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汽车SoC:不是万能的解决方案

关键词:ADAS 芯片 SoC 自动驾驶

时间:2022-08-15 09:25:34      来源:theoks

自动驾驶是一个热门话题,与之相关的任何事情也很热门。众所周知,汽车片上系统 (SoC) 将在未来几年内在实现无处不在的自动驾驶方面发挥关键作用。当我们审视汽车 SoC 时,两大应用令人兴奋:高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和信息娱乐系统。

自动驾驶是一个热门话题,与之相关的任何事情也很热门。众所周知,汽车片上系统 (SoC) 将在未来几年内在实现无处不在的自动驾驶方面发挥关键作用。当我们审视汽车 SoC 时,两大应用令人兴奋:高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和信息娱乐系统。

乍一看,这似乎是智能手机应用处理器演进的重演,单芯片解决方案开始主宰智能手机的大脑。人们可以争论说信息娱乐 SoC 是汽车强化应用处理器,因为它们具有非常相似的属性,但在 ADAS 芯片的情况下,结论可能会有所不同。ADAS 技术迎合了一系列可能需要专用解决方案而不是千篇一律的解决方案的应用程序。


图 1:典型智能手机应用处理器的框图。

关键 ADAS 功能 让我们先来看看现代汽车中的各种驾驶辅助功能。名称可能因制造商而异,但以下列表很好地总结了当今可用的 ADAS 用例:

车道偏离警告系统: 它检测未指示的车道偏离检测到的车道。警报将闪烁并发出哔哔声,以引起您的注意以纠正车道漂移。

车道保持辅助和道路偏离缓解: 当车辆开始偏离检测到的车道中心而没有发出信号时,转向系统会调整以帮助您回到车道中心。如果车辆检测到它在没有激活转向信号的情况下漂移得太靠近路边,系统会通过方向盘上的快速振动提醒您,然后提供温和的转向输入以帮助您保持在路上或施加制动以免你偏离道路。

自适应巡航控制 (ACC): 此功能可帮助您在高速公路上保持车辆与前方车辆之间的安全距离。因此,您不必手动更改速度和调整巡航控制。

防撞系统: 当感应到与前方检测到的车辆发生不可避免的碰撞时,它会施加制动。这种类型的系统有时被称为自动紧急制动 (AEB)。

前向碰撞警告 (FCW): 该系统使用安装在前挡风玻璃顶部的摄像头来检测前方车辆的存在。如果 FCW 系统确定您有与检测到的车辆发生碰撞的风险,它会激活音频和视觉警报以警告您。如果您不采取行动,碰撞缓解制动系统(CMBS) 可以自动施加制动压力。

盲点信息系统: 当您的转向灯打开并且在相邻车道上检测到车辆时,它会提醒您。指示灯闪烁并发出哔哔声,直到该区域清晰或转向灯关闭。有些系统会在仪表板显示屏上显示实时视频,显示的内容是典型乘客后视镜的四倍。

交叉交通监控系统: 当您倒车时,此功能会激活车内的多角度摄像头。当检测到的车辆从侧面接近时,驾驶员会收到警报,车内的仪表板显示屏上会显示一系列哔哔声和指示灯。

多样化的 ADAS 要求 图 2 剖析了各种 ADAS 功能,并将它们与传感技术的类型(雷达、激光雷达、声纳等)以及实现各种 ADAS 用例所需的硬件类型联系起来。


图 2:ADAS 控制功能和相关传感技术的频谱。

例如,车道辅助、行人检测和交通标志识别需要高分辨率摄像头。ACC、AEB 和盲点检测等碰撞缓解系统需要传感器融合技术。而 ADAS 域控制器将需要高性能计算资源和 DSP 来执行数据处理和分析,或许还需要能够支持 4 级和 5 级自动驾驶时的神经网络计算需求的芯片。

摄像头用于环视、停车辅助、交通标志识别和车道偏离警告。盲点检测、交叉交通警报和 ACC 需要雷达,同时需要远程雷达和超短程雷达。多年来,停车辅助系统将继续依赖超声波传感器。这里不需要新的发明。

除了 ADAS,还有其他广泛使用半导体的系统。其中包括仪表盘、人机界面 (HMI)、主机、媒体界面和高级音频。

此外,还有一些系统支持车内主动降噪或声音处理。这就是您如何让您的车内体验听起来像梅赛德斯。这一切都是通过提供“操纵声音”的先进 DSP 芯片完成的。

上述每种应用都需要不同类型的 SoC,这就是当今市场的典型服务方式。然而,随着超越 ADAS 以实现真正的自动驾驶,可能需要一种不同的方法。一些供应商正在采用以高度集成的自动驾驶子系统为中心的方法。

为了能够支持原生自动驾驶,一些公司正在设计包含 teraflops 计算能力的自动 SoC,因此它有能力实现真正的人工智能 (AI),如图 3 所示。例如,英伟达和 Mobileye 正在瞄准 4 级和 5 级自动驾驶的完整解决方案。


图 3:通过先进的 SoC 设计实现自动驾驶的前景。

您还会发现瑞萨电子推出了一系列 40 纳米至 16 纳米 SoC——R-Car GeneraTIon 3——在不久的将来支持信息娱乐、集成驾驶舱、汽车计算,甚至可能是神经网络。其次,TI 在其 TDA 汽车 SoC 系列中提供多种产品。

TDA3x 支持前置摄像头、环视、后置摄像头、雷达、驾驶员监控和后视镜系统。TDS2Eco 系列执行环绕视图和录制应用程序。TDA2x 系列支持前置摄像头、环视和传感器融合系统。这些 SoC 最多可支持 10 个摄像头和三个视频输出以及 H.264 硬件和 3D 图形功能。

然后是高通,它最近推出了蜂窝车联网 (C-V2X) 芯片组,以提高自动驾驶的安全性。Qualcomm 9150 C-V2X 芯片组支持基于蜂窝和 DSRC 的路边通信。

总结 从我们简短而快速的调查中可以看出,需要多种芯片设计来支持各种汽车应用。尤其是对于 ADAS 应用,它并不是一种万能的汽车 SoC。我们甚至还没有开始跟踪用于完全 4 级和 5 级自动驾驶的高性能神经网络处理芯片。

随着我们超越 ADAS 进入自动驾驶时代,汽车行业正在经历翻天覆地的变化。我们可以看到今天的一些趋势,但可能还有其他创新的解决方案尚未发明。回顾过去的10年,谁能想到今天的汽车电子会如此神奇?  

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