從AppleCar淺談自動駕駛的軟硬件要求

電動汽車的出現(xiàn)，和原來油車的大有不同的結構，使得自動駕駛可以更進一步，進而汽車消費電子化的一天仿佛已經(jīng)可以遠望。汽車硬件通常具有的冗余能力，以及電氣架構相對燃油架構更簡潔，模塊化程度更高，意味著其功能可以通過軟件的配置或升級實現(xiàn)“進化”，使得純電汽車的電子電氣架構成為智能車最佳的架構。

如果當制約發(fā)展的硬件瓶頸逐漸被解決，軟件生態(tài)的價值逐漸顯示出來。就像如今手機市場的競相追逐，一代比一代還快的新技術迭代過后，我們會不會發(fā)現(xiàn)軟件生態(tài)和交互UI帶來的體驗更讓人重視？在電動汽車架構下，汽車可以實現(xiàn)軟硬件分離，出現(xiàn)安卓和蘋果那樣的基礎系統(tǒng)供應商是大勢所趨。有了操作系統(tǒng)，自然會有應用軟件，換言之，也許汽車領域將復制類似手機的商業(yè)生態(tài)。

如今，富士康著眼于軟件定義開放純電動底盤平臺MIH，以及華為的鴻蒙座艙操作系統(tǒng)HOS、蔚來的自動輔助駕駛系統(tǒng)NIO Pilot拆分售賣。會使人覺得，部分硬件條件逐漸成熟，真正形成制約的主角逐漸轉變?yōu)檐浖鷳B(tài)。

說到軟件生態(tài)，不得不提的便是蘋果。根據(jù)蘋果的專利曝光信息，AppleCar也許是計劃打造成為放大版的iPhone，直接增強了人與車的交互和控制，而不僅僅是通過方向盤。通過屏幕產(chǎn)生的交互感，在蘋果的產(chǎn)品生態(tài)之中再加一環(huán)，自然而然地把產(chǎn)品從手機延伸到汽車。再讓汽車取代手機成為另一個移動交互中樞?；蛟S應該換一個說法，真正的主宰是蘋果的系統(tǒng)生態(tài)，而其中的所有產(chǎn)品，都無一例外是其忠誠的臣子。

刨除車門、保險杠等結構設計，從硬件角度看，顛覆傳統(tǒng)汽車的交互性的增強來源于幾個已經(jīng)透露的消息：

1、智能座艙將帶來全新的人機交互體驗；Apple Car全車變成觸摸屏，影音、控制、訊息無處不可顯示，增強車內溝通；

2、將光纖直接嵌入車身內，通過光纖顯示文字訊息增強車外溝通；

3、車內外的多種傳感器和配套AI算法的使用，增強駕乘體驗感；

4、多攝像頭、激光雷達、超聲波雷達的使用，增強整車控制感；

5、蘋果生態(tài)帶來的多設備系統(tǒng)共用。

作為一臺放大版的iPhone，車的所有接口都將標準化，達到足以支撐后續(xù)軟件更新的要求，從軟件方案角度，AppleCar可能具有以下特點：

1、?車內傳感器采集數(shù)據(jù)、組網(wǎng)分享、運算以保障行駛安全、靈敏度和可靠性，兼顧駕駛室舒適度，弱化了單獨的T-box的角色感；

2、?自動駕駛算法支撐依照不同路況、收費，自動計算導航方案及行駛距離；

結合以上軟硬件角度，前面的問題應該有了答案。交互部分軟件生態(tài)很重要，核心處理部分，硬件要求低不了。需要軟硬件結合，要牢牢把握好架構、算力、傳感器接入、車載要求、軟件生態(tài)、功能安全六個核心要素，解決算法需求與硬件架構相統(tǒng)一，不同計算芯片間高效的數(shù)據(jù)流轉，復雜車載電磁環(huán)境下部署高帶寬高實時性的通訊架構等綜合問題。

基于此，不難發(fā)現(xiàn)，這也許又是一個推動半導體發(fā)展的產(chǎn)品。智能手機的出現(xiàn)，大大推動了處理器和存儲、顯示屏的發(fā)展，所以，綜合前文提到的AppleCar在軟硬件方面的要求，也許有以下幾點要求：

1、全車觸摸屏，對于柔性屏和存儲的要求；

2、多攝像頭交互，對于攝像頭sensor和算法以及存儲的要求；

3、車聯(lián)網(wǎng)，對于通訊速度和計算速度的要求；

先說柔性屏技術，應用柔性基板的OLED顯示屏適用于消費電子產(chǎn)品問題不大，但對于汽車等類型的產(chǎn)品而言就不一樣了。因為OLED亮度與其壽命成反比，所以有時間一長就會有燒屏現(xiàn)象。而汽車不僅要求部件耐久性，而且要求屏幕亮度足夠，柔性OLED就較難滿足這樣的需求。所以，也許需要柔性OLCD（有機LCD）在類似汽車融入內飾設計的曲面屏這樣的應用領域，來補足柔性顯示技術應用的短板。

當今柔性AMOLED可用于智能手機和智能手表，而需要更大面積、更低成本（OLCD的成本大約比OLED低三倍）或更長使用壽命的應用則更適合于OLCD，特別是汽車顯示器和數(shù)字標牌等需要高亮度和曲面顯示的應用。

不過，OLED技術在iPhone X的應用在當時的智能手機中屬首次，所以，或許OLED技術在汽車內部顯示屏的應用經(jīng)歷技術改進后未必不可。而在應用柔性屏技術的影音系統(tǒng)中，用于對OLED進行配置以完成外部補償解決殘像問題的NOR FLASH，因大屏的使用，勢必需要更大的存儲；用于影音存儲的NAND FLASH 或者出現(xiàn)類似eMMC 的標準接口的其他產(chǎn)品，也同樣需要更大的存儲量。

所以，如要大規(guī)模的將汽車內飾可觸屏化，玻璃也變?yōu)轱@示屏，那么，存儲容量的選擇就是一個很嚴肅的問題，必然不是如今手機這樣的內存大小可選。也許是像微軟曾經(jīng)嘗試的Surface Phone的模塊化售賣方式。

除了大小得選擇，對于產(chǎn)品得選擇也至關重要，旺宏的eMMC產(chǎn)品主要應用于工業(yè)電子、高端家電，除此以外，eMMC在現(xiàn)在和未來的一大應用市場汽車電子還尚未涉足。但是，旺宏具有通過AEC-Q100 Grade 2/3級品質考核認證的NAND FLASH，未來是否會推出符合車用市場的eMMC產(chǎn)品，我們拭目以待。

而后說到sensor。提到自動駕駛，傳感器是眼睛。對于 L4 級以上的自動駕駛，行業(yè)上已經(jīng)逐步形成了一套趨同的解決方案，即以超級車載計算與通信平臺為核心，以高線束激光雷達為主，充分融合相機視覺、毫米波雷達，依賴于高精度的組合導航系統(tǒng)。在汽車行駛過程中隨時來感應周圍的環(huán)境，收集數(shù)據(jù)，進行靜態(tài)、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤，并結合導航地圖數(shù)據(jù)，進行系統(tǒng)的運算與分析，從而預先讓駕駛者察覺到可能發(fā)生的危險，有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。其中前視攝像頭可以實現(xiàn)智能遠光燈控制、道路交通識別、車道偏離報警、駕駛狀態(tài)監(jiān)測等多項ADAS主動安全核心功能。對于面向自動駕駛為終極目標的系統(tǒng)，通常車身都會配置更多的攝像頭。如圖5為Tesla的model 3。全車配備8個攝像頭（車內新加的一個cabin camera不計）。前方3目，此外車身兩側配置4顆攝像頭，車位一個后視攝像頭。

這個架構可以在 360°范圍內，通過不同數(shù)量、布置位置與傳感器特性的組合可以實現(xiàn)遠近中距離無死角的感知覆蓋能力，并利用不同物理原理的傳感器實現(xiàn)三重異構冗余，并具備全天候的適應能力。

這套組合感知、融合、預測、規(guī)劃、控制整個計算延時約小于 1s， 同時對于不同位置的相機要求不同，比如對應 60°HFOV 的相機分辨率要在 4M 以上，還需要專門應對逆光夜晚的 HDR 功能，分辨率大幅躍升下需要使用高帶寬高穩(wěn)定性的通信技術。在大量傳感器的配合下，數(shù)據(jù)接入量將上升至約 100Gb/s。因此，對于算力和傳輸?shù)囊蟛粩嗵嵘?/p>

如果說車內影音交互體現(xiàn)的是硬件同質化下軟件生態(tài)的重要性，那么自動駕駛需要的高性能復雜傳感器系統(tǒng)與高性能算力，則體現(xiàn)了對于硬件的器件與設計水平的高要求。就像是對于手機市場的競爭來說，配置逐漸同質化，但是處理器的優(yōu)劣仍然極大的影響著市場。

未來自動駕駛中，對于人機交互的部分，需要強勢的軟件生態(tài)；而真正涉及到靈敏度和可靠性的核心模塊設計，硬件的主導性仍然是更強的。手機的高端處理器不斷迭代，自動駕駛時代，汽車所需的高端處理器和環(huán)境只會發(fā)展得更快更強！

fqj