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美信打通检测、处理、电源三大环节,让自动驾驶在5G时代加速前进

2019-05-30 15:07
来源: 与非网

从通信技术演进来看,5G相较于4G具有更高的网络速率,峰值网络速率达到10Gbps,网络传输速度比4G快10-100倍;同时5G还有更低的网络延时,从4G的50毫秒缩短到了1毫秒。对于自动驾驶来讲,信息传输速度和响应时间是一切前瞻技术的基石。目前全球都在大力建设5G基站,5G商用就在眼前。

那么,汽车电子技术在5G时代将有哪些变化?芯片供应商所面临的挑战和市场机遇有哪些?

针对以上问题,笔者以《汽车,因5G而改变》为主题,特邀Maxim Integrated大中华及南亚太区销售副总裁李艇先生参加了本次讨论。

美信打通检测、处理、电源三大环节,让自动驾驶在5G时代加速前进

Maxim Integrated大中华及南亚太区销售副总裁李艇

自动驾驶、车联网、信息娱乐系统、人工智能都将因5G技术而改变

如果说4G时代的主角是手机,那么,5G时代的主角一定是汽车。5G技术的商用到底会给汽车本身及汽车产业带来哪些变革?李艇认为, 5G的商用不仅会重新定义互联网行业,更会为汽车产业乃至世界交通带来革命性的变化。飞速、互联、安全、智能将成为汽车在5G时代的标签。根据第三方机构发布的最新报告,预计到2035年,5G将为汽车产业创造超过2.4万亿美元的经济产出,几乎占预期5G全球经济影响的五分之一。

他分析了5G通信技术对自动驾驶、车联网、信息娱乐系统、人工智能技术所带来的改变:

自动驾驶 - 更快速、更精准

随着5G网络的深入部署,通讯运营商可提供部分网络切片(Network slicing),为汽车安全应用提供异常迅速的响应速度。网络切片将在5G网络中发挥重要的作用,每个网络切片都会很容易地配置网络元件和功能,来满足特定的应用要求,进而提升网络速度和响应时间,这对于自动驾驶汽车行业来说非常重要。

高清地图是自动驾驶汽车必不可少的支持,但目前的导航产品在实际应用中仍然存在一定程度的偏差。与现有的导航地图不同,5G技术可将几乎所有物体的信息定位在道路上,车内可通过5G网络将监控车辆和监控车辆识别的周围物体的实时变化上传至地图,从而实现精确定位。此外,通过预测驾驶路线,自动驾驶的安全系数也将被提高。

车联网 – 更安全、更便利

要实现理想的自动驾驶,速度和响应时间是至关重要的技术指标。目前,汽车中已经可以实现部分程度的自动驾驶,但依然无法应对交叉路口的信号灯变化,尤其是道路交通中的突发事件。而在5G时代,每辆汽车都会被连接起来,从而判定相互的位置,即使行驶速度达到150km/h,也能够保证足够快的响应时间,反应速度可以到达毫秒级。

车联网的实现,意味着车辆拥有V2X (Vehicle to Everything)的通信能力,即实现车与人、车与车、车与道路基础设施以及车与网络的通信。我们的汽车不仅是独立的驾驶单元,更是车联网的一个节点。V2X能够打破车辆自身传感器的限制,与其他车辆和道路基础设施共享数据,并通过研判算法产生预测信息,辅助自动驾驶技术更加成熟完善。当人们行驶在路上时,车辆可以通过信号获知路况和环境信息,以及和其他车辆的交互信息。V2N同时可以用于地图更新、交通管理,以及提供一定距离以外的路况环境等信息。可以说,没有V2X,就无法真正的实现全场景自动驾驶。

在5G的框架下,V2X通信将获得强大的技术支撑,因为5G具有高速率、超高可靠性和低时延特性,可支持3D高精度地图数据以及车辆、行驶环境数据的传输,可支持实现汽车自主性AI,可实现大规模机器间的相互通信。

信息娱乐系统 – 更快速、更享受

由于网络速度变快,车内娱乐功能的体验也将更加精彩,你甚至可以用几秒的时间下载一部高清电影,乘客在车内不管是看电视、看电影,还是玩游戏,都会更加随心所欲。

人工智能 – 更懂得思考的汽车

随着人工智能 (AI) 技术的不断发展,语音识别的准确性和实用性都将得到大幅度提升。例如行驶中的汽车为用户推荐附近或目的地餐厅、导航根据实时路况给出最快的到达路径,以及绑定驾驶员的手机来提供定制服务。

同时,AI还能够让全自动汽车实现自主学习功能。其中一个关键是:汽车可以从其他汽车间获得信息,分析、学习驾驶体验,改善自身功能。当然,机器学习并非是离线的,而5G为上述机器学习提供的网络和数据交流的平台,让汽车可以自动分发、接受数据。可以说,5G为汽车中的AI体验提供随需而变的网络支持。

ADAS是自动驾驶落地的必经之路,通过GMSL SerDes技术提供高速方案

目前,行业巨头一直在努力推进自动驾驶技术的完善与普及,包括中国厂商在内的一些汽车企业也开始进行行驶试验。对于中国市场的推进,Maxim在技术、法律法规方面仍然有很多方面需要完善。但毋庸置疑的是,ADAS是自动驾驶落地之前的必经之路。现在,越来越多的高级系统采用视频处理算法并利用多个视频摄像头来提供更高精度的事件检测和驾驶报警,视觉系统将成为关键的基础技术。在这一趋势下,为ADAS系统选择合适的高速SerDes方案就变得非常重要,而Maxim的GMSL SerDes技术能够满足未来系统的所有需求。

另外,Maxim的吉比特多媒体串行链路(GMSL)串行器和解串器(SerDes)全面支持未来汽车信息娱乐系统和高级驾驶辅助系统(ADAS)要求的宽带、复杂互连和数据完整性。从摄像头的超低功耗要求、到传感器数据汇聚的宽带要求,GMSL SerDes能够满足未来系统的所有需求。先进的链路完整性和诊断功能提供可靠的链路性能监测——这对汽车安全系统的设计至关重要。GMSL串行器和解串器支持长达15m的屏蔽双绞线(STP)或同轴电缆传输,满足汽车行业最苛刻的电磁兼容(EMC)要求。

打通检测、处理、电源三大环节,助推自动驾驶快速发展

在自动驾驶这块蛋糕不断变大的市场前提下,汽车产业链上下游都在努力针对自动驾驶应用研发产品。李艇也介绍了Maxim可以提供的一系列可驱动联网汽车以及自动驾驶功能的IC,主要涉及检测、处理和电源。

在检测应用领域,随着汽车的自主能力越来越强,传感器在摄像机相关方面必将发挥越来越重要的作用,支持车道偏离报警、辅助泊车、自动刹车等功能。传感器融合的进步对实施ADAS至关重要,视觉系统将成为关键的基础技术。Maxim为客户提供广泛的传感器接口产品。

在处理应用领域,对于自动驾驶、高级驾驶辅助系统(ADAS)、信息娱乐系统和V2V通信,车辆需要收集、分析和共享数据。这就使高速串行器/解串器(SerDes)线驱动器和接收器成为了关键所在,以承载支持车载视频、音频和通信的数据流。Maxim的吉比特多媒体串行链路(GMSL)技术能够通过长达15m的单根同轴电缆或10m至15m的屏蔽双绞线传输高清(HD)视频、音频、控制信息和吉比特以太网。与以太网相比,GMSL技术速度更快,且布线成本更低、电磁兼容(EMC)性能更好。

在电源应用领域,随着当今汽车中动力控制模块、传感器、执行器和电机数量越来越多,对各种电源管理和电压调节电路的要求也随之提高。Maxim提供多种类型的PMIC、DC-DC转换器和电压调节器件,满足汽车电源管理和照明应用的需求。

自动驾驶汽车达到L5还受制于两大因素

在李艇看来,制约自动驾驶走向L5有两大因素:从技术来讲,制约自动驾驶向更高等级发展的主要因素在于缺乏一套强大的人工智能系统。L5级别的自动驾驶不但要求系统处理速度快,更需要达到人类级别精确的判断以及对突发事件做出反应的能力,甚至超越人脑的能力,从而实现人类驾驶员能够完成的所有操作,并且可以应对城市、越野等各种路况。

另一项制约因素则来自于传感器的灵敏度与可靠性。自动驾驶系统要做出正确的判断,前提是要保证信息的准确性,所以车辆周身不仅需要布满各式各样的传感器,以在复杂多变的环境中进行信息收集,同时传感器还需要支持长时间使用,从而杜绝因故障带来的潜在危险。

他强调,“虽然L5级汽车还需要一段时间才能走向消费者市场,但我相信,5G的商用无疑会有效地帮助攻克上述困难,极大助力自动驾驶技术的发展。”

智能算法至关重要,软件和硬件需相辅相成

自动驾驶汽车离不开软件系统和硬件系统的支持,未来两者会各自发挥怎样的作用?李艇分别从软件和硬件方面做了分析,在硬件方面,自动驾驶需要高性能、低能耗、高可靠性及和安全性的集成电路为基础。在这一需求的驱动下,自动驾驶专用芯片、人工智能处理器、高速通信接口设备以及安全保护IC将获得非常大的发展空间。在软件方面,自动驾驶的决策算法将成为赢得竞争的关键。根据 ISO 26262 已有的功能安全的规定,这就要求决策系统需要达到 ASIL-D 的标准。同时,在设计软件的同时,我们必须考虑与之匹配的计算架构与硬件效能。

最后他总结,“我认为,自动驾驶汽车的软件系统与硬件系统仍然会按照并驾齐驱、相辅相成的关系发展,它们发挥的作用对于汽车系统来说都至关重要。并且我相信,随着智能算法向前沿设备的进一步推进,算法和芯片的深度融合、软硬件系统的协同设计是必然的趋势。”

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