AI+无人驾驶:将带来汽车电子架构的世纪机遇

来源: 搜狐汽车

发表于: 2018.06.12
   

 

原标题:AI+无人驾驶:将带来汽车电子架构的世纪机遇

汽车电子的未来架构将是车载以太网(automotive ethernet)。

AI+无人驾驶:将带来汽车电子架构的世纪机遇

▲一款豪华轿车的EE架构

这是一款中级豪华轿车的电子电器架构, 如图1所示, 是一种平行的、由不同带宽和信号传输标准 (protocol) 并通过网关(Gateway)连接而成的网络, 这里有CAN(controller area network)、FlexRay、MOST、LIN、LVDS(Low voltage differential signaling),甚至模拟信号的直接连接。

车载电子网络已经有上万个信号在不同传输标准 (protocol)下收发,不同形式的软件在不同的上百个的电子控制模块运行,软件的规模已经超过100 Mio.行,如何把控这样的复杂体系,有效地验证其整体功能和安全, 还同时要把研发和整车成本控制在一定的范围内,这是主机厂现在面临的一个巨大挑战。

让我们回顾一下个人电脑(Personal Computer)的发展历程,自1981年8月IBM发明PC以来, 电脑的硬件架构是基本固定的和可扩展的(scalable), 有CPU、GPU, 有PCI-Bus,有端口USB、VGA、HDMI,还有工作内存、硬盘或SSD; 软件方面,有一个操作系统,有不同的应用软件,而连接这些PC的网络,是以太网(Ethernet) 。

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▲IBM PC5150

这里作者指出,汽车的电子模块对比PC,有如下的巨大区别:

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▲汽车电子模块与PC的对比

面对车联网(V2X) 、驾驶辅助系统ADAS(advanced driver assistance system) 、整车电气化(electrification) 、以及未来无人驾驶(autonomous driving)的市场,现有汽车的电子电器架构已经不能满足未来的需求了。大量的数据 (雷达、激光雷达、摄像头、以及其它各种传感器的信号,还有V2X的信号)需要接收、处理、并发出相应的指令到执行机构。

对此,笔者提出如下三个观点:

第一:开发和制定一个标准的、可扩展的汽车用电脑,把它称为iPC(车载电脑)

iPC如同一个高性能的、可扩展的PC,拥有标准的CPU (central processing unit)、GPU (graphic processing unit) 、SoC(system on chip),和其它可扩展的AI芯片,比如NPU (neuronal network processing unit) 。在2000年,我还在德国戴姆勒集团负责动力总成电子系统,和同事们研讨未来汽车电子时,就有了iPC想法的雏形 。

iPC的操作系统可以统一,比如Linux。iPC的网络端口主要是以太网(Ethernet),带宽1Gbps至100Gbps,集成了未来的5G移动网络, 以及I/O端口。这是属于PC和服务器制造公司、创新科技公司的一次世纪机遇!也是汽车电子行业重新洗牌的时刻!

第二:制定和实施汽车以太网(automotive ethernet)

以太网在互联网、个人电脑、工业自动化已经有了广泛的应用。未来的中国制造2025、或者德国工业4.0,物联网(internet of things),它们都有一个共同的载体Ethernet!汽车网络之所以至今少有应用以太网(少数在多媒体的应用除外),其中一个主要障碍就是以太网的实时性 (real time capability) 。

以太网一般要等待先传输的一个信号包 (package)投递到达,才能传输第二个信号包,这样,对发动机、转向或制动系统的控制信号,是不能满足要求的。为了使以太网能够实时控制(time trigged),IEEE802.3制定标准,可以发送快递信号包(express package),它可以先暂停在传输中的信号包,让快递信号包实时送达后,再传送暂停了的信号包,以解决发动机、转向、制动系统的实时控制问题。另外,如果利用PoE(Power over Ethernet),可实现不外加线束、直接驱动一些执行器。

第三:开发独立于硬件的应用软件

现有五花八门的车载电子控制模块,因为它们来自不同的Tie1,有不同的硬件、不同的操作系统,更有不同的应用软件,这对于OEM来讲,是一个极高成本的、大风险的、十分复杂的集成和验证工作。

如果有了车载电脑iPC,有了iPC的统一的操作系统,就能给与软件科技公司一次巨大的机遇,开发独立于硬件的应用软件,如同App,可以在不同的硬件环境下正常运行, 客户甚至可以依据个人需求付费下载(new business model), 也使OEM可以简单地集成、验证、再用(re-use) 。我的一些德国汽车主机厂(BBAP)的同行们,同样希望有独立于硬件的应用软件,便于进一步开发、再应用(re-use),甚至便于切换Tie1。

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▲开发独立于硬件的应用软件(汽车车载App)

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▲基于iPC的汽车电子以太网

总结

汽车电子的未来架构将是车载以太网(automotive ethernet)。

作者在这里提出三个观点:

  • 标准化、可扩展的车载电脑iPC
  • 统一的操作系统 (比如Linux)
  • 独立于硬件的应用软件

这将是未来汽车发展的趋势,给与PC、服务器制造商和科技创新公司,以及独立的软件科技公司带来了崭新的商机。打破系统Tie1的垄断,正是中国零部件企业的世纪机遇!

预测到2025年, 以太网在汽车电子的渗透率将超过50%, 而它带来的不仅是技术的跨越,也是降低成本、轻量化和汽车个性化(iPC的App, 软件更新OTA), 车联网V2X,无人驾驶(routing & map via cloud)的新突破

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