雷達(dá)、傳感器、控制器等如何助力自動(dòng)駕駛汽車高速發(fā)展?

時(shí)間:2018-11-08

來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語(yǔ):電子元器件主要任務(wù)是搭建自動(dòng)駕駛的硬件平臺(tái),收集道路交通數(shù)據(jù),最終幫助軟件算法完成駕駛決策??梢哉f(shuō),電子元器件是自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

【中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng) 行業(yè)動(dòng)態(tài)】 交通事故造成的慘劇每一天都在上演,根據(jù)美國(guó)安全委員會(huì)(NationalSafetyCouncil)公布的數(shù)據(jù)顯示,僅僅在2017年的上半年,美國(guó)共有18689人死于交通事故。中國(guó)國(guó)家安全監(jiān)管總局、交通運(yùn)輸部發(fā)布的數(shù)據(jù)則透露,中國(guó)在2016年因交通事故死亡的人數(shù)達(dá)6.3萬(wàn)。這些令人心痛的數(shù)據(jù)印證了交通事故猛于虎。

如何讓交通更安全?如何讓交通更高效?從當(dāng)前的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,大家選擇相信車子自己開比人類駕駛更安全、高效。自動(dòng)駕駛將提升個(gè)人安全系數(shù),可減少90%以上的事故。自動(dòng)駕駛是當(dāng)前汽車產(chǎn)業(yè)的熱門話題,由于其實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中離不開電子元器件和網(wǎng)絡(luò)通信的助力,因此自動(dòng)駕駛成為一個(gè)多產(chǎn)業(yè)融合的課題。其中,電子元器件主要任務(wù)是搭建自動(dòng)駕駛的硬件平臺(tái),收集道路交通數(shù)據(jù),最終幫助軟件算法完成駕駛決策??梢哉f(shuō),電子元器件是自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)是自動(dòng)駕駛的鋪路石

毫無(wú)疑問(wèn),汽車產(chǎn)業(yè)正在朝著自動(dòng)駕駛方向發(fā)展,而高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛發(fā)展的重要前提。到2020年,美國(guó)和歐盟出售的所有新車都必須配備自動(dòng)剎車和碰撞預(yù)警系統(tǒng)。麥肯錫的調(diào)研顯示,消費(fèi)者對(duì)自動(dòng)泊車和盲點(diǎn)監(jiān)控等ADAS功能越來(lái)越感興趣。

羅姆半導(dǎo)體(上海)有限公司設(shè)計(jì)中心高級(jí)經(jīng)理李春華認(rèn)為,ADAS是通往自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的先驅(qū),搭載ADAS車輛的市場(chǎng)投放以及研發(fā)速度如今正飛速發(fā)展。作為系統(tǒng)的關(guān)鍵,各種傳感元器件按照其特點(diǎn),被運(yùn)用于各種用途,近年來(lái),除了提高識(shí)別、檢測(cè)精度以及模塊的小型化之外,市場(chǎng)還強(qiáng)烈要求注重功能安全的元器件。

意法半導(dǎo)體(ST)看到,目前20%的在產(chǎn)車輛至少配備兩個(gè)輔助駕駛系統(tǒng),在立法、客戶意識(shí)和OEM主推價(jià)格合理的新功能的市場(chǎng)策略的推動(dòng)下,到2020年,視覺和雷達(dá)輔助駕駛系統(tǒng)將成為大多數(shù)車輛的標(biāo)配。我們預(yù)測(cè),未來(lái)十年,僅輔助駕駛系統(tǒng)就會(huì)拉動(dòng)整車半導(dǎo)體使用數(shù)量提高一倍。隨著市場(chǎng)對(duì)傳感器需求的增長(zhǎng),對(duì)嵌入式計(jì)算平臺(tái)的需求也相應(yīng)增長(zhǎng)。ST認(rèn)為,契合當(dāng)下2級(jí)自動(dòng)駕駛汽車的ADAS+方案將會(huì)被大規(guī)模部署。

Molex地區(qū)銷售經(jīng)理SophiaCai認(rèn)為,作為自動(dòng)駕駛的前期階段,ADAS是一個(gè)輔助系統(tǒng),并不是一個(gè)自動(dòng)的系統(tǒng),車輛在行駛過(guò)程中要做主的永遠(yuǎn)是人。但是,很多時(shí)候人是根據(jù)車輛的反饋系統(tǒng)做出的判斷,如果信息出錯(cuò)就容易造成事故。Sophia指出,當(dāng)車輛要耐受大量的振動(dòng)和沖擊,因此安全系統(tǒng)可能會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)警,這并不奇怪。解決方法則是將各種接口和互連系統(tǒng)加固,使設(shè)計(jì)具備高度的可靠性與保持力,從而避免意外斷開。

賽靈思公司表示,當(dāng)前處于自動(dòng)駕駛發(fā)展的“試錯(cuò)”階段,算法的更新迭代周期非常短,這給FPGA更多的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。以ADAS報(bào)警為例,ADAS系統(tǒng)提醒是被動(dòng)式的,但也有可能是主動(dòng)式的。減少“誤報(bào)率”主要是要在系統(tǒng)級(jí)解決的問(wèn)題。增加傳感器數(shù)量,提高傳感器融合,這都有助于確保誤報(bào)率的降低。賽靈思技術(shù)能為系統(tǒng)開發(fā)人員帶來(lái)以下優(yōu)勢(shì)。

從半導(dǎo)體廠商和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的表態(tài)來(lái)看,在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi),ADAS的部署將成為汽車產(chǎn)品的加分項(xiàng),也將成為半導(dǎo)體廠商的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn),直到各行業(yè)打通自動(dòng)駕駛的所有關(guān)節(jié),ADAS才會(huì)逐漸從汽車歷史謝幕。

安全問(wèn)題是自動(dòng)駕駛的大問(wèn)題

美國(guó)交通部于當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月4日發(fā)布了發(fā)布了第3版自動(dòng)駕駛指導(dǎo)政策——《準(zhǔn)備迎接未來(lái)交通,自動(dòng)駕駛汽車3.0》。其中提到,“針對(duì)自動(dòng)駕駛汽車,交通部準(zhǔn)備通過(guò)美國(guó)公路交通安全管理局(NHTSA)來(lái)重新考慮現(xiàn)行安全標(biāo)準(zhǔn)的必要性和適用性。”可以看出,安全性是自動(dòng)駕駛不容忽視的前提。

CEVA公司汽車市場(chǎng)營(yíng)銷總監(jiān)JeffVanWashenova指出,在啟動(dòng)全自動(dòng)和部分自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí),安全是關(guān)鍵問(wèn)題,并且在諸如城市駕駛、夜間和惡劣天氣運(yùn)行等許多具有挑戰(zhàn)性的情況下,需要付出很多努力來(lái)確保安全運(yùn)行。業(yè)界正在通過(guò)ISO26262來(lái)解決這些問(wèn)題,但這只是一個(gè)開始。需要花費(fèi)大量精力來(lái)定義這些系統(tǒng)將要經(jīng)歷的極端情況,這不是一件容易的事。為了完全理解有可能發(fā)生的所有情況,我們需要記錄許多英里的駕駛情況,從而定義、診斷和解決許多獨(dú)特場(chǎng)景問(wèn)題。為了克服這些挑戰(zhàn),社會(huì)需要定義一個(gè)可接受的安全和性能水平。雖然世上沒(méi)有完美的系統(tǒng),但這不應(yīng)該阻礙我們努力發(fā)展更好的全自動(dòng)車輛以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)性和安全性方面的巨大優(yōu)勢(shì)。

村田(中國(guó))投資有限公司市場(chǎng)&業(yè)務(wù)發(fā)展部高級(jí)工程師崔璐表示,村田是業(yè)內(nèi)較早將MEMS傳感器應(yīng)用于汽車主動(dòng)安全的公司之一,相比“安全氣囊”等事故發(fā)生后的“被動(dòng)安全”,村田的MEMS傳感器依靠其極高的靈敏安全性能,可以做到“防患于未然”。村田的加速度傳感器、防止翻車的陀螺儀傳感器以及可應(yīng)用在胎壓檢測(cè)上的振動(dòng)傳感器、還有它們的組合式傳感器,均在汽車主動(dòng)安全設(shè)計(jì)上功不可沒(méi)。這些傳感器都符合AEC-Q100的標(biāo)準(zhǔn),具有高精度,高穩(wěn)定性,高可靠性等特點(diǎn),很早便深度介入到ABS(制動(dòng)防抱死系統(tǒng))、ESC(電子穩(wěn)定控制系統(tǒng))等汽車主動(dòng)安全領(lǐng)域中,其中在涉及汽車安全的車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESC)領(lǐng)域表現(xiàn)尤為突出,村田希望通過(guò)這種主動(dòng)的方式去感知車身姿態(tài),從而達(dá)到保護(hù)駕駛員生命安全的目的。

羅姆與集團(tuán)旗下的藍(lán)碧石半導(dǎo)體(LAPISSemiconductor)開發(fā)出面向高清液晶面板導(dǎo)入功能安全的車載芯片組。本芯片組是由驅(qū)動(dòng)車載業(yè)界最高的HD/FHD級(jí)別高清液晶面板的柵極驅(qū)動(dòng)器、源極驅(qū)動(dòng)器(各驅(qū)動(dòng)器均由藍(lán)碧石半導(dǎo)體制造)、時(shí)序控制器,以及使這些器件達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)的電源管理IC和伽瑪校正IC構(gòu)成。構(gòu)成芯片組的各IC搭載可相互檢測(cè)可能發(fā)生的故障模式的功能。液晶驅(qū)動(dòng)器的損壞和剝落、液晶的輸入信號(hào)等信息可隨時(shí)確認(rèn)并反饋,作為芯片組還可通過(guò)互補(bǔ)來(lái)檢測(cè)面板的故障。通過(guò)導(dǎo)入功能安全,在車速表和后視鏡采用液晶面板時(shí),有助于預(yù)防所擔(dān)心的重大事故。

半導(dǎo)體廠商在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的重點(diǎn)產(chǎn)品布局

面對(duì)自動(dòng)駕駛的大趨勢(shì)和其帶來(lái)半導(dǎo)體增長(zhǎng)的歷史性機(jī)遇,半導(dǎo)體廠商有著怎樣的產(chǎn)品應(yīng)對(duì)呢?

ADI從1987年開始做MEMS加速度計(jì),2002年開始做MEMS陀螺儀。2007年我們MEMS的加速度計(jì)和陀螺儀的技術(shù)都已經(jīng)成熟了,我們看到市場(chǎng)上有很多需求,需要把這兩種傳感器融合到一起,我們自然而然在2007年的時(shí)候就發(fā)布了工業(yè)用的,我們稱之為IMU的產(chǎn)品。ADI汽車電子業(yè)務(wù)部大中華區(qū)汽車市場(chǎng)經(jīng)理JerryCui表示,目前在國(guó)內(nèi)做自動(dòng)駕駛的,無(wú)論是做硬件、軟件的,還是做平臺(tái)的,可能99%的用戶都有在采用ADI的IMU產(chǎn)品。

CEVA專注于為計(jì)算機(jī)視覺和深度學(xué)習(xí)加速提供安全高效處理解決方案的芯片IP供應(yīng)商,CEVA的XM計(jì)算機(jī)視覺處理器和專用NeuPro神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器,用于駕駛員監(jiān)控等DAS系統(tǒng),以及后視攝像頭和環(huán)視系統(tǒng)等智能攝像系統(tǒng)。CEVA的處理器可以在低功耗嵌入式解決方案中高效地運(yùn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。CEVA自有的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件框架(CDNN),可以將傳統(tǒng)上運(yùn)行在GPU等耗電計(jì)算平臺(tái)上的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,在低功耗嵌入式系統(tǒng)中運(yùn)行。

村田能夠提供高品質(zhì),高可靠性的車用元器件、傳感器、無(wú)線通訊模塊等產(chǎn)品。村田MEMS傳感器在高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS),即前車碰撞報(bào)警、盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)、車道偏離報(bào)警以及自動(dòng)泊車等方面走在行業(yè)及技術(shù)前沿。如村田的超聲波傳感器,通過(guò)使壓電陶瓷振動(dòng)而產(chǎn)生超聲波的反射時(shí)間可測(cè)量距離,能夠用于停車輔助系統(tǒng)的倒車聲納。村田生產(chǎn)的慣性傳感器在自動(dòng)駕駛車輛中也能夠發(fā)揮可靠的安全性能,如在駕駛員意圖變道或轉(zhuǎn)向的初期時(shí)刻,村田的MEMS傳感器可以捕捉這樣的信息并提供給ADAS系統(tǒng),令駕駛輔助系統(tǒng)更可靠,更安全。其中,陀螺儀一體化加速度傳感器已累計(jì)為汽車行業(yè)提供5000萬(wàn)單位的產(chǎn)品。

羅姆正在開發(fā)適用于各種傳感器模塊以及將其進(jìn)行整合的ADASECU的元器件,例如系統(tǒng)電源、各種電源LSI、傳輸檢測(cè)數(shù)據(jù)的接口IC等,還通過(guò)廣泛推出其他周邊LSI和分立式元器件產(chǎn)品,為旨在實(shí)現(xiàn)ADAS/自動(dòng)駕駛的汽車的未來(lái)做貢獻(xiàn)。

賽靈思能提供種類豐富的產(chǎn)品,包括純FPGA產(chǎn)品和/或SoC(ARM核+FPGA)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品提供獨(dú)特的靈活性,能為前端攝像頭、全景攝像頭等提供解決方案。各代系統(tǒng)要求各不相同,創(chuàng)新正在持續(xù)推進(jìn)。因此,芯片解決方案需要適應(yīng)不斷變化的要求。FPGA技術(shù)助力系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建自己的硬件加速器或AI引擎,提高處理效率。在許多情況下,僅僅擁有高性能CPU是不夠的,還需要硬件加速器來(lái)分擔(dān)CPU的工作,減少實(shí)現(xiàn)功能所需的軟件。

智能駕駛是ST的兩大戰(zhàn)略發(fā)展方向之一。在視覺技術(shù)方面,ST與Mobileye開始合作,聯(lián)合推出了EyeQ系列輔助駕駛產(chǎn)品;在V2X方面,ST與Autotalks合作,提供車車、車與周邊環(huán)境通信等相關(guān)技術(shù);在高精度定位方面,ST可以提供支持全球所有導(dǎo)航協(xié)議的亞米級(jí)精度定位芯片與高精度地圖配合使用。同時(shí),ST在毫米波雷達(dá)技術(shù)上,有豐富的技術(shù)及產(chǎn)品,產(chǎn)品覆蓋24GHz和77GHz。尤其需要指出的是,ST目前在與Autoroad合作開發(fā)基于77GHz頻率的SAR雷達(dá),為雨天、霧天等惡劣天氣環(huán)境下的智能駕駛提供了又一全新的技術(shù)解決支撐。ST與市場(chǎng)領(lǐng)先的夜視攝像系統(tǒng)廠商AdaSky也有合作。最重要的是,ST正在與Valens合作開發(fā)HDBaseT解決方案,以應(yīng)對(duì)自動(dòng)駕駛車輛海量數(shù)據(jù)傳輸帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

Molex已經(jīng)為互連解決方案的微型化作出了數(shù)不勝數(shù)的貢獻(xiàn)。比如說(shuō),Molex和羅森伯格最近簽署了一份雙重來(lái)源協(xié)議,使Molex可以基于羅森伯格的HFM?設(shè)計(jì)來(lái)生產(chǎn)FAKRA-Mini汽車同軸連接器。這類連接器可以使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率達(dá)到20Gbps,同時(shí),與傳統(tǒng)一代的FAKRA相比,可以節(jié)省多達(dá)80%的安裝空間并顯著的降低重量。羅森伯格HFMFAKRA-Mini系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可供一系列現(xiàn)有及未來(lái)的汽車應(yīng)用使用,包括高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、導(dǎo)航、車載信息娛樂(lè)系統(tǒng),以及智能互聯(lián)車輛等。

在針對(duì)ADAS(高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng))或自動(dòng)駕駛方面,東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社不提供整個(gè)系統(tǒng),東芝提供的主要產(chǎn)品是圖像識(shí)別處理器,稱之為ViscontiTM。每瓦性能高是ViscontiTM的主要特點(diǎn)。采用了ViscontiTM,模組廠家或汽車一級(jí)供應(yīng)商不需要增加專門的冷卻部件,如散熱器,冷卻風(fēng)扇等。

針對(duì)中國(guó)的戰(zhàn)略布局

麥肯錫最新研究顯示,中國(guó)未來(lái)很可能成為全球最大的自動(dòng)駕駛市場(chǎng)。研究同時(shí)指出,49%的中國(guó)消費(fèi)者認(rèn)為全自動(dòng)駕駛“非常重要”,另有49%的中國(guó)消費(fèi)者認(rèn)為它“可有可無(wú)”。這一結(jié)果與德國(guó)及美國(guó)消費(fèi)者形成鮮明對(duì)比:僅16%的德國(guó)和美國(guó)消費(fèi)者認(rèn)為全自動(dòng)駕駛“非常重要”,另有53%的德國(guó)和美國(guó)消費(fèi)者認(rèn)為它“可有可無(wú)”。在中國(guó),自動(dòng)駕駛有著極為廣闊的前景。

ADI基于之前長(zhǎng)期的汽車安全生意、緊密的車廠和供應(yīng)商合作,以及在自動(dòng)駕駛和相關(guān)半導(dǎo)體產(chǎn)品領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)積累,通過(guò)主打“高性能、低成本、差異化、系統(tǒng)級(jí)解決方案”四大標(biāo)簽,正在努力與本地合作伙伴共建生態(tài)圈,志在為中國(guó)智能汽車技術(shù)升級(jí)和自動(dòng)駕駛的本土化浪潮推波助瀾。

對(duì)CEVA以及許多致力于安全和高性能DAS和自治系統(tǒng)的企業(yè)來(lái)說(shuō),中國(guó)市場(chǎng)非常重要。這些解決方案需要具有高成本效益和高性能,以滿足市場(chǎng)和中國(guó)的大規(guī)模部署需求。

在中國(guó),村田正積極拓展與汽車企業(yè)的合作,致力于和國(guó)內(nèi)本土汽車企業(yè)共建合作,并取得了明顯進(jìn)展。此外,村田還是國(guó)家智能網(wǎng)聯(lián)汽車(上海)試點(diǎn)示范區(qū)的首批成員,積極助推智能網(wǎng)聯(lián)和無(wú)人駕駛汽車從國(guó)家戰(zhàn)略高度進(jìn)入實(shí)際操作階段。目前,汽車電子在村田銷售額中的份額大概在15%左右,未來(lái)這一數(shù)字還將持續(xù)增長(zhǎng)。

中國(guó)市場(chǎng)是汽車行業(yè)最大的市場(chǎng)之一,它也在推進(jìn)汽車從燃油發(fā)動(dòng)機(jī)向汽車電氣化的發(fā)展。電氣化和自動(dòng)駕駛技術(shù)將成為兩大趨勢(shì)。賽靈思會(huì)繼續(xù)向中國(guó)市場(chǎng)投資,推進(jìn)市場(chǎng)整合發(fā)展。其中一個(gè)例子就是我們收購(gòu)了總部位于中國(guó)北京的提供AI技術(shù)的初創(chuàng)公司深鑒科技。

在中國(guó)大陸,汽車制造和消費(fèi)的擴(kuò)張正在促成著基于電子元件的各種創(chuàng)新性解決方案的發(fā)展,這些解決方案適合動(dòng)力總成、車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)、安全功能以及“新能源”汽車使用。這些新能源汽車主要是電動(dòng)車,而Molex則在實(shí)現(xiàn)這類車輛所需的技術(shù)突破方面扮演著主要的角色。Molex現(xiàn)正處在這一轉(zhuǎn)型過(guò)程中的核心位置,可以提供一系列重要的解決方案。

自動(dòng)駕駛由感知、識(shí)別、決策和控制等四個(gè)處理過(guò)程組成。ADAS和自動(dòng)駕駛的最重要的處理過(guò)程是識(shí)別,而這識(shí)別需要做一些本地化的適應(yīng)。東芝與中國(guó)當(dāng)?shù)毓居袠I(yè)務(wù)合作并根據(jù)中國(guó)的實(shí)際環(huán)境來(lái)提升識(shí)別性能。

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