如果說(shuō)人工智能技術(shù)將是自動(dòng)駕駛汽車(chē)的大腦，那么硬件系統(tǒng)就是它的神經(jīng)與四肢。從自動(dòng)駕駛汽車(chē)周邊環(huán)境信息的采集、傳導(dǎo)、處理、反應(yīng)再到各種復(fù)雜情景的解析，硬件系統(tǒng)的構(gòu)造與升級(jí)對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車(chē)至關(guān)重要。

本文來(lái)自百度自動(dòng)駕駛技術(shù)部高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理王石峰，在Apollo開(kāi)發(fā)者社群內(nèi)分享了有關(guān)自動(dòng)駕駛汽車(chē)硬件系統(tǒng)的內(nèi)容，讓開(kāi)發(fā)者學(xué)習(xí)Apollo技術(shù)的同時(shí)，進(jìn)一步了解自動(dòng)駕駛汽車(chē)的硬件架構(gòu)、傳感器、線控等硬件系統(tǒng)。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)硬件系統(tǒng)概述

錯(cuò)過(guò)社群直播的開(kāi)發(fā)者可以從以下資料回顧干貨內(nèi)容，全文主要圍繞自動(dòng)駕駛汽車(chē)硬件系統(tǒng)概述的5個(gè)方面展開(kāi)：

一、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的硬件架構(gòu)

二、自動(dòng)駕駛的傳感器

三、自動(dòng)駕駛傳感器的產(chǎn)品定義

四、自動(dòng)駕駛的大腦

五、自動(dòng)駕駛汽車(chē)的線控系統(tǒng)

這段視頻想必大家都看過(guò)很多次了，這里就不再播放了。

根據(jù)美國(guó)國(guó)家運(yùn)輸安全委員會(huì)的調(diào)查報(bào)告，當(dāng)時(shí)涉事Uber汽車(chē)——一輛沃爾沃SUV系統(tǒng)上的傳感器在撞擊發(fā)生6s前就檢測(cè)到了受害者，而且在事故發(fā)生前1.3秒，原車(chē)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)確定有必要采取緊急剎車(chē)，此時(shí)車(chē)輛處于計(jì)算機(jī)控制下時(shí)，原車(chē)的緊急剎車(chē)功能無(wú)法啟用。于是剎車(chē)的責(zé)任由司機(jī)負(fù)責(zé)，但司機(jī)在事故發(fā)生前0.5s低頭觀看視頻未能抬頭看路。

從事故視頻和后續(xù)調(diào)查報(bào)告可以看出，事故的主要原因是車(chē)輛不在環(huán)和司機(jī)不在環(huán)造成的。Uber在改造原車(chē)加裝自動(dòng)駕駛系統(tǒng)時(shí)，將原車(chē)自帶的AEB功能執(zhí)行部分截?cái)嘣斐稍?chē)ADAS功能失效。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)感知到受害者確定要執(zhí)行應(yīng)急制動(dòng)時(shí)，并沒(méi)有聲音或圖像警報(bào)，此時(shí)司機(jī)正低頭看手機(jī)也沒(méi)有及時(shí)接管剎車(chē)。

目前絕大多數(shù)自動(dòng)駕駛研發(fā)車(chē)都是改裝車(chē)輛，相關(guān)傳感器加裝到車(chē)頂，改變車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)模型；改裝車(chē)輛的剎車(chē)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，也缺乏不同的工況和兩冬一夏的測(cè)試。圖中Uber研發(fā)用車(chē)是SUV車(chē)型自身重心就較高，車(chē)頂加裝的設(shè)備進(jìn)一步造成重心上移，在避讓轉(zhuǎn)向的過(guò)程中轉(zhuǎn)向過(guò)急過(guò)度，發(fā)生碰撞時(shí)都會(huì)比原車(chē)更容易側(cè)翻。

所以在自動(dòng)駕駛中，安全是自動(dòng)駕駛技術(shù)開(kāi)發(fā)的第一天條。為了降低和避免實(shí)際道路測(cè)試中的風(fēng)險(xiǎn)，在實(shí)際道路測(cè)試前要做好充分的仿真、臺(tái)架、封閉場(chǎng)地的測(cè)試驗(yàn)證。

軟件在環(huán)（Software in loop），通過(guò)軟件仿真來(lái)構(gòu)建自動(dòng)駕駛所需的各類(lèi)場(chǎng)景，復(fù)現(xiàn)真實(shí)世界道路交通環(huán)境，從而進(jìn)行自動(dòng)駕駛技術(shù)的開(kāi)發(fā)測(cè)試工作。軟件在環(huán)效率取決于仿真軟件可復(fù)現(xiàn)場(chǎng)景的程度。對(duì)交通環(huán)境與場(chǎng)景的模擬，包括復(fù)雜交通場(chǎng)景、真實(shí)交通流、自然天氣（雨、雪、霧、夜晚、燈光等）各種交通參與者（汽車(chē)、摩托車(chē)、自行車(chē)、行人等）。采用軟件對(duì)交通場(chǎng)景、道路、以及傳感器模擬仿真可以給自動(dòng)駕駛的環(huán)境感知提供豐富的輸入可以對(duì)算法進(jìn)行驗(yàn)證和測(cè)試。

硬件在環(huán)（Hard-ware in loop），各種傳感器類(lèi)似人的眼睛和耳朵，作為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的感知部分，該部分的性能決定了自動(dòng)駕駛車(chē)輛能否適應(yīng)復(fù)雜多變的交通環(huán)境。包括，攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、激光雷達(dá)。針對(duì)不同的傳感器，硬件在環(huán)會(huì)根據(jù)不同的傳感器和環(huán)境因素來(lái)部署。

車(chē)輛在環(huán)（Vehicle in loop），車(chē)輛執(zhí)行系統(tǒng)向傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行命令來(lái)控制車(chē)輛，在自動(dòng)駕駛中取代了人類(lèi)的手腳。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的執(zhí)行控制優(yōu)劣決定了車(chē)輛是否能夠安全舒適的行駛。車(chē)輛運(yùn)行在空曠的場(chǎng)地上，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)感知系統(tǒng)模擬的虛擬場(chǎng)景，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)根據(jù)虛擬的場(chǎng)景發(fā)出控制指令，再通過(guò)傳感器將車(chē)輛的真實(shí)軌跡反饋到虛擬環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)真車(chē)與虛擬環(huán)境的融合，從而進(jìn)行車(chē)輛操控的驗(yàn)證。

司機(jī)在環(huán)（Driver in loop），基于實(shí)時(shí)仿真技術(shù)開(kāi)發(fā)，結(jié)合駕駛員的實(shí)際行為，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛和自動(dòng)駕駛技術(shù)開(kāi)發(fā)測(cè)試做出主觀的評(píng)價(jià)。司機(jī)在環(huán)，可以一方面獲得司機(jī)的主觀評(píng)價(jià)，另一方面可以驗(yàn)證人機(jī)共駕駛的功能。

1、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的硬件架構(gòu)

就整體而言，汽車(chē)是個(gè)全社會(huì)化管理的產(chǎn)品，其固有的行業(yè)特點(diǎn)是相對(duì)保守的。在人工智能的大潮下，面對(duì)造車(chē)新勢(shì)力和消費(fèi)者需求變化的沖擊，傳統(tǒng)汽車(chē)行業(yè)漸進(jìn)式的創(chuàng)新方法已經(jīng)面臨巨大的挑戰(zhàn)。急需改變傳統(tǒng)的架構(gòu)和方法不斷創(chuàng)新。自動(dòng)駕駛整體的硬件架構(gòu)不光要考慮系統(tǒng)本身也要考慮人的因素。

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)主要包含三個(gè)部分：感知、決策、控制。從整個(gè)硬件的架構(gòu)上也要充分考慮系統(tǒng)感知、決策、控制的功能要求。整體設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上要符合相關(guān)車(chē)規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，如ISO26262、AECQ-100、TS16949等相關(guān)認(rèn)證和標(biāo)準(zhǔn)。目前L1、L2、ADAS系統(tǒng)的硬件架構(gòu)體系和供應(yīng)鏈相對(duì)完善符合車(chē)規(guī)級(jí)要求。

感知層：依賴大量傳感器的數(shù)據(jù)，分為車(chē)輛運(yùn)動(dòng)、環(huán)境感知、駕駛員檢測(cè)三大類(lèi)。

車(chē)輛運(yùn)動(dòng)傳感器：速度和角度傳感器提供車(chē)輛線控系統(tǒng)的相關(guān)橫行和縱向信息。慣性導(dǎo)航+全球定位系統(tǒng)=組合導(dǎo)航，提供全姿態(tài)信息參數(shù)和高精度定位信息。

環(huán)境感知傳感器：負(fù)責(zé)環(huán)境感知的傳感器類(lèi)似于人的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)，如果沒(méi)有環(huán)境感知傳感器的支撐，將無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛功能。主要依靠激光雷達(dá)、攝像頭、毫米波雷達(dá)的數(shù)據(jù)融合提供給計(jì)算單元進(jìn)行算法處理。V2X就是周?chē)磺心芘c車(chē)輛發(fā)生關(guān)的事物進(jìn)行通信，包括V2V車(chē)輛通信技術(shù)、V2I與基礎(chǔ)設(shè)施如紅綠燈的通信技術(shù)、V2P車(chē)輛與行人的通信。

駕駛員監(jiān)測(cè)傳感器：基于攝像頭的非接觸式和基于生物電傳感器的接觸式。通過(guò)方向盤(pán)和儀表臺(tái)內(nèi)集成的傳感器，將駕駛員的面部細(xì)節(jié)以及心臟、腦電等部位的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，再根據(jù)這些部位數(shù)據(jù)變化，判斷駕駛員是否處于走神和疲勞駕駛狀態(tài)。

計(jì)算單元部分：各類(lèi)傳感器采集的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到計(jì)算單元處理，為了保證自動(dòng)駕駛的實(shí)時(shí)性要求，軟件響應(yīng)最大延遲必須在可接受的范圍內(nèi)，這對(duì)計(jì)算的要求非常高。目前主流的解決方案有基于GPU、FPGA、ASIC等。

車(chē)輛控制：自動(dòng)駕駛需要用電信號(hào)控制車(chē)輛的轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、油門(mén)系統(tǒng)，其中涉及到車(chē)輛地盤(pán)的線控改裝，目前在具備自適應(yīng)巡航、緊急制動(dòng)、自動(dòng)泊車(chē)功能的車(chē)上可以直接借用原車(chē)的系統(tǒng)，通過(guò)CAN總線控制而不需要過(guò)度改裝。

警告系統(tǒng)：主要是通過(guò)聲音、圖像、振動(dòng)提醒司機(jī)注意，通過(guò)HMI的設(shè)計(jì)有效減少司機(jī)困倦、分心的行為。

2、自動(dòng)駕駛的傳感器

攝像頭：主要用于車(chē)道線、交通標(biāo)示牌、紅綠燈以及車(chē)輛、行人檢測(cè)，有檢測(cè)信息全面、價(jià)格便宜的特定，但會(huì)受到雨雪天氣和光照的影響。由鏡頭、鏡頭模組、濾光片、CMOS／CCD、ISP、數(shù)據(jù)傳輸部分組成。光線經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡頭和濾光片后聚焦到傳感器上，通過(guò)CMOS或CCD集成電路將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)圖像處理器（ISP）轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的RAW，RGB或YUV等格式的數(shù)字圖像信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸接口傳到計(jì)算機(jī)端。

激光雷達(dá)：激光雷達(dá)使用的技術(shù)是飛行時(shí)間法（Time of Flight）根據(jù)光線遇到障礙的折返時(shí)間計(jì)算距離。為了覆蓋一定角度范圍需要進(jìn)行角度掃描，從而出現(xiàn)了各種掃描原理。主要分為：同軸旋轉(zhuǎn)、棱鏡旋轉(zhuǎn)、MEMS掃描、相位式、閃爍式。激光雷達(dá)不光用于感知也應(yīng)用于高精度地圖的測(cè)繪和定位是公認(rèn)L3級(jí)以上自動(dòng)駕駛必不可少的傳感器。

毫米波雷達(dá)：主要用于交通車(chē)輛的檢測(cè)，檢測(cè)速度快、準(zhǔn)確，不易受到天氣影響，對(duì)車(chē)道線交通標(biāo)志等無(wú)法檢測(cè)。毫米波雷達(dá)由芯片、天線、算法共同組成，基本原理是發(fā)射一束電磁波，觀察回波與入射波的差異來(lái)計(jì)算距離、速度等。成像精度的衡量指標(biāo)為距離探測(cè)精度、角分辨率、速度差分辨率。毫米波頻率越高，帶寬越寬，成像約精細(xì)，主要分為77GHz和24GHz兩種類(lèi)型 。

組合導(dǎo)航：GNSS板卡通過(guò)天線接收所有可見(jiàn)GPS衛(wèi)星和RTK的信號(hào)后，進(jìn)行解譯和計(jì)算得到自身的空間位置。當(dāng)車(chē)輛通過(guò)遂道或行駛在高聳的樓群間的街道時(shí)，這種信號(hào)盲區(qū)由于信號(hào)受遮擋而不能實(shí)施導(dǎo)航的風(fēng)險(xiǎn)。就需要融合INS的信息，INS具有全天候、完全自主、不受外界干擾、可以提供全導(dǎo)航參數(shù)（位置、速度、姿態(tài)）等優(yōu)點(diǎn)，組合之后能達(dá)到比兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的最好性能還要好的定位測(cè)姿性能。

3、自動(dòng)駕駛傳感器的產(chǎn)品定義

這張表總結(jié)了常見(jiàn)自動(dòng)駕駛功能所使用的傳感器，以及各個(gè)傳感器的應(yīng)用。

針對(duì)L1、L2的自動(dòng)駕駛功能各國(guó)也紛紛出臺(tái)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，加速了市場(chǎng)的發(fā)展和產(chǎn)品落地。歐盟新車(chē)安全評(píng)鑒協(xié)會(huì)(E-NCAP)從 2013 年起便在評(píng)分規(guī)則中增加了ADAS內(nèi)容，計(jì)劃到 2017 年速度輔助系統(tǒng)(SAS)、自動(dòng)緊急制動(dòng) (AEB)、車(chē)道偏離預(yù)警/車(chē)道偏離輔助(LDW/LKD)的加分要求為系統(tǒng)，裝機(jī)量達(dá)到100%。美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局(NHTSA)和高速公路安全保險(xiǎn)協(xié)(IIHS)也提出2022年將自動(dòng)緊急制動(dòng)(AEB)等 ADAS 功能納入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

自動(dòng)駕駛要求局限于車(chē)輛的ODD（Operational Design Domain），即設(shè)計(jì)適用范圍。城市道路+城際高速是自動(dòng)駕駛汽車(chē)普遍的適用范圍。我國(guó)城市封閉道路最高限速80公里／小時(shí)，高速公路限速120公里／小時(shí)。干燥的柏油路面摩擦系數(shù)是0.6，根據(jù)剎車(chē)距離公式：S=V*V/2gμ 去計(jì)算剎車(chē)距離得出第一行的表格，再結(jié)合自動(dòng)駕駛系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間和制動(dòng)系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間得出下表。

從兩個(gè)表格可以看出，剎車(chē)距離與速度的平方成正比，與摩擦系數(shù)成反比。當(dāng)摩擦系數(shù)一定時(shí)，剎車(chē)距離取決于車(chē)速，如果車(chē)速增加1倍，剎車(chē)距離將增大至4倍。摩擦系數(shù)μ主要與路面材質(zhì)和天氣相關(guān)。

自動(dòng)駕駛傳感器在中國(guó)最高限速120公里的情況下，探測(cè)距離達(dá)到150m就可以滿足需求了，自動(dòng)駕駛的技術(shù)開(kāi)發(fā)者可以根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景的速度來(lái)選擇所需要的傳感器，沒(méi)有必要一味追求傳感器的性能提高整體成本。

傳感器的分辨率和物體探測(cè)的關(guān)系可以用atan反正切函數(shù)來(lái)計(jì)算，圖中給出的公式多除以了個(gè)2，主要是為了保證在傳感器探測(cè)時(shí)當(dāng)最小角度是最小目標(biāo)一半時(shí)，任意情況都能覆蓋到某個(gè)像素保證分辨。避免物體恰好不是在一個(gè)角度內(nèi)而產(chǎn)生漏檢。

理論上分辨率0.4度時(shí)100m外就可以探測(cè)到一輛車(chē)，而在0.1度分辨率下400m外就能探測(cè)到。但檢測(cè)只是識(shí)別到有個(gè)物體并不代表能識(shí)別，從自動(dòng)駕駛的算法角度來(lái)講，比如激光雷達(dá)物體識(shí)別需要4到5條線掃描上才能識(shí)別出物體的類(lèi)別。從這個(gè)角度看自動(dòng)駕駛系統(tǒng)如果用0.4度分辨率的激光雷達(dá)在50m范圍內(nèi)才能真正識(shí)別出一輛車(chē)。

自動(dòng)駕駛離不了多傳感器融合，其中激光雷達(dá)和攝像頭都是光學(xué)類(lèi)的傳感器，核心零部件和處理電路相似。有望將兩個(gè)傳感器前端融合到一起，直接輸出R、G、B、X、Y、Z顏色+點(diǎn)云融合信息。在傳感器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合可大幅度降低后端的計(jì)算處理量。

其中以AEye為代表 ，其iDAR智能感知系統(tǒng)能夠瞬間將2D真實(shí)世界的色彩信息智能地疊加在3D數(shù)據(jù)上。其動(dòng)態(tài)掃描和發(fā)射圖紋技術(shù)、通過(guò)控制每束激光脈沖的掃描，可查詢每個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)和像素。

4、自動(dòng)駕駛的大腦

IPC即工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)（Industrial Personal Computer─IPC）是一種加固的增強(qiáng)型個(gè)人計(jì)算機(jī)，它可以作為一個(gè)工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。采用符合“EIA”標(biāo)準(zhǔn)的全鋼化工業(yè)機(jī)箱，增強(qiáng)了抗電磁干擾能力，采用總線結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。CPU及各功能模塊皆使用插板式結(jié)構(gòu)，并帶有壓桿軟鎖定，提高了抗沖擊、抗振動(dòng)能力。

整體架構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮ISO26262的要求，CPU、GPU、 FPGA以及總線都做冗余設(shè)計(jì)，防止單點(diǎn)故障。當(dāng)整體IPC系統(tǒng)失效還有MCU做最后的保證，直接發(fā)送指令到車(chē)輛Can總線中控制車(chē)輛停車(chē)。

目前這種集中式的架構(gòu)，將所有的計(jì)算工作統(tǒng)一放到一個(gè)工控機(jī)中，整體體積較大，功耗高，不適用于未來(lái)的量產(chǎn)。但這種架構(gòu)非常方便，算法迭代不需要過(guò)度考慮硬件的整體設(shè)計(jì)和車(chē)規(guī)要求。用傳統(tǒng)的X86架構(gòu)就可以非常快捷的搭建出計(jì)算平臺(tái)，卡槽設(shè)計(jì)也方便硬件的更新。

采用工控機(jī)集中式運(yùn)算整體體積和功耗難以滿足量產(chǎn)化要求，需要采用域控制器嵌入式的方案。將各個(gè)傳感器的原始數(shù)據(jù)接入到Sensor Box中，在Sensor Box中完成數(shù)據(jù)的融合，再將融合后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算平臺(tái)上進(jìn)行自動(dòng)駕駛算法處理。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)功能復(fù)雜，保證各個(gè)模塊和功能間不互相影響和安全性考慮，將大量采用域控制器。根據(jù)不同的功能實(shí)現(xiàn)分為，車(chē)身域控制器、車(chē)載娛樂(lè)域控制器、動(dòng)力總成域控制器、自動(dòng)駕駛域控制器等。以自動(dòng)駕駛域控制器為例，其承擔(dān)了自動(dòng)駕駛所需要的數(shù)據(jù)處理運(yùn)算力，包括毫米波雷達(dá)、攝像頭、激光雷達(dá)、組合導(dǎo)航等設(shè)備的數(shù)據(jù)處理，也承擔(dān)了自動(dòng)駕駛算法的運(yùn)算。

隨著自動(dòng)駕駛的技術(shù)發(fā)展，算法不斷完善。算法固化后可以做ASIC專(zhuān)用芯片，將傳感器和算法集成到一起，實(shí)現(xiàn)在傳感器內(nèi)部完成邊緣計(jì)算。進(jìn)一步降低后端計(jì)算平臺(tái)的計(jì)算量，有利于降低功耗、體積、車(chē)規(guī)化。其中以Mobileye為標(biāo)桿性企業(yè)。

激光雷達(dá)處理需要高效的處理平臺(tái)和先進(jìn)的嵌入式軟件。如圖Renesas將包含高性能圖像處理技術(shù)及低功耗的汽車(chē)R-CarSoC與Dibotics的3D實(shí)時(shí)定位和制圖（SLAM）技術(shù)相結(jié)合，提供SLAM on Chip?。SLAM可在SoC上實(shí)現(xiàn)高性能所需的3D SLAM處理。Dibotics公司也開(kāi)發(fā)了一款名為“Augmented LiDAR”的嵌入式LiDAR軟件，能夠提供實(shí)時(shí)、先進(jìn)的LiDAR數(shù)據(jù)處理。

ASIC芯片是根據(jù)某類(lèi)特定的需求去專(zhuān)門(mén)定制的芯片，比通用性的GPU、FPGA體積小、功耗低，性能穩(wěn)定批量化成本低的特定。自動(dòng)駕駛的算法公司只要做好芯片的前端設(shè)計(jì)，后端的制造和工藝都是非常成熟的產(chǎn)業(yè)，完全可以依靠外包實(shí)現(xiàn)。

芯片的制作流程是由芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、芯片封裝三部分組成。

前端設(shè)計(jì)完成之后，可以根據(jù)實(shí)際算法需求選擇IP核通過(guò)EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）完成布圖規(guī)劃、布局、布線。根據(jù)延遲、功耗、面積等方面的約束信息，合理設(shè)置物理設(shè)計(jì)工具的參數(shù)，以獲取最佳的配置從而決定元件在晶圓上的物理位置。

芯片制造工藝上正從193nm深紫外（DUV）向13.5nm極紫外（EUV）發(fā)展。半導(dǎo)體正步入7nm時(shí)代，更先進(jìn)的工藝帶來(lái)性能上的提升，對(duì)比16nm工藝7nm可提升40%的性能和節(jié)省60%的能耗。

芯片封測(cè)是指將通過(guò)測(cè)試的晶圓按照產(chǎn)品型號(hào)及功能需求加工得到獨(dú)立芯片的過(guò)程。在封測(cè)的過(guò)程中完成對(duì)芯片車(chē)規(guī)級(jí)要求，傳統(tǒng)的汽車(chē)電子企業(yè)如NXP和ST有著更加豐富的經(jīng)驗(yàn)。

5、自動(dòng)駕駛汽車(chē)的線控系統(tǒng)

線控就是Control by Wire的直譯 。簡(jiǎn)單理解，就是車(chē)輛的控制都是由一系列命令而執(zhí)行的，而不是物理的操作進(jìn)行執(zhí)行的。

自動(dòng)駕駛主要分為感知、決策、控制三部分，控制層是自動(dòng)駕駛落地的基礎(chǔ)。感知定位如同司機(jī)的眼睛，決策規(guī)劃如同大腦，執(zhí)行控制就好比手和腳了。做好自動(dòng)駕駛的決策規(guī)劃也必須懂得執(zhí)行控制，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的線控化是必然趨勢(shì)，其中包括線控制動(dòng)、線控轉(zhuǎn)向、線控油門(mén)。

在傳統(tǒng)車(chē)輛上，制動(dòng)系統(tǒng)多采用液壓或真空伺服機(jī)構(gòu)來(lái)控制制動(dòng)，對(duì)自動(dòng)駕駛而言，線控制動(dòng)是最終的發(fā)展趨勢(shì)，線控制動(dòng)是以電子系統(tǒng)取代液壓或氣壓控制單元。

上圖是大陸的線控制動(dòng)解決方案，MK C1與MK100組成冗余線控方案。MK C1將制動(dòng)助力以及制動(dòng)壓力控制模塊(ABS、ESC)被集成為一個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕省的制動(dòng)單元。MK C1能滿足自動(dòng)駕駛對(duì)壓力動(dòng)態(tài)特性更高的要求，電觸發(fā)的緊急制動(dòng)所產(chǎn)生的制動(dòng)距離要短得多。

MK100是大陸的汽車(chē)電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC），在汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)和牽引力控制系統(tǒng)(TCS)功能的基礎(chǔ)上，增加了車(chē)輛轉(zhuǎn)向行駛時(shí)橫擺率傳感器、測(cè)向加速度傳感器和方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器，通過(guò)ECU控制前后、左右車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力，確保車(chē)輛行駛的側(cè)向穩(wěn)定性。

電子助力轉(zhuǎn)向（EPS）與線控轉(zhuǎn)向最大的區(qū)別在于，EPS方向盤(pán)與車(chē)輪之間鏈接并未參與線控技術(shù)，依然采用的機(jī)械鏈接。從電信號(hào)控制角度看EPS也可以看成是一種線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

英菲尼迪Q50線控主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本上還是延續(xù)了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。只是增加了一套離合器裝置以及三組ECU電子控制單元和一個(gè)轉(zhuǎn)向力度回饋器。當(dāng)車(chē)輛啟動(dòng)時(shí)，離合裝置會(huì)自動(dòng)切斷連接，轉(zhuǎn)向的任務(wù)交由電控系統(tǒng)。由于采用電子信號(hào)控制，其傳動(dòng)響應(yīng)更為迅速，也更為輕松。

線控油門(mén)就是電子油門(mén)，通過(guò)位置傳感器傳送油門(mén)踩踏深淺與快慢的訊號(hào) ，從而實(shí)現(xiàn)油門(mén)功能的電子控制裝置。這個(gè)訊號(hào)會(huì)被ECU接收和解讀，然后再發(fā)出控制指令 ，要節(jié)氣門(mén)依指令快速或緩和開(kāi)啟它應(yīng)當(dāng)張開(kāi)的角度。這個(gè)過(guò)程精準(zhǔn)而快速。不會(huì)有機(jī)械磨耗的問(wèn)題。

電子油門(mén)目前已大量普及，凡具備定速巡航即可認(rèn)定有電子油門(mén)，早期電子油門(mén)為接觸式，近來(lái)已經(jīng)改為非接觸式。電車(chē)依靠電機(jī)扭矩實(shí)現(xiàn)，直接發(fā)扭矩信號(hào)即可，油車(chē)依靠發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（EMS）發(fā)扭矩信號(hào)實(shí)現(xiàn)。

轉(zhuǎn)向的最早改裝是在轉(zhuǎn)向管柱端截?cái)嗉友b轉(zhuǎn)向電機(jī)進(jìn)行改造。之后利用原車(chē)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制。

制動(dòng)的最早改裝是加裝電機(jī)踏板，后續(xù)利用原車(chē)的ESC系統(tǒng)進(jìn)行控制，未來(lái)會(huì)選用MK C1之類(lèi)的線控控制系統(tǒng)。

加速的最早改裝都是發(fā)扭矩信號(hào)依靠EMS實(shí)現(xiàn)，后續(xù)的改裝方案都是借用原車(chē)ACC接口由電子油門(mén)來(lái)執(zhí)行。

自動(dòng)駕駛面向量產(chǎn)的線控方案，可以參考英菲尼迪Q50的線控轉(zhuǎn)向、大陸MK100+MK C1的線控制動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由自動(dòng)駕駛域控制器直接輸出電機(jī)扭矩／制動(dòng)壓力信號(hào)給轉(zhuǎn)向剎車(chē)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，結(jié)合大量的測(cè)試標(biāo)定實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，從而給司乘人員帶來(lái)完美的體感舒適度。

從VSI發(fā)布自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)布局圖中可以看出自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)，是汽車(chē)、新能源、IT通訊、交通運(yùn)輸、半導(dǎo)體、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)10萬(wàn)億巨無(wú)霸產(chǎn)業(yè)的跨界融合體。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)是物質(zhì)流、能量流、信息流的聚合體，需要行業(yè)各方深度合作，只有軟硬件深度整合，打通藩籬跨界的企業(yè)才能摘得皇冠上的明珠。

本次分享的部分內(nèi)容參考了我參與撰寫(xiě)的《智能汽車(chē)：決戰(zhàn)2020》一書(shū)，內(nèi)容涵蓋技術(shù)到實(shí)戰(zhàn)、政策到市場(chǎng)、創(chuàng)業(yè)到投資，并對(duì)全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行了全貌梳理。