擁抱即將到來的汽車技術(shù)革命

我們正處于汽車技術(shù)巨變的起點(diǎn)，其驅(qū)動(dòng)力來自于避免碰撞技術(shù)和先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)。汽車變得越來越智慧化，連網(wǎng)能力也越來越強(qiáng)，各種相關(guān)的技術(shù)將不斷為高速公路上奔馳的自動(dòng)駕駛車以及可能的分心駕駛降低固有風(fēng)險(xiǎn)。在以軟件為導(dǎo)向的變革中，諸如FPGA和SoC等可編程組件正扮演核心角色。

三種汽車，一場革命
如今，在加州南灣，你每天都可以看到象征汽車產(chǎn)業(yè)世界性變化趨勢的三種汽車：時(shí)髦的特斯拉(Tesla) Model S悄然無聲息的駛過；在后窗貼著‘U’的Uber新型汽車接送乘客；以及在車頂安裝旋轉(zhuǎn)光達(dá)(LiDAR)的新款Lexus SUV正沿著街道自行駕駛，而身處世界任何位置的遠(yuǎn)程駕駛?cè)藙t忙著收集資料。這些日常所見代表著三種同時(shí)出現(xiàn)的技術(shù)趨勢，正顯著地突破汽車現(xiàn)狀：電動(dòng)化、連網(wǎng)化和自動(dòng)化。每一種趨勢均以不同的速度在發(fā)展，但這三種趨勢都有一個(gè)共同點(diǎn)：軟件！

軟件：改善今日，革新未來
自從2004年以來，普通汽車中的電子組件成本比重已經(jīng)從20%倍增到40%了。今天的豪華汽車中通常包含100個(gè)微處理器，執(zhí)行1億行軟件程序代碼，并控制著從引擎時(shí)序到車載信息娛樂系統(tǒng)中的一切。

我們正處于這樣一個(gè)時(shí)間點(diǎn)：軟件、傳感器和處理器帶來全新的汽車功能，而不只是簡單地將傳統(tǒng)功能從機(jī)械控制轉(zhuǎn)換為電子控制。今天的ADAS系統(tǒng)和明日的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)將完全依賴于軟件，以理解來自傳感器、攝影機(jī)、因特網(wǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施以及其它車輛的數(shù)據(jù)。

汽車的復(fù)雜性提升，改變了汽車價(jià)值鏈。電動(dòng)化、連網(wǎng)化與自動(dòng)化的趨勢，只是加速其價(jià)值朝向提供組件和軟件的公司轉(zhuǎn)移，并遠(yuǎn)離疏于創(chuàng)新的OEM廠商。

這種轉(zhuǎn)移將帶來兩種影響。首先，軟件將成為關(guān)鍵的市場差異化因素，迫使OEM縮短生產(chǎn)周期，并為傳統(tǒng)系統(tǒng)提供支持和升級。其次，朝向軟件轉(zhuǎn)移有助于后來者在產(chǎn)業(yè)中創(chuàng)新，并提高進(jìn)入門坎。

在配備ADAS的典型汽車中，許多傳感器可以為電子控制單元(ECU)提供有關(guān)外部駕駛環(huán)境的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)諸如避免正面碰撞(FCA)等應(yīng)用。

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圖1：基本的ADAS架構(gòu)配備許多傳感器，為ECU提供有關(guān)駕駛情況的資料

電子控制單元隨即使用軟件判斷是否存在威脅，并啟用煞車致動(dòng)器(或可能其它措施)以減輕這種威脅。

用于駕駛輔助應(yīng)用的現(xiàn)有傳感器是自動(dòng)駕駛車的硬件基礎(chǔ)。未來的傳感器將會(huì)越來越小、越來越快和越來越便宜。但在目前的ADAS系統(tǒng)和未來的完全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)之間，真正的差距在于軟件。無論輸入數(shù)據(jù)能以多快的速度處理，可讓汽車在復(fù)雜駕駛環(huán)境中比人類駕駛更高效、更安全駕駛的軟件算法仍然是最大的挑戰(zhàn)。

可編程組件加速創(chuàng)新
作為溝通專用硬件和創(chuàng)新軟件之間的橋梁，諸如賽靈思(Xilinx)的Zynq-7000 All Programmable SoC等可編程組件已經(jīng)成為當(dāng)今最復(fù)雜的ADAS系統(tǒng)核心，并快速取代較欠缺通用性的ASSP。在同一組件上整合Zynq SoC的ARM處理器和FPGA邏輯組件，可以協(xié)助OEM搭建出高整合度、完全可編程的ADAS平臺(tái)，這種平臺(tái)能夠根據(jù)汽車產(chǎn)品線進(jìn)行調(diào)整，還能加入新的增強(qiáng)功能，以因適嚴(yán)苛且不斷演進(jìn)的用戶要求。

汽車OEM可以在許多平臺(tái)配置中發(fā)揮Zynq SoC的作用。該組件可用為多傳感器、多功能的駕駛輔助平臺(tái)、高解析的視訊和繪圖平臺(tái)、汽車連網(wǎng)和連網(wǎng)平臺(tái)，以及圖像處理與辨識平臺(tái)。

在這些應(yīng)用中，用戶可以在SoC的邏輯部份實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中最復(fù)雜和運(yùn)算最密集的功能算法，并在板載ARM處理系統(tǒng)中建置連續(xù)處理功能。

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圖2：ADAS軟件算法必須能夠處理道路類型、速度和威脅的復(fù)雜度

他們利用高速I/O連接至傳感器，并創(chuàng)建連接至汽車網(wǎng)絡(luò)的高可靠性連接。用戶還可以利用SoC供貨商提供的IP以及其設(shè)計(jì)工具和開發(fā)環(huán)境，快速地開發(fā)出ADAS平臺(tái)。

新產(chǎn)品的推出，如Zynq SoC的Zynq UltraScale+ MPSoC版本，可以藉由其它任何芯片架構(gòu)無法匹敵的可編程設(shè)計(jì)平臺(tái)，協(xié)助OEM實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的融合系統(tǒng)。

消費(fèi)者的采納與擴(kuò)散
雖然OEM選擇不同的市場策略推出ADAS和汽車自動(dòng)駕駛功能，但從2010年開始幾乎每年都持續(xù)推出功能越來越強(qiáng)大的ADAS汽車。

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圖3：諸如「避免交通擁塞輔助」等較簡單的系統(tǒng)將率先推出，緊接著是能夠操控汽車的系統(tǒng)

既然已經(jīng)能取得這種技術(shù)的早期版本，那么消費(fèi)者采納的速度有多快呢？

這種相對較高成本的汽車意味著具有ADAS功能的汽車和自動(dòng)駕駛車的普及率可能比起其它現(xiàn)代技術(shù)稍慢一些，但仍然較傳統(tǒng)汽車的普及率更快得多。

正如其它新技術(shù)的采納一樣，先驅(qū)者和早期采納者將有助于配置ADAS的汽車早期推廣，一旦安全優(yōu)勢得到證明、成本也進(jìn)一步降低，就會(huì)逐漸被大多數(shù)的消費(fèi)者接受。這意味著普及率來自其所具有的優(yōu)勢，而不是受制于成本。

為了證明這個(gè)結(jié)論，市場咨詢公司Marconi Pacific針對ADAS和自動(dòng)駕駛進(jìn)行了消費(fèi)者調(diào)查。結(jié)果顯示，最初吸引消費(fèi)者的是這種技術(shù)的安全性和便利性。安全性將是家庭采納的主要?jiǎng)訖C(jī)，因?yàn)樗麄儗?huì)了解配備ADAS的汽車如何避免導(dǎo)致乘客傷害甚至致死的碰撞。

另外一個(gè)重要的動(dòng)力來自時(shí)間的重復(fù)利用。能夠在高速公路上定速巡航、同時(shí)不需要把太多注意力放在道路上，將是加速這一需求的重要推動(dòng)力。

Marconi Pacific已經(jīng)建立了一個(gè)新技術(shù)擴(kuò)散模型，更能有效地理解導(dǎo)入這種技術(shù)進(jìn)展的步伐以及消費(fèi)者的接受度。這種模型是基于情境的，且具有許多輸入。關(guān)鍵因素包括汽車年銷售量、ADAS技術(shù)的導(dǎo)入日期以及車輛汰舊換新預(yù)測等。

結(jié)果相當(dāng)驚人。根據(jù)該模型發(fā)現(xiàn)，到2035年，所有細(xì)分市場中將有超過50%的汽車和85%的新車銷售都將是配備ADAS的汽車或自動(dòng)駕駛車。

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圖4：當(dāng)消費(fèi)者體認(rèn)識到安全與便利等優(yōu)點(diǎn)時(shí)，ADAS和自動(dòng)駕駛車(AV)技術(shù)將創(chuàng)造另一波銷售高峰

當(dāng)然，不同層級的ADAS和自動(dòng)駕駛將對社會(huì)產(chǎn)生不同的影響，包括每年發(fā)生碰撞的次數(shù)減少程度、對于交通擁塞的影響以及對于共乘或Uber等服務(wù)的影響等都不相同。

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圖5：根據(jù)該模型預(yù)測，ADAS/AV技術(shù)的累積銷售量將在2035年達(dá)到汽車總銷售量的85%

汽車生態(tài)系統(tǒng)意義
汽車領(lǐng)域及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)形成了一個(gè)很大的生態(tài)系統(tǒng)，并滲透至全球經(jīng)濟(jì)。從表1可以看出ADAS和自動(dòng)駕駛不僅對汽車也對許多外圍產(chǎn)業(yè)帶來重大影響。

隨著電動(dòng)化、連接能力和自動(dòng)化方面的創(chuàng)新不斷突破現(xiàn)狀，不僅OEM感受到這一波效應(yīng)，其它許多領(lǐng)域和以往圍繞著傳統(tǒng)個(gè)人汽車構(gòu)建的商業(yè)也感受到了。能夠迅速抓住機(jī)會(huì)的公 司即將取得成功，而延遲導(dǎo)入技術(shù)者將注定失敗。

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表1：ADAS和自動(dòng)駕駛車將在汽車與許多產(chǎn)業(yè)帶來創(chuàng)新

(參考原文：The coming revolution in vehicle technology and its implications，by Thomas Gage & Jonathan Morris)