電子發(fā)燒友App
0. 前言
1. 輔助駕駛功能的分級(jí)
1.1 實(shí)現(xiàn)L1和最基礎(chǔ)的L2功能
1.2 實(shí)現(xiàn)大部分L2功能，廠家宣傳“L2+”
1.3 實(shí)現(xiàn)L2+高速NOA
1.4 實(shí)現(xiàn)L2+高速NOA+城區(qū)NOA
1.5 實(shí)現(xiàn)L3
1.6 實(shí)現(xiàn)L4/L5
2. 輔助駕駛系統(tǒng)傳感器配置
2.1 基礎(chǔ)L2的傳感器配置
2.2 L2+的傳感器配置
2.3 L2+高速NOA的傳感器配置
2.4 L2+高速NOA+城市NOA的傳感器配置
2.5 實(shí)現(xiàn)L3的傳感器配置
3. 自動(dòng)駕駛的靈魂——自動(dòng)駕駛芯片
3.1 自動(dòng)駕駛芯片規(guī)格和市場(chǎng)劃分
3.2 自動(dòng)駕駛芯片的設(shè)計(jì)和架構(gòu)
4.自動(dòng)駕駛域控制器
4.1 自動(dòng)駕駛域控控制器的典型框圖
4.2 自動(dòng)駕駛域控制器的方案
3. 自動(dòng)駕駛域控的未來(lái)——降本增效、艙駕一體、車(chē)路協(xié)同
4.寫(xiě)在最后：輔助駕駛是不是偽需求
0. 前言
剛剛過(guò)去的2023上海車(chē)展我自然不會(huì)錯(cuò)過(guò)，除了給公司站臺(tái)，就是把輔助駕駛相關(guān)的參展商仔細(xì)逛了一遍，尤其是自動(dòng)駕駛域控制器。于是想寫(xiě)這篇文章，和大家交流一下感想。我會(huì)努力用一個(gè)簡(jiǎn)單的邏輯，站在系統(tǒng)的角度，把自動(dòng)駕駛域控制器要做什么、要怎么做進(jìn)行以及目前流行的方案做一個(gè)梳理。由于很多讀者朋友是學(xué)生或者剛轉(zhuǎn)行不久的新人，和以前一樣，我會(huì)盡量把文章寫(xiě)得淺顯一些，并且鋪墊多一些。有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)可以直接跳第四章。
在汽車(chē)領(lǐng)域，分析或者介紹一個(gè)控制器，一般都從其最頂層需求（功能）入手。對(duì)自動(dòng)駕駛域控而言，它的頂層需求是“實(shí)現(xiàn)一定的輔助駕駛功能”，一切都是為這個(gè)目標(biāo)服務(wù)的。受制于成本，不同的域控能實(shí)現(xiàn)的功能自然是不同的，于是對(duì)輔助駕駛功能需要分級(jí)介紹；為了實(shí)現(xiàn)這些輔助駕駛功能，還需要有不同的傳感器配置方案作為基礎(chǔ)；基于不同的傳感器配置，要選擇與之相匹配的自動(dòng)駕駛芯片，確保芯片算力能夠?qū)崟r(shí)處理傳感器的海量數(shù)據(jù)；最后，不同的自動(dòng)駕駛芯片進(jìn)行各種排列組合，就形成了目前行業(yè)內(nèi)琳瑯滿目的自動(dòng)駕駛域控方案。以上，就是這篇文章介紹域控制器的邏輯主線。
圖1.邏輯主線
對(duì)于術(shù)語(yǔ)稱呼，標(biāo)題里說(shuō)的“自動(dòng)駕駛域控制器”，Advanced Driver Assistance System Domain Controller，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)得叫“輔助駕駛域控”或者“智能駕駛域控制器”，因?yàn)闃I(yè)界對(duì)ADAS和AD還是有比較明確區(qū)分的。但是似乎大家都叫“自動(dòng)駕駛域控”，所以后面我就不嚴(yán)格區(qū)分了。
1. 輔助駕駛功能的分級(jí)
近年只要是關(guān)注汽車(chē)行業(yè)的，大多都聽(tīng)說(shuō)過(guò)SAE對(duì)自動(dòng)駕駛進(jìn)行的L0至L5的分級(jí)定義[1]。
圖2. SAE自動(dòng)駕駛分級(jí)
相關(guān)介紹文章很多，不再贅述。這里我想結(jié)合業(yè)界各家公司的實(shí)際宣傳現(xiàn)狀，做一個(gè)新分類。目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)能實(shí)際買(mǎi)到的車(chē)型中，對(duì)自動(dòng)駕駛類功能的豐富程度也可以分成五級(jí)：
1.1 實(shí)現(xiàn)L1和最基礎(chǔ)的L2功能
行車(chē)功能主要包括：
ACC自適應(yīng)巡航（全速域/非全速域）
FCW前向碰撞預(yù)警
AEB自動(dòng)緊急制動(dòng)
LDW車(chē)道偏離預(yù)警
LKA車(chē)道偏離輔助
LCC車(chē)道居中保持
泊車(chē)功能包括全自動(dòng)泊車(chē)。
做到這些，整車(chē)廠就會(huì)宣傳車(chē)輛具備“L2輔助駕駛功能”。一般市面上十至十五萬(wàn)級(jí)的車(chē)型都會(huì)配置。便宜一點(diǎn)的例子比如吉利帝豪S[2]這種十萬(wàn)級(jí)車(chē)型也有（你沒(méi)看錯(cuò)，現(xiàn)在十萬(wàn)的車(chē)型就有輔助駕駛了，卷出了天際）。需要注意的是，實(shí)現(xiàn)這些功能一般不需要自動(dòng)駕駛域控制器。
?
圖3. 帝豪S
1.2 實(shí)現(xiàn)大部分L2功能，廠家宣傳“L2+”
行車(chē)功能主要包括：
ACC自適應(yīng)巡航（全速域）
TJA交通擁堵輔助（ACC+Stop&Go+循前車(chē)軌跡）
ALC撥桿變道輔助
FCW前向碰撞預(yù)警
AEB自動(dòng)緊急制動(dòng)
RCW后方碰撞預(yù)警
RCTB后方橫穿制動(dòng)
LDW車(chē)道偏離預(yù)警
LKA車(chē)道偏離輔助
LCC車(chē)道居中保持
ESA緊急轉(zhuǎn)向避障
BSD盲區(qū)預(yù)警
TSR交通限速識(shí)別
泊車(chē)功能包括APA全自動(dòng)泊車(chē)和RPA遙控泊車(chē)。
雖然豐富了不少，但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)這些功能就是L2而已，但市場(chǎng)宣傳方面總得體現(xiàn)出和十萬(wàn)級(jí)車(chē)型有區(qū)別吧，于是生造了個(gè)"L2+"的概念。具體車(chē)型例如領(lǐng)克01[3]。車(chē)價(jià)也來(lái)到了十五至二十萬(wàn)這個(gè)量級(jí)。一般從這個(gè)階段開(kāi)始，自動(dòng)駕駛域控開(kāi)始上車(chē)了。
?
圖4. 領(lǐng)克01
1.3 實(shí)現(xiàn)L2+高速NOA
這一級(jí)車(chē)型，行車(chē)功能包括以上全部，加高速領(lǐng)航輔助，即高速NOA。泊車(chē)功能有的還會(huì)增加記憶泊車(chē)HPA等。很遺憾，這些功能還是屬于L2，但是車(chē)企這里就開(kāi)始玩花活了，什么“L2++”、“L2.5”、“L2.9”還有什么“L2.99”都來(lái)了。目前能實(shí)現(xiàn)高速NOA功能的車(chē)型都在二十萬(wàn)以上的。典型車(chē)型包括蔚來(lái)、小鵬、理想等等這些造車(chē)新勢(shì)力的絕大部分車(chē)型。比如蔚來(lái)EC6[4]（得選配大NP包）。
?
圖5. 蔚來(lái)EC6
1.4 實(shí)現(xiàn)L2+高速NOA+城區(qū)NOA
這一級(jí)車(chē)型，行車(chē)功能包括以上全部，加城區(qū)領(lǐng)航輔助，即城區(qū)NOA。泊車(chē)功能基本與以上相同。進(jìn)行了城區(qū)NOA硬件預(yù)埋的車(chē)型一般都在二十五萬(wàn)以上。事實(shí)上目前（2023年5月3日）推送了城區(qū)NOA功能的就只有小鵬G9、P7i[5]和P5（上海、廣州、深圳）以及北汽極狐阿爾法S·HI版（深圳、上海）、阿維塔11（深圳、上海）這5款車(chē)。當(dāng)然，其他包括蔚來(lái)、理想、智己、廣汽埃安等等一堆車(chē)企都宣稱會(huì)“很快”推送城區(qū)NOA。
?
圖6. 小鵬P7i
1.5 實(shí)現(xiàn)L3
這個(gè)不用多說(shuō)了，量產(chǎn)實(shí)現(xiàn)L3功能的全球目前就奔馳S級(jí)(包括EQS)這一款車(chē)。另外一個(gè)本田L(fēng)engend只租不賣(mài)、而且產(chǎn)量也很小，感覺(jué)更多像是一個(gè)噱頭。我在德國(guó)的時(shí)候恰好參與了Drive Pilot[6]中一部分橫縱向控制功能（DTRQ+, Diamler的小伙伴們肯定知道）的量產(chǎn)設(shè)計(jì)工作，不過(guò)沒(méi)等量產(chǎn)我就撤了。感覺(jué)最后量產(chǎn)的性能和最初的設(shè)計(jì)要求相比還是做了妥協(xié)。
?
圖7. 奔馳S級(jí)，來(lái)源Drive Pilot官網(wǎng)
1.6 實(shí)現(xiàn)L4/L5
另外，目前還沒(méi)有真正量產(chǎn)實(shí)現(xiàn)L4功能的車(chē)型。通用汽車(chē)Cruise[7]倒是在美國(guó)舊金山、奧斯丁和鳳凰城三個(gè)地方開(kāi)始了全無(wú)人商業(yè)出租車(chē)運(yùn)營(yíng)，但是都只是在晚上至凌晨運(yùn)營(yíng)，數(shù)量也比較有限。而且這外形一看就離大規(guī)模量產(chǎn)還很遠(yuǎn)。。。這種情況我們就不討論了。
?
圖8. Cruise Poppy，來(lái)源Cruise官網(wǎng)
總結(jié)一下，根據(jù)輔助駕駛功能的豐富程度，我們可把輔助駕駛分成以下五級(jí)(不考慮L4/L5)：
表1：輔助駕駛功能
2. 輔助駕駛系統(tǒng)傳感器配置
上面把量產(chǎn)車(chē)型的輔助駕駛功能分了五個(gè)等級(jí)，每個(gè)級(jí)別的功能需要通過(guò)不同的傳感器配置方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然每個(gè)級(jí)別的傳感器方案不是唯一的，不同級(jí)別之間方案也有可能共用或者重疊。需要強(qiáng)調(diào)的是，實(shí)現(xiàn)輔助駕駛功能不是靠堆傳感器。傳感器只是整個(gè)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中的一小環(huán)。限于篇幅這里就不展開(kāi)了。
我們這里挑一些最典型的情況介紹。
2.1 基礎(chǔ)L2的傳感器配置
實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)L2功能一般通過(guò)1V1R，即一個(gè)前視攝像頭和一個(gè)前向毫米波雷達(dá)就可以實(shí)現(xiàn)了。攝像頭負(fù)責(zé)前方車(chē)輛、弱勢(shì)交通參與者、車(chē)道線等的識(shí)別，毫米波雷達(dá)進(jìn)行感知融合。追求極致性價(jià)比的車(chē)型，只通過(guò)一個(gè)高清攝像頭也行，無(wú)非就是不融合了，性能表現(xiàn)稍微差點(diǎn)意思。常見(jiàn)的其他配置還包括1V3R(在1V1R基礎(chǔ)上增加兩個(gè)后雷達(dá)以獲得有限的后方感知能力)、1V5R（在1V3R基礎(chǔ)上再增加兩個(gè)角雷達(dá)）。
對(duì)于泊車(chē)功能，為了追求性價(jià)比，一般會(huì)搭載12個(gè)超聲波傳感器（USS）（下圖沒(méi)畫(huà)出來(lái)）。
圖9. 1V1R方案
圖10. 1V5R方案
圖片來(lái)自佑駕創(chuàng)新Minieye官網(wǎng)[8]
前面提到過(guò)，這么簡(jiǎn)單的傳感器配置，算力要求不高，再加上突出性價(jià)比，一般也就不需要域控制器了，行車(chē)和泊車(chē)的控制也是完全分離的。
2.2 L2+的傳感器配置
要實(shí)現(xiàn)這些功能，典型的傳感器配置是5V5R12U。即在1V5R12U的基礎(chǔ)上，再增加4個(gè)廣角環(huán)視攝像頭。
圖11. 5V5R12U方案
圖片來(lái)自佑駕創(chuàng)新Minieye官網(wǎng)[9]
圖12. 環(huán)視攝像頭布置，圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)
如上圖示，通過(guò)在車(chē)輛前保、后保/后尾門(mén)上方、左右后視鏡下方布置四個(gè)廣角環(huán)視攝像頭，可實(shí)現(xiàn)車(chē)輛近距離360度感知、可用以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車(chē)，結(jié)合四個(gè)角雷達(dá)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)行車(chē)盲區(qū)以及后方來(lái)車(chē)的監(jiān)控，最終實(shí)現(xiàn)L2+的功能。
2.3 L2+高速NOA的傳感器配置
實(shí)現(xiàn)高速NOA的方案也比較多。典型的方案是11V5R12U，或10V5R12U即在5V5R12U的基礎(chǔ)上，再增加一顆(或兩顆)前視攝像頭（長(zhǎng)焦/主視）、一顆后視攝像頭和四顆周視攝像頭。
圖13. 11V5R12U方案
圖片來(lái)自佑駕創(chuàng)新Minieye官網(wǎng)[9]
其中，周視攝像頭一般放置在前翼子板或者轉(zhuǎn)向燈下方，用于進(jìn)一步增強(qiáng)側(cè)向盲區(qū)感知、對(duì)車(chē)輛加塞進(jìn)行感知等等。例如，下圖是我在上海車(chē)展上拍的阿維塔11的攝像頭布置。類似的攝像頭布置在哪吒S、小鵬P7i等車(chē)型上都有應(yīng)用。
?
圖14. 阿維塔11的側(cè)面攝像頭布置，上海車(chē)展拍攝
?
圖15. 小鵬P7i的11V攝像頭（不包括駕駛員監(jiān)控)布置，來(lái)源官網(wǎng)
但是就像我前面提到的，傳感器方案不是絕對(duì)的。比如吉利博越L使用6V5R12U(沒(méi)有布置周視攝像頭)的方案也實(shí)現(xiàn)高速NOA.
2.4 L2+高速NOA+城市NOA的傳感器配置
目前市場(chǎng)上量產(chǎn)實(shí)現(xiàn)城市NOA、或者對(duì)城市NOA進(jìn)行了硬件預(yù)埋的車(chē)型，典型比如蔚小理、華為智選等等的車(chē)型，在實(shí)現(xiàn)高速NOA的傳感器配置基礎(chǔ)上，又加裝了激光雷達(dá)。不過(guò)有的比如蔚來(lái)ET7、理想L9等使用了一顆前向激光雷達(dá)、裝在前側(cè)正面上方；小鵬P7i使用了兩顆激光雷達(dá)，裝在前保兩側(cè)；阿維塔11裝了三顆激光雷達(dá)，分別位于正面和左右翼子板。
圖16. 典型的實(shí)現(xiàn)城市NOA的傳感器配置
圖片來(lái)自佑駕創(chuàng)新Minieye官網(wǎng)[9]
激光雷達(dá)這東西我沒(méi)實(shí)際上手玩過(guò)，說(shuō)實(shí)話不了解為什么非得加激光雷達(dá)。據(jù)我所知現(xiàn)在各家激光雷達(dá)廠商都在血虧硬著頭皮賣(mài)激光雷達(dá)給這些主機(jī)廠，分明是不可持續(xù)的。
2.5 實(shí)現(xiàn)L3的傳感器配置
實(shí)現(xiàn)L3自動(dòng)駕駛的瓶頸不在傳感器。以上的傳感器配置很多都是可以滿足L3需求了。事實(shí)上，奔馳DRIVE Pilot的傳感器布置是6V5R12U[10]，還不如國(guó)內(nèi)很多車(chē)型豐富。當(dāng)然，奔馳DRIVE Pilot也不支持城區(qū)NOA。
圖17. 奔馳L3自動(dòng)駕駛Drive Pilot傳感器布置方案，來(lái)源官方手冊(cè)
總結(jié)一下，根據(jù)實(shí)現(xiàn)不同輔助駕駛的功能，傳感器配置有很多種方案。為了展示明晰，我們有如下幾類典型的傳感器配置：
表2.典型傳感器配置
3. 自動(dòng)駕駛的靈魂——自動(dòng)駕駛芯片
3.1 自動(dòng)駕駛芯片規(guī)格和市場(chǎng)劃分
前面說(shuō)完了實(shí)現(xiàn)不同輔助駕駛功能需要的傳感器配置。很顯然，不同的傳感器配置所需要的處理算力也是不一樣的。按照前面對(duì)輔助駕駛功能的分類邏輯，對(duì)應(yīng)到傳感器方案，我們可以延續(xù)將域控制器的算力需求歸納成幾類：
1V1R/1V3R/1V5R方案：最少需要4-5 TOPS算力；
5V5R12U方案：最少需要5-10 TOPS算力；
11V5R12U方案：這就不好說(shuō)了，各家差異很大，一般需要十幾到一百多TOPS算力；
11V5R12+激光雷達(dá)方案：業(yè)內(nèi)一般認(rèn)為最少需要150TOPS算力；
這個(gè)不好說(shuō)，這篇文章就不討論了。
有了以上這些基本的概念，自動(dòng)駕駛域控制器即可依此進(jìn)行芯片選型了。為了獲得相應(yīng)算力，設(shè)計(jì)自動(dòng)駕駛域控時(shí)可以選擇：
由多個(gè)低算力芯片疊加獲得所需算力；
直接選擇單個(gè)中高算力芯片獲得所需算力。
當(dāng)然，實(shí)際芯片選型要考慮的事情比這個(gè)多得多得多，限于篇幅這里不展開(kāi)。那么現(xiàn)在市面上有哪些自動(dòng)駕駛芯片呢？這又是一個(gè)卷得讓人懷疑人生的市場(chǎng)：
表3. 常見(jiàn)自動(dòng)駕駛芯片匯總
| 序號(hào) | 公司 | 芯片 | 算力 | 制程 | 量產(chǎn)時(shí)間 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | NXP | S32V | 4 | 16 | 2022 |
| 2 | TI | TDA4VM* | 8 | 16 | 2020 |
| 3 | TI | TDA4VH | 24-32 | 16 | 2023 |
| 4 | Mobileye | EyeQ5* | 24 | 7 | 2021 |
| 5 | Nvidia | Xavier* | 30 | 12 | 2020 |
| 6 | Nvidia | Orin* | 254 | 7 | 2022 |
| 7 | 高通 | Snapdragon Ride Flex 系列 | 幾十至幾百不等 | 5 | 2022 |
| 8 | 安霸 | CV22系列 | 等效算力10-20TOPS | 10 | 2019 |
| 9 | 安霸 | CV3-AD系列 | 等效算力500TOPS | 5 | 2022 |
| 10 | 安霸 | CV72系列 | 多種算力 | 5 | 2023 |
| 11 | 華為 | 昇騰310 | 16 | 12 | 2018 |
| 12 | 華為 | 昇騰910 | 640 | 7 | 2022 |
| 13 | 地平線 | J3* | 5 | 16 | 2020 |
| 14 | 地平線 | J5* | 128 | 16 | 2022 |
| 15 | 地平線 | J6 Family | 數(shù)百至一千 | 7 | 預(yù)計(jì)2024 |
| 16 | 黑芝麻 | A1000L | 16 | 16 | 2020 |
| 17 | 黑芝麻 | A1000 | 40 | 16 | 2020 |
| 18 | 黑芝麻 | A1000Pro | 106 | 16 | 2022 |
| 19 | 寒武紀(jì)行歌 | SD5223 | 16 | 不詳 | 不詳 |
| 20 | 寒武紀(jì)行歌 | SD5226 | 400 | 7 | 不詳 |
| 21 | 芯馳 | V9P | 20 | 16 | 2023 |
| 22 | 零跑（大華） | 凌芯01 | 4.2 | 28 | 2020 |
| 23 | 超星未來(lái) | 驚蟄 R1 | 16 | 不詳 | 不詳 |
別看芯片種類琳瑯滿目，其實(shí)“目前”市場(chǎng)占有率高的芯片并不多，基本就是我在表中打了星號(hào)的這幾款：TDA4，EyeQ5，Xavier，Orin，J3和J5。當(dāng)然，未來(lái)這個(gè)市場(chǎng)是什么情況不好說(shuō)。
從表中，我們可以粗略地把自動(dòng)駕駛芯片按算力分成幾個(gè)市場(chǎng)：
中低算力市場(chǎng)：十幾TOPS以下，主打一個(gè)性價(jià)比。主要玩家是地平線J3、黑芝麻A1000L、TDA4VM等，互相有很強(qiáng)的可替代性，基本上是殺紅了眼的存在；
中端算力市場(chǎng)：大幾十到一百多TOPS，包括地平線J5、黑芝麻A1000、高通平臺(tái)系列芯片等等，這個(gè)市場(chǎng)目前地平線J5占據(jù)了較大優(yōu)勢(shì)，但是高通勢(shì)頭很猛；
高算力市場(chǎng)：Nvidia Orin，目前好像沒(méi)什么對(duì)手。
其他的什么地平線J6系列、黑芝麻A2000、Nvidia Thor之類的超大算力芯片，目前資料太少，不在分析的范圍內(nèi)。
總結(jié)一下，根據(jù)輔助駕駛功能的豐富程度、對(duì)應(yīng)不同傳感器方案，可將域控算力需求進(jìn)行分類如下：
表4.自動(dòng)駕駛域控制器典型算力需求
3.2 自動(dòng)駕駛芯片的設(shè)計(jì)和架構(gòu)
另外這里我想特別提醒的是，芯片設(shè)計(jì)、域控選型涉及到一個(gè)“雞生蛋，蛋生雞”的問(wèn)題。它絕對(duì)不是芯片公司關(guān)起門(mén)懟幾個(gè)芯片出來(lái)，然后域控制造商就像點(diǎn)菜一樣拿著菜單選。
自動(dòng)駕駛芯片在設(shè)計(jì)的時(shí)候，就要和主機(jī)廠、Tier1充分溝通，一定是要站在系統(tǒng)的角度，通盤(pán)考慮自動(dòng)駕駛功能、傳感器方案、整車(chē)E/E架構(gòu)、軟件架構(gòu)、功能安全、信息安全、域控硬件設(shè)計(jì)、可測(cè)性等等之后，才能形成最優(yōu)設(shè)計(jì)，這其中牽扯到幾乎是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)全方面的資源協(xié)調(diào)。這也是為什么我們經(jīng)常在新聞里看到某芯片廠商、Tier1、整車(chē)廠又搞戰(zhàn)略合作又搞聯(lián)合發(fā)布等等。芯片設(shè)計(jì)是“攢局”，從來(lái)都不是“單打獨(dú)斗"。所以說(shuō)，芯片是自動(dòng)駕駛的靈魂吶。
?
圖18. 地平線J5芯片
下面我們把一片自動(dòng)駕駛芯片打開(kāi)，看看它的系統(tǒng)框圖。這里就以今年最火的地平線J5為例。
圖19. 地平線J5系統(tǒng)框圖
圖片來(lái)自地平線官網(wǎng)[11]
從上圖我們可以看到地平線J5內(nèi)部分成幾個(gè)大塊，也是典型的自動(dòng)駕駛芯片配置。其從左到右、從上到下依次是：
圖像輸入/輸出單元
CV引擎
兩個(gè)ISP（Image Signal Processing）核
兩個(gè)DSP核
兩個(gè)AI深度學(xué)習(xí)計(jì)算核心BPU
視頻編解碼單元
信息安全單元
鎖步核MCU構(gòu)成的安全島
內(nèi)存和存儲(chǔ)單元
外設(shè)接口單元
其中BPU負(fù)責(zé)AI深度學(xué)習(xí)的計(jì)算，A55負(fù)責(zé)一般的邏輯計(jì)算，比如傳感器融合，MCU負(fù)責(zé)進(jìn)行高功能安全等級(jí)的邏輯判斷、診斷等等。
再比如從TDA4VM的系統(tǒng)框圖中，也能看出它包含圖像輸入輸出編解碼單元、DSP核、用于進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的MMA（Matrix Multiplication Accelerator矩陣乘法加速器, 類比于地平線的BPU）、2個(gè)高性能A72核、6個(gè)R5核，其中有一對(duì)鎖步R5核位于安全島、信息安全單元、內(nèi)存/存儲(chǔ)和外設(shè)接口。這類異構(gòu)SoC（將A核/R核/M核/DSP/深度學(xué)習(xí)加速器等等集成在一個(gè)SoC中）在基本單元上是有很強(qiáng)共性的。
圖20. TDA4VM系統(tǒng)框圖
圖片來(lái)自德州儀器官網(wǎng)[12]
4.自動(dòng)駕駛域控制器
4.1 自動(dòng)駕駛域控控制器的典型框圖
首先介紹一下典型的自動(dòng)駕駛域控制器構(gòu)成。
圖21. 自動(dòng)駕駛域控制器的典型系統(tǒng)框圖
一般而言，一個(gè)自動(dòng)駕駛域控包括以下部分：
自動(dòng)駕駛芯片，也就是AI SoC (System on Chip)，它主要用來(lái)進(jìn)行攝像頭圖像處理，通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法，輸出目標(biāo)識(shí)別列表，也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感器融合、軌跡預(yù)測(cè)、環(huán)境模型搭建、自車(chē)定位等功能。
Safety MCU，用來(lái)進(jìn)行高功能安全等級(jí)的邏輯運(yùn)算。一般車(chē)輛的規(guī)劃與控制、通信、診斷以及域控制器的對(duì)外接口等功能會(huì)運(yùn)行在MCU中。這里有人可能會(huì)問(wèn)，自動(dòng)駕駛芯片中不是自帶安全島（也就是鎖步核）嘛，為什么還需要外置MCU？誠(chéng)然，對(duì)于一部分應(yīng)用場(chǎng)景而言，自動(dòng)駕駛芯片內(nèi)置的安全島確實(shí)夠用了，這就是后面會(huì)提到的域控制器“單芯片”方案；但是對(duì)于復(fù)雜一些的場(chǎng)景，內(nèi)置安全島的算力就不夠了，智能通過(guò)外置MCU來(lái)實(shí)現(xiàn)。
eMMC/Nor Flash/Memory，存儲(chǔ)芯片；
Des 視頻解串芯片，將攝像頭的原始圖像解串供自動(dòng)駕駛芯片處理；
以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)芯片；
后面我們會(huì)看到域控制器方案具體會(huì)有很多種形態(tài)，但是無(wú)非就是這些典型內(nèi)容的排列組合。
4.2 自動(dòng)駕駛域控制器的方案
這里我們繼續(xù)參照前面對(duì)自動(dòng)駕駛功能的分類邏輯為主線來(lái)梳理。
4.2.1 實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)L2功能：
1V1R/1V3R/1V5R感知方案，最少需要4-5 TOPS算力。這個(gè)需求一般就通過(guò)低成本的前視一體機(jī)或者智能攝像頭搭配毫米波雷達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般基于J2、J3或者M(jìn)obileye的各種中低算力芯片設(shè)計(jì)，不需要配置域控制器。主控ECU可以是前視一體機(jī)，在有些方案（比如博世的一些古早的方案中）甚至可以是雷達(dá)。
例如大陸Conti基于J3芯片設(shè)計(jì)的前視一體機(jī)，目前已在十五萬(wàn)級(jí)的長(zhǎng)安深藍(lán)SL03上量產(chǎn)。另外前文提到的十萬(wàn)塊的博越S，也通過(guò)裝配博世智能攝像頭+毫米波雷達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)L2功能。
?
圖22. 大陸芯智駕8M像素前視一體機(jī)，來(lái)源網(wǎng)絡(luò)
這類方案中，如果車(chē)輛還具備泊車(chē)功能，一般就是通過(guò)另一個(gè)單獨(dú)的泊車(chē)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，不再展開(kāi)。
4.2.1 實(shí)現(xiàn)L2+以及泊車(chē)功能：
5V5R12U感知方案，最少需要5-10 TOPS算力。從這里開(kāi)始，域控就進(jìn)入了主戰(zhàn)場(chǎng)。今年還開(kāi)始流行通過(guò)“分時(shí)復(fù)用”等等方式極簡(jiǎn)壓縮芯片數(shù)量和成本。于是這類型的域控也就相應(yīng)的有下面一些典型方案：
i) 單TDA4行泊一體方案
使用一顆TDA4來(lái)實(shí)現(xiàn)行泊一體，用TDA4自帶的MMA做深度學(xué)習(xí)計(jì)算、視覺(jué)處理等，用一對(duì)高性能A72核做傳感器融合、環(huán)境建模、軌跡預(yù)測(cè)等，再使用TDA4自帶的R5鎖步核實(shí)現(xiàn)車(chē)輛規(guī)控、以及自動(dòng)泊車(chē)等功能（參見(jiàn)前文TDA4VM系統(tǒng)架構(gòu)框圖）。
例如福瑞泰克ADC15就采用這樣的設(shè)計(jì)思路：
圖23. 福瑞泰克ADC15行泊一體域控系統(tǒng)架構(gòu)，上海車(chē)展拍攝
除了福瑞泰克，采用單TDA4自動(dòng)駕駛域控方案的廠商很多：德賽西威[13]、MAXEYE[14]、知行科技[15]、易航智能、東軟睿馳、Minieye等等都有相關(guān)產(chǎn)品，但是可以想象對(duì)于這種硬件方案，軟件開(kāi)發(fā)的難度是非常高的。硬件倒是簡(jiǎn)化了，如果軟件玩不轉(zhuǎn)也是不行的。有消息稱福瑞泰克以后單SoC方案也要改成基于單J3[16]。
?
圖24. 知行科技單TDA4行泊一體域控IDC Mid
ii) 單J3+MCU方案
宏景智駕是業(yè)內(nèi)第一個(gè)推出單J3行泊一體域控的廠家[17]，因?yàn)镴3本身不帶鎖步核（內(nèi)部只有一個(gè)R5核），為了滿足功能安全的要求，使用單J3一般都得外掛一個(gè)MCU做規(guī)控/通信/診斷，TC297/TC397是常見(jiàn)的選擇。今年車(chē)展上本土芯片廠商異軍突起，也有J3搭配芯馳E3（芯馳E3本身也是基于R5核設(shè)計(jì)的[18]）作為MCU的解決方案。
圖25. 單J3+MCU（TC397）架構(gòu)框圖，來(lái)自映馳科技官網(wǎng)
其他類似產(chǎn)品還有Minieye的iPilot 2[9]、以及映馳科技為哪吒U-II量產(chǎn)的單J3行泊一體域控[19]、縱目科技Amphiman3000、四維圖新行泊一體（單J3+瑞薩RH850）、禾多科技HoloARK1.0單J3版等等。
?
圖26. 宏景智駕單J3行泊一體域控
iii) 單黑芝麻A1000L+MCU方案
把J3換成了黑芝麻A1000L，搭配TC397。域馳智能IDDC行泊一體域控采用了這個(gè)方案，最多支持2路8M/2M攝像頭和4路2M/1M環(huán)視攝像頭。保隆科技也有一款同方案域控展示?？驁D我就不放了。感覺(jué)距離量產(chǎn)還遠(yuǎn)了去了，不是主流方案。
除此之外單小算力芯片+MCU的方案還有很多，比如大家比較熟悉的Mobieye EQ3/EQ4等等，甚至還有用FPGA的，比如博世已作古的域控制器DASy。
4.2.2 實(shí)現(xiàn)L2+高速NOA功能：
典型為11V5R12U方案，十幾到一百多TOPS算力需求。前面提到過(guò)，要獲得這些算力，可以堆小算力芯片或者選大算力芯片。
需要說(shuō)明的是，有的車(chē)型20萬(wàn)不到也提供城市NOA功能。其中已經(jīng)量產(chǎn)的就有吉利博越L，使用6V5R12U方案：取消了周視攝像頭，增加了一個(gè)250萬(wàn)像素后視攝像，環(huán)視升級(jí)成3百萬(wàn)像素[20]。博越L域控制器使用了J3+TDA4的架構(gòu)。
i) J3+TDA4方案
圖27. 福瑞泰克ADC20域控架構(gòu)框圖，上海車(chē)展拍攝
在這個(gè)架構(gòu)下，J3用于處理前視攝像頭，TDA4用來(lái)處理環(huán)視、感知融合、高精地圖定位等等，MCU(TC397)實(shí)現(xiàn)規(guī)控。
多說(shuō)一句，除了博越L，還有其他車(chē)型也使用6V5R12U的傳感器配置，比如威馬W6(雙目前視：主攝像頭+遠(yuǎn)焦攝像頭)[21]、五菱Kiwi EV（雙目?jī)砂偃f(wàn)前視）[22]不過(guò)貌似他們目前沒(méi)有提供高速NOA功能。PS：威馬都涼了估計(jì)是提供不了了吧....
ii) 雙TDA4方案
把J3換成TDA4，就有是雙TDA4行泊一體方案，這也是很流行的架構(gòu)設(shè)計(jì)。百度ANP2.0[23]、大疆智能D80方案[24]（五菱Kiwi EV量產(chǎn)使用）、MAXEYE、易航智能（雷諾江鈴-羿 、上汽大通等量產(chǎn)使用）都有雙TDA4架構(gòu)的產(chǎn)品。甚至TI官方都給出了使用雙TDA4實(shí)現(xiàn)前視、環(huán)視、周視融合的應(yīng)用建議手冊(cè)[25]。
圖28. TI官方提供的雙TDA4實(shí)現(xiàn)行泊一體攝像頭系統(tǒng)處理框圖（之一）
ii) 雙J3+MCU方案
目前已知的量產(chǎn)使用雙J3+MCU方案的只有宏景智駕為2021款理想One提供的域控。地平線官方是沒(méi)有提供雙J3的參考設(shè)計(jì)的，但是可以在三J3方案上裁剪。而且這套域控也不支持11V5R。有傳言說(shuō)21款理想One變道輔助根本不是靠攝像頭實(shí)現(xiàn)的，具體設(shè)計(jì)不是很不清楚。
iii) 三J3+MCU方案
地平線官方提供三J3+MCU（TC397，或者升級(jí)為異構(gòu)SoC NXP S32G）的參考設(shè)計(jì)，并且通過(guò)幾家IDH（授權(quán)硬件合作伙伴，即映馳、金脈、天準(zhǔn)）提供域控制器整機(jī)。
圖29. 地平線三J3參考設(shè)計(jì)框圖，來(lái)自官網(wǎng)
上圖是官網(wǎng)的參考設(shè)計(jì)。在是忍不住吐槽這個(gè)圖畫(huà)的是真爛。大家畫(huà)圖時(shí)候一定要注意遵循一個(gè)原則：一類圖形只能表示一類實(shí)體。圖中既然已經(jīng)用矩形方框來(lái)表示芯片實(shí)體（“MCU”、“J3#1”），就不能再用同樣的矩形方框來(lái)表示功能實(shí)體（“控制”、“感知balabala”）了，不然只會(huì)讓人看得很迷惑，要反應(yīng)幾秒鐘才能理解是什么意思。
圖30. 三J3+S32G行泊一體方案DCU3.0框圖，來(lái)自映馳科技官網(wǎng)
上圖是映馳科技三J3+S32G的方案?？梢钥闯觯阂活wJ3負(fù)責(zé)8M主相機(jī)處理、一顆J3負(fù)責(zé)周視和后視處理，第三課J3負(fù)責(zé)環(huán)視處理，最后由S32G中的M7核負(fù)責(zé)規(guī)控（S32G中有三對(duì)M7鎖步核[26]）。
不過(guò)三J3方案似乎還沒(méi)有量產(chǎn)車(chē)型采用？如果有誰(shuí)知道可以留言告訴我。
iv) 雙J3+TDA4方案
把地平線官方三J3方案中的一顆J3替換成TDA4，就形成了雙J3+TDA4方案。然后還可根據(jù)實(shí)際情況決定是不是再需要一顆MCU。禾多科技HoloArk1.0似乎就采用了這樣的架構(gòu)，這是我上海車(chē)展上拍的圖，疑似雙J3+TDA4+TC397。事實(shí)上這篇文章[27]也支持這樣的架構(gòu)。GNSS定位使用了uBlox F9K。
?
圖31. 禾多科技HoloArk1.0裸板，上海車(chē)展實(shí)拍
不過(guò)這塊板子。。。好歹這是上海車(chē)展啊喂，非得擺一塊有好幾條飛線的板子來(lái)展示。。。。
v) Nvidia Xavier + MCU
Xavier畢竟是Nvidia上一代主力輔助駕駛芯片，在全球出貨量是相當(dāng)大的。國(guó)內(nèi)而言，德賽西威IPU03控制器即使用此方案，在小鵬P7等車(chē)型上量產(chǎn)。
圖32. 德賽西威IPU3.0，來(lái)源網(wǎng)絡(luò)
vi) 單J5 + TDA4或S32G等等一堆
單J5方案是目前業(yè)界比較火的行泊一體域控方案，同時(shí)也有地平線官方參考設(shè)計(jì)支持。一般使用J5+S32G。也可根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況搭配TDA4、TC397甚至是芯馳E3。比如上海車(chē)展上禾多的同學(xué)就跟我說(shuō)，泊車(chē)算法做在TDA4里可復(fù)用的資源比較多，于是就在J5基礎(chǔ)上搭一顆TDA4。
使用單J5方案的廠商和產(chǎn)品實(shí)在是太多了，禾多HoloArk2.0、大陸ADC615、縱目科技Ampheman 8000、映馳、東軟睿馳、Minieye....數(shù)不過(guò)來(lái)。
J5域控的系統(tǒng)框圖我實(shí)在是沒(méi)在網(wǎng)上找到有開(kāi)源的，所以也就不畫(huà)了。
圖33.?映馳開(kāi)放式計(jì)算群，來(lái)源網(wǎng)絡(luò)
vii) 黑芝麻A1000+MCU
把J5替換成黑芝麻A1000就能得到相應(yīng)的行泊一體域控。吉咖智能、德賽西威ICP Aurora智能駕駛平臺(tái)、清智科技、德馳等等各色公司都有產(chǎn)品推出，目前黑芝麻官宣在紅旗EQM和江淮思皓品牌中量產(chǎn)。
4.2.3 實(shí)現(xiàn)L2+高速NOA+城市NOA功能：
實(shí)現(xiàn)這一層級(jí)的功能，業(yè)界普遍認(rèn)為需要150T以上的算力支持。目前支持城市NOA功能的車(chē)型都配備了激光雷達(dá)，這也為域控的算力提出了更高要求。
i) 雙黑芝麻A1000 + MCU
圖34. 黑芝麻官方雙A1000行泊一體參考設(shè)計(jì)，上海車(chē)展實(shí)拍
這沒(méi)啥好說(shuō)的，就是堆算力唄。
ii）雙J5+MCU
圖就不畫(huà)了，跟雙A1000差不了多少。兩顆J5可以實(shí)現(xiàn)高度冗余，其中一顆可以處理8M前視、周視、以及融合，一定程度上實(shí)現(xiàn)BEV算法，另一個(gè)J5也能處理8M長(zhǎng)焦前視、周視、環(huán)視等等，還能分一點(diǎn)算力給激光雷達(dá)（要看整車(chē)掛幾顆激光雷達(dá)了），規(guī)控還是在MCU里做?；旧暇褪沁@個(gè)套路。
這個(gè)方案也有地平線官方參考設(shè)計(jì)，也被廣泛使用。
?
圖35. 采埃孚J5域控，上海車(chē)展實(shí)拍
采埃孚、東軟睿馳、Minieye、易航智能等等都有使用雙J5或多J5芯片的高階域控制器。
iii）多J5+多TDA4+多MCU
福瑞泰克ADC30域控，這堆的可以啊，3個(gè)J5+2個(gè)TDA4VH再外掛兩個(gè)TC397。反正缺算力就是堆唄。
圖36. 福瑞泰克ADC30架構(gòu)圖，來(lái)源網(wǎng)絡(luò)
iv）單Orin + MCU
Nvidia Orin是目前全球量產(chǎn)最多的大算力域控芯片。大量自動(dòng)駕駛公司都在使用Orin作為域控的主芯片。
圖37. 單Orin開(kāi)發(fā)板框圖，來(lái)自官方開(kāi)發(fā)板手冊(cè)
v）多Orin 方案
德賽西威IPU04雙Orin域控已經(jīng)在理想L9上量產(chǎn)。博世在拋棄了DASy域控產(chǎn)品以后，新一代高階域控也是基于雙Orin芯片設(shè)計(jì)。蔚來(lái)新一代“Adam”計(jì)算平臺(tái)，直接上了4顆Orin。
?
圖38. 德賽西威IPU04域控，來(lái)源網(wǎng)絡(luò)
?
圖39. 博世新一代高階域控， 上海車(chē)展實(shí)拍
大算力方案這一塊，公開(kāi)的資料太少。就寫(xiě)這些吧。反正量產(chǎn)的也少-_-!!!
最后總結(jié)一下：
表5.自動(dòng)駕駛域控制器方案
3. 自動(dòng)駕駛域控的未來(lái)——降本增效、艙駕一體、車(chē)路協(xié)同
前面洋洋灑灑寫(xiě)了一萬(wàn)字，現(xiàn)在我們來(lái)說(shuō)說(shuō)自動(dòng)駕駛域控的未來(lái)。我認(rèn)為自動(dòng)駕駛域控在未來(lái)五到七年里，一定會(huì)朝著三個(gè)方向發(fā)展，也就是標(biāo)題里寫(xiě)的：降本增效、艙駕一體、車(chē)路協(xié)同。
降本增效這個(gè)自不必說(shuō)，現(xiàn)在每個(gè)車(chē)企的降本壓力都非常大，像最后幾節(jié)描述的那樣無(wú)限堆算力、堆激光雷達(dá)一定是不可持續(xù)的，整條產(chǎn)業(yè)鏈都耗不起。比如現(xiàn)在的激光雷達(dá)企業(yè)，哪個(gè)不是淌著血在給整車(chē)廠供貨？未來(lái)自動(dòng)駕駛域控需要的，是用最小的算力、最少的芯片和最簡(jiǎn)單的傳感器方案來(lái)實(shí)現(xiàn)輔助駕駛功能，誰(shuí)能最先淌出這樣一條路（比如前文提到的宏景單J3行泊一體、福瑞泰克的6V5R12U實(shí)現(xiàn)高速NOA，以及百度ANP2.0雙TDA4實(shí)現(xiàn)高速NOA等等），誰(shuí)就能笑到最后。當(dāng)然這里面臨著對(duì)基礎(chǔ)軟件和中間件的深度定制、功能安全的博弈、對(duì)用戶體驗(yàn)的取舍以及市場(chǎng)宣傳的技巧等等難點(diǎn)，是個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程。
艙駕一體的本質(zhì)其實(shí)還是降本增效?！凹杏蚩亍笔遣豢赡娴内厔?shì)。事實(shí)上，今年上海車(chē)展上已經(jīng)有很多企業(yè)推出了艙駕一體域控，只不過(guò)還是生硬的把智能駕駛芯片和智能座艙芯片放在一個(gè)PCB板上，比如東軟睿馳（TDA4+高通8155）、縱目科技（J3+芯馳X9或高通8155）等。未來(lái)使用低成本單芯片實(shí)現(xiàn)基本的智能駕駛和智能座艙功能一定會(huì)在兩三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)，而使用超大算力單芯片搭配基礎(chǔ)冗余系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高階輔助駕駛+全車(chē)駕艙功能會(huì)成為高端市場(chǎng)的玩法。黑芝麻前段時(shí)間推出了艙駕一體芯片武當(dāng)C1200，就在這個(gè)領(lǐng)域做出了嘗試。艙駕一體這個(gè)是大勢(shì)，阻止不了的。
把目光放得再遠(yuǎn)一點(diǎn)，如果我們看2030，那么車(chē)路協(xié)同將會(huì)成為自動(dòng)駕駛域控的主題?！巴ㄟ^(guò)車(chē)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)輔助駕駛預(yù)警”將在2024納入C-NCAP評(píng)價(jià)規(guī)程，這已經(jīng)引起了各大整車(chē)廠和T1的注意。永遠(yuǎn)不要懷疑中國(guó)的基建能力，車(chē)聯(lián)網(wǎng)路側(cè)設(shè)施建設(shè)如果全速鋪開(kāi)，最多也就是2、3年就能把重點(diǎn)城市+干線高速覆蓋了。把車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信和車(chē)規(guī)級(jí)GNSS定位納入域控已經(jīng)成為新的趨勢(shì)，并且國(guó)內(nèi)已經(jīng)有幾家整車(chē)廠開(kāi)始做這方面的概念驗(yàn)證項(xiàng)目。當(dāng)然，無(wú)線通信進(jìn)入自動(dòng)駕駛域控一定會(huì)對(duì)功能安全提出巨大挑戰(zhàn)，但這并不是不能克服的：畢竟毫米波雷達(dá)的本質(zhì)不也是無(wú)線通信嘛！
于是一個(gè)2030年的自動(dòng)駕駛域控，應(yīng)該是單艙駕一體芯片+車(chē)聯(lián)網(wǎng)（V2X+5G+GNSS）模組+網(wǎng)關(guān)芯片，取代掉目前的自動(dòng)駕駛域控+座艙控制器+T-Box+整車(chē)網(wǎng)關(guān)+組合慣導(dǎo)盒子+V2XOBU，讓我們拭目以待吧。
4.寫(xiě)在最后：輔助駕駛是不是偽需求？
別看自動(dòng)駕駛域控現(xiàn)在呈現(xiàn)出百花齊放的繁榮態(tài)勢(shì)，其實(shí)搭載輔助駕駛、特別是L2+功能的車(chē)輛占汽車(chē)市場(chǎng)的比重還是不高（但是在快速增長(zhǎng)），如果看實(shí)際使用率就更低了。而且輔助駕駛傳感器顯著提升了車(chē)輛輕微事故的維修成本。前陣子小鵬P5車(chē)主輕微擦掛了前保，結(jié)果需近萬(wàn)元維修激光雷達(dá)的新聞很快就會(huì)成為“常態(tài)”。究竟有多少消費(fèi)者愿意為輔助駕駛買(mǎi)單、這個(gè)生意究竟賺不賺錢(qián)目前還是未知之?dāng)?shù)。
我堅(jiān)信，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看自動(dòng)駕駛一定能構(gòu)成商業(yè)閉環(huán)，關(guān)鍵是這個(gè)“長(zhǎng)遠(yuǎn)”究竟有多遠(yuǎn)。畢竟第一輛使用鉛酸電池、可循環(huán)充電、能跑40km/h的“新能源”電動(dòng)車(chē)，可是1982年，不！1882年就問(wèn)世了?！ ?/p>
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論