從看后視鏡倒車入庫到后方雷達輔助倒車入庫,再到倒車影像輔助倒車入庫,最后到目前的一鍵入位。倒車技術的發展就是汽車從純人工駕駛到輔助駕駛最終走向自動駕駛的縮影。而在這一連串的技術演進過程中,半導體元器件的支持作用是不容忽視的。在自動駕駛發展過程中,除了軟件開發的復雜性,還有一個重要的問題就是硬件是否可以很好地向軟件系統反饋數據。對此,ADI汽車電子業務部大中華區汽車市場經理Jerry Cui分享了自己的一些看法。
ADI汽車電子業務部大中華區汽車市場經理Jerry Cui
國內99%做自動駕駛的都有在采用ADI的IMU產品
ADI從1987年開始做MEMS加速度計,2002年開始做MEMS陀螺儀。2007年我們MEMS的加速度計和陀螺儀的技術都已經成熟了,我們看到市場上有很多需求,需要把這兩種傳感器融合到一起,我們自然而然在2007年的時候就發布了工業用的,我們稱之為IMU的產品。ADI有一整套的信號鏈的處理鏈路,比如ADC、處理器,ADI都有業界比較領先的產品,我們就把所有的這些產品,包括sensor,整合到一個模塊里面,然后把它叫IMU。
自動駕駛車輛如果在城市間穿梭,尤其是現在的樓宇都越蓋越高,城市間穿梭或者在茂密的森林里穿梭或者進隧道、地庫,這種完全沒有GPS信號的情況下,這時它的定位,就是自動駕駛車身的行駛速度、位移、方向等很大情況下就要依靠慣導單元。目前在國內做自動駕駛的,無論是做硬件、軟件的,還是做平臺的,可能99%的用戶都有在采用ADI的IMU產品。
在自動駕駛中,IMU的作用是無法被替代的。IMU的相對和絕對位置推演不依賴任何外部設備,不需要任何外部信號,它可以被安裝在汽車底盤等隱蔽位置,這樣就可以避免電子或機械的攻擊。此外,由于IMU對角速度和加速度的測量值之間本就具有一定的冗余性,再加上輪速計和方向盤轉角等冗余信息,使其輸出結果的置信度遠高于其它傳感器提供的絕對或相對定位結果。
過去傳統汽車本身里面也有ESC控制的單元,有車身平穩控制的單元,當你的車失去平衡的時候,大家開車的時候可能都注意到有一個小符號,就是一個車下面劃兩個F型的路線,你可以選擇把它打開或者關閉,那個默認情況下都是開的。在車輛急劇失穩的情況下,ECS系統(車身平穩控制系統)就介入了。這樣個ECS單元也可以把它叫做IMU,一般有四個自由度的,一個加速器和三個陀螺儀來測試你車身的穩定狀態,但它并不是一個輔助慣導的應用,所以它和我們這里講到的IMU并不完全相同。舉一個例子,假如說汽車以96公里/小時,就是60×1.6。如果跑10公里,在沒有GPS輔助慣導的情況下,如果傳統的ESC系統,誤差精度可能就是265米。如果用ADI現在IMU產品,精度可以做到5米的精度,有50倍以上的改善。
ADI的IMU產品被大量選用還有一個原因是穩定性。假如車在路上跑的時候并不是一馬平川,比如過減速帶,會有一些顛簸。在這些情況下,傳感器是不是還有穩定的輸出,就非常重要了。ADI的傳感器,無論是陀螺儀還是加速度計,在強震動的環境下依然能夠給出穩定的輸出,這是ADI的半導體產品最大的競爭優勢。這樣的產品產品核心競爭力依賴于我們的傳感器設計,而且在后端又會對其進行校準,所以我們IMU產品是極為可靠的。ADI在這塊有很多專利技術。
ADI剛剛跟百度簽署MOU(Memorandum of Understanding,諒解備忘錄),加入了吧百度的Apollo自動駕駛項目,跟百度合作開發自動駕駛解決方案。阿波龍是全球首款量產的自動駕駛巴士,它里面用的也是ADI的IMU。無論國內、國外的在做自動駕駛的,就是未來要做到L4、L5這樣等級,我們看到基本還都是ADI的IMU。
在自動駕駛領域,ADI提供Drive 360自動駕駛傳感器方案,專注于雷達,激光雷達,加速度傳感器陀螺儀和IMU慣性導航等方案。作為傳感器和系統級解決方案供應商,ADI正在跟供應商和整車廠等生態系統玩家共同研究和探討自動駕駛的解決方案。
雷達、激光雷達和IMU讓汽車實現預判性駕駛
除了關注硬件的研究和開發,ADI對于自動駕駛的安全問題同樣重視。我們在開車時獲得的大部分信息來自于眼睛。這會受到很多因素的限制和影響,例如天氣、距離和干擾。因此,我們在開車時作出的很多決策都是反應性的。自動駕駛車輛有望實現預測性駕駛。為此,車輛必須具備遠超我們人類的檢測感知能力,我們需要檢測自動駕駛車輛外部環境的三種關鍵技術:雷達、激光雷達和高性能IMU。
我們已經詳細地了解了ADI的高性能IMU,其實ADI在雷達和激光雷達上要很有實力。ADI的24G Hz毫米波雷達已經有很成熟、完善的方案,很多車廠、Tier 1、主機廠都有合作,在很多客戶那里都已經量產了。24G Hz會有很多不同的方向,像工業、交通設備,另外還有一個方向是車輛的盲區檢測還是可以用24G Hz毫米波雷達的。我們用的是28納米技術的節點,首先它的成本會比40納米的低,而且它可以整合一些數字的算法在里面,也就是數字集成、數字算法。
ADI也將激光雷達作為整體 Drive360自主駕駛解決方案戰略的關鍵支柱。激光雷達利用光脈沖將物理世界以高的置信水平實時轉化為 3D 數字圖像。傳統激光雷達系統(現今主要用于測試車輛)非常昂貴。除此之外,它們外觀很難看,并且由機械組件構成,可能導致系統停機。ADI正在大量投資開發經濟高效的真正非機械激光雷達技術以促進汽車激光雷達系統的主流采用,并讓汽車供應商和OEM能夠在客運車輛中部署基于激光雷達的ADAS和自主駕駛應用。
激光雷達是一個飛速發展的領域,其探測范圍和精度對于解決一些最困難的ADAS挑戰至關重要。ADI公司目前聚焦于固態激光雷達設計,其材料與計算機顯示器中掃描光線所用的材料相同,將經濟有效的設計消除常規產品中的活動部件,克服當前激光雷達系統成本高昂的問題,并提高可靠性。在范圍、分辨率、幀速率和功耗等關鍵性能指標方面,它也將有改善。
據不完全統計,全球每天平均有 8 條生命是由 ADI 用于汽車安全系統的傳感器挽救的,體現了ADI對生命安全的尊重。ADI基于之前長期的汽車安全生意、緊密的車廠和供應商合作,以及在自動駕駛和相關半導體產品領域的豐富經驗積累,通過主打“高性能、低成本、差異化、系統級解決方案”四大標簽,正在努力與本地合作伙伴共建生態圈,志在為中國智能汽車技術升級和自動駕駛的本土化浪潮推波助瀾。