本文來源：智車科技

／ 導讀 ／

地球人都知道，汽車制造商每年都會增加創(chuàng)新的主動安全功能，以減少事故和挽救生命。這些創(chuàng)新通常需要新的傳感器——雷達、攝像頭、LiDAR（LiDAR）和超聲波傳感器等。而每個新的傳感器都需要有自己的電源、封裝和數(shù)據(jù)處理。這意味著什么？它們要有自己的安裝位置，還要考慮新增成本。

獨立傳感器成昨日黃花

軟件功能的快速增長推動了對更強大計算的迫切需求。今天的汽車堪稱輪子上的電腦，運行的軟件代碼是普通智能手機的10倍以上，而且還必須更加可靠。

傳統(tǒng)上，傳感器被用來獨立處理環(huán)境輸入信息。當一輛車上只有一兩個傳感器時，這沒有問題，且獨立式傳感器更容易在不同的車輛品牌和型號之間通用。獨立傳感器包括處理其視野的內(nèi)置計算能力，可觸發(fā)警告（如前碰撞）或控制基本啟動（如自動緊急制動）。

然而，隨著駕駛功能級別的提高，這種漸進式傳感器導入引發(fā)了人們對如何將其安裝在車輛中，以及如何在其生命周期內(nèi)管理獨立開發(fā)和碎片化軟件的擔憂。我們需要一種更好的方法來解決傳感器越來越多的難題。

人們開始求助于傳感器融合，將來自多個雷達、LiDAR和攝像頭的輸入?yún)R集在一起，形成車輛周圍環(huán)境的單一模型或圖像能力。更精確的模型、不同傳感器的平衡，使車輛系統(tǒng)可以利用融合的信息支持更智能的行動。同時，還可以讓傳感器在精度、速度、距離和成本方面揚長避短。

組合多種傳感方式的傳感器融合 但這樣融合就夠了嗎？還有沒有改進的余地？我們往下看。

衛(wèi)星架構(gòu)應運而生

毋庸置疑，車輛上傳感器越多，融合就越具有挑戰(zhàn)性，但也有更多的機會來提高性能。過去，分析傳感器數(shù)據(jù)、確定和跟蹤目標的處理能力已經(jīng)打包在攝像頭或雷達上，由智能傳感器獨立處理環(huán)境輸入，這意味著利用信息所做的任何決定都只能是單個傳感器“看到”。

如何解決伴隨當今車輛的智能化而出現(xiàn)的問題呢？Aptiv開發(fā)了一種稱為低級別傳感器融合的技術(shù)，創(chuàng)建了一個效率更高的電氣架構(gòu)——汽車“衛(wèi)星架構(gòu)”。

盡管衛(wèi)星架構(gòu)還沒有被業(yè)界廣泛認知，網(wǎng)上也沒有更多資料，但它早在2019年4月即已榮獲《汽車新聞》PACE 2019創(chuàng)新合作伙伴獎，以表彰推動未來出行的全球科技公司Aptiv與奧迪在自動駕駛衛(wèi)星計算平臺上的合作。

典型車輛架構(gòu)是通過多個電子控制單元（ECU）實現(xiàn)分布式智能，而衛(wèi)星架構(gòu)計算平臺是將傳感器集中在一個強大的主動安全域控制器（DCU）中，留下只包含操作傳感器絕對必要的硬件——“衛(wèi)星”傳感器（不是接收衛(wèi)星信號的傳感器，而是像衛(wèi)星樣分布的傳感器），處理和決策則由域控制器管理。這種可擴展的安全解決方案大大提高了系統(tǒng)的靈活性、可伸縮性和性能。

評委們認為，Aptiv的系統(tǒng)集成能力加上與奧迪的強大合作實現(xiàn)的衛(wèi)星計算平臺將推動行業(yè)更高級別的合作，這是走向更先進自動駕駛所必需的。

改變游戲規(guī)則，產(chǎn)生諸多效益

衛(wèi)星架構(gòu)不僅優(yōu)化了高級安全功能，同時有助于降低成本、重量和復雜性。它使OEM有了更多的選擇，能夠設計出更時尚、更人性化的汽車。隨著車輛的自動化程度越來越高，其效益也將不斷增加。

衛(wèi)星架構(gòu)的一些具體好處如下：·提高感知性能，增加數(shù)據(jù)共享：Aptiv采用低級別傳感器融合方法將來自多個傳感器和傳感模式的智能集中共享，域控制器中的主動安全程序有更多機會提高性能；甚至可以應用人工智能（AI）來提取有用信息，否則這些信息將被丟棄。AI可以從中學習，有助于解決客戶面臨的具有挑戰(zhàn)性的極端案例。此外，由于域控制器不需要等待傳感器處理數(shù)據(jù)，所以衛(wèi)星架構(gòu)減少了延遲，加快了決策過程。集中組合來自多種類型傳感器和傳感器位置輸入的能力也為AI和機器學習提供了最可靠的數(shù)據(jù)集。綜合起來，這些感知性能的改進創(chuàng)造了一個豐富的環(huán)境模型，這對于提供先進的安全功能至關(guān)重要。

傳感器可擴展性：由于處理是在中央域控制器中進行，隨著自動化級別的提高，添加衛(wèi)星傳感器也更簡單，成本更低。雖然一輛具有L0或L1主動安全功能的汽車可能只有一個前向雷達和一個前向攝像頭，但L2＋車輛通常會增加360度環(huán)繞雷達和視野，偶爾還會增加一個LiDAR，從而增加8個或更多傳感器。

·靈活的雷達和攝像頭布放：衛(wèi)星雷達比傳統(tǒng)智能傳感器小70％，可以靈活地布放在車輛周圍，特別是空間昂貴的區(qū)域。雷達可以安全地放置在車身面板后面，或更容易封裝在前格柵后面，而不會影響車輛美觀。同樣，衛(wèi)星攝像頭比智能攝像頭更小、更輕，不易受到熱影響，更易于封裝在車內(nèi)，比如安裝在后視鏡后面。

·減少車輛重量：在車輛性能方面，車越輕越好。衛(wèi)星架構(gòu)通過消除諸如電源、外殼和支架等冗余部件減輕了重量。與傳統(tǒng)高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）相比，系統(tǒng)的總體質(zhì)量減輕了30％。

·散熱：處理器會產(chǎn)生熱量，重新定位中央控制器可以解決與車輛中分布的多個發(fā)熱設備相關(guān)的熱管理挑戰(zhàn)。

·簡化電氣架構(gòu)：將傳感器輸入集中到單個域控制器中，簡化了車輛的電氣／電子架構(gòu)，這意味著域控制器可以升級，而無需對整個架構(gòu)進行重大更改。

降低保修和維修成本：采用衛(wèi)星架構(gòu)，傳感器中一些最昂貴的部件（涉及處理的部件）可位于車輛中央，而不是位于角落或格柵等最脆弱的區(qū)域。這意味著降低了小事故造成的維修成本。

衛(wèi)星攝像頭將視覺處理從邊緣傳感器移開 ·簡化生命周期管理：單點智能簡化了軟件和固件的更新和增強。集中式軟件更容易通過“空中傳送”（OTA）進行更新，并且域控制器硬件可以根據(jù)需要隨時間進行升級。這使得系統(tǒng)能夠在其生命周期內(nèi)輕松地進化和改進。

撲克牌vs口香糖

Aptiv高級副總裁兼高級安全與用戶體驗總裁David Paja表示，目前大多數(shù)系統(tǒng)都將計算能力集成到傳感器中，從源頭處理信息，即所謂的“邊緣計算”，這使得每個傳感器的構(gòu)建和損壞時的更換成本都很高。 David Paja領獎 高效和可擴展的自動駕駛衛(wèi)星計算平臺有助于實現(xiàn)主動安全。它是如何運作的呢？利用衛(wèi)星架構(gòu)和高速、高可靠性網(wǎng)絡，在車輛周圍戰(zhàn)略性部署各種傳感器，包括攝像頭、雷達、LiDAR和車輛到基礎設施的能力。新架構(gòu)將處理及智能從單個傳感器中分離出來，不是將信息發(fā)送到高性能中央計算平臺，而是將其集中到采用強大域控制器的衛(wèi)星架構(gòu)，改變了過去這類傳感器獨立做出很多決定的做法，從而提高性能、重用性和可更新性，同時使傳感器更小、更具成本效益、更輕、更易于封裝在車輛中。重量和體積的減少也消除了傳感器散熱問題，使車輛設計具有更大靈活性。在一個應用中，創(chuàng)新技術(shù)將攝像頭的占位面積從一副撲克牌大小縮小到一包口香糖大小。

David Paja說：“與奧迪合作開發(fā)的自動駕駛衛(wèi)星計算平臺使我們的客戶能夠應用簡化的傳感器來擴展功能，實現(xiàn)高級安全自動化。它確實將改變行業(yè)的游戲規(guī)則者�！�

該平臺包括中央計算機、感知系統(tǒng)，以及高速、高可靠性電源和數(shù)據(jù)分配等功能，為配備車外先進主動安全系統(tǒng)，增強車內(nèi)用戶體驗提供更智能、更安全和更集成的解決方案。

包括域控制器、區(qū)域控制器的中央計算機 該平臺可以從基本的ADAS擴展到L4自動駕駛車輛，以滿足不斷提高的自動駕駛級別和復雜性要求。這一概念對Aptiv客戶的車輛架構(gòu)產(chǎn)生了革命性的影響。

安全從ADAS做起

Aptiv以實現(xiàn)更安全、更環(huán)保、更互聯(lián)的未來為使命，而先進安全技術(shù)的普及首當其沖。Aptiv認為，在一個94％的事故都是由于駕駛員失誤造成的世界上，ADAS可以幫助完全避免事故的發(fā)生。安全出行解決方案的普及意味著高級安全功能（如自動緊急制動或車道偏離／盲點警告）要廣泛可用，而不限于高檔車輛。

那么，ADAS應該怎么做？看看Aptiv的回答：

憑借其開發(fā)和提供感知系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗，Aptiv將ADAS分成了幾個階段：·基本ADAS：在L1和L2，車輛都配備了ADAS功能，但關(guān)鍵是駕駛員精神和身體的投入，換句話說：大腦負責任務，眼睛盯著道路。通過一些L1和L2 ADAS技術(shù)，駕駛員可暫時將手或腳從方向盤或踏板上移開，但最終駕駛員仍必須隨時可以控制車輛。在這一級別，Aptiv能夠在交叉口場景下實現(xiàn)符合NCAP的自動緊急制動。由于采用靈活的衛(wèi)星架構(gòu)，它可以通過軟件無縫地添加到客戶的車輛計劃中。

中級ADAS：為了無縫地擴展和添加高級L2產(chǎn)品的功能（如自動換道），Aptiv的附加組件已覆蓋靈活的衛(wèi)星架構(gòu)，并添加了更復雜的軟件。從基礎到高級的一系列解決方案都可以在單一車輛平臺上提供，而無需進行重大硬件更改。

·高級ADAS：在L2之后，衛(wèi)星架構(gòu)繼續(xù)擴展，以支持更多的特性和功能。在車輛上添加傳感器以提供更完整的環(huán)境視圖，并結(jié)合了更先進的算法，以便在復雜情況下理解和正確控制車輛。在某些情況下，駕駛員可以長時間地將腳從踏板上移開，手離開方向盤，但眼睛仍應注視路面，其大腦在需要時可以接管控制權(quán)。

·從ADAS到自動化：除了技術(shù)方面的問題，系統(tǒng)可承受性也必須考慮。隨著越來越多自動駕駛解決方案進入市場，對消費者來說，讓這些系統(tǒng)足夠?qū)嵒菔鞘袌鼋邮艿年P(guān)鍵，而添加功能和特性會導致系統(tǒng)成本增加。不過，在充分發(fā)揮這些先進安全系統(tǒng)好處的同時，將成本降到最低點是眾望所歸。在L2＋／L3－階段，Aptiv可以提供成熟的雷達和視覺功能，而無需增加昂貴的LiDAR。

在公路／交通堵塞輔助駕駛方面，針對L2＋系統(tǒng)，Aptiv增加了一個駕駛員感應攝像頭和其他復雜的軟件算法，從而實現(xiàn)了公路輔助功能；而在堵車輔助駕駛方面，Aptiv為L3增加了自動駕駛計算平臺和更復雜的軟件，啟用堵車駕駛功能是讓駕駛者“忘卻”駕駛?cè)蝿盏牡谝徊�，走向真正的L3自動化。

下一個級別的自動駕駛將有越來越多的軟件功能。隨著向L4邁進，人工智能（AI）和機器學習技術(shù)，特別是神經(jīng)網(wǎng)絡，可以使自動駕駛車輛像人類一樣工作，在實現(xiàn)先進安全性前提下，最終實現(xiàn)自動駕駛。

基于大腦神經(jīng)網(wǎng)絡的軟件根據(jù)一定的概率做出決定 值得一提的是，作為傳感器融合領域的領導者，Aptiv通過組合大量衛(wèi)星傳感器（包括視覺和LiDAR），通過低級別融合創(chuàng)建了一個車輛周圍環(huán)境的穩(wěn)健模型。衛(wèi)星架構(gòu)方法具有高度可擴展性，適合多種車型和市場，充分利用了車輛大腦和神經(jīng)系統(tǒng)方面的優(yōu)勢。衛(wèi)星架構(gòu)中的產(chǎn)品可根據(jù)客戶的需求進行調(diào)整，無論是完全集成的硬件和軟件解決方案、支持軟件的ADAS，還是單獨的軟件功能，都不在話下。