1、智能汽车离我们有多远智能汽车离我们有多远 作者： 日期： 智慧汽車離我們還有多遠？上網時間:2014年12月04日有人說未來的智慧汽車是一個有著四個輪子的智慧型手機，也有人說智慧汽車能上天下地到處跑但不管怎麼樣，這些都是人們的想像，以現階段來說，就連汽車的自動駕駛都還未能達到商用標準。究竟何時才能完全實現人們想像的智慧汽車？現在誰也說不準，但已經有不少公司開始在朝這個方向努力了。例如Google的無人駕駛汽車，以及斯洛伐克AeroMobil公司花了20多年開發出陸空兩用的AeRomobil3.0智慧飛行車。據報導，這款汽車在近期的試飛中大獲成功，已經計劃在2016年交貨了。無論如何，正因為有許
2、多像這樣的公司不斷努力，智慧汽車時代將惷日可待。半導體廠商眼中的智慧汽車不管智慧汽車的外表多麼酷炫，但要智慧就離不開半導體廠商的支援。半導體廠商眼中的智慧汽車可能就沒有那麼華麗的外表，但一定具備了實用性。例如，在高通公司(Qualcomm Technologies)產品市場總監沈磊看來，未來的汽車不會只是代步工具，而會變得越來越智慧。他表示，車聯網的概念已漸漸為大眾所熟悉。未來的汽車不僅能隨時連接網際網路，還能與其他汽車互連，因而實現全新的智慧駕駛體驗。此外，將來還會有更多基於汽車的LTE服務，如豐富的媒體內容下載以及串流傳輸、增強的3D導航服務以及車內Wi-Fi熱點服務等都將成為未來智慧汽車
3、發展的方向。Altera公司策略市場經理Bob Siller則認為智慧汽車應該是在不需要人為參與的情況下，不論長程還是短途都可以快速安全的將乘客運送到目的地。因為這樣的車輛能夠減少每年由於交通事故導致的120萬道路死亡事件，提高交通效率，降低執行成本，減少城市擁堵，即使是不會開車的人都可以自己獨立駕駛。他同時還表示，其實目前投產的車輛中已經體現了全自動車輛所需的技術。這些系統包括分離的電子控制單元(ECU)，用於管理道路偏離警示和盲點偵測等功能。這些系統採用了各種視覺、雷達和超音波感測器作為輸入，當發現有可能出現傷害時，提醒駕駛人注意。下一代智慧車輛技術將採用多種感測器融合，進一步整合相機、雷
4、達和車輛通訊功能，並藉由冗餘探測提高偵測精密度。這些技術進展實現了更強韌的系統，在很多駕駛環境下，不僅進行偵測與警示，還能夠主動控制。村田(Murata)技術市場部工程師陳雙喜也認同對於這些智慧汽車的觀點，此外，他認為智慧汽車還應該能夠實現零排放、零傷亡、互連以及自動駕駛。智慧汽車的發展瓶頸提到智慧汽車，一般最先想到的就是自動駕駛，美商亞德諾公司(ADI)汽車電子事業部大中華區市場經理許智斌認為，自動駕駛目前最主要的瓶頸在於當今的智慧技術和複雜路況之間的差距：如何進一步提高雷達(RADAR)、視覺先進駕駛輔助系統(ADAS)和遙測空載雷射測距(LIDAR；或稱光達)等技術的精確度和可靠性；二是
5、如何提高以上技術的融合與互補，以提升主動安全技術的強韌性。三是如何融合主動安全和被動安全技術。例如ADAS傳輸的訊號可以協助汽車調整轉向、車身姿態以及降低觸發安全氣囊的閾值等。除此之外，還有一個就是成本問題。目前一些在試驗階段的智慧汽車或者自動駕駛汽車已經兼具高性能與可靠性了，但是它的成本十分巨大，距離量產還有一定的差距。對於成本的問題，沈磊也非常贊同，但他同時還認為智慧汽車的使用方便程度、相應的技術發展程度、汽車廠商對於前端技術的接受程度等都會對智慧汽車的發展和普及產生影響。他舉例說，目前汽車上使用了大量原本應用於手機的行動技術，這帶來了諸多好處，但也存在一些挑戰，尤其是汽車的產品生命週期與
6、手機的產品生命週期完全不同。即使汽車製造商與智慧型手機製造商同時發現了某項新技術，在採用此項技術的汽車真正投入生產之前，智慧型手機可能早已經歷了研發、上市、出貨巔峰以及最終由下一代產品取代的過程。這是整個汽車產業上下游所共同面臨的一個挑戰。智慧汽車的願景主要以電子元件來實現，這就使得半導體成為了關鍵因素，因此，AMS行動感測器市場經理Sabine Jud認為電子元件技術的侷限是阻礙智慧汽車發展的一個重要原因；另一項障礙是法律法規問題，例如在發生事故時，由誰來負責法律責任？更值得討論的是行車時所收集的資料。誰來使用這些資料？誰是資料的擁有者？隨著智慧汽車帶來全新的駕駛方式，在法律方面也存在更多需
7、要解決的問題。除了成本和法律法規問題外，Bob Siller認為處理性能和安全性也阻礙著智慧汽車的大規模應用。他指出，未來智慧汽車中待處理的資料量會大幅度增加，例如有的高階汽車會有10多台相機，用於環視(4)、前方碰撞警報(2)、駕駛人監視(1)、手勢辨識(1)以及後座監測(2)等，每一台都在汽車網路上傳送高畫質視訊。資料總量超過了每秒十億位元，遠高於目前高階汽車乙太網路的每秒百萬位元，也較目前所有汽車所使用的CAN匯流排網路高出千倍。隨著所擷取的資料量大幅增加，對處理的要求也提高了，要求即時分析資料，汽車迅速回應才能避免發生碰撞。這就需要採用相應的新方法來處理資料，而傳統的MCU和CPU系統
8、無法有效的進行調整，也跟不上資料處理量大幅增加的要求。安全性方面則是要求汽車必須通過ISO 26262等新安全標準，以確保智慧汽車能夠可靠地工作。對於還沒有開發過符合這類標準的汽車設計人員而言，ISO 26262標準是新挑戰。因此，必須採用完全不同的汽車設計方法，以保證汽車網路出現故障後不會導致傷害行為，也不會對駕駛員或者其他車輛造成傷害。系統應該能夠以可預測的方式作出回應，由於可能存在各種故障狀態，系統輸出不正確時，系統應自動探測到。汽車智慧化浪潮驅動新技術進展與汽車智慧化相關的元件、系統與技術正日趨成熟。從懸架彈簧、汽車座椅到胎壓等可自我調整的小型零組件，到自動巡航系統、車道偏離警示等對整
9、車進行控制的大型系統，無一不變得更加智慧。智慧汽車具有自己規劃行車路線與感知周圍環境的能力、針對即時交通情況作出合理決策，以及輔助甚至代替駕駛員進行車輛駕駛的能力，因而減少駕駛員的勞動程度，使車輛行駛過程變得更加安全、舒適和高效。要實現這些功能就必須透過先進的智慧互連技術支援，包括智慧感測系統、智慧電腦系統、輔助駕駛系統、智慧連接與智慧電量管理等。智慧感測系統先進智慧感測器在智慧汽車中不可或缺。例如村田為汽車電子領域提供了3D MEMS感測器，以其成熟的產品開發和生產製造經驗，為ABS、ESC、EPB與安全氣囊等主動與被動安全提供高可靠性與高精密度的產品組合。ADI的許智斌表示該公司至今已經提
10、供超過5億顆MEMS感測器了，擁有20年的碰撞感測器設計經驗，以及相關知識和技術積累。ADI新一代的氣囊加速度感測器ADXL185/ADXL189/ADXL188/ADXL288、用於ESC和防翻滾/翻滾檢測的角速度感測器ADXRS800在內部整合了眾多的系統功能，如自動偵測、訊號頻寬設定、閘限觸發、對振動的抵禦性強等等。同時，數位化介面及其高整合度，能協助客戶降低系統成本。AMS為智慧汽車提供的感測器包括能夠取代機械方案的磁定位感測器IC、電池管理感測器IC則可協助汽車實現類似啟動-停止的系統，協助減少二氧化碳的排放。此外，還有功能強大的電容器式乘客偵測感測器則有助於提高智慧汽車的安全性。智
11、慧電腦系統如果說智慧感測器相當於智慧汽車的感官，那麼智慧電腦系統則可稱得上是智慧汽車的大腦。因此，智慧汽車的處理技術一定要夠強大。據沈磊介紹，Qualcomm在今年年初推出了一款專為汽車打造的四核心處理器驍龍602A，該晶片不僅僅是一款處理器，還是一個整合的平台，可支援3G/4G連網、車載通訊(藍牙、Wi-Fi、AllJoyn、Miracast)、多螢多媒體與增強的語音和應用支援，同時也可支援QNX和Android系統，符合車載產品對溫度、品質和可靠性的要求。驍龍602A將智慧型手機和平板電腦的體驗擴展至汽車，支援連網的資訊娛樂系統透過車載音響和後座娛樂系統提供多項服務，包括增強型3D導航、多
12、媒體內容串流與下載，以及消費者終端與車載資訊娛樂系統互連等體驗。另一個可為智慧汽車帶來超強大腦的元件是FPGA。Altera的Bob Siller表示，Altera為智慧汽車應用提供FPGA元件和電源SoC，“FPGA是可程式設計元件，透過編程設計完成某些應用的特定功能。相較於功能固定的ASSP或ASIC，FPGA讓開發商可在設計後期增加新特性以因應市場發展趨勢，即使是車輛已經投產，也可以透過遠端系統更新增加新特性。這種靈活性在ADAS等市場上特別受歡迎，在這類市場上，演算法、感測器技術和系統需求變化非常快。”除了迅速適應需求的變化，FPGA還具有很大的性能優勢，特別是訊號處理應用。以智慧汽車
13、中的影像處理為例，Bob Sille解釋，“在影像訊號處理時，FPGA元件用於建立大量平行的電路，以視訊畫面播放速率處理畫素級數據，不需在外部DDR記憶體中儲存視訊資料，避免影響延遲與功耗價。”據Bob Siller介紹，該公司的汽車溫度級元件配置了FPGA架構和雙核心ARM Cortex-A9，執行速率高達700MHz。在判別和分支演算法等方面，ARM處理器有效補強了FPGA架構。他指出，Altera的系列汽車認證FPGA包括Cyclone IV、Cyclone V、Cyclone V SoC (整合ARM處理器)以及最近發佈的MAX 10元件。智慧輔助駕駛系統：主動式安全智慧汽車的安全性也
14、不容小覷。AMS採用LIDAR來確保智慧汽車乘客的安全。Sabine Jud介紹說，在LIDAR系統中，後視鏡包含隱形雷射，能夠觸及車輛前方約8公尺的區域。來自附近汽車或行人等障礙物的反射光被用於測量這段距離。如果距離太短，系統就會立即啟動自動煞車。AMS可為汽車LIDAR系統提供客製化晶片和超低雜訊解決方案。ADI則針對主動式安全提供基於視覺的智慧輔助駕駛方案。這一方案“採用了ADI的DSP、視訊轉換器與視訊放大器等晶片。而Blackfin BF60x系列DSP則可同時執行5個前視視覺功能，車道偏離警示、自動開啟大燈、交通標識辨識、行人偵測以及前方碰撞預警等。同時，ADI並為車載雷達系統提供
15、豐富的訊號鏈產品，包括PLL訊號調變器、接收通道的放大器、MUX以及整合接收晶片。Sharc浮點型DSP則適用於雷達系統的訊號處理。這些都是ADAS系統應用的理想選擇。”智慧連網系統連接技術也至關重要。村田提供的通訊模組產品包括Wi-Fi、藍牙以及組合式Wi-Fi/藍牙模組等。據瞭解，這些通訊模組都使用了村田獨有的低溫共燒陶瓷基板、元件內建等先進的通訊技術。高通則是在其下一代Gobi MDM9x30 3G/4G LTE多模數據機加入了汽車解決方案，這是首款20奈米LTE Advanced晶片組，可支援LTE Advanced Category 6達最高40MHz的載波聚合(CA)和最高300M
16、bps的下行速率，實現基於Qualcomm RF360前端的單一全球SKU設計，有助於解決汽車產業一直以來面臨的挑戰。此外，Qualcomm VIVE 802.11 ac Wi-Fi作為用於車載連接的下一代Wi-Fi，具有無線熱點功能，可支援同時連接最多8個終端。與基於藍牙LE 4.0的模組組合在一起時，可支援免持電話以及車輛與家中的內容串流。智慧電量管理此外，智慧汽車不僅要舒適、安全，也需要更節能。ADI推出了一系列可應用在混合動力車及純電動車的鋰電池監控和保護系統解決方案AD7280A與AD8280，它可監控六個電池單元的電壓和溫度輸入，增強型的菊花鏈連接，可靈活搭配不同電池節數的電池組架
17、構。該元件由電池組供電，可針對過壓、過溫或欠壓等狀況提供共用式或單獨式警示。該方案整合了鋰電池安全監控器，可協助使用者建置故障安全電路，打造安全環境的安全監控元件。Qualcomm在無線充電領域的投入也不遺餘力，“Qualcomm Halo電動汽車無線充電技術利用磁共振感應原理，實現地面充電板與電動車充電板之間的能量傳輸，將車停在充電板上就能充電，解決了快速簡便的難題。相較傳統纜線傳輸電能時的損耗，Qualcomm Halo擁有超過90%的充電效率，效率極高且清潔環保。”沈磊強調Qualcomm在電動汽車領域的部署。隨著智慧汽車與傳統行動終端持續融合，越來越多的高階車款中都內建了與手持裝置相似的功能，如多媒體播放、通訊、資料傳輸、Wi-Fi連接與定位，甚至是客製化的服務以及對汽車行駛的控制等。此外，在各種技術日趨成熟以及半導體廠商、汽車製造商與跨界創新者的持續努力下，智慧汽車時代將指日可待。
