Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
19.12.2018

Hochentwickelte Bildsensoren verbessern die Fahrer- und Mitfahrerüberwachung

STMicroelectronics, ein weltweit führender Halbleiterhersteller mit Kunden im gesamten Spektrum elektronischer Applikationen, hat mit den Bausteinen VG5661 und VG5761 zwei neue Automotive Global Shutter-Bildsensoren für die Fahrerüberwachung vorgestellt. Beide wurden auf der AutoSens Imaging Conference und der electronica 2018, die vor Kurzem stattfanden, mit der Fahrerüberwachungs-Lösung CoDriver des Automotive-Software-Innovators Jungo präsentiert.
Die fortschrittlichen Bildsensoren verbessern die Überwachung der Fahrzeuginsassen durch Erfassung der von der Kamera ausgeleuchteten Szenerie, sodass unvorhersehbare externe Effekte wie Sonnenlicht oder Straßenbeleuchtungen eliminiert werden. Die herausragende Bildqualität der neuen Bildsensoren ermöglicht ein präziseres Reaktionsverhalten von Fahrerüberwachungs-Systemen insbesondere bei Nah-Infrarot-Beleuchtung mit einer Wellenlänge nahe 940 nm und ermöglicht neue Features wie etwa das Erfassen der Aufmerksamkeit des Fahrers, des Wohlbefindens der Insassen oder des Verhaltens von Kindern. Die neuen Sensoren enthalten die Automotive Global Shutter-Technik von ST, die den Stromverbrauch für die Beleuchtung auch im HDR-Modus (High Dynamic Range) höchst wirksam minimiert.
Sicherheitsorganisationen auf der ganzen Welt sind sich darin einig, dass die Ermüdung der Autofahrer bei bis zu 25 % der Verkehrsunfälle eine Rolle spielt. Eine verbesserte Fahrerüberwachung mit den Bildsensoren von ST kann deshalb dazu beitragen, die Zahl der Verletzten und Verkehrstoten zu verringern. Außerdem hilft die hohe Erfassungsgenauigkeit autonomen Fahrsystemen bei der Beurteilung der Fähigkeit des Fahrers, die Bedienung des Fahrzeugs während der Fahrt zu übernehmen. Dies wiederum erleichtert den Wechsel zwischen manuellem und autonomem Fahren und sorgt damit für mehr Komfort und Sicherheit. Die Euro NCAP 2025 Roadmap als europäisches System zur Bewertung der Sicherheit von Kraftfahrzeugen hat die Fahrerüberwachung, die auch eine Voraussetzung für das automatisierte Fahren ist, als das primäre Sicherheits-Feature mit der höchsten Priorität eingestuft.
In Zusammenarbeit mit Jungo zeigte ST kürzlich auf maßgeblichen Fachveranstaltungen, wie sich mit den neuen Sensoren die Voraussetzungen für Fahrassistenzsystem-Anwendungen der nächsten Generation schaffen lassen. Dabei greift die Fahrerüberwachungs-Software von Jungo auf die gestochen scharfen Bilder der ST-Bildsensoren zurück, um die Positionen und Bewegungen aller Personen im Fahrzeug zu überwachen, Informationen über den Zustand des Fahrers einzuholen und gleichzeitig Position und Bewegung aller übrigen Fahrzeuginsassen zu detektieren. Die Demonstration unterstrich die Möglichkeiten zur Verbesserung der Interaktionen zwischen autonomen und menschlichen Fahrern und zeigt gleichzeitig auf, wie die Insassenüberwachung bessere Möglichkeiten zur Steigerung des Komforts und der Sicherheit schafft.
„Auf der Basis der innovativen Automotive Global Shutter Technik von ST sind unsere Bildsensoren dafür ausgelegt, die Leistungsfähigkeit fortschrittlicher Bildverarbeitungs-Applikationen im Automotive- und Industriebereich zu verbessern”, erklärt Aymeric Fuchet, Differentiated Imaging Solutions Business Line Director bei STMicroelectronics. „Unsere erfolgreiche Kooperation mit Jungo hat gezeigt, wie diese Sensoren die Fahrsicherheit verbessern und die Leistungsfähigkeit autonomer Fahrsysteme steigern können.“
Jungo-CEO Ophir Herbst fügt hinzu: „Unsere softwarebasierte Lösung ermöglicht zusammen mit den herausragenden Hintergrundausblendungs- und Bewegtbilderfassungs-Fähigkeiten der ST-Bildsensoren eine bezahlbare und sehr leistungsfähige Fahrerüberwachung und schafft eine leistungsstarke und flexible Plattform für neue Features und Services in den Fahrzeugen der Zukunft.“ Die Sensoren werden derzeit bemustert. Zusammen mit Leitkunden arbeitet ST daran, ihre Verwendung in neuen Fahrassistenzsystemen für die nächsten Fahrzeuggenerationen zu ermöglichen.
Weitere technische Informationen
Die Bausteine VG5661 und VG5761 von ST sind Automotive Global Shutter-Bildsensoren mit 1,6 bzw. 2,3 MPixeln. Im Unterschied zu Rolling Shutter-Sensoren, bei denen die Daten zeilenweise direkt aus den Pixeln ausgelesen werden, werden bei Global Shutter-Sensoren alle Pixeldaten auf einmal erfasst.
ST hat ein spezielles Automotive Global Shutter-Pixel mit zwei Speicherzellen entwickelt, dabei aber eine geringe Pixelgröße von 3,2 µm beibehalten. Das Resultat sind kompakte Sensoren mit höherer Auflösung, die auch unter anspruchsvollen Bedingungen gestochen scharfe Bilder aufnehmen können. Zwei Speicherzonen erlauben das Abspeichern zweier Bilder, was einen linearen großen Dynamikbereich von bis zu 98 dB oder die Hintergrundausblendung ohne Verzögerungseffekte und ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung durch das Hostsystem ermöglicht. Dies entlastet den Hostprozessor und sorgt außerdem für weniger Korrekturartefakte. Der große Dynamikbereich und die hohe MTF (Modulations-Übertragungsfunktion) bei Wellenlängen nahe dem Infrarotbereich minimieren zusätzlich störende Beeinflussungen durch natürliche Lichtquellen.
VG5661 und VG5761 werden in standardmäßigen BGA-Gehäusen angeboten und sind zusätzlich in Bare-Die-Ausführung für die direkte Integration in massenproduzierte Automotive-OEM-Systeme verfügbar. Die Bildsensoren sind gemäß AEC-Q100 Grade 2 qualifiziert und enthalten komplexe Safety-Integrity-Features, wie sie für ein ASIL-B-konformes Kamerasystem gemäß der Automotive-Safety-Norm ISO 26262 benötigt werden.

www.st.com