未来将出现全面发展的超级计算机

智能电话、MP3播放器、笔记本电脑，我们离不开这些便携式小玩意。不过，我们可能每天都开着载有大量计算密集型移动电子设备的车去工作。如今的汽车采用了多种网络、传感器和计算机平台，旅途比以往更安全、更愉快。

　　大多数公司把开发重点放在安全、效率和性能部分。消费者最关注这些特点，最新最完善的特点总是首先出现在最高端的模型中，如Lexus LS 460中(图1)。

　　与所有现代汽车一样，LS 460具有强制的被动安全功能，如座椅安全带和安全气囊。此外还有语音激活、向下显示(HDD)导航系统，这是许多高端汽车的标准配置，在其他多数汽车中是可选项。LS 460采用NEC的IMAPCAR(汽车用图像存储器阵列处理器)图像识别系统，从而迈入主动安全王国而领先群雄。

　　迈向主动安全

　　被动安全系统是成熟的技术，新改进回馈少，但这些技术仍在改进，其目标针对碰撞后行为，指出现碰撞或不可避免碰撞后激活(如安全气囊)。

　　主动安全功能针对事故避免或碰撞前行为，高级防抱死制动系统、牵引控制和汽车稳定性控制也属于这一范畴。牵引控制和汽车稳定性控制得益于改进的传感器以及非常强大的计算能力，最新系列的DSP和微控制器都有这些功能。

　　这些主动系统对安全性和性能改善有益，但由于视频相机、激光和雷达探测器等传感器性能的改进和成本的降低，设计师也涉足另外一些新领域。在驾驶员看来，新型系统(如自适应巡航控制)就是驾驶过程中的主动部分，这些增强了驾驶员的感受，提供有限的自主控制。将来，汽车会有更自主的控制。

　　例如，最初的巡航控制应用仅仅维持固定速度。目前一些系统根据环境可保持与前面汽车安全但可变化的距离。更先进的系统，如LS 460中的系统能预料碰撞而进行制动。报警系统也从简单的音调改进为更复杂的听觉和视觉提示。

　　新型系统提醒驾驶员是否有很高的碰撞可能性。如果驾驶员反应不及时，系统将采取推荐的行为，如刹车。被动系统也有助于预料碰撞并以更佳的方式运行。例如，座位上无乘客时，就不必打开相应座位的安全气囊，或者如果乘客很小，安全气囊打开时用力就小一些。重力传感器有助于作出这些判断，但也可以使用超声波甚至视觉系统。

　　如今的设计集成了更多的传感器以提供更多的周围环境信息，因此计算机可成为决策环(图2)的一部分。传感器合成，即某一典型任务的传感器信息组合将更常见。自适应巡航控制可使用视觉和雷达传感器来确定障碍物(如另一辆汽车)所在的位置。没有一个传感器系统能满足目前及将来的主动安全系统的所有要求，但视觉无疑是其中之一。

　　即将出现的

　　低成本、高性能成像及计算硬件正在把视觉退向汽车安全性的前沿。算法改进和图像识别分析的应用也一样。然而，有没有适合汽车用的这种硬件的版本对其能否广泛采用很关键。最终，法规将会对视觉系统作出要求，就像座位安全带和安全气囊一样。

　　具有大量处理单元的多核架构将会继续增长。现行的NEC IMAPCAR处理器采用128甚长指令字(VLIW)处理单元(PE)(图3)。每条VLIW指令都能控制每个PE中的4个逻辑单元。16位RISC控制单元协助IMAPCAR芯片工作(图4)。

　　IMAPCAR的架构专为汽车市场的视频反馈应用而设计，这种架构把视频输入和输出集成进缓冲方案以实时标注。

　　系统能同时处理大量图像识别算法，给主微控制器提供信息，同时通过修正经过芯片的视频流把信息提供给驾驶员。每个PE包含自己的存储器，便于必要时复制和分析帧缓冲器。采用纠错码(ECC)和奇偶校验提高可靠性。

　　低功率对此应用场合也很关键。IMAPCAR芯片在100MHz运行时吸取功率只有1.7W，性能指标达100GOPS。目前，IMAPCAR系统可完成车道与行人识别。Lexus系统采用立体配置的两个相机以及毫米波雷达，具有偏离车道提醒等功能。第三个相机对准后方视野。

　　在不远的将来预计会出现更有效且功能更强大的视觉系统，能进行更好的识别和跟踪。这些系统可能会采用像Recognetics的CM-1K神经网络芯片那样的芯片，这种芯片能将多达256字节并行传送给1024个神经元。而且，这些芯片能以逻辑关系堆叠，因此全部并行工作。

　　这种芯片目前没用于汽车应用，但正在很多应用中完成实时图像识别。另外，新型图像处理架构，如CM-1K和IMAPCAR将扩展视觉系统性能，通常支持附加传感器。

　　3D成像

　　传感器技术的进步对将来的主动安全系统的影响，与并行处理在计算性能方面的影响一样大。独特的3D相机尺寸的缩小影响可能很大。高级科学概念(ASC)公司有一种采用激光短脉冲传输3D信息的闪光雷达3D相机系统(图5)。得到的信息可随后用于汽车设置，以非常高的精度识别周围物体。这种相机制成后能以30帧/秒工作。其激光对人眼是安全的，因此适合汽车应用。

　　这种方案使激光或雷达距离探测器的精度达到视觉系统的范围，所以很有意义。距离和精度随配置而不同。不过，一种个系统的精密度为3英寸，距离远达5,000英尺。此系统相机内也包括有很多计算细节。