從AppleCar淺談自動駕駛的軟硬件要求

電動汽車的出現(xiàn)，和原來油車的大有不同的結(jié)構(gòu)，使得自動駕駛可以更進(jìn)一步，進(jìn)而汽車消費(fèi)電子化的一天仿佛已經(jīng)可以遠(yuǎn)望。汽車硬件通常具有的冗余能力，以及電氣架構(gòu)相對燃油架構(gòu)更簡潔，模塊化程度更高，意味著其功能可以通過軟件的配置或升級實(shí)現(xiàn)“進(jìn)化”，使得純電汽車的電子電氣架構(gòu)成為智能車最佳的架構(gòu)。

如果當(dāng)制約發(fā)展的硬件瓶頸逐漸被解決，軟件生態(tài)的價值逐漸顯示出來。就像如今手機(jī)市場的競相追逐，一代比一代還快的新技術(shù)迭代過后，我們會不會發(fā)現(xiàn)軟件生態(tài)和交互UI帶來的體驗(yàn)更讓人重視？在電動汽車架構(gòu)下，汽車可以實(shí)現(xiàn)軟硬件分離，出現(xiàn)安卓和蘋果那樣的基礎(chǔ)系統(tǒng)供應(yīng)商是大勢所趨。有了操作系統(tǒng)，自然會有應(yīng)用軟件，換言之，也許汽車領(lǐng)域?qū)?fù)制類似手機(jī)的商業(yè)生態(tài)。

如今，富士康著眼于軟件定義開放純電動底盤平臺MIH，以及華為的鴻蒙座艙操作系統(tǒng)HOS、蔚來的自動輔助駕駛系統(tǒng)NIO Pilot拆分售賣。會使人覺得，部分硬件條件逐漸成熟，真正形成制約的主角逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖鷳B(tài)。

說到軟件生態(tài)，不得不提的便是蘋果。根據(jù)蘋果的專利曝光信息，AppleCar也許是計(jì)劃打造成為放大版的iPhone，直接增強(qiáng)了人與車的交互和控制，而不僅僅是通過方向盤。通過屏幕產(chǎn)生的交互感，在蘋果的產(chǎn)品生態(tài)之中再加一環(huán)，自然而然地把產(chǎn)品從手機(jī)延伸到汽車。再讓汽車取代手機(jī)成為另一個移動交互中樞?；蛟S應(yīng)該換一個說法，真正的主宰是蘋果的系統(tǒng)生態(tài)，而其中的所有產(chǎn)品，都無一例外是其忠誠的臣子。

刨除車門、保險杠等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從硬件角度看，顛覆傳統(tǒng)汽車的交互性的增強(qiáng)來源于幾個已經(jīng)透露的消息：

1、智能座艙將帶來全新的人機(jī)交互體驗(yàn)；Apple Car全車變成觸摸屏，影音、控制、訊息無處不可顯示，增強(qiáng)車內(nèi)溝通；

2、將光纖直接嵌入車身內(nèi)，通過光纖顯示文字訊息增強(qiáng)車外溝通；

3、車內(nèi)外的多種傳感器和配套AI算法的使用，增強(qiáng)駕乘體驗(yàn)感；

4、多攝像頭、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)的使用，增強(qiáng)整車控制感；

5、蘋果生態(tài)帶來的多設(shè)備系統(tǒng)共用。

作為一臺放大版的iPhone，車的所有接口都將標(biāo)準(zhǔn)化，達(dá)到足以支撐后續(xù)軟件更新的要求，從軟件方案角度，AppleCar可能具有以下特點(diǎn)：

1、?車內(nèi)傳感器采集數(shù)據(jù)、組網(wǎng)分享、運(yùn)算以保障行駛安全、靈敏度和可靠性，兼顧駕駛室舒適度，弱化了單獨(dú)的T-box的角色感；

2、?自動駕駛算法支撐依照不同路況、收費(fèi)，自動計(jì)算導(dǎo)航方案及行駛距離；

結(jié)合以上軟硬件角度，前面的問題應(yīng)該有了答案。交互部分軟件生態(tài)很重要，核心處理部分，硬件要求低不了。需要軟硬件結(jié)合，要牢牢把握好架構(gòu)、算力、傳感器接入、車載要求、軟件生態(tài)、功能安全六個核心要素，解決算法需求與硬件架構(gòu)相統(tǒng)一，不同計(jì)算芯片間高效的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，復(fù)雜車載電磁環(huán)境下部署高帶寬高實(shí)時性的通訊架構(gòu)等綜合問題。

基于此，不難發(fā)現(xiàn)，這也許又是一個推動半導(dǎo)體發(fā)展的產(chǎn)品。智能手機(jī)的出現(xiàn)，大大推動了處理器和存儲、顯示屏的發(fā)展，所以，綜合前文提到的AppleCar在軟硬件方面的要求，也許有以下幾點(diǎn)要求：

1、全車觸摸屏，對于柔性屏和存儲的要求；

2、多攝像頭交互，對于攝像頭sensor和算法以及存儲的要求；

3、車聯(lián)網(wǎng)，對于通訊速度和計(jì)算速度的要求；

先說柔性屏技術(shù)，應(yīng)用柔性基板的OLED顯示屏適用于消費(fèi)電子產(chǎn)品問題不大，但對于汽車等類型的產(chǎn)品而言就不一樣了。因?yàn)镺LED亮度與其壽命成反比，所以有時間一長就會有燒屏現(xiàn)象。而汽車不僅要求部件耐久性，而且要求屏幕亮度足夠，柔性O(shè)LED就較難滿足這樣的需求。所以，也許需要柔性O(shè)LCD（有機(jī)LCD）在類似汽車融入內(nèi)飾設(shè)計(jì)的曲面屏這樣的應(yīng)用領(lǐng)域，來補(bǔ)足柔性顯示技術(shù)應(yīng)用的短板。

當(dāng)今柔性AMOLED可用于智能手機(jī)和智能手表，而需要更大面積、更低成本（OLCD的成本大約比OLED低三倍）或更長使用壽命的應(yīng)用則更適合于OLCD，特別是汽車顯示器和數(shù)字標(biāo)牌等需要高亮度和曲面顯示的應(yīng)用。

不過，OLED技術(shù)在iPhone X的應(yīng)用在當(dāng)時的智能手機(jī)中屬首次，所以，或許OLED技術(shù)在汽車內(nèi)部顯示屏的應(yīng)用經(jīng)歷技術(shù)改進(jìn)后未必不可。而在應(yīng)用柔性屏技術(shù)的影音系統(tǒng)中，用于對OLED進(jìn)行配置以完成外部補(bǔ)償解決殘像問題的NOR FLASH，因大屏的使用，勢必需要更大的存儲；用于影音存儲的NAND FLASH 或者出現(xiàn)類似eMMC 的標(biāo)準(zhǔn)接口的其他產(chǎn)品，也同樣需要更大的存儲量。

所以，如要大規(guī)模的將汽車內(nèi)飾可觸屏化，玻璃也變?yōu)轱@示屏，那么，存儲容量的選擇就是一個很嚴(yán)肅的問題，必然不是如今手機(jī)這樣的內(nèi)存大小可選。也許是像微軟曾經(jīng)嘗試的Surface Phone的模塊化售賣方式。

除了大小得選擇，對于產(chǎn)品得選擇也至關(guān)重要，旺宏的eMMC產(chǎn)品主要應(yīng)用于工業(yè)電子、高端家電，除此以外，eMMC在現(xiàn)在和未來的一大應(yīng)用市場汽車電子還尚未涉足。但是，旺宏具有通過AEC-Q100 Grade 2/3級品質(zhì)考核認(rèn)證的NAND FLASH，未來是否會推出符合車用市場的eMMC產(chǎn)品，我們拭目以待。

而后說到sensor。提到自動駕駛，傳感器是眼睛。對于 L4 級以上的自動駕駛，行業(yè)上已經(jīng)逐步形成了一套趨同的解決方案，即以超級車載計(jì)算與通信平臺為核心，以高線束激光雷達(dá)為主，充分融合相機(jī)視覺、毫米波雷達(dá)，依賴于高精度的組合導(dǎo)航系統(tǒng)。在汽車行駛過程中隨時來感應(yīng)周圍的環(huán)境，收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜態(tài)、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤，并結(jié)合導(dǎo)航地圖數(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，有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。其中前視攝像頭可以實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)光燈控制、道路交通識別、車道偏離報警、駕駛狀態(tài)監(jiān)測等多項(xiàng)ADAS主動安全核心功能。對于面向自動駕駛為終極目標(biāo)的系統(tǒng)，通常車身都會配置更多的攝像頭。如圖5為Tesla的model 3。全車配備8個攝像頭（車內(nèi)新加的一個cabin camera不計(jì)）。前方3目，此外車身兩側(cè)配置4顆攝像頭，車位一個后視攝像頭。

這個架構(gòu)可以在 360°范圍內(nèi)，通過不同數(shù)量、布置位置與傳感器特性的組合可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)近中距離無死角的感知覆蓋能力，并利用不同物理原理的傳感器實(shí)現(xiàn)三重異構(gòu)冗余，并具備全天候的適應(yīng)能力。

這套組合感知、融合、預(yù)測、規(guī)劃、控制整個計(jì)算延時約小于 1s， 同時對于不同位置的相機(jī)要求不同，比如對應(yīng) 60°HFOV 的相機(jī)分辨率要在 4M 以上，還需要專門應(yīng)對逆光夜晚的 HDR 功能，分辨率大幅躍升下需要使用高帶寬高穩(wěn)定性的通信技術(shù)。在大量傳感器的配合下，數(shù)據(jù)接入量將上升至約 100Gb/s。因此，對于算力和傳輸?shù)囊蟛粩嗵嵘?/p>

如果說車內(nèi)影音交互體現(xiàn)的是硬件同質(zhì)化下軟件生態(tài)的重要性，那么自動駕駛需要的高性能復(fù)雜傳感器系統(tǒng)與高性能算力，則體現(xiàn)了對于硬件的器件與設(shè)計(jì)水平的高要求。就像是對于手機(jī)市場的競爭來說，配置逐漸同質(zhì)化，但是處理器的優(yōu)劣仍然極大的影響著市場。

未來自動駕駛中，對于人機(jī)交互的部分，需要強(qiáng)勢的軟件生態(tài)；而真正涉及到靈敏度和可靠性的核心模塊設(shè)計(jì)，硬件的主導(dǎo)性仍然是更強(qiáng)的。手機(jī)的高端處理器不斷迭代，自動駕駛時代，汽車所需的高端處理器和環(huán)境只會發(fā)展得更快更強(qiáng)！

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