Bitte decken Sie die schraffierte Fläche mit einem Bild ab. Please...
Transcript of Bitte decken Sie die schraffierte Fläche mit einem Bild ab. Please...
Bitte decken Sie die schraffierte Fläche mit einem Bild ab.
Please cover the shaded area with a picture.
(24,4 x 7,6 cm)
ADAS
Senzori
Public 2Oana Filibiu © Continental AG
1 Senzori
1.1 Ultrasonici
1.2 Radar
1.3 Lidar
1.4 Lidar vs. Radar
1.5 Optici
17 December 2020
Public 3
1.1 Senzori ultrasonici
Sense Plan Act
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
Ultrasunetele sunt unde/vibrații mecanice cu frecvențe mai mari de 20
KHz, în afara spectrului auditiv al omului. Acest lucru este foarte
important în aplicațiile în care se folosesc ultrasunete deoarece:
› nu este deranjant pentru factorul uman (generarea presiunii de
sunet de aproximativ 100 dB a unui USS la autovehicul este similară
cu presiunea experimentată de utilizator în apropierea unui motor de
avion pornit, insă nu este perceput);
› undele ultrasonice pot fi produse cu directivitate ridicată (ele
sunt produse preferențial în anumite direcții); frecvența mare a
ultrasunetelor (lungime de undă mică) face posibilă directivitatea pe
un plan ingust, acest procedeu se folosește în tratarea afecțiunilor
medicale unde trebuie să se concentreze doar pe un anumit organ;
› ele sunt o vibrație a materiei (in gereneral aer); de aceea se poate
examina și materia în acest fel. Diagnoza cu USS se folosește să
detecteze și să vizualizeze varietatea și densitatea materiei în mediu;
› au viteza de propagare mai mică decat a luminii sau a undelor
radio (la fel ca sunetul: 340m/s).
Public 4
Sense Plan
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
Frecvența (directivitatea) și influența undelor asupra solului:
Folosind frecvența mai mare de lucru și selectând un câștig corespunzător,
putem crește influența pe obiectele de pe sol (de exemplu pietre). În timp ce
directivitatea verticală – îngustă - îmbunătățește calitatea senzorului,
directivitatea lată - orizontală - oferă acoperire mare cu senzori puțini.
Directivitatea ingustă poate fi obținută la frecvențe mai mari când acoperirea
suprafeței rămâne la fel, sau la acoperire mai mare a suprafeței când
frecvența rămâne aceeași.
1.1 Senzori ultrasonici
Public 5
Sense Plan
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
1.1 Senzori ultrasonici
Caracteristici PGA 450:
› Generator de Burst Configurabil
› Amplificator Low Noise
› 12 Bit ADC
› Filtru Bypass Configurabil
› 8 Bit Microprocesor
› Lin 2.1 - Protocol de comunicații
› SPI pe 4 linii - Protocol de comunicații
› 1m-7m distanță măsurabilăSOC –
interfatare si
procesare
Transformator
Transductor – componente
sensibile la diferiti factori
externi
Public 6
ct
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
CPT , RT, LT și CT sunt
caracteristici ale transductorului
Circuitul echivalent pentru
perechea senzor Transformator-
Transductor
Condensatorul de tunning
are rol de a ajusta frecvența
de rezonanță dintre
transformator și transductor.
Este plasat în paralel cu
transductorul
LSEC este inductanța secundară a transformatorului
1.1 Senzori ultrasonici
Public 7
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
Cum funcționează undele radar?
Un microcontroller programează un
sintetizator să genereze undele radar și
să le trimită de la transceiver la antena
transmițătoare (TX).
Undele se vor lovi de elementul țintă
despre care se doresc informații și se
vor intoarce la antena la receiver(RX). În
același timp se pregătesc de către uC
alte unde pentru a fi transmise.
Senzorii de radar se împart în două
categorii:
› Unde continue (CW)
› Radar pulse (PR)
1.2 Senzori radar
Public 8
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
În ADAS, radarul automotive este unul dintre
sitemele bazate pe senzori care ajută la evitarea
coliziunilor, pietonilor, bicicliștilor și se completează
cu sistemele bazate pe camera video.
SRR – short range radar - folosește un unghi de
monitorizare de maxim 80⁰ și detectează obstacole
la distanță de până la 30 m.
MRR – medium range radar - folosește un unghi
de monitorizare de maxim 65⁰ și detectează
obstacole la distanță de până la 70 m. MRR și
SRR lucrează la frecvențe de aproximativ 24 GHz.
LRR – long range radar - poate monitoriza în 3
direcții (3 benzi de mers) cu un unghi de
monitorizare de 8⁰ și detectează obstacole la
distanțe de 5m-150m. lucrează la frecvențe de
aproximativ 77 GHz.
1.2 Senzori radar
Public 9
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
Cele mai mari beneficii sunt gradul
mare de integrare al componentelor,
costul redus, usurința în folosire.
Circuitele integrate AURIX™ sunt
dedicate pentru setul de apicații
SRR/MRR.
Transceiverul de 24GHz este integrat,
controlat SPI.
Exemplu de implementare - Automotive SRR/MRR 24GHz by Infineon
1.2 Senzori radar
Public 10
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
Cele mai mari beneficii sunt precizia
destul de mare și scalabilitatea.
Microcontrollerul oferă un set dedicat
pentru apicații RADAR, asă ca nu mai
este nevoie de componente multe.
Circuitele integrate RASIC™ au o
funcționalitate foarte bună la 76-77
GHz frecvențele radar pentru
automotive.
Exemplu de implementare - Automotive LRR 77GHz by Infineon
1.2 Senzori radar
Public 11
Sense Plan Act
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
Pentru aplicatii de SRR, se folosesc senzorii UWB (Ultra Wide Band) deoarece au un cost redus și o
rezoluție mare. Acestia consumă resurse puține pentru a obține rezultate optime (o rată de date mare
ce oferă localizare precisă). Deoarece acești senzori nu necesită vedere pe distanță mare, se preferă
frecvențe mai mici de lucru.
Aplicatii:
› Suport la funcționalitatea de Start&Stop;
› Avertizare de coliziune în față sau în spate
› Monitorizarea punctului mort
› Asistența la parcare cu fața sau cu spatele
› Asistența la schimbarea liniei de mers
Aplicațiile de LRR funcționează la frecvențe de 77GHz pentru a avea acces la zonele din fața
automobilului la distanță mare. Acesta faciliteaza reacția la condiții de trafic rele. LRR masoară
distanța, unghiul și veliocitatea relativă a mai multor ținte folosind antene cu fascicul multiplu.
1.2 Senzori radar
Public 12
Sense Plan Act
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
SRR – Short range radar – Continental
SRR520 este un SRR de performanță înaltă
de 77GHz pentru aplicații de detectare în
fața și spatele autovehiculului.
Caracteristici :
› Frecvența de operare: 76-77 GHz
› Câmp vizual:
› ± 90⁰ doar pentru detectie
› ± 75⁰ doar pentru masurare
› 0⁰ la 100m
Aplicații:
› Blind Spot Warning – Detecție de punct mort
› Lane Change Assist – Asistență la schimbarea benzii
› Rear/Front Cross Traffic Alert (with Braking) – Alertă de
obstacole în față/în spatele mașinii
› Rear Pre Crash Sensing – Senzor de coliziune pe spate
› Avoidance of Lateral Collision – Evitarea coliziunii
laterale
1.2 Senzori radar
Public 13
Act
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
LRR- Advanced Radar sensor - Continental
ARS411 este un LRR premium pentru funcții de
asistență la mers inainte, împreună cu un algoritm
de calcul cu rezoluție mare, îmbunătățește
detecția spatială incluzând și marginile drumului.
Caracteristici:
› Frecvența de operare: 76-77 GHz
› Câmp vizual:
› ± 9⁰ la 250m
› ± 45⁰ la 70m
› ± 75⁰ la 20m
Aplicații:
› Adaptive Cruise Control (ACC) – Control adaptiv
de croazieră
› Forward Collision Warning(FCW) – avertizare la
coliziune din față
› Emergency Brake Assist (EBA) – asistență la
frânare de urgență
› Blockage detection – Detecție de blocaje
1.2 Senzori radar
Public 14
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
LIDAR/LADAR/ToF – light/laser detection and raging,
Time of Flight - este o metoda de detectare a obiectelor și
calculare a distanțelor pe baza radiației electromagnetice
infraroșii. Tehnologia funcționează iluminând o țintă cu un
puls optic și măsurând caracteristicile semnalului returnat.
Informația este extrasă din reflexii ale semnalului returnat.
Fiind nedetectabilă și nedestructivă pentru ochiul uman,
unda infraroșie este folosita la LIDAR, în special pentru
detectarea obiectelor în întuneric.
1.3 Senzori lidar
Public 15
Sense Plan Act
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
d = distanță până la obiect
c = viteza luminii în vid
t = timpul de la emiterea luminii și până când
este detectată
1.3 Senzori lidar
În funcție lungimea undelor infraroșii,
există urmatoarele tipuri de LIDAR:
› NIR – Near infraRed - lungime de
undă de 0.75-1 µm
› SWIR – Short Wave infraRed –
lungime de undă de 0.9-2.5 µm
› MWIR - Mid Wave infraRed – lungime
de undă de 3-5 µm
› LWIR - Long Wave infraRed –
lungime de undă de 8-12 µm
Public 16
Sense Plan Act
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
În funcție de construcția lor, există urmatoarele tipuri de LIDAR:
› LIDAR mecanic – folosește ansambluri optice ce se rotesc la 360⁰ pentru un câmp vizual bun;
› LIDAR static – nu are ansambluri de rotire; este mai ieftin; folosește mai multe canale iar semnalele
returnate sunt adunate pentru a forma unul singur, ceea ce creeaza un câmp vizual bun:
› MEMS LIDAR – are propretatea de a folosi oglinzi mici care se pot roti folosind mici stimuli de
tip tensiune.
› Flash LIDAR – conceptul este asemănător cu al camerelor digitale standard, folosind un flash
optic. Este iluminată aria de scanat cu un singur puls de lumină iar fotodetectorul captează
lumina recepționată și detectează distanță imaginii, locația și intensitatea reflectată.
› Matrice de faze optice (OPA) – un modulator de fază controlează viteza luminii care trece prin
lentile, acest lucru permite controlarea formei undelor laser
Senzorii NIR lucrează trimițând un puls LASER cu o singură lungime de undă și măsurând timpul în
care unda se întoarce la transmițător. Senzorul ce recepționează unda poate măsura intensitatea unei
unde returnate sau a mai multor unde .
1.3 Senzori lidar
Public 17
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
Caracteristici:
› Comunicație CAN HS
› Două lentile la receiver
› 905 nm lungime de undă
Aplicații:
› Asistență la fânare de urgență - Emergency Brake
Assist (EBA)
› Frânare autonomă, fânare în avans
› Masurare de distanță relativa în față, laterală, în cazul
în care apar obstacole
› Clasificarea tipului de coliziune
› Solutie low-cost
Short Range Lidar SRL121 – Continental
Este un senzor NIR, o soluție cu costuri
reduse și bună pentru a evita impactul
frontal și implicit accidentele. El oferă o
asistență la fânare.
1.3 Senzori lidar
Public 18
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
SWIR definește o gamă specială a lungimilor
de undă în care componentele optice și
electronice intră în proiectarea acestuia.
Spre deosebire de radiațiile electromagnetice
MWIR și LWIR, în care lumina este emisă de
însuși obiect, SWIR este similar cu lumina
vizibilă în care fotonii sunt reflectați sau
absorbiți de obiect, oferind contrastul necesar
pentru o imagine cu rezoluție mare. Dacă se
folosesc lentile proiectate pentru spectrul
vizual, va rezulta o rezoluție destul de mică a
imaginilor și aberații optice.
1.3 Senzori lidar
Public
17 December 2020
19Oana Filibiu © Continental AG
High Resolution 3D Flash LiDAR™
Este un modul SWIR proiectat să detecteze
diferite obstacole fără întreruperi de date, cu
viteză mare de operare, fiind un sistem de
tipul Single Pulse System
Caracteristici:
› Câmp vizual: 120° x 30°
› Comunicație: Gigabit ethernet
› Laser cu un singur puls: “Full Frame Scene”
› Mod continuu de cadre
Aplicații:
› 3D global Shutter ™
› Rezoluție verticală și orizontală mare
› Pixeli adiacenți – nu există întreruperi de date
› Detector de blocaje
› Aliniere automată
› Detecție de mediu degradat (ploaie, ceață, fum, praf)
Prezentare video
1.3 Senzori lidar
Public 20
Sense Plan Act
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
LIDAR RADAR
Dificultăți de detectare la distanțe mici; performanțe de rezoluție
spatiala;
Distanțe mici de detecție: 0.5 m;
Acuratețe mică la condiții dificile de mediu; pot introduce erori de
detecție a obstacolelor;
Sistemul nu este influențat de ploaie, ceață, vânt etc.;
Oferă o rezoluție spatială foarte bună. LIDAR are proprietatea de
a trimite undele de lumină infraroșie relativ paralele cu lungime
de undă de 905nm-1550nm. Astfel se obțin rezoluții ale
imaginilor formate de 0.1⁰;
Intervalul de lungimi de undă folosite la RADAR este de la
2.7mm folosite la vehicule autonome, imaging de rezoluție mare
și până la 100m (radare de coastă, radare over the horizon);
Câmpul vizual este foarte bun pentru: LIDAR static (orizontal) și
LIDAR mecanic (360⁰);
LIDAR poate măsura obiectele în forma 3D;
RADAR este cel ma potrivit pentru a determina viteza cu care
obiectele se miscă și poate detecta un vehicul oprit mai în față,
dar nu poate determina dacă un vehicul oprit sau alt obiect este
pe banda conducătorului sau în lateral.
Preț redus;
RADAR și LIDAR nu interferează cu restul sistemelor de senzori.
1.4 LIDAR vs RADAR
Public 21
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
Camerele sunt cele mai des întalnite sisteme de evitare a
pericolelor in ADAS, ele fiind formate in principal de senzorii
optici, procesorul de imagine(ISP) și regulatoare de tensiune.
Lungimea de undă a senzorilor optici este aceeași cu a
spectrului vizual, diferențele dintre tipurile de camere fiind
numărul de megapixeli, rata de refresh sau câmpul vizual.
1.5 Senzori optici
Public
Caracteristici :
› Tehnologie CMOS cu rezoluție disponibilă de 1-2 Mpixeli
› Lentile: 195⁰ câmp vizual
› Video out: LVDS (low voltage differential signaling) –
standard ce operează la putere mică și poate susține viteze
de lucru foarte mari cu ajutorul cablurilor de cupru torsadate
Aplicații:
› Suport Rear/BackUp
› Asistență pentru mers înapoi cu remorca atașată
› Avertizare de trafic aglomerat
› Calibrare în timp real & precalibrare/autocalibrare
› Latență scăzută
22
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
1.5 Senzori optici
Rear view camera - RVS3XX
Sistemul rear view crește câmpul vizual al șoferului,
detectează informații adiționale și împreună cu alți senzori
ajută la parcare și diverse funcții (remorcă).
Public 23
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
Camere surround view
Ele au fost proiectate inițial pentru a oferi
conducatorului auto anumite puncte care nu pot fi
observate în oglinzi (blind spot detection). Această
funcție ajută conducatorul auto când schimbă linia de
mers și nu are vizibilitate în punctul mort al mașinii, să
vadă cât trafic este în jurul lui, sau să facă parcare
laterală corectă. Sistemele de tipul Surround View
oferă 4 camere “fish eye” cu câmp vizual orizontal >
180⁰. Combinând imaginea de la aceste 4 camere,
permite crearea oricărui tip de vedere a mașinii.
Sistemul este capabil să recunoască pietonii de lângă
mașină, să detecteze când alt autovehicul a tăiat
calea , sau să recunoască curbele.
1.5 Senzori optici
Public 24
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
1.5 Senzori optici
Public 25
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
Sistemul surround view – SVS220
Acest sistem oferă o vedere 360⁰ pe tot vehiculul. Punctul
mort este redus la maxim, iar acest sistem inteligent
livrează o gamă largă de beneficii în multiple scenarii de
zi cu zi. Acest design a fost creat pentru a da utilizatorului
o imagine de ansamblu cu toate punctele mașinii,
folosind de obicei 4 camere și un ECU.
Caracteristici și beneficii:
› Verificarea punctului mort la schimbarea benzii pe
autostradă
› Parcare paralelă corectă
› Interfețe de comunicații: CAN, FlexRay, Ethernet
› 2D: vedere de jur împrejur
› 3D: vedere & adaptivitate la vederea “bowl view”
› Avertizare de trafic intens în fața mașinii
› Asistență la mers înapoi cu remorca și la parcare
1.5 Senzori optici
Public 26
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
Serializer- Deserializer
Această figură reprezintă aplicația tipică de preluare a imaginii de către un modul ce folosește interfața video digitală de
viteza FPD-Link III (Flat Panel Display). Deserializatorul trimite tensiune și semnale de control prin cablurile coaxiale, în
timp ce serializatorul trimite semnale video prin același cablu.
Chipseturile Serializer/Deserializer(SerDes) suportă transmisii cu informație video de viteză mare și un canal de control
bidirecțional incorporat - conform cu standardul I2C și oferă acces la funcții programabile și registri din dispozitivele
controlate local sau la distanță.
1.5 Senzori optici
Căile de transmisie a datelor de tip video
Public
PoC (Power over Coax), este un concept asociat sistemului/căii de
comunicare care poate asigura energie pentru sisteme HD prin cablu coaxial.
Funcțiile indeplinite sunt:
› alimentare pentru camera - ramura care transportă puterea DC cu o linie de transmisie cu impedanță controlată de 50Ω.
› control prin cablul coaxial și rejectare a interferențelor electromagnetice; transportă semnal în AC – informația video
se transmite prin acest cablu coaxial datorită standardului de viteză mare FPD-Link III pe canal bidirecțional.
Interfata FDP Link III se folosește la:
› Camere video și RADAR pentru ADAS
› Control bidirecțional printr-un singur cablu coaxial
› Suporturi PoC
› Transmisie video necomprimată
› Reducerea interferențelor electromagnetice prezente în automobile.
Canalele auxiliare (incorporate) pentru FPD LinK III utilizează protocolul bus I2C (inter-integrated Circuit) intre sursă și
destinatie, în primă fază, la o frecvență mare de operare, prin aceleași tipuri de cabluri torsadate.
Avantaje ale cablului coaxial față de alte tipuri de linii de transmisie:
› poate acoperi o bandă foarte largă, de la frecvențe joase până la UHF (Ultra High Frequency), ceea ce îl face ideal
pentru transmisii de video analogice (televiziune prin cablu), insă și pentru tehnologii digitale moderne de transmisie de date.
17 December 2020
27Oana Filibiu © Continental AG
1.1.5 Senzori optici
Public 28
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
1.5 Senzori optici
Un semnal combinat ce conține parte DC, FPD-Link III front și back channel, intră în placa prin conectorul FAKRA (de la
cameră). Filtrul din imagine blochează tot conținutul de viteză mare al semnalului util, dar permite părții DC (putere) a
semnalului să treacă prin L5. Această tensiune creează alimentările pentru serializator și Imager.
Porțiunea de frecvență mare este conectată direct la imager. Aceasta este partea în care informația video și backchannel fac
legatura intre serializator și deserializator.
Serializatorul transmite informația video la deserializator localizat la capăptul celălalt al cablului coaxial. Semnalul I2C de
control oferă addițional transmiterea informației de control de la un port I2C. Acest canal de control este independent de
semnalul video. Este folosit de microprocessor să configureze și să controleze imager-ul.
Power supply
Video input to imager
Camera connector
PoC
Public 29
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
1.5 Senzori optici
Protocolul I2C (Inter-Integrated Circuit)
Forward channel este un canal de mare viteză cu transfer de informații de bandă largă de ordinul GB/s, iar back channel
este folosit pentru a transporta date de tip I2C la viteze mici de 400kbps sau poate controla liniile GPIO la viteze mai mari
de 1Mbps. Back channel poate fi utilizat pentru configurarea unei camere, operarea lentilelor de zoom, sau pentru a trimite
informatia de pe touchscreen înapoi la un controller fără a intrerupe semnalul video pe Forward channel.
Control integrat bidirectional pe back channel - Control alternativConfigurația master-slave pe I2C
Public 30
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
Acest sistem a fost creat pentru
nevoia de a avea camere mici cu
procesare mare. Acest design
include o interfață serială pentru a
conecta o cameră de la distanță
către un display sau un sistem de
procesare a imaginii cu un cablu
coaxial care transmite două tipuri
de date: informație și putere (PoC).
Tehnologia 4Gbps FPD-Link III
pemite transmisia informației video
necomprimată, semnale de control
bidirecțional și power over coax
(PoC) pe un singur fir.
TI Camera Design
2MP cu interfața MIPI CSI-2, FPD link și POC
1.5 Senzori optici
Public 31
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
Sensing system
Public
17 December 2020
32Oana Filibiu © Continental AG
Funcțiile senzorilor
Public 33
17 December 2020
Oana Filibiu © Continental AG
› http://www.newelectronics.co.uk/electronics-technology/an-introduction-to-ultrasonic-sensors-for-vehicle-parking/24966/
› http://www.ti.com/tool/TIDA-00151
› https://earth.esa.int/web/guest/missions/esa-operational-eo-missions/ers/instruments/sar/applications/radar-
courses/content-3/-/asset_publisher/mQ9R7ZVkKg5P/content/radar-course-3-electromagnetic-spectrum
› https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/automotive-radar
› https://en.wikipedia.org/wiki/Ultra-wideband
› https://av.jpn.support.panasonic.com/support/global/cs/dsc/knowhow/knowhow01.html
› https://www.continental-automotive.com/en-gl/Passenger-Cars/Chassis-Safety/Advanced-Driver-Assistance-
Systems/Cameras
› https://ro.wikipedia.org/wiki/Cablu_coaxial
› https://www.slideshare.net/element14/fpdlink-iii-serializers-deserializers
› https://www.infineon.com/cms/en/applications/automotive/chassis-safety-and-adas/automotive-77-ghz-radar-system/
› https://www.edmundoptics.com/resources/application-notes/imaging/what-is-swir/
› https://medium.com/@miccowang/the-state-of-solid-state-3d-flash-lidar-f0107dcc4c84
https://www.electronicdesign.com/automotive/11-myths-about-lidar-technology
› http://www.ti.com/tool/TIDA-020002
› https://e2e.ti.com/blogs_/b/behind_the_wheel/archive/2016/08/26/power-over-coax-a-design-guide-for-automotive-
applications
Referințe