自動駕駛域控制器需要哪些能力?

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(jīng)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(fā)。

這次合作備受關(guān)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(chǎn)車中zFAS域控制器的核心操盤手。域控制器作為汽車電子結(jié)構(gòu)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(tǒng)，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(tǒng)復(fù)雜性更高，與車身其它系統(tǒng)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(tǒng)。此時，專門定位于自動駕駛的域控制器系統(tǒng)就應(yīng)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(guī)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(shè)備，完成的功能包含圖像識別、數(shù)據(jù)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(yè)內(nèi)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(tǒng)中，算力需求最高的當(dāng)屬圖像識別部分，其次是多傳感器的數(shù)據(jù)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(shè)計的產(chǎn)品，內(nèi)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(huán)視圖像處理，Cyclone 5 FPGA負責(zé)障礙物、地圖的融合及各種傳感器的預(yù)處理工作，EyeQ3負責(zé)前向識別處理。

域控制具有實現(xiàn)模塊化的優(yōu)勢，將功能劃分為單獨的域優(yōu)勢眾多。這有助于強調(diào)各個子系統(tǒng)的功能安全性和網(wǎng)絡(luò)安全需求，簡化自動化算法的開發(fā)和部署，方便在各個子系統(tǒng)中擴展功能。因此，在自動駕駛背景下，國內(nèi)外越來越多的Tier1，以及供應(yīng)商都開始涉足這個領(lǐng)域。

2017年8月底在麥格納德國首次公布了最新研發(fā)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(nèi)的傳感器系統(tǒng)，以及域控制器處理系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)。

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(xiàn)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(shù)據(jù)進行處理，該控制器是具有8核CPU架構(gòu)的Xavier芯片，擁有70億個晶體管以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)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(gòu)，采埃孚ProAI具有擴展性——硬件部件、互聯(lián)化的傳感器、評估軟件和功能模塊可以根據(jù)所需的用途和自動駕駛等級進行調(diào)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(xiàn)高度自動駕駛HAD中的各種應(yīng)用 。通過集成精選的硬件和軟件，ADCU可以實時監(jiān)控車輛運動軌跡并規(guī)劃路徑。

而且，ADCU還可以執(zhí)行基于車載環(huán)境傳感器和其它信號輸入的環(huán)境模型EM。該環(huán)境模型涵蓋了從路徑規(guī)劃算法到?jīng)Q定最佳路徑（從安全，便利，環(huán)保的角度）最后到協(xié)調(diào)多執(zhí)行器（如，剎車，懸架控制等）協(xié)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(gòu)。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(jié)構(gòu)。主機廠可以針對環(huán)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(jù)每臺車不同的基礎(chǔ)設(shè)施和計算功能進行優(yōu)化調(diào)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(fā)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(shù)據(jù)等，全數(shù)字儀表、先進車載顯示屏技術(shù)、駕駛員監(jiān)測、抬頭顯示，以及偉世通先進的軟件開發(fā)工具，以滿足OEM不同的自動駕駛技術(shù)研發(fā)需求，特別是L3及L3+自動駕駛技術(shù)的開發(fā)。

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(shù)，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(fā)出自動駕駛解決方案及產(chǎn)品，加快新技術(shù)或產(chǎn)品上市速度。

環(huán)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(tǒng)，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(tǒng)的核心。需要協(xié)調(diào)好感知，規(guī)劃，決策，控制整個的過程，實現(xiàn)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(fā)平臺，能夠為開發(fā)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(tǒng)，帶有專用接口，汽車I/O，有多個接口，以太網(wǎng)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(wù)于ADAS和自動駕駛。與其相對應(yīng)的是R-Car聯(lián)盟（R-Car聯(lián)盟目前已經(jīng)有230多家合作伙伴與瑞薩電子一起基于R-Car產(chǎn)品來開發(fā)不同的應(yīng)用，每年聯(lián)盟會定期開會展示合作伙伴基于R-Car產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)，可為安全關(guān)鍵型的自動駕駛應(yīng)用提供強大的性能。AURIX? 可作為安全中心，支持戰(zhàn)略性決策并與汽車內(nèi)的執(zhí)行器系統(tǒng)進行通信。

系統(tǒng)實現(xiàn)多個環(huán)境傳感器（如，雷達、攝像頭、超聲波和激光雷達）的傳感器數(shù)據(jù)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(yīng)傳感器融合的數(shù)據(jù)，由于系統(tǒng)可以做出關(guān)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(shù)據(jù)安全，AURIX? 與 TLF35584 安全電源和專用處理器結(jié)合，可支持全新和增強的 ADAS 功能。

高通也發(fā)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(wǎng)速率。可以支持接入更多數(shù)據(jù)，比如攝像頭數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)等，可以提供隨時響應(yīng)諸如3D導(dǎo)航、人臉識別、語音識別、娛樂系統(tǒng)、ADAS、環(huán)視泊車輔助等功能。

軟件上Qualcomm與松下共同合作發(fā)布了基于驍龍820A的車載信息娛樂系統(tǒng)，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(biāo)準(zhǔn)的平臺在上面進行實現(xiàn)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(fā)送最新固件。

業(yè)內(nèi)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(xué)習(xí)應(yīng)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(yīng)用開發(fā)商自由度低，擴展和替代性較差。OEM在選擇方案時，會優(yōu)先考率成本、規(guī)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(chuàng)公司，迫于巨額的授權(quán)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(biāo)也是直指智能駕駛中央決策控制器(iECU)。當(dāng)然除了上汽，國內(nèi)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(shù)，東軟睿馳推出了自動駕駛中央域控制器，完全可以滿足當(dāng)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(fā)的開發(fā)結(jié)構(gòu)，不僅提供基礎(chǔ)軟件，還完整呈現(xiàn)了環(huán)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(yīng)用，可實現(xiàn)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(qū)的限速標(biāo)識。具體可參考當(dāng)時東軟睿馳團隊在拉斯維加斯當(dāng)?shù)氐臏y試效果：

新悅智行也曾發(fā)布過一款基于nVidia的GPU設(shè)計開發(fā)自主的低成本W(wǎng)iseADCU，對標(biāo)nVdia Drive PX2而設(shè)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(wǎng)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(xiàn)與HD攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、RTK/IMU定位系統(tǒng)、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(yīng)用支持服務(wù)。

武漢環(huán)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(shè)計，運行UBUNTU操作系統(tǒng)。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(nèi)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(xiàn)階段車輛自動駕駛的傳感器接入、感知融合、規(guī)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(nèi)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(shè)備，只需要連接相機，激光雷達、毫米波雷達就可以實現(xiàn)完整的L4級別自動駕駛。同時接口都符合車規(guī)要求、支持26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)，在國內(nèi)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(yīng)一般研發(fā)用戶（愛好者，免費提供），車廠需求(車廠和互聯(lián)網(wǎng)造車企業(yè)，算法速度和性能進行優(yōu)化，需要收取一年的軟件服務(wù)費)，和運營單位(滴滴和巴士公司，增加云端和調(diào)度管理部分。提供定制開發(fā)。)

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(shè)備研發(fā)和小批量測試這個階段。

公司的下一代產(chǎn)品準(zhǔn)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(yōu)勢大些，計算能力強，配套開發(fā)軟件豐富。

另外包括一些初創(chuàng)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(fā)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(xiàn)方案上，會有多種選擇。域控制器在業(yè)內(nèi)已經(jīng)形成共識，無論主機廠還是Tier1，都在發(fā)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。