自动驾驶汽车供应链喋喋不休

汽车计算工作负载整合汽车制造商推动自主车辆,但必要的改变来让这所有的工作造成了巨大的混乱的行业调整其供应链超过一个世纪。

整合是必要的因为各种各样的原因,其中包括计算的效率,管理复杂性,降低部署成本。虽然这似乎是一个自然的进程在个人电脑和智能手机等市场,这是一个全新的汽车原始设备制造商和他们的供应商。

汽车工业已经讨论多年ECU整合的必要性。但是讨论通常集中在物理空间,银盒子的成本,ecu的重量,公里的线路需要将它们连接在一起。

“广泛整合受到成本、灵活性和节能,以及不断发展的网络架构,”理查德说,嵌入式营销的副总裁手臂。“少功能组合到ecu简化了web控制器的车辆,协助不同系统之间的通信。它包含了不断增加的复杂性。它有助于减少能源消耗,减轻车重。有更多的车辆引入ADAS和自主驱动硬件,计算性能要求和数据率通信也在上升。”

现在的问题是如何做到这一点。到目前为止还没有达成一致的方法。这仍然是一个进展中的工作,尽管迫在眉睫的最后期限由汽车制造商将自主车辆在道路上的下一个四年。

有多少的大脑?
”设计方法的一个类,通常由一个新平台或更新的汽车公司,在integrator-the实际汽车公司表示他们希望所有ADAS软件和功能安全资格集成到主CPU,,一切都是围绕着一个巨大的大脑,”Steve罗迪说,高级组Tensilica营销主管节奏。”有一个反补贴的方法,说有多个独立的智能系统,,事情应该保持隔离,这样的视觉处理可以本地化的相机或雷达或激光雷达。高阶命令发送回中央处理单元,它更多的是一种决策者和克朗彻少很多。”

汽车电子控制单元(ecu)传统上一直围绕在车辆机械功能,如发动机控制或制动或娱乐。但随着汽车越来越自主,这些功能需要集成出于安全原因。

“目前的架构是每个ADAS应用程序有自己的ECU,”罗恩DiGiuseppe说,高级战略营销经理Synopsys对此。“所以车道偏离警告哔哔声当你漂移的车道。这有一个ECU。向前碰撞警告哔哔声,有一个ECU,等应用程序自动紧急制动,可以检测到碰撞发生,踩下刹车。有不同的ECU。公园帮助有一个ECU。盲点识别一个单独的ECU。每一个都有自己的模块和ADAS处理器,它非常分散。这是这个行业是如何实现更高级别的OEM架构。”

另一个考虑是,所有这些分布式ecu有不同的汽车网络。很多人使用传统控制器区域网络(可以),对线束的影响是有很多的点对点连接在车里。这是重要的考虑到线束是第三个最重的系统在车里,在框架和动力系统。有公里的线路,和整合这些不同的模块汽车网络必须搬到一个更先进的技术。目前,这是以太网音频视频连接(真空断路),以太网对时间敏感的网络(听)技术。

“整合所有这些单独的ecu变成一个更现代的网络是好的,并整合这些ecu结合功能是下一组架构挑战,“DiGiuseppe说。“我们看到一个趋势行业,你会有一个单独的向前防撞预警ECU与自动紧急制动ECU合并,因为他们都做类似的事情,可能有一个统一的模块而不是单独的ECU在不同的网络。我们看到一个集成的分布式ECU更集中的ECU。”

图1:ECU整合。来源:导师图形

同时,罗迪说,事情不是很明确的汽车原始设备制造商之一。“没有崩溃,你可以说传统的汽车公司这样做,新的汽车公司这样做。最简单的事情是说,电动汽车/自主汽车企业都做集中式版本,和遗留公司这样做纯粹的分布。它往往倾斜,但并不完全是这样。都有优点和缺点。首先,平台制造商必须决定他们是否想要multiple-gigabit高速网络运行在车内。有些人认为这是非常令人满意的,他们会把汽车级千兆以太网,他们将有许多不同的流高清视频和高速率雷达提要注入一个巨大的CPU。也有人认为这是一个灾难。所以很可能是一些人的主要决定因素是decisions-whether他们担心或者他们是否接受一个大型高速数据网络比赛。”

罗迪还强调集成问题的复杂性,特别是如果一个汽车制造商一个集成视觉/雷达预警系统的一级供应商。“在某种程度上这样做有价值通过专业化的劳动,因为不是每个汽车公司都想拥有所有的知识系统都集成在一起。”

ecu的车辆数量继续增长速度相当惊人。这部分是由于不断增加的复杂性,但也部分是因为汽车oem新电子和软件设计。

“每次他们想要一个新函数,其供应链的运作方式是他们描述函数在纸上和分包一级建造,”格伦·佩里说,嵌入式系统部门的副总裁和总经理导师图形和导师的汽车。”,结果在另一个模块。然后模块承担自己的生活,事实证明,技术上来说,没有真正的约束的能力,巩固这些函数为减少模块。”

这个整合航空工业经历了几十年前的787和其他先进的飞机,佩里说。整合有限的汽车空间组织结构,跨度从oem到一级和二级,在采购和工程。

“从本质上讲,有一组负责集群或司机信息,”他说。“还有另一组负责新(车载信息娱乐)。也不愿意放弃自己的立场,所以他们还在筒仓。然而我们经历过几年回中国oem厂商表示,他们并没有真正在乎的人他们的组织被敏感的这些组织崩溃。他们要向前推进和巩固。”

图2:不同的空间。来源:梅赛德斯-奔驰(mercedes - benz)。

改变需要在每一个级别
当然,对于ADAS合并变得越来越重要,特别是ADAS的最高水平,他说。”加上,oem都承受着巨大的压力能够提供自动驾驶功能,这是不可避免的事,你有一个行业一个多世纪的历史,从来没有这种今天面临的威胁和破坏。如果oem厂商不明白,他们有巨大的科技公司正在竞争。有很多公司可以在电动汽车平台上,以及移动公司。同时,oem厂商并不是特别有利位置本身,因为他们一直依赖于他们的一级供应商的电子产品和软件。但它以OEM为系统集成商真的处理自主驾驶。”

此外,不管ADAS功能,架构上都是以相同的方式工作。

“基本的是他们是基于分布式计算架构,”佩里说。“在自适应巡航控制的情况下,例如,有一个雷达,这是实际的传感器,它生成的原始数据。原始数据,在同样的边缘传感器节点,然后处理处理引擎(微处理器或单片机),然后是数据的一个子集通过车辆总线传输到实际ACC模块,另一个处理器对数据做进一步分析和操作。最终它提供信息安全控制器使用CAN总线通信。通信将是一些警告发给司机通过集群,或者一些音频警告,和/或实际控制刹车,加速度或指导。是否也是如此相机或雷达或激光雷达。从根本上我们做的一些处理边缘节点,其中一些控制模块本身。”

不过,这个架构有固有的挑战。处理在边缘节点产生延迟。此外,还有额外的材料费用处理完成的边缘节点,和这些设备消耗功率。当他们完成处理数据时,他们需要传输数据的一个子集更集中处理元素。

所以两个系统控制模块可能的数据收集从相同的观点,因为他们两人都同时展望未来。但是数据通常是稀疏的,无论是数据集知道另一个。作为一个单一的功能,这可能不会造成问题。但随着自主驾驶水平的增加,功能是巩固和聚合,这种架构开始产生问题。

“我们的部分原因是作为一个行业可以追溯到原始设备制造商,为每个函数编写规范,和一级年代建立模块,”佩里说。“当每个人都在挑战构建自主驾驶能力,他们说,‘我们需要这个函数的集合。所以它的字面意思就是这些函数的粘合在一起。即使他们都坐在同一个模块,数据流仍然看起来一样拥有同样的限制,如果它们存在于单独的模块。今天的系统聚合一群这些功能集中到一个单一的模块,但是数据流仍然是一样的。”

自顶向下或自底向上的吗?
这已经引发了一场辩论的汽车行业内是否使用自顶向下,用全新的方法ADAS 5级,或者是否应该是一个自底向上的方法或者在中间。

保罗Piacentini、应用工程经理Kilopass认为,汽车工业向中央控制器和分布式智能混合方法。“分布式智能传感器在汽车轮胎压力表等,在每个车轮的加速度计来检测运动,雷达传感器来检测附近,都有相关的单片机处理数据和发送结果而不是原始数据智能控制器。与黑客的增加汽车的证明,这些分布式微控制器将开始把加密密钥以防止未经授权的篡改。”

同时,Kumar Venkatramani业务发展副总裁Silexica指出,在光谱的低端,老简单ecu(微控制器)迁移到更复杂的多核ecu仅仅利用计数减少,一部分电能节约。”一直在高端,ADAS和自主驾驶系统执行计算重型全功能使用多个cpu, gpu和DSP的非常严格的延时约束。”

这是被证实在多个场景。在很多情况下,一级年代以及oem厂商正在给多核平台的一部分,或作为替代,这些一级年代不得不上来速度如何利用的核心。

“这是很难做到的,尤其是当他们的很多代码顺序单核系统传统上一直写,“Venkatramani说。AUTOSAR复杂化,一个非常常用的标准在汽车市场上,是对oem厂商能够混搭来自不同供应商的组件。但AUTOSAR——现在被称为AUTOSAR经典——已经针对单核系统,供应商和原始设备制造商正在寻求帮助AUTOSAR代码迁移到这些多核系统”。

在另一方面,这些自动驾驶系统的潜在供应商处理混合计算系统的许多核心CPU、GPU和FPGA系统,很难计划。“如果你有一个传统的同构多核系统,拍打一个操作系统上做一些安排足够使用,Venkatramani说。“但与平均功率(特别是热)约束、异构系统正在尝试和编程是极其困难。简单地运行在2 ghz cpu或耗电gpu不再是竞争力。”

AUTOSAR财团现在正在努力实施自适应AUTOSAR解决这些挑战多核和自主驾驶需求。虽然巩固工作负载和拥有更强大的计算系统可用将推动对单-或者至少更巩固系统在硬件方面,这不会在一夜之间发生。汽车电子产品必须经过严格的安全认证,由于得到这些认证所需的时间,现任ECU硬件供应商将有优势。所以当ADAS和自主驾驶系统可能被认为是可选的前几个版本中,他们将与ECU供应商,Venkatramani说。

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