Fahrerüberwachungssystem

Fahrerüberwachungssysteme (DMS) werden zunehmend in Fahrzeuge integriert, um die Zunahme von Ablenkungen beim Fahren auszugleichen. Fortschritte in der Fahrerüberwachungstechnologie und neue Sicherheitsvorschriften beschleunigen diesen Trend. Diese Systeme erfordern eine geringe Latenz und eine hohe Bandbreite, da sie die Fahrer in Echtzeit überwachen.

Die Taktung spielt im DMS eine Schlüsselrolle, da Daten von der Kamera zum SoC/Prozessor und an die Fahrzeugsysteme übertragen werden. Die SiTime MEMS-Timing-Technologie bietet die erforderliche Zuverlässigkeit, Robustheit und Temperaturstabilität. Unsere Differentialoszillatoren mit geringem Jitter halten den Taktjitter selbst in den härtesten Umgebungen innerhalb der Spezifikation.

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Eine Kamera, entweder im Infrarotbereich oder im sichtbaren Wellenlängenbereich, überwacht das Gesicht des Fahrers. Die Daten werden an ein Bildverarbeitungssystem gesendet, das auf einem SoC und einem Bildverarbeitungsprozessor für maschinelles Lernen basiert, der entweder intern im SoC oder extern sein kann, wie hier gezeigt. Im letzteren Fall erfolgt die Datenübertragung zwischen beiden in der Regel über eine PCI-Express-Schnittstelle, die sowohl die erforderliche geringe Latenz als auch eine hohe Bandbreite bietet.

Das DMS ist über CAN-, Flexray- und/oder Ethernet-Schnittstellen mit anderen Fahrzeugsystemen (Kombiinstrument, Antriebselektronik usw.) verbunden.

Fahrerüberwachungssystem

Die Taktanforderungen des im Blockdiagramm oben dargestellten Treiberüberwachungssystems sind wie folgt:

• PHY: entweder ein Single-Ended-Takt für Schnittstellen wie FPD Link (TI), GMSL (Analog Devices) oder ein Differenztakt für Schnittstellen wie MIPI A-Phy (Valens)
• SoC, Vision-Prozessor: Single-Ended-Takt
• PCI-Express-Schnittstelle: 100 MHz HCSL- oder LP-HCSL-Takt mit Jitter-Level, kompatibel mit der betrachteten PCI-Express-Generation. Taktjitter außerhalb der Spezifikationen führen zu Übertragungsfehlern auf dem Bus!
• Ab 2022 ist PCI-Express Gen 4 in Automobilanwendungen weit verbreitet. Die entsprechende Jitter-Anforderung beträgt 0,5 fs RMS-Phasenrauschen, integriert über 12 kHz bis 20 MHz. Der Oszillator SiTime SiT9396 erfüllt diese Anforderung mit Spielraum.

Im Vergleich zu anderen Automobilanwendungen stellen Fahrerüberwachungssysteme hinsichtlich der Taktung weniger Anforderungen. Dennoch bleiben einige Punkte wichtig:

• Die funktionale Sicherheit auf Systemebene und SOTIF müssen gewährleistet sein
• Ein Temperaturbereich von -40 °C bis +105 °C oder mehr ist obligatorisch
• Der Taktjitter muss innerhalb der Spezifikation liegen

SiTime-Vorteile

Alle SiTime-Geräte bieten gegenüber Quarzkristallen folgende Vorteile, die insbesondere für Automobilanwendungen wichtig sind:

• 50x höhere Zuverlässigkeit. Abgesehen davon, dass die Anzahl der Feldausfälle reduziert wird, führt eine bessere Zuverlässigkeit zu einer niedrigeren FIT-Rate. Dies liefert bessere Hardware-Sicherheitsmetriken in einer FMEDA, der quantitativen Analyse, die im Rahmen einer Bewertung der funktionalen Sicherheit erforderlich ist.
• Bei quarzbasierten Oszillatoren führen Stöße und Vibrationen normalerweise zu einem erhöhten Taktjitter. Dies ist auf die mechanische Einkopplung von Schwingungen in den Kristall zurückzuführen.
• Aufgrund der geringeren Größe (0,4 x 0,4 mm) und der geringeren Masse von MEMS-Resonatoren im Vergleich zu Kristallresonatoren sind Silizium-MEMS-Oszillatoren 100-mal widerstandsfähiger gegen Stöße, Vibrationen und elektromagnetische Störungen als kristallbasierte Geräte. Dadurch bleiben Jitter und Bitfehlerrate von Datenbussen auch unter rauen Bedingungen kontrolliert. SOTIF (Safety of the Intended Functionality) bleibt unabhängig von den Betriebsbedingungen erhalten. Auch eine physikalische irreversible Schädigung des Oszillators wird verhindert.

Zusätzliche Ressourcen

• Timing-Lösungen für Automobilsysteme
• Erhöhen Sie die Zuverlässigkeit und Leistung von Automobilen mit extrem robusten MEMS-Oszillatoren
• AEC-Q100 Automotive-Oszillatoren für ADAS-Sensoren, fahrzeuginterne Netzwerke und selbstfahrende Computer
• Oszillatoren zur EMI-Reduktion für Industrie-, Automobil- und Verbraucheranwendungen