Sistemi Adas evoluti per auto più sicure

LInsurance Institute of Highway Safety statunitense ha di recente pubblicato uno studio che ha dimostrato che le probabilità di morire in un incidente stradale con un veicolo delle ultime generazioni sono diminuite di oltre un terzo nell’arco degli ultimi tre anni. I miglioramenti apportati alla sicurezza hanno permesso di ridurre drasticamente il tasso di mortalità e le statistiche relative alla sicurezza degli autoveicoli odierni sono decisamente migliori rispetto a quelle delle autovetture introdotte solo cinque anni fa. Ciò ha contribuito a creare un circolo virtuoso per i costruttori di automobili, poiché il consumatore ha una ragione in più per acquistare il più presto possibile una nuova auto. L’aumento del livello della sicurezza è imputabile a diversi fattori, dai miglioramenti di natura meccanica e strutturale all’introduzione di normative sempre più stringenti in termini di sicurezza. Una delle applicazioni legate alla sicurezza che ha fatto registrare incrementi rapidi è quella dei sistemi Adas. Sfruttando un mix di sensori, telecamere e display, tali sistemi garantiscono una maggiore visibilità al guidatore e sono in grado di reagire di fronte a situazioni di pericolo quando il guidatore stesso è impossibilitato a intervenire. Un punto cieco è definito come l’area all’interno della quale la visione del guidatore è ostruita. Una telecamera posteriore, installata sul retro dell’autovettura con il display montato nello specchietto retrovisore o sul cruscotto, è divenuta una dotazione di serie nelle vetture di fascia media e alta e garantisce al guidatore la visibilità nella zona posteriore dell’autovettura, riducendo in tal modo la probabilità di incidenti. La National Highway Traffic Safety Administration ha stimato che le telecamere per la retromarcia possono ridurre di oltre il 50% gli incidenti causati da questo tipo di manovra. La presenza di telecamere di questo tipo sarà obbligatoria negli Stati Uniti a partire dal 2018. L’adozione di un simile provvedimento è presa in considerazione anche in Europa e in Asia: per questo i produttori di auto stanno già adottando la telecamera per la retromarcia su diversi modelli della loro produzione. Il dispositivo TW9992 sviluppato da Intersil è un esempio di decodificatore video per applicazioni automotive in grado di soddisfare “in toto” la crescente esigenza di sicurezza globale. Esso acquisisce gli ingressi video compositi differenziali e single-ended dalla telecamera per la retromarcia e utilizza la funzionalità di regolazione automatica del contrasto per ridurre o aumentare la luminosità e il contrasto dell’immagine per garantire una migliore visibilità e una maggior sicurezza. Il decoder quindi trasmette il video digitalizzato, attraverso l’interfaccia Mipi-Csi2, al SoC della centralina che elabora il video e lo invia allo schermo Lcd del cruscotto o allo specchietto retrovisore.

Considerazioni di progetto

Nel momento in cui si va sempre più diffondendo l’uso di telecamere per la retromarcia e di altri tipi di telecamere, costo e affidabilità sono divenuti problemi critici di progetto per i costruttori di automobili. Nell’equazione che concorre alla formazione dei costi del sistema, le due variabili chiave sono rappresentate dalla telecamera e dal display. Le prime realizzazioni prevedevano l’uso di un display a basso costo nello specchietto retrovisore. Nel momento in cui le unità di navigazione e i display integrati nel cruscotto sono divenuti accessori comuni, sono stati utilizzati per la visualizzazione dei filmati ripresi dalla telecamera per la retromarcia. Nei progetti originali, l’elaborazione di questi video era demandata il processore preposto alla gestione del sottosistema di infotainment. Questi SoC molto sofisticati creavano problemi di affidabilità in quanto dovevano far girare sistemi operativi sempre più complessi che potevano dar origine a fenomeni di arresto improvviso dell’immagine durante il funzionamento normale. Oltre a ciò, la fase di boot up (ovvero l’inizializzazione) risultava troppo lenta e non era in grado di rendere disponibile il video ripreso dalla telecamera posteriore al guidatore negli istanti immediatamente successivi all’accensione del veicolo. L’alternativa da valutare, soprattutto in considerazione del fatto che il carico di lavoro di questi SoC è in continuo aumento, prevede l’uso di un processore video a elevato grado di integrazione. Si tratta essenzialmente di una soluzione cablata formata da un controllore Lcd, uno scaler e un decodificatore video che opera in abbinamento con il SoC al fine di risolvere queste due problematiche. Durante l’avviamento iniziale è possibile visualizzare quasi istantaneamente il video sul display, garantendo un invio affidabile in un tempo inferiore a 500 ms, senza far intervenire il SoC. Un approccio di questo tipo consente al sistema di rilevare un eventuale blocco e di non far intervenire il SoC quando necessario. Questo “bypass” di natura hardware garantisce l’affidabilità e l’integrità della comunicazione richiesta dagli Oem che operano nel settore automotive. Un approccio di questo tipo consente al sistema di rilevare immagini “congelate” o alterate e di non far intervenire il SoC quando necessario. Questo “bypass” di natura hardware garantisce l’affidabilità e l’integrità della comunicazione richiesta dagli Oem che operano nel settore automotive. Un ulteriore problema per gli architetti di sistema è rappresentato dal fatto che la maggior parte dei SoC digitali non dispone di un numero sufficiente di porte per gestire il crescente numero di ingressi video richiesto dai moderni veicoli. Quindi, mentre i SoC dispongono della potenza di calcolo necessaria per elaborare questi dati, sebbene non sempre con il livello di affidabilità necessaria, non è possibile trasferire immediatamente i dati provenienti da più ingressi nel dispositivo. La soluzione a questo problema è interlacciare i segnali su un singolo bus dati che richiede un’unica interfaccia video verso il processore applicativo. Il SoC è quindi in grado di demultiplare ed elaborare più flussi video differenti. Con il trascorrere del tempo il numero di flussi interlacciati è destinato ad aumentare, consentendo quindi l’utilizzo di un numero maggiore di ingressi video. L’adozione di un decodificatore video analogico a più canali con uscita digitale interlacciata permette di “liberare” un certo numero di pin del SoC, un elemento chiave in fase di progettazione. Vi sono anche vantaggi in termini economici. La presenza di un numero sempre maggiore, fino a otto, di telecamere a bordo di un autoveicolo si traduce in un problema di costi nel momento in cui queste telecamere devono essere installate di serie su vetture di fascia media e bassa. Le telecamere ad alta definizione richiedono un’elaborazione più complessa e costosa e il cablaggio non è particolarmente economico per veicoli di questo tipo. La tecnologia analogica, dal canto suo, mette a disposizione tutte le funzionalità necessarie e garantisce notevoli vantaggi in termini di affidabilità a fronte di costi di realizzazione nettamente inferiori.

Una visione a 360°

Ormai perfettamente consapevoli dell’utilità delle telecamere per la retromarcia, molte case automobilistiche stanno effettuando ricerche approfondite per rendere la visione a 360° una funzione di sicurezza standard nei loro modelli. Un sistema di monitoraggio a 360°, noto anche come “surround-view monitor”, elabora i video provenienti da quattro telecamere e combina le quattro immagini in un’unica vista dall’alto, come se la telecamera fosse posizionata direttamente al di sopra del veicolo. Il monitor aiuta il guidatore ad avere una conferma, dal punto di vista visivo, della posizione del proprio veicolo in relazione agli oggetti che lo circondano, semplificando le manovre e il parcheggio. Sulla base dei risultati di un’indagine condotta da Infinity Research, le applicazione legate al monitoraggio a 360° sono destinate ad aumentare del 33% su base annua da qui al 2018. La realizzazione di un’applicazione di questo tipo è diventata molto più economica e garantisce numerosi vantaggi in termini di affidabilità grazie a una nuova tecnologia di decodifica video su più canali espressamente sviluppata per applicazioni di assistenza al parcheggio con visione a 360°. L’integrazione è stata l’elemento chiave: le soluzioni di ultima generazione come il TW9984 di Intersil includono quattro decodificatori video analogici Ntsc/Pal di elevata qualità con convertitori A/D a 10 bit per supportare simultaneamente quattro ingressi provenienti da telecamere analogiche indipendenti. L’ISL79985 è il più recente dispositivo della famiglia di decodificatori video a più canali di Intersil. Esso integra un’interfaccia di uscita Mipi con Vci (Virtual channel Identification) compatibile con i SoC e i processori applicativi di ultima generazione. L’ISL79986 include invece un’interfaccia BT.656 tradizionale che supporta il formato a interlacciamento di linea. Entrambi i decodificatori inviano le immagini a un processore che combina le quattro immagini in un’unica immagine complessiva a 360° che è trasmessa al display della centralina. La possibilità di ricevere direttamente ingressi video analogici differenziali elimina il ricorso a un amplificatore operazionale esterno su ciascun canale di ingresso, con conseguente diminuzione del numero di componenti richiesto. Un livello di integrazione così spinto contribuisce a semplificare il progetto di sistema e a minimizzare gli ingombri della soluzione, in modo da rendere disponibile più spazio sulla scheda e a ridurre i costi, un elemento chiave per garantire la diffusione su ampia scala di questa funzionalità. Un altro aspetto importante è la flessibilità. In considerazione del fatto che sono possibili varie implementazioni, i nuovi dispositivi ISL7998x così come i decodificatori video a più canali TW9984 e TW9966 mettono a disposizione un’interfaccia di uscita digitale flessibile in grado di supportare più configurazioni. In questo modo i progettisti di sistemi possono sviluppare differenti opzioni da utilizzare in diversi modelli senza dover procedere alla realizzazione di un progetto completamente nuovo. I progettisti, inoltre, non dovrebbero utilizzare codificatori e decodificatori video con caratteristiche più adatte per applicazioni di sorveglianza che non per quelle automotive a causa della mancanza di caratteristiche di diagnostica di fondamentale importanza che contribuiscono tra l’altro a migliorare l’affidabilità.

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