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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。
而隨着自動駕駛的來臨,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、便於管理的汽車子系統。此時,專門定位於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的能力
自動駕駛的域控制器,要具備多傳感器融合、定位、路徑規划、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。
由於要完成大量運算,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。
域控制具有實現模塊化的優勢,將功能划分為單獨的域優勢眾多。這有助於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。
麥格納德國首次公布了最新研發的MAX4自動駕駛平台。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台,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,同時適用於城市道路和高速公路路況。
其中一大特色是搭載MAX4的車輛不需要改變外觀,后備箱也不會裝有一大堆的存儲和運算硬件,主要原因在於麥格納采用了固態激光雷達,把域控制器也做到了接近實際量產的大小。
采埃孚(ZF)也展出了搭載多種傳感器以及支持人工智能的采埃孚ProAI中央控制器的原型車。采埃孚ProAI是原型車的中央控制單元,基於這一控制單元,采埃孚能利用模塊化設計開發自主駕駛功能。
采埃孚官方宣布,在與百度的合作中,ProAI作為承載自主代客泊車系統的車載計算單元,已經率先在國內盼達用車的測試車隊上搭載。有消息稱,搭載了百度apollo 2.0系統的奇瑞全新自動駕駛車型,將成為ProAI控制器的首家量產客戶。而奇瑞方面將基於該控制器,在2020年實現L3級自動駕駛車型的量產。
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台,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並規划路徑。
各個傳感器(攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等)采集的數據將會被匯集到這里,利用針對性的算法對這些數據進行計算和分析,構建出更為准確的定位和環境感知模型,並對自動駕駛車輛的行為作出決策。
而且,ADCU還可以執行基於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划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),並且是AUTOSAR架構。是一個模塊化分級式處理平台,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台車不同的基礎設施和計算功能進行優化調配。
同時,在整體解決方案商,為確保車輛即使在主自動化路徑出現功能故障的情況下仍然能夠安全停車,大陸集團使用安全域控制器 (SDCU) 作為降速路徑。由於安全域控制器還兼有安全氣囊控制單元的作用,其優先使用性,包括儲能和車輛防撞功能,有着充分保證。
中央控制單元和安全域控制器會持續地監控彼此的可用性和功能運作狀況。如果其中一條路徑無法再用於控制車輛或執行安全最小風險操作,另一條路徑會在緊急情況下啟動安全停車功能。
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。
該平台的亮點在於靈活、模塊化、可定制。DriveCore 可以整合一系列來自不同廠家的軟、硬件平台,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。它可以無縫支持英偉達、恩智浦、高通等處理器。
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,並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。
DriveCore™是一款專門針對自動駕駛研發的、安全可靠的域控制器,包括三大組成部分:DriveCoreTM Compute,Runtime和Studio。
Compute是模塊化可擴展的硬件計算平台,該平台並不僅僅依賴於某個特定的中央處理單元,而是可以支持多種處理器,譬如英偉達、恩智浦、高通的處理器目前均可支持。Runtime是車載中間件,主要提供安全框架,實現應用與算法之間的實時通信,值得注意的是,Runtime在支持傳感器融合的同時,還支持傳感器抽象。而Studio是提供給開發人員的基於PC的軟件開發工具,使汽車制造商可以為算法開發人員搭建生態系統,模擬硬件性能,加速基於傳感器的人工智能算法開發。
另一家Tier1巨頭博世,而是在去年宣布已經新成立團隊專門研發域控制器。
博世希望打造一個統一的域控制器,將自動駕駛車輛的各種數據聚集、融合處理,從而為自動駕駛的路徑規划和駕駛決策提供支持。
而在中國市場,有消息稱,從車載信息娛樂系統上“嘗鮮”的阿里巴巴,也正在研發運行在域控制器(Domain ECU)上並且能滿足ISO 26262功能安全(Functional Safety)的域控制操作系統。
同時,阿里巴巴旗下的斑馬正在預研和相應的開發整車OTA技術,開發整車OTA的OS層接口。因此域控制操作系統的立項研發,可視為阿里覬覦自動駕駛領域的實錘之一。
東軟睿馳推出了自動駕駛中央域控制器。
按照官方的說法,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,便於后期車企個性化定制。
同時,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,並提供傳感器接口、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。
東軟睿馳的是基於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。主要實現了如避障、變道輔助的功能。
國內自動駕駛初創公司方面,此前新悅智行發布了一款基於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。
武漢環宇智行也推了名為TITAN-III自動駕駛車輛控制器,它是基於英偉達公司的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,內置標准TX2板卡以及接口板,且支持動態硬件擴展。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、規划決策等功能需要。具有體積小,功耗低,易布署等特點。
李明認為,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功能安全標准,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,增加雲端和調度管理部分。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。
