逃生!

多种安全功能的配合可作出重要的"判断"

为了实现更高的安全性能,我们加速了研究开发。以前,我们一直致力于研究如何提高"跟随前车"及"刹车以避免追尾"的每一种功能的安全性能,今后,我们还必须探讨如何应对"在自车和前车之间突然有其他车辆插入时"以及"从前车上有东西掉落时"等仅通过刹车已不能解决的问题。

因此,我们计划追加方向盘操作功能。在这种情况下,光是识别前车是不够的,还需要感测汽车周围的车辆状况,尤其是靠近自车的车辆速度及位置等。甚至还需考虑路肩以及与护栏等路边设施之间的距离等。否则,为了避开障碍物而打转方向盘时,就有可能刮蹭到其他车辆或护栏或者发生碰撞事故(图2)。

图2:今后需要多种安全功能的配合

图2:今后需要多种安全功能的配合

如果要进行多个操作,就需要同时对多于目前几倍的信息进行处理。为了进行这些处理,就需要一个可将从多个传感器传来的信息集中到一个地方进行处理的强力单片机。但是如果进行这些处理的单片机过于分散,将因产生通信开销(Communication Overhead)而导致应对迟缓。因此,为了迅速作出正确的"判断",就需要将信息集中在一个大脑即单片机中进行处理。