2018年3月13日,上汽集團與奧地利TTTech Computertechnik AG(以下簡稱TTTech)簽署合資經營合同。上汽集團和TTTech將以50.1:49.9股比成立合資公司,攜手加快推進智能駕駛中央決策控制器(iECU)集成開發。
這次合作備受關注,一方面是因為上汽的背景,另一方面是因為TTTech是奧迪量產車中zFAS域控制器的核心操盤手。域控制器作為汽車電子結構下一代的趨勢,可以用更少的器件完成更多的功能,同時價格更低,在汽車電子化特性加強的情況下,也能方便管理各個子系統,被OEM和Tier1普遍接受。
而隨著自動駕駛的來臨,其所涉及的感知、控制、決策系統復雜性更高,與車身其它系統的信息交互、控制也越來越多,各方都希望其能變成一個模塊化的、可移植性的、便于管理的汽車子系統。此時,專門定位于自動駕駛的域控制器系統就應運而生了。
自動駕駛域控制器需要哪些能力
自動駕駛的域控制器,要具備多傳感器融合、定位、路徑規劃、決策控制、無線通訊、高速通訊的能力。通常需要外接多個攝像頭、毫米波雷達、激光雷達,以及IMU等設備,完成的功能包含圖像識別、數據處理等。
由于要完成大量運算,域控制器一般都要匹配一個核心運算力強的處理器,能夠提供自動駕駛不同級別算力的支持,業內有NVIDIA、英飛凌、瑞薩、TI、NXP、Mobileye等多個方案。
不同的公司,會因為不同的客戶以及需求,選擇不同的方案。但中間也會有一些共性。比如在自動駕駛系統中,算力需求最高的當屬圖像識別部分,其次是多傳感器的數據處理,以及融合決策。
以典型的zFAS為例, 這款基于德爾福提供的域控制器設計的產品,內部集成了英偉達 Tegra K1 處理器、 Mobileye 的 EyeQ3 芯片以及 Altera 的 Cyclone 5 FPGA 芯片,各個部分分處理不同的模塊。Tegra K1用于做4路環視圖像處理,Cyclone 5 FPGA負責障礙物、地圖的融合及各種傳感器的預處理工作,EyeQ3負責前向識別處理。
域控制具有實現模塊化的優勢,將功能劃分為單獨的域優勢眾多。這有助于強調各個子系統的功能安全性和網絡安全需求,簡化自動化算法的開發和部署,方便在各個子系統中擴展功能。因此,在自動駕駛背景下,國內外越來越多的Tier1,以及供應商都開始涉足這個領域。
2017年8月底在麥格納德國首次公布了最新研發的MAX4自動駕駛平臺。整個解決方案融合了攝像頭、高清雷達、激光雷達和超聲波雷達等在內的傳感器系統,以及域控制器處理系統、軟件系統。
作為一個高度集成的自動駕駛傳感器和計算平臺,MAX4具有定制化和高擴展性的特點,可實現L4級別的自動駕駛,同時適用于城市道路和高速公路路況。
采埃孚的ProAI控制器會對圖像及雷達數據進行處理,該控制器是具有8核CPU架構的Xavier芯片,擁有70億個晶體管以及相應的數據處理能力。該處理芯片每秒可管理高達30萬億次操作(TOPS),且功耗僅為30瓦。
憑借其開放的架構,采埃孚ProAI具有擴展性——硬件部件、互聯化的傳感器、評估軟件和功能模塊可以根據所需的用途和自動駕駛等級進行調整
大陸也推出了類似的域控制器——輔助及自動駕駛控制單元-ADCU。ADCU提供了一個多用途的處理計算平臺,非常適合實現高度自動駕駛HAD中的各種應用 。通過集成精選的硬件和軟件,ADCU可以實時監控車輛運動軌跡并規劃路徑。
而且,ADCU還可以執行基于車載環境傳感器和其它信號輸入的環境模型EM。該環境模型涵蓋了從路徑規劃算法到決定最佳路徑(從安全,便利,環保的角度)最后到協調多執行器(如,剎車,懸架控制等)協同工作等一系列方面。
其接口涵蓋底盤,動力總成,駕駛輔助、多種通訊方式(FlexRay, LIN,等),并且是AUTOSAR架構。是一個模塊化分級式處理平臺,支持中央域模式的車輛拓撲結構。主機廠可以針對環境識別或駕駛功能進行模塊化選擇和部署,擴展軟件還可以根據每臺車不同的基礎設施和計算功能進行優化調配。
此前,另一家知名Tier1偉世通也推出了自己的自動駕駛域控制器——DriveCore?是一款專門針對自動駕駛研發的、安全可靠的域控制器。
該平臺的亮點在于靈活、模塊化、可定制。DriveCore?可以整合一系列來自不同廠家的軟、硬件平臺,如攝像頭、激光雷達等傳感器的數據等,全數字儀表、先進車載顯示屏技術、駕駛員監測、抬頭顯示,以及偉世通先進的軟件開發工具,以滿足OEM不同的自動駕駛技術研發需求,特別是L3及L3+自動駕駛技術的開發。
DriveCore?與偉世通此前推出的座艙域控制器SmartCore?類似。DriveCore?能夠支持來自不同廠商的軟、硬件技術,并允許汽車制造商自由選擇不同的硬件與軟件、算法等,如同“玩樂高”一樣,快速開發出自動駕駛解決方案及產品,加快新技術或產品上市速度。
環宇智行CEO李明告訴《高工智能汽車》,域控制器不光解決計算的事,還需要管理整個自動駕駛的系統,因此接口非常多,同時要有很強的交換能力,并且需要保證車輛的運行安全,是整個自動駕駛系統的核心。需要協調好感知,規劃,決策,控制整個的過程,實現功能安全的難度很大。
主控算力的方案之爭
要做自動駕駛的域控制器,必定繞不開一座大山——提供算力支持的芯片級解決方案商。
恩智浦BlueBox是一款開發平臺,能夠為開發自動駕駛汽車的工程師提供必要的性能、功能安全和汽車可靠性。運行在其上的是Automated Drive Kit軟件平臺。作為BLBX2-xx系列的新成員,該器件集成了S32V234汽車視覺和傳感器融合處理器、S2084A嵌入式計算處理器和S32R27雷達微控制器。
其配置有高性能計算能力,帶有16 GB DDR4和256 GB SSD,ASIL-B計算, 汽車接口,帶有視覺加速功能,ASIL-D子系統,帶有專用接口,汽車I/O,有多個接口,以太網100M/1G/10Gbps, SFP+, 8 x 100BASE-T1, CAN-FD, FlexRay?, 8 x攝像頭。
瑞薩于2017年推出了Autonomy平臺,服務于ADAS和自動駕駛。與其相對應的是R-Car聯盟(R-Car聯盟目前已經有230多家合作伙伴與瑞薩電子一起基于R-Car產品來開發不同的應用,每年聯盟會定期開會展示合作伙伴基于R-Car產品做出的最新解決方案),R-Car芯片主要來做傳感器的采集分析、還有融合做判斷。
英飛凌AURIX? 微控制器家族系列旨在滿足最高的安全標準,可為安全關鍵型的自動駕駛應用提供強大的性能。AURIX? 可作為安全中心,支持戰略性決策并與汽車內的執行器系統進行通信。
系統實現多個環境傳感器(如,雷達、攝像頭、超聲波和激光雷達)的傳感器數據融合,增強型 ADAS 的 功能,如,十字路口交通輔助和自主避障,需要來自多個傳感器和相應傳感器融合的數據,由于系統可以做出關鍵的自主決策,英飛凌高性能 AURIX? 微控制器能夠保障汽車和數據安全,AURIX? 與 TLF35584 安全電源和專用處理器結合,可支持全新和增強的 ADAS 功能。
高通也發布了專門針對智能汽車的驍龍820A處理器,“A”字母則代表了“Automotive”的意思,14nm FinFET工藝,64位Kryo四核CPU和Adreno 530 GPU,并且支持600Mbps的高速LTE移動上網速率。可以支持接入更多數據,比如攝像頭數據、傳感器數據等,可以提供隨時響應諸如3D導航、人臉識別、語音識別、娛樂系統、ADAS、環視泊車輔助等功能。
軟件上Qualcomm與松下共同合作發布了基于驍龍820A的車載信息娛樂系統,運行最新的Android for Car,是Google專門為汽車打造的一個OS,Google和Qualcomm有許多深度的定制,是把驍龍820A上作為一個標準的平臺在上面進行實現的。
820A支持車載嵌入式軟件平臺QNX,以及蘋果和谷歌連接智能手機和汽車平臺的橋接工具CarPlay和Android Auto,車廠可以通過遠程向車主發送最新固件。
業內人士表示,相對而言,TI、Freescale比較開放,不僅會提供一些功能接口,同時也會開放部分代碼,教會使用者學習應用。這樣的做法,比較受Tier1的歡迎。
而ST、英飛凌、瑞薩等公司,則更多的時候做的只是一些交鑰匙工程,上層應用開發商自由度低,擴展和替代性較差。OEM在選擇方案時,會優先考率成本、規模體量、靈活性等因素。對于Tier1而言,可選擇性還較多,但對于小的初創公司,迫于巨額的授權費等因素,選擇性往往較少。
中國廠商加入賽道
文首提到的上汽與TTTech的合作,目標也是直指智能駕駛中央決策控制器(iECU)。當然除了上汽,國內其它的廠商也不甘落后。
面向L3、L4級別的高級別自動駕駛技術,東軟睿馳推出了自動駕駛中央域控制器,完全可以滿足當前對于自動駕駛的需求。
在硬件方面,該控制器的安全性極高,可以支持多路高清攝像頭、多路激光雷達、毫米波雷達、超神波雷達的同時接入。在軟件方面,該控制器定制性強,便于后期車企個性化定制。該控制器提供開發的開發結構,不僅提供基礎軟件,還完整呈現了環境感知、傳感器融合、決策控制套件,并提供傳感器接口、支持主機廠等第三方嵌入其自己的應用,可實現典型場景下的自動駕駛。
東軟睿馳的是基于NXP最新自動駕駛芯片S32V打造的自動駕駛中央域控制器。該控制器能夠集成多路激光雷達,毫米波雷達和8路高清攝像頭,支持前方160m車輛檢測,100米行人、摩托車、自行車檢測及車道線檢測,移動障礙物檢測,能夠識別美國、歐洲、日本、中國等多個國家和地區的限速標識。具體可參考當時東軟睿馳團隊在拉斯維加斯當地的測試效果:
新悅智行也曾發布過一款基于nVidia的GPU設計開發自主的低成本WiseADCU,對標nVdia Drive PX2而設計,集成12路GSML視頻輸入接口、12路CAN-FD通信接口、2路AVB車載以太網通信接口,2+2路USB 2.0/3.0,搭載2顆Tegra Parker SoC、2顆Pascal GPU、2顆Cortex-R5 MCU。
除了與整車接口外,還可以實現與HD攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、RTK/IMU定位系統、LTE通信模塊的無縫對接。該ADCU完成后將面向中國客戶進行銷售,同時提供本地化的工程應用支持服務。
武漢環宇智行也在今年推了名為TITAN-III自動駕駛車輛控制器,它是基于英偉達公司的Jetson TX2設計,運行UBUNTU操作系統。支持FPDLINKIII接口攝像頭接入,支持USB、CAN、RS485/232、Ethernet、IO等多種硬件接口接入,支持SATA硬盤存儲,內置4G通信模塊、高精度定位模塊、V2X模塊。
計算性能和端口配置能基本滿足現階段車輛自動駕駛的傳感器接入、感知融合、規劃決策等功能需要。具有體積小,功耗低,易布署等特點。
李明表示,TITAN-III內部集成了L4自動駕駛所需要的所有計算、交換、存儲和定位芯片,保證不需要外接任何其他設備,只需要連接相機,激光雷達、毫米波雷達就可以實現完整的L4級別自動駕駛。同時接口都符合車規要求、支持26262功能安全標準,在國內尚屬首次推出。
TITAN-III支持同時接入12路攝像頭,六路激光雷達,和5個毫米波雷達這樣的計算量,整機功耗在60W左右。之前用工控機的方案。最少需要三到四個i7級別的工控機才能滿足實時計算的需要。而且之間需要用千兆交換機來交換,整體會把車輛的后備箱全部裝滿,計算功耗會在1500瓦以上。
TITAN-III軟件分為教育版,OEM版,和運營版。分別對應一般研發用戶(愛好者,免費提供),車廠需求(車廠和互聯網造車企業,算法速度和性能進行優化,需要收取一年的軟件服務費),和運營單位(滴滴和巴士公司,增加云端和調度管理部分。提供定制開發。)
三個不同層次的要求,可以大大加快各個單位L4級別自動駕駛的部署進度,從工控機的功能樣機階段直接進入設備研發和小批量測試這個階段。
公司的下一代產品準備使用賽靈思的新一代FPGA做的控制器版本,在計算能力相同的情況下,功耗只有英偉達的一半。目前支持到L4級別自動駕駛的芯片,英偉達的優勢大些,計算能力強,配套開發軟件豐富。
另外包括一些初創公司,也在紛紛布局自動駕駛域控制器,比如蘇州知行汽車科技,也在研發自動駕駛不同等級的域控制器,方案包括Mobileye、NVIDIA等等。
知行科技CEO宋陽表示,其自動駕駛域控制器更注重的是靈活可用,滿足B端客戶需求,因此在具體的實現方案上,會有多種選擇。域控制器在業內已經形成共識,無論主機廠還是Tier1,都在發力。在下一代的車型中,或多或少都會加入一部分域控制器的概念。
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原文標題:自動駕駛域控制器需求陡升,初創公司跑步加入賽道 | GGAI視角
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