基于Arm平臺的ADAS引領(lǐng)汽車安全未來

作者：Arm 汽車事業(yè)部歐洲、中東和非洲市場總監(jiān) Guilherme Marshall

駕駛輔助功能正日益成為駕駛員感官的延伸。這些功能利用攝像頭、雷達(dá)和其他傳感器檢測潛在危險(xiǎn)，向駕駛員發(fā)出警告，采取糾正措施，在必要時(shí)還可代替駕駛員進(jìn)行持續(xù)控制。這些創(chuàng)新的汽車技術(shù)被稱為先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)，不僅可以提升駕駛體驗(yàn)，還能為道路使用者帶來更高的整體安全性。

雖然沒有 L2 級駕駛員控制輔助系統(tǒng) (DCAS) 和 L3 級自動(dòng)車道保持系統(tǒng) (ALKS) 等自動(dòng)駕駛功能那么廣受報(bào)道，但駕駛員輔助和主動(dòng)安全功能將在未來的每輛汽車中發(fā)揮關(guān)鍵作用。通過融合前方碰撞預(yù)防、車道保持輔助和行人自動(dòng)緊急制動(dòng)等多種功能，ADAS 有助于顯著減少道路上的死亡事故。

據(jù)估計(jì)[1]，相關(guān)技術(shù)有望每年幫助美國減少約 21,000 起死亡事故。無獨(dú)有偶，近年來，歐盟委員會和美國國家公路交通安全管理局 (NHTSA) 等監(jiān)管部門和交通安全機(jī)構(gòu)紛紛采取措施，加快部署部分主動(dòng)安全技術(shù)。

此外，消費(fèi)者也越來越重視便利性和安全性，這也增加了對先進(jìn)汽車技術(shù)的需求?，F(xiàn)在，這些駕駛輔助功能在軟件定義汽車 (SDV) 中越來越普遍，車廠也因此面臨著巨大的壓力，以確保 ADAS 主動(dòng)安全功能在汽車中得到廣泛部署。

ADAS 功能普及背后的挑戰(zhàn)

但現(xiàn)實(shí)情況是，某些主動(dòng)安全功能在全球范圍內(nèi)的部署率仍然較低。這主要受到以下技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性挑戰(zhàn)的影響：

平臺可擴(kuò)展性不足：傳統(tǒng)的離散式電子架構(gòu)，如其中的分布式電子控制單元 (ECU)，已不再適用于 SDV。車廠現(xiàn)在需要能涵蓋高端市場和大眾市場的可擴(kuò)展平臺，以保護(hù)軟件投資并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)后盈利。

軟件復(fù)雜性：將 ADAS 集成到現(xiàn)有汽車架構(gòu)中需要進(jìn)行復(fù)雜的軟件協(xié)調(diào)。到 2030 年，ADAS 和自動(dòng)駕駛將占車載軟件開發(fā)成本的 51%，每年超過 400 億美元。目前，不同系統(tǒng)在集成、測試和驗(yàn)證過程中的低效表現(xiàn)大大增加了這些成本。

傳統(tǒng)組織實(shí)踐的局限性：車廠面臨著從硬件導(dǎo)向的物料清單 (BOM) 向軟件定義的業(yè)務(wù)模式轉(zhuǎn)變的挑戰(zhàn)。領(lǐng)域孤立和對跨車輛平臺的軟件及半導(dǎo)體投資分析不足，導(dǎo)致在需要做出長期戰(zhàn)略決策時(shí)低效率的戰(zhàn)術(shù)決策。

全球標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的差異性：不同地區(qū)和國家樹立了不同的安全標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，ADAS 技術(shù)需要一一滿足。如何發(fā)展一套面向未來的可擴(kuò)展 ADAS 平臺，使其一方面可以更靈活地應(yīng)對新要求，同時(shí)又能提供更長的生命周期，是行業(yè)迫切尋求的解決方案。

Arm 助力車廠應(yīng)對未來挑戰(zhàn)

憑借變革性的汽車技術(shù)和出色的軟件生態(tài)系統(tǒng)，Arm 始終立于行業(yè)前沿，致力于為 ADAS 和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供可擴(kuò)展、高效和創(chuàng)新的解決方案。2024 年 3 月，我們和生態(tài)系統(tǒng)伙伴共同發(fā)布了新的 Arm 汽車增強(qiáng) (AE) 處理器以及新的虛擬平臺，旨在幫助高效交付 ADAS 解決方案、縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，同時(shí)提高性能和安全性。

多年來，Arm 的 AE 基礎(chǔ) IP 套件一直是汽車電子產(chǎn)品的基石，不僅兼具出色的性能、可擴(kuò)展性、能效和獨(dú)有的安全功能，還有助于簡化 ISO 26262 ASIL B(D) 和 ASIL D 的認(rèn)證過程。

AE 產(chǎn)品組合的新成員包括：

Armv9 Neoverse CPU：新服務(wù)器級處理器，具備出色的單線程性能。

Armv9 Cortex-A CPU：兩款先進(jìn)的處理器，兼具優(yōu)越的性能（Arm Cortex-A700 系列）和效率（Cortex-A500 系列）。

64 位實(shí)時(shí) CPU：結(jié)合了高性能與確定性，是 Arm 在該類目的首款產(chǎn)品。

圖像信號處理核心：針對人工智能 (AI) 計(jì)算機(jī)視覺進(jìn)行了優(yōu)化。

這個(gè)廣泛的 AE IP 產(chǎn)品組合為構(gòu)建軟硬件平臺奠定了基礎(chǔ)，該平臺能夠涵蓋從入門級 ADAS 功能到 SAE L3 級自動(dòng)駕駛再到更高等級自動(dòng)駕駛汽車，實(shí)現(xiàn)最大限度的復(fù)用性和無縫擴(kuò)展。

這些產(chǎn)品為芯片供應(yīng)商、車廠和汽車供應(yīng)鏈上的其他合作伙伴提供了全面的計(jì)算基礎(chǔ)。Marvell、MediaTek、NVIDIA、恩智浦、瑞薩電子、Telechips 和德州儀器等公司都已經(jīng)開始采用新的 Arm AE IP 產(chǎn)品組合。

汽車計(jì)算子系統(tǒng) (CSS)

展望未來，系統(tǒng)只會越來越復(fù)雜，對安全性的要求也會越來越高。Arm 汽車計(jì)算子系統(tǒng) (CSS) 預(yù)計(jì)將于 2025 年交付，將使用最先進(jìn)的代工廠工藝，提供經(jīng)過預(yù)先集成和驗(yàn)證的 Arm AE IP 配置，優(yōu)化性能、功耗和面積表現(xiàn)。這將為我們的合作伙伴整合各種不同的組件，從而提高計(jì)算性能和效率，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

Arm AE IP 產(chǎn)品組合的三大優(yōu)勢

無縫的計(jì)算可擴(kuò)展性

Arm 新的 AE CPU 包括 Neoverse V3AE、Cortex-A720AE 和 Cortex-A520AE，可覆蓋 ADAS 和自動(dòng)駕駛應(yīng)用的方方面面。無論是安裝在擋風(fēng)玻璃上的前視系統(tǒng)，還是用于無人駕駛汽車的全冗余 AV 計(jì)算機(jī)，這些處理器都可以提供出色的性能和能效表現(xiàn)。

此外，64 位 CPU Cortex-R82AE 為實(shí)時(shí)算法和 ASIL D 安全監(jiān)控帶來了杰出性能。最后，新推出的 Mali-C720AE ISP 可提供高達(dá) 1.5Gpix/s 的吞吐量并減少了延遲，可安全地預(yù)處理來自更高分辨率攝像頭的圖像，包括其拍攝的駕駛、泊車和艙內(nèi)場景。

值得信賴的安全保障

基于 Arm 在功能安全和信息安全方面久經(jīng)驗(yàn)證的出色表現(xiàn)，新的 AE IP 套件新增了多項(xiàng)功能，它們引入了簡化符合 ASIL B 要求并減少安全威脅的功能。例如，新的瞬時(shí)故障保護(hù) (TFP) 功能有助于提高系統(tǒng)可靠性，擴(kuò)大硬件診斷范圍。

加速軟件就緒

通過 SOAFEE 以及汽車行業(yè)的其他計(jì)劃，Arm 正基于最新開放標(biāo)準(zhǔn)建立一個(gè)成熟而龐大的汽車生態(tài)系統(tǒng)。SOAFEE 已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)全新的軟件解決方案生態(tài)系統(tǒng)，通過提供軟件一致性來支持芯片開發(fā)和部署過程，從而在 2025 年實(shí)現(xiàn) Arm 汽車計(jì)算子系統(tǒng)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。

為了應(yīng)對錯(cuò)綜復(fù)雜、代價(jià)高昂且耗時(shí)的 ADAS 功能開發(fā)、確認(rèn)和驗(yàn)證任務(wù)，我們與亞馬遜云科技 (AWS)、西門子以及 Corellium 等合作伙伴聯(lián)合推出了一個(gè)新的虛擬平臺，通過在基于 Arm 架構(gòu)的服務(wù)器上運(yùn)行 Arm 代碼來實(shí)現(xiàn)加速。對新的 AE IP 而言，有了這樣的開發(fā)環(huán)境，意味著可以在物理芯片準(zhǔn)備就緒之前開發(fā)和測試軟件，從而縮短開發(fā)時(shí)間，加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。

基于 Arm 平臺的 ADAS 引領(lǐng)汽車安全未來

ADAS 對于提高汽車安全性、防止數(shù)百萬起事故和挽救無數(shù)生命至關(guān)重要。廣泛普及 ADAS 是邁向更安全、更高效的未來交通的重要一步。

Arm 提供的技術(shù)套件可用于應(yīng)對汽車行業(yè)正在發(fā)生的巨大變革。Arm 長期致力于攜手合作伙伴，共同在 Arm 平臺上構(gòu)建汽車計(jì)算和安全性的未來。