目前谈及汽车电子主动安全性系统,最火热的概念要数自动驾驶技术。虽然自动驾驶技术当前依然逗留在概念阶段,但是随着年初在美国拉斯维加斯举行的CES消费电子展和前几个月刚完结的上海车展以及亚洲CES消费电子展的举办,多款自动驾驶概念车的公布让人们看见了自动驾驶技术量产的期望。
然而自动驾驶技术的量产简化还必须面临两大挑战--激光传感器的小型化以及网络通讯中的网络信息安全CyberSecurity。本文将详尽讲解应付这两大挑战的解决方案。
针对激光传感器的小型化,一种灵活且高性能的多核微处理器被用来在灵活的产品尺寸中基于脉冲传输时间Time-Of-Flight(TOF)原理构建低功能安全性拒绝的激光扫描仪。针对网络通讯中的网络信息安全CyberSecurity,一种基于具备硬件信息安全模块的微处理器和一种基于公钥和密钥的加密专用芯片被分别用作在现有的车身网络中以较小的数据支出维护信号的完整性、安全性证书和时效性以及对车车通讯(C2C)和车设施通讯(C2I)的无线通讯展开高强度数据加密。
激光传感器的小型化 为了构建自动驾驶的安全性和可靠性,目前的自动驾驶测试车辆广泛用于了大量的传感器来观测周围的环境,并且可信的传输给自动驾驶掌控模块。这些传感器还包括激光扫描仪、毫米波雷达、立体摄像头、超声波分析仪、GPS卫星信号接收器等等。而这些传感器使得自动驾驶测试车辆的成本较普通车辆大大提高。其中仅次于的成本支出就来自于高性能的激光扫描仪。
完全占到到传感器总成本的大半。为了使自动驾驶技术南北量产,传感器的小型化和叛成本沦为一种必定方向,其中的重点就是激光传感器的小型化。 激光扫描仪是一种光学传感器,它基于红外激光束对周围的环境产生一个光束扫瞄空间。它的功能是基于脉冲传输延时时间Time-Of-Flight(TOF)来测量传感器与目标之间的距离。
类似于仿生学中,蝙蝠用于超声波收到和听见的延时时间来在黑暗的环境中对周围的障碍物做到辨别的原理。 激光扫描仪展开准确传感的仅次于挑战为红外激光束以光速传播造成脉冲传输延时时间十分较短。荐个例子,如果必须观测10米处的一个目标,则以光速30万公里每秒按照如下公式计算出来获得脉冲传输延时为66.66纳秒。
t_D=2D/c=2(10m)/(300,000,000m/s)=0.000,000,066,66s=66.66ns 如果系统的分辨率为0.1米的话,则适当的时间测量分辨率也必须做相似1纳秒。因此为了减少激光扫描仪的成本,防止用于便宜的仪器时间测量系统,主要采行的方法是用于间接仿真计时的方法。该方法收到的激光光束为一个相同长度t0的光脉冲。
而接管部分如图1下右图,反射光通过光敏二极管PhotoDiode转化成电流。而电流由电源S1和S2掌控分别向电容电池。S1和S2打开完全相同的时长t0,S2比S1延时t0关上。
图1:使用间接仿真计时的测量方法。 荐个例子,当光脉冲宽度t0被原作成200纳秒时,如图2光线信号和升空信号之间的延时为光脉冲传输延时tD。由于这个时间延时tD使得S1和S2电源对应的电容电池时间长度有所不同。
通过计算出来两个电容电压的关系就可计算出来出有市场需求出有的目标距离。 图2:光线信号与升空信号之间的延时导致电池时间有所不同。 意欲2为事例,明确的计算出来过程如下: D=1/2ct0S2/(S1+S2)=1/2300,000,000m/s0.000,000,2s0.33/(0.33+0.66)=10m 同时为了构建小型化激光扫描仪的功能安全性拒绝,必须用于两颗微处理器展开互相校验。
并且两颗微处理器分别通过两个输入信号电源OutputSignalSwitchDevice(OSSD)对激光仿真计时电路展开掌控,并且对来自OSSD的对系统信号展开交叉校验,从而构建了充足低的系统功能安全等级。系统框图如图3。 图3:用于两颗微处理器展开互相校验的系统。
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