Von ADAS bis zum autonomen Fahren
Offene Plattform Renesas autonomy für hohe Flexibilität
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Wichtiger Sensor: die Frontkamera
Für ADAS und automatisiertes Fahren ist die Frontkamera im Fahrzeug ein besonderer Sensor. Der wesentliche Unterschied zu Sensoren wie Radar, Lidar und Ultraschall ist, dass die Frontkamera in der Lage ist, Straßenmarkierungen, Verkehrszeichen und Lichtsignale wie Ampeln oder elektronische Verkehrszeichen auszuwerten. Zusätzlich kann eine Frontkamera Objekte erkennen und bewerten, Informationen über Bewegungsabläufe zur Verfügung stellen und Distanzen messen. Damit ist eine Kamera bei guter Sicht in der Lage, Funktionen wie automatisches Bremsen einzuleiten oder bei weitergehender Automatisierung Informationen zur Verfügung zu stellen, die für automatisiertes Fahren notwendig sind (Bild 7).
Damit spielen Frontkameras eine wichtige Rolle für die Automobilhersteller, wenn es um das Erfüllen von NCAP-Anforderungen geht, die die Sicherheit im Straßenverkehr erhöhen sollen, um Unfälle mit anderen Verkehrsteilnehmern zu reduzieren. Es wird erwartet, dass Frontkameras in naher Zukunft in hohen Volumen im Fahrzeug verbaut werden, sodass Stückkosten eine entscheidende Rolle spielen werden.
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Die Herausforderungen für eine Frontkamera sind die Anforderungen an leistungsfähige Computervision und funktionale Sicherheit, zudem gepaart mit einer niedrigen Leistungsaufnahme. Letzteres ist erforderlich, weil das Gehäuse einer Kamera mit Sensor, SoC und anderen Komponenten unmittelbar an der Windschutzscheibe montiert wird. An dieser Stelle ist die Kamera direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt, was die Temperatur im Gehäuse außerordentlich erhöht. Weil es nur eine passive Kühlung gibt, müssen die Komponenten eine niedrige Leistungsaufnahme haben, um die zusätzliche Erwärmung auf ein Minimum zu reduzieren.
Lösung für Frontkameras
Das R-Car-V3M-SoC aus der Renesas-autonomy-Plattform wurde gezielt für NCAP-Frontkameras entwickelt und zwar mit dem Ziel, eine hohe Computervision-Performance bei niedriger Leistungsaufnahme in Kombination mit einer hohen funktionalen Sicherheit bereit zu stellen. Neben NCAP-Frontkameras kann es auch für Surround View oder zukünftige Lidar-Anwendungen genutzt werden.
Das R-Car-V3M-SoC implementiert eine Computervision-Plattform, die verschiedene Hardware-Beschleuniger zur Verfügung stellt: einen konfigurierbaren Bildprozessor und einen frei programmierbaren Computervision-Prozessor, womit das R-Car-V3M-SoC für bildverarbeitende Algorithmen und neuronale Netzwerke geeignet ist (Bild 8).
Hohe Integration
Das R-CAR-V3M-SoC beinhaltet einen ISP (Image Signal Processor), der das Rohbild des Sensors verarbeitet und die Bildqualität für die nachgelagerte Bildverarbeitung aufbereitet. Damit muss die Frontkamera keinen zusätzlichen, externen ISP inkludieren. Als Systemspeicher reicht eine einkanalige LPDDR3-Speicheranbindung.
Im SoC sind zwei Cortex-A53-Kerne, hauptsächlich für Applikationsaufgaben, und zwei Cortex-R7-Lockstep-Kerne für AUTOSAR integriert. Mit den Cortex-R7 und zusätzlichen Features erreicht das R-Car-V3M-SoC ASIL C für funktionale Sicherheit. Damit reduziert die durchdachte Architektur den Bedarf für externe Komponenten auf ein Minimum und bietet gleichzeitig ein hohes Maß an funktionaler Sicherheit und hoher Leistung.
Das R-Car-V3M-SoC folgt dem Prinzip von Renesas autonomy: Es bietet eine offene Plattform, die von Renesas und dem Partnernetzwerk des Halbleiterherstellers unterstützt wird. Dieses Netzwerk wird weiter ausgebaut und erweitert das Angebot mit zusätzlicher Hardware, Betriebssystemen, Partnerfirmen für Computervision und Applikationsentwicklung, um nur einige Beispiele zu nennen. Somit hat der Anwender die freie Wahl: Er kann auf Basis der Hardware-Beschleuniger und der hohen funktionalen Sicherheit des Bausteins entwickeln oder aber er kann mit den Netzwerkpartnern von Renesas eine Lösung aufbauen. Damit lässt sich für den Automobilzulieferer entweder die Wertschöpfung maximieren oder die Zeit zur Markteinführung verkürzen, indem er mit Partnern zusammenarbeitet, die mit dem R-Car-V3M-SoC vertraut sind. Diese Wahlfreiheit ist eine neue Option am Markt für Frontkameras
Die Autoren
Jean-François Chouteau absolvierte seinen Master of Science im Bereich Elektrotechnik an der französischen Ingenieurschule École spéciale de mécanique et d’électricité. Er startete 1992 als Marketing Manager bei NEC Electronics. Im Oktober 2005 wechselte er zu Renesas, wo er die Positionen der Leitung Telekommunikation Marketing & Applikation und ab November 2012 die Leitung des Bereichs Corporate Strategy einnahm. Seit 2014 ist Chouteau Vice President, Global ADAS Centre bei Renesas. Jean-Francois.Chouteau@renesas.com
Uwe Westmeyer studierte Ingenieurwissenschaften und Informationstechnologie an der Hochschule Osnabrück sowie Wirtschaftswissenschaften an der Hochschule Bochum. Er startete seine Karriere 1995 bei NEC, wo er verschiedene Positionen einnahm. Nach dem Merger von NEC und Renesas Technology zu Renesas Electronics im Jahr 2010 war er zunächst als Chefingenieur für den Bereich Business Development Mobile Semiconductors tätig. Es folgten Positionen als Key Account Manager Mobile Infrastructure und Key Account Manager Smart Factory. Seit 2015 ist Westmeyer Senior Principal Engineer des Global ADAS Centre von Renesas. Uwe.Westmeyer@renesas.com
- Offene Plattform Renesas autonomy für hohe Flexibilität
- Funktionale Sicherheit erfüllen
- Wichtiger Sensor: die Frontkamera
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