汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的電子化進(jìn)程

近年來，汽車一直作為中國國內(nèi)發(fā)展迅猛的一塊市場(chǎng)，為我國的GDP的增長作出了巨大貢獻(xiàn)。

隨著汽車的不斷“電子化”與“系統(tǒng)化”，汽車也不再是一個(gè)單純的機(jī)械，而是成為了多種電子系統(tǒng)和各個(gè)機(jī)械部件結(jié)合的產(chǎn)物。電子系統(tǒng)影響機(jī)械部件，機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)又將信號(hào)反傳給電子系統(tǒng)進(jìn)行處理……在這一系列的循環(huán)往復(fù)中，需要我們”駕駛?cè)藛T“來做的事情就會(huì)越來越少，我們的雙手與雙腳逐漸被解放。

而這，就是這兩年逐漸興起的新興汽車電子系統(tǒng)——ADAS系統(tǒng)。

ADAS（Advanced Driving Assistant System），也叫自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、高級(jí)駕駛系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用安裝在車上的各式各樣傳感器，在汽車行駛過程中隨時(shí)來感應(yīng)周圍的環(huán)境，收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)物體的辨識(shí)、偵測(cè)與追蹤，并結(jié)合導(dǎo)航儀地圖數(shù)據(jù)，進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)算與分析，從而預(yù)先讓駕駛者察覺到可能發(fā)生的危險(xiǎn)，有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。

根據(jù)NHTSA（美國高速公路管理局）的定義，我們將自動(dòng)駕駛分為Level0-Level4一共5個(gè)階段， Level0-Level2 屬于ADAS的普及推廣階段， Level3-Level4的實(shí)現(xiàn)則需要ADAS結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)。目前已實(shí)現(xiàn)Level1、 Level2 的商業(yè)化。在不久的將來，也會(huì)迎來Level3以上的商業(yè)化。

在整個(gè)ADAS系統(tǒng)中，主要的關(guān)鍵技術(shù)有：傳感器技術(shù)(攝像頭、雷達(dá))，芯片與算法。

其中，攝像頭核心部件CMOS感光芯片主要掌握在以索尼、三星為代表的日韓企業(yè)中。

雷達(dá)分為超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)。超聲波雷達(dá)技術(shù)門檻較低，供應(yīng)商較多；激光雷達(dá)成本高昂，未商業(yè)化；毫米波雷達(dá)成本在兩者之間，技術(shù)門檻較高，主要掌握在ZF TRW、博世、大陸等行業(yè)領(lǐng)先公司手中。

而芯片、算法在ADAS系統(tǒng)中至關(guān)重要，行業(yè)集中度高，主要有Mobileye、 ADI等公司。

而我們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|的“前視攝像頭”、“360度環(huán)視攝像頭”之類的系統(tǒng)，實(shí)際功能上已經(jīng)接近于我們的ADAS用攝像頭了。

而說到攝像頭，作為一個(gè)遍布于車身四周的小玩意兒，又需要供電又需要向車載主機(jī)傳送數(shù)據(jù)，線束電纜彎彎繞繞設(shè)計(jì)起來特別麻煩。如何才能降低這部分設(shè)計(jì)成本呢？

(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))

SerDes芯片應(yīng)運(yùn)而生了。

SERDES是英文SERializer(串行器)/DESerializer(解串器)的簡(jiǎn)稱。它是一種主流的時(shí)分多路復(fù)用(TDM)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(P2P)的串行通信技術(shù)。即在發(fā)送端多路低速并行信號(hào)被轉(zhuǎn)換成高速串行信號(hào)，經(jīng)過傳輸媒體(光纜或銅線)，最后在接收端高速串行信號(hào)重新轉(zhuǎn)換成低速并行信號(hào)。這種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串行通信技術(shù)充分利用傳輸媒體的信道容量，減少所需的傳輸信道和器件引腳數(shù)目，提升信號(hào)的傳輸速度，從而大大降低通信成本。

SerDes可以大大節(jié)省線束成本，但是電源線無法省略，一輛車4個(gè)攝像頭，就需要至少8根線來連接，設(shè)計(jì)起來也挺麻煩的。

于是，PoC電路就應(yīng)運(yùn)而生了。

PoC (Power over Coax) 即同軸線傳輸電力，將電源部分的直流電耦合到傳輸信號(hào)用的同軸線上，到了接收端再通過一個(gè)biasT電路將信號(hào)與電源分開，就可以省下好多電源線。

如上圖，電源線通過PoC filter耦合到中間的綠色同軸線上，再到了攝像頭那一端之后被重新分割到DCDC中。

目前SerDes的設(shè)計(jì)廠商主要有TI、MAXIM、Ambarella等。各家的信號(hào)頻率和能接受的損耗不同，因此每家的PoC電路都有一定差異。

但是PoC電路，最重要的還是要看它的對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的隔離效果。而這個(gè)隔離效果就需要通過實(shí)測(cè)或者仿真得出。

上圖是MAXIM的96705芯片的參考設(shè)計(jì)建議的PoC部分隔離度仿真模型?？梢?，對(duì)于1MHz-1GHz的信號(hào)，參考設(shè)計(jì)中的PoC電路對(duì)其產(chǎn)生了約大于500ohm的阻抗。

這個(gè)阻抗到底夠不夠這個(gè)見仁見智，但是PoC的電路最重要的就是“拒絕信號(hào)流入”，因此這個(gè)方案毫無疑問從原理上說是沒有問題的。

主要起到隔離作用的，就是上圖所示的3個(gè)電感L1-L3。

村田，作為業(yè)內(nèi)的專業(yè)電感提供商，也有專門為上述PoC電路設(shè)計(jì)的電路方案，可以支持各家廠商的SerDes芯片，包括且不僅有：

TI FPDLINKIII（913、933、953）

MAXIM GSML1，GSML2（96705、9275、9295）

Amba B6

村田還可提供客制化仿真服務(wù)，能夠直觀看到您選定的方案的阻抗效果。

綜上所述，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是近幾年汽車電子化進(jìn)程中的重要系統(tǒng)，同時(shí)需要配合車聯(lián)網(wǎng)，5G通信等新技術(shù)，將成為汽車市場(chǎng)中大家關(guān)注的熱點(diǎn)，村田也希望通過提供差別化的產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)來滿足客戶的需求。更多村田應(yīng)用和產(chǎn)品信息，請(qǐng)掃描以下二維碼關(guān)注村田微信公眾號(hào)。