多核心嵌入设计实践行车辅助系统开发

智能用车概念持续发酵，越来越多车种开始以各式智能功能开发整合、做为新车型的宣传号召，也让各式新颖的行车辅助套装产品越来越热门，像是行车记录、道路偏移警示、车侧盲点侦测等辅助功能产品越来越夯…

汽车电子技术持续发展精进，以往对于电子业者来说，汽车电子产业是较难介入的应用市场，一来是因为汽车产业对于电子电路的安全规范要求较高，另一方面是汽车电子产品若要抢入新车开发的供应链，其实并不容易，相关产品设计仍须经过品牌车厂繁复、深入的各种安规与测试规范，因此也导致相关业者想投入车用电子市场，高整合度的内嵌车用电子配件门槛并不容易突破。

 图 Around　View　Monitor为利用有限之摄影机透过即时影像重新演算处理，呈现全车周边环境影像现况。

Nissan Front　Collision　Warning　System为利用高速影像分析、比对，利用嵌入式系统评估车前状态，系统影像分析判断准确度与效能是实用与否关键。
 
PND、EDR外挂升级型行车辅助设备热门

但对于售后/改装市场、扩充升级应用型态的产品来说，反而没有了车厂繁复的安规、测试要求，对电子产品与附加型产品来说是更容易切入的应用市场，因为投入开发到产品进入售服或维修体系进行销售，要比直接挑战抢进新车开发供应链要实际得多，而有套装型的升级产品在终端上销售，也可藉由产品知名度再攻回汽车供应链中，反而更具成功机会。

以电子类产品来说，目前可由车主自行扩充的车用电子产品，最热门的产品项目不外乎导航系统(Personal Navigation Device；PND)、行车记录器(Event Data Recorder；EDR)，而PND属于道路导航、违规照相取证设置点提示、电子地图搜寻与导引…等应用功能，大部分的应用为辅助用途。

至于现在颇热门的行车记录器EDR，在架构上为摄影机与自动录影记录的系统，也就是汽车发动后即自动采集拍摄影像记录于储存媒体上，而车用EDR目的在于经由持续不断的记录方式，当车主发生事故或碰撞时，可以自EDR取出珍贵的影像资料用以厘清肇事责任之用，较新颖的机型还会设置G Sensor动态感测器，可在发生事故或碰撞时自动由内嵌之影音记录系统将关键画面进行保护设置，避免循环录影造成珍贵事故事证影像遭系统覆写。
 

功能加值设计 扩增PND与EDR产品附加价值。

PND与EDR可以说是目前最主流的两款车用电子配件产品，为了增加产品的附加价值，新款PND与EDR也竞相追加各式整合设计，意图透过各种加值设计让产品更具市场竞争力。例如，就有业者尝试将PND产品追加EDR设计，像是利用具EDR扩充功能的PND产品，用户可以搭配摄影模组、透过连线整合将PND追加EDR功能，或是直接在车上机的车架结构追加摄影镜头，透过有线视讯传输利用导航功能余允的系统效能进行EDR应用功能扩充。

功能加值设计也在EDR产品也可以发现不同的设计思维，例如，为了让EDR摄录的纪录影像更具举证效力，新款EDR纷纷整合GPS卫星定位资讯天线与座标解析模组，搭载GPS信号接收/定位功能可让EDR的纪录影像同步嵌入座标数据，对较高阶的EDR也加入了更趋完整的嵌入式系统环境，追加如整合Google Map网路服务的行驶路线检视标示、记录功能外，也整合管理更便捷的档案管理系统，让用户取用EDR内储存的影像事证，可一次完成行驶路径、时间标记、座标标记与视觉化地理资讯等事证。

复合功能设计 满足车主期待

在PND与EDR的设计方案，基本上一个是辅助行驶、一个是即时记录与取证，设计产品方向不同，但在电子技术的角度现在则有将PND与EDR两种需求整合的设计产品，这类产品设计方案开发目的在于，让使用者可在使用PND行车辅助导航的同时、也能同时进行EDR行车动态记录。对于PND整合EDR功能并不能说有绝对的好与坏，对车主用户而言，可以减少车内附属扩充配件的数量，不只可以简化相关电源供应配线数量使车室更整齐美观，也可避免在车子的挡风玻璃吸附过多附属配件，因而导致影响行车视野受限。

对于功能整合的方向基本上是有益的，但较麻烦的是PND与EDR整合，两种功能都需要嵌入式系统运算能力处理，例如嵌入式导航软体运行期间EDR也会同步进行资料记录与嵌入座标或是碰撞震动资讯，若产品开发前期规划的嵌入式运算平台性能支援性有限，将会造成导航与行车记录影响两件关键任务互相影响，例如，记录画面出现漏秒、漏格影响关键事故举证能力，或是过复杂整合功能影响嵌入式导航软体运行顺畅度。

PND、EDR整合的前提需在于开发前验证嵌入式平台处理器、系统多工处理的性能效益，一般可以先在装载嵌入式平台上先进行功能雏形开发，像是PND较耗系统资源在地图资讯转模拟3D画面运算与导航路径重新规划瞬间，若同时有EDR整合功能需追加，就必须预留更高的运算效能余允空间，而EDR处理的运算控制需求较为平均，可利用DSP改善影像录影效能，减轻嵌入式平台的系统运算负荷，另在EDR功能另整合碰撞感测或定位座标记录，嵌入式处理平台的性能支援也必须多做测试进行嵌入式系统的最佳化调校设计。

 

多核平台性能支援 进阶安全提示功能实用价值提升

PND或EDR…等进阶型产品，近来也发展更多先进的智能应用功能，一方面是嵌入式运算平台的多核心平台日渐成熟，在嵌入式系统硬体的运算效能已经达到发展高峰，即便PND、EDR等产品并不需使用目前最高阶的4+4核或8核高阶嵌入式多核新处理架构，但导入双核或4核处理器至嵌入式运算平台的成本越来越低。这代表着PND或EDR产品可以使用的功能运作条件越来越号，即便整合进阶应用也有不错的运行表现。

例如，以摄影记录影像功能优先的EDR产品，就有业者发展整合于EDR的行车轨迹分析、提示功能，也就是说，当EDR进行行驶画面记录的同时，嵌入式系统也同步进行行车路径的即时影像分析比对功能，实现行车路面车道标线的车辆偏移警示(Lane Departure Warning System；LDWS)，或是搭配动态感应MEMS元件辅助判断车辆是否因不正常行驶造成的车道偏移比对，而高阶EDR还整合嵌入式机器视觉辨识的即时行驶状况建模，用以进行前行车辆的碰撞预防警示功能。

但要实践高阶的机器视觉即时分析，分析功能必须建构在高效能的电算平台之上，若以单核心、低性能的嵌入式处理器，肯定在进行分析处理的速度上无法因应产品的使用需求，形成整合功能效能瓶颈，必须利用多核心(Heterogeneous System Architecture；HSA)整合系统架构支援，利用多核设计强化嵌入式平台的系统演算能力，同时使用HSA可改善核心运算效能外，仍必须搭配DSP改善关键功能的处理性能提升，或是搭配FPGA进行系统高度整合设计。

另在车室内另一个智能监控需求为驾驶人状态监控(Driver Status Monitoring System；DSMS)功能，此智能功能为利用车室内的摄影机对驾驶状态进行监看与分析，当驾驶头部出现不正常晃动、同时比对行车动向不稳定，或是车辆偏向无搭配方向灯时，系统透过即时影像分析与行车动态侦测比对分析后推论驾驶处于疲劳的不安全状态，系统即时评估危险性采取警示灯号或是声响提示驾驶需注意行车安全，达到较佳的行驶状态。

除LDWS、DSMS辅助驾驶方案外，其实还有行车侧边盲点侦测系统(Blind-Spot Detection System；BSDS)、车辆全周影像系统(Around View Monitor；AVM)、前方碰撞警示系统(Front Collision Warning System；FCWS)等进阶扩增功能可以加以整合，对于必须进行即时影像比对分析的技术方案，必须佐以高性能多核心HSA运算平台进行整合设计，而若有多项需即时分析的应用技术，则可利用功能性的DSP或FPGA设计方案，改善感测或提示功能影像处理的反应时间，让整合安全性辅助行车功能更具实用价值。