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汽车的传感器、线缆、存储器、连接器、测试方案…进化成什么样了?

2019-11-25 16:24:24 阅读:
对于自动驾驶、ADAS,或者汽车网联化、电子化、智能化之类的趋势,我们日常探讨最多的,恐怕是技术本身的革新,以及这些技术对汽车整个垂直产业带来的影响。当聊到未来高端汽车内部软件代码将达到2-3亿行时,我们会“推测”这些趋势对汽车整个行业结构将产生怎样革命性的影响。
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完善ADAS能力布局:传感器、线缆

不过在讨论这么概念化的趋势以前,还是让我们来聊聊更具体的问题。在相对具体的建议中,叶海提到了“通过战略联盟、合资合作、收购等方式,完善ADAS能力布局,包括雷达、摄像头、激光雷达、芯片、数据融合等,形成个层次驾驶辅助/自动驾驶系统解决方案的提供能力”。pvRednc

这事实上就是现在正在发生的行业趋势,尤其是多方案的集成与融合。我们在《构建一个时代:汽车电子与软件架构的10大趋势预测》中提到,中短期来看,车内传感器数量会飙升。但如果从长期来看,传感器数量增加实际会导致物料成本的增加,如何降低成本仍是长期趋势。外部传感器,摄像头+雷达的融合式解决方案,必然会统治市场。pvRednc

在汽车电子论坛上,纳瓦电子总经理李建林恰好就提到了毫米波雷达与5G C-V2X的融合,而且也涉及将摄像头视觉方案融合进来。“视觉和毫米波雷达的结合,是未来很长一段时间的主流方案。视觉(摄像头)的好处就在于在70%-80%的情况下效果很好,但一旦离开光源,视觉就成为短板。而毫米波是空气波,不怎么受到空气和外界条件的影响。视觉+毫米波雷达结合就形成了全天候的方案,这也是市场主流。”pvRednc

尤其在毫米波应用于前向雷达时,雷达在很多工作上判断信息量不够,需要与视觉相融合。“2018年,我们的交通部针对9米以上长客车,和18吨货车做出规定,在24个月后必须加装FCW(前方碰撞预警系统)。另外有要求必须支持WiFi、蓝牙,在行业内也得到了极高的认可度。”这实际上就促进了毫米波雷达的发展。pvRednc

“所以国内有不少企业开始从事这一领域。虽然这个市场的需求量很大,但当前的主流市场仍然被国外进口占据。所以在接下来的一段时间里,我们要做的就是进口替代。”李建林表示。pvRednc

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李建林向我们详细阐述了纳瓦电子在毫米波雷达模块制造过程中遭遇的各种“坑“,“比如上面这片黑壳,上面是透波的特殊材料,包括一些金属介质融合在壳中。光这个壳我们就折腾了两年多,所以成本并没有想象中那么低。”以及在信号处理流程中,纳瓦电子在做MCU选择时总结的各种经验。pvRednc

所以在整体方案上,“将MIMO天线技术与ESPRIT超分辨率算法相结合,采用复杂调试提高抗干扰性;数字波束赋形和单脉冲解模糊提高角度精度和分辨率;DBSCAN聚类算法与非线性卡尔曼滤波跟踪算法结合,精准计算出目标航迹。”pvRednc

但“更高智能的驾驶,光靠传感器是不行的,因为传感器能够感知的距离毕竟有限。而5G能够解决更远距离的问题,是传感器探测不到的地方。“但5G做不到的是要用WiFi这样的网络做精确的距离判断这样的事,所以“V2X很多时候解决的是比传感器长一点,比广域网短一点的问题,当5G和传感器结合时,才能有更高级别的智能驾驶。”这里所说“更远距离的问题”,比如远距离侦测前侧异常、动态地图实时更新、快速可靠地共享传感器数据等。pvRednc

C-V2X在引入5.9GHz ITS频段进行通讯后,采用设备与设备间的直接连接,在不依赖蜂窝运营网络的情况下完成通讯,降低时延。它与毫米波雷达可以实现更好的补充。主要体现在:5.9GHz V2X传输数据信息、毫米波雷达提供精确的车与车的相对距离、相对速度、位置角度。整个数据层在100ms内完成3个信息的计算与提供。pvRednc

“虽然就我们的经验来看,融合其实并不容易,但未来一定是视觉+毫米波雷达+5G V2X。”李建林表示。pvRednc

在迈向自动驾驶的过程中,除了车载传感器的融合以外,我们也从Valens汽车电子事业部高级业务拓展经理邓涛那里,了解了有线连接的融合方案。“车里面有很多东西要传:音频、视频、以太网、控制、串口、电源等等。我们把所有这些信号,聚合到一根线上传。”这实际就是Valens的HDBaseT车载芯片,通过一根线来实现智能连接。在高速、低延迟之外,“最小是2Gbps带宽,4G/8G都有,明年我们会出16Gbps的”,实现一根线缆传输这么多信号“并不简单,我们是多点到多点的通信,需要寻址、需要协议栈,我们将这套方案做好。视频信号有视频包头,音频信号有音频包头,可在10ms以内将数据直接恢复出来。”pvRednc

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所以这套方案支持星形拓扑结构,也支持菊花链,“车内的菊花链是车厂都很喜欢的,能够简化线缆拓扑结构。”实现这套方案的信号调制方式为PAM16,而且芯片内的DSP可做信道监控,做实时的误码率分析,进行自动调频,可在PAM16、PAM8、PAM4、PAM2之间切换。pvRednc

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在更为具体的应用上,例如“USB以前多连要用Hub,我们的芯片可以直接将设备都串起来;娱乐系统,也能像这样连成环,方便地做冗余方案。”这是简化布线与拓扑结构相当实在的例子,如上图所示,这分别是传统方案和采用Valens的连接方案。pvRednc

这是智能网联车发展时代下,车内组件的集成度、融合性不断提高的另一个表现。pvRednc

车载组件的新要求:存储器、连接器、采样电阻

听闻奔驰很快将在高端车型上大范围采用Valens支持HDBasedT规范,以及PCIe(PCIe over HDBasedT)芯片,包括可融合在HDBasedT中的车载以太网,这些都表明智能网联车仅是内部连接的速率就有相较从前高得多的需求。pvRednc

而连接需求的“高速化”,还能从会议中兆易创新的车载存储器上有所体现。兆易创新汽车市场总监史有强表示,“自动驾驶就是要给车加大量传感器,汽车从钢铁变成智能软件,我们要给车这个打机器人提供眼睛。”pvRednc

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“Domain Controller域控的四周包围着各种各样的传感器,包括视觉的、毫米波雷达、LIDAR等等,包括DMS(司机状态监控系统)也都出现了。”史有强表示,“不过现在的汽车,大家都知道速度要求有多高。一些比较新的车,已经采用通屏了。在显示方面要求很低的时延,其后的技术支撑就必须给力。”pvRednc

这是兆易创新的产品GD25LX系列SPI NOR闪存的典型应用场景,如上图所示——“我们刚刚发布很好地遵守ISO26262标准的产品”。这是第一颗国产的高速8口SPI NOR Flash,在体现的高速方面主要包括了400MB/s数据吞吐量,“高效XiP(片上执行),8口指令输入,8口DRT传输地址、数据”。pvRednc

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IHS Market的预测数据显示,ADAS存储市场中SPI NOR始终拥有最大的份额。从兆易创新给出的数据来看,兆易创新目前已经是全球范围内SPI NOR闪存的第三大供应商,这也是兆易创新在汽车市场上可预见的机遇和未来。

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