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      Qualcomm博客

      創新駕駛方式,引領行業變革(一)

      2020年1月7日

      Qualcomm products mentioned within this post are offered by Qualcomm Technologies, Inc. and/or its subsidiaries.

      現代化汽車搭載了前所未有的數字和計算技術。先進技術的快速引進不斷重塑汽車行業,也造就了我們當前和未來的駕駛方式,汽車行業迎來了全新的轉折點。在本博文中,我們將分析汽車行業發展的主要趨勢,探討新一代汽車解決方案的需求以及Qualcomm新一代平臺將如何改變我們的駕駛方式。

      不再“傳統”的汽車行業

      汽車行業的主要發展趨勢可用一個縮略詞C.A.S.E來概括:

      • C:互聯(Connected)
      • A:自動駕駛(Autonomous/Self-Driving)
      • S:共享(Shared ownership)
      • E:電動化(Electrification)

      在這些主要趨勢的共同作用下,傳統汽車行業的架構和方法論正在被徹底顛覆。汽車制造商越來越依賴技術創新來打造面向未來的解決方案,其中自動駕駛或許將會是面向未來最大的改變。

      自動駕駛

      現代化汽車搭載先進駕駛輔助系統(ADAS),功能和復雜性也與日俱增。從功能的角度來看,汽車行業可分為三大層級:
      1. 主動安全:旨在滿足監管機構的基本安全要求。通過車道偏離警告和自動緊急制動等基本功能來輔助駕駛員。通常對應SAE L1和 L2級自動駕駛系統。
      2. 便利:旨在為駕駛員創造更好的安全條件和提供更多便利。輔助自動駕駛功能,如駕駛員監控、高速公路自動駕駛和自動泊車,通過有限自動駕駛提供便利(如,特斯拉自動駕駛系統Autopilot)。通常對應SAE L2+和 L3級自動駕駛系統。
      3. 自動駕駛:指機器人出租車和無人駕駛汽車,擁有路況檢測并能獨立完成所有重要安全駕駛操作。對應SAE L4和 L5級自動駕駛系統。
      仔細觀察就會發現,從基本主動安全功能級別向上擴展時,系統復雜性呈爆炸式增長。正因如此,就需要更多的技術創新來解決。

      復雜性暴增

      性能

      目前,搭載ADAS的多數汽車均配有前視攝像頭、后視攝像頭和雷達傳感器以實現自動緊急制動功能。然而,此類系統功能有限,無法應對苛刻的駕駛環境。高速公路自動駕駛系統(Highway Autopilot)通常配有超過16個感知傳感器,并需要具備超高的性能,才可具備360度全方位探知周邊環境的能力。這種非線性的性能暴增(從主動安全擴展到自動駕駛)讓汽車制造商幾乎無法直接基于原先的主動安全解決方案來升級打造自動駕駛系統。

      軟件

      汽車領域的另一重大變化,是汽車開發的復雜性逐漸從硬件研發擴展到軟件層面。即使不算用于設計、制造和提供運維支持的軟件,與10年前相比,汽車內置軟件的數量亦呈指數級增長。事實上,現代化汽車配備的軟件數量比多數同時代產品(如電話、電腦或飛機)更多。

      功耗

      隨著系統性能的提升,系統功耗也水漲船高。這一難題尤為棘手,因為需要將系統安裝在空間有限,且極具挑戰性的車載環境內。因此,通常需要為高功耗系統搭載復雜且昂貴的液體冷卻系統,而這又對系統部署安裝和量產化造成了巨大的阻礙。
      數據與安全

      “數據就是新型燃油”。顯而易見,現代化自動駕駛汽車的運轉離不開數據。因此,需要對車輛架構進行調整以增強數據收集、互聯和處理。車輛主干架構正在發生 “域聚合”與“集中化”的重大轉變。其益處也顯而易見,它能夠將相關域的數據匯總到同一控制器之下,以增強數據處理能力,提高擴展靈活性。

      業內各方的狀態

      隨著自動駕駛功能的復雜性和開發難度的不斷增大,大家不得不改變方法以適應新的行業現實。下面就讓我們一起來了解一下業內各方的狀態:

      車廠

      • 汽車制造商希望賦予汽車更多與眾不同的功能,但這一想法往往受到汽車價格合理性的制約。通常面臨以下難題:
      • 銷量較大的市場普通用戶預算較低、利潤微薄、用戶看重性價比、地方法規要求搭載主動安全系統等
      • 為高端車型開發和部署一套全面的傳感器系統
      • 為不斷完善全自動駕駛技術,需要巨大的投資

      所有這些還要面臨不斷增長的軟件復雜度,隨著軟件需求的不斷涌現和復雜化,駕駛安全法規日益增多,產品更新換代周期縮短,競爭對手各顯神通,汽車制造商必須拼盡全力才能至于不敗之地。
      雖然由于汽車安全監管機構制定強制性法規導致目前主動安全ADAS系統已然成為標配,。但是這種ADAS系統仍受到功能、性能、功耗和成本的嚴重限制。因此,主動安全(Active-Safety)系統側重基本功能,如自動緊急制動功能、車道保持輔助功能和交通標志識別功能,以幫助避免事故。另一方面,具有便利功能和自動駕駛功能的先進系統,由于成本太高,無法大規模部署,因此無法廣泛配售。

      一級供應商

      一級供應商(Tier 1 )面臨的挑戰更大。除了滿足不同的功能需求層級(主動安全、便利和自動駕駛)之外,他們還負責集成整個系統,解決復雜的安全問題。在某些情況下,他們甚至還需承擔法律責任。此外,Tier 1往往還必須為不同的汽車制造商提供各自不同的定制服務,這讓他們的工作難上加難。

      一般情況下,汽車制造商會在Tier 1提供的平臺上開發汽車,因此無需直面復雜的處理器架構代碼調試。而Tier 1則往往必須率先采用多個不同的新型計算/系統芯片(SOC)平臺,以滿足不同汽車制造商的需求。這本身就是一項艱巨的工作,因為芯片技術供應商通常是各自為政。舉個例子,有些解決方案以黑匣子形式提供,雖然滿足了基本安全要求,但也意味著汽車制造商無法進行自定義和編程。有些解決方案雖然有更高的性能,使用起來也更為靈活,但其散熱解決方案價格高昂,復雜性也很高,無法大規模部署。
      客戶希冀的產品

      特斯拉的Autopilot可能是眼下最佳的自動駕駛和自主泊車解決方案。客戶越來越期望嘗試新的功能,并且對日常駕駛過程中的舒適感也具有更高的要求。高速公路自動駕駛和自主泊車等功能對改善道路安全、駕乘舒適性和駕駛體驗至關重要,理應成為大規模部署的下一個目標。
      汽車行業需要高度功能可擴展性,簡化開發流程,同時改善大規模部署時的用戶體驗,這正是我們的目標。這也正是Qualcomm推出全新Snapdragon Ride平臺的意義所在。

      引入可全方位擴展的Snapdragon Ride端對端自動駕駛平臺

      十多年來,Qualcomm始終致力于為汽車行業貢獻創新技術和全面解決方案。Qualcomm之所以能夠在智能互聯、信息娛樂和數字儀表盤系統方面遙遙領先,原因在于我們不斷研發精密、全面的基于系統的解決方案,而不僅僅只是提供芯片產品。現在,我們已經做好準備,利用Snapdragon Ride平臺在自動駕駛領域再創輝煌。

      Snapdragon Ride平臺集成硬件、軟件、開放式棧、開發工具包、工具和強大的合作伙伴生態系統于一體,幫助汽車制造商適應不斷變化的行業趨勢,同時滿足客戶對安全、便利和自動駕駛的需求。

      硬件平臺

      Snapdragon Ride平臺以硬件為核心,結合先進的系統芯片(SoC)和新一代加速器,從而實現汽車行業前所未有的可擴展性。

      Snapdragon Ride應用處理器(AP)

      • 新一代神經處理引擎
      • 多個專用硬件加速器
      • 高效的異構計算架構

      Snapdragon Ride 自動加速器

      大規模神經處理引擎陣列

      • 軟件無縫集成
      • 大規模數據管道,有助于高效運行

      想象一下,一個系統的處理器運算能力可從低于30 TOPs擴展到超過700 TOPs,而在700 TOPs時的最惡劣工況下功耗最高僅為130W。

      然而,僅僅使用TOP指標已經不足以描述此類高級硬件平臺的性能。舉個例子,新一代架構不僅具有超高的數據傳輸效率,而且還具有出色的數據壓縮技術和計算架構,其計算平臺效率是舊的架構的超過2倍。

      除具備一流的性能外,這個系列的平臺功耗低,熱效能良好,符合車載平臺所需,僅通過一個軟件平臺就可完成從主動安全到自動駕駛系統層級的擴展,且還可以留有充裕的計算能力用于未來的創新。

      軟件平臺

      Qualcomm提供安全中間件、操作系統和驅動程序,提供汽車制造商和供應商所需的無縫開發體驗。擁有這些經過優化的部件不僅有助于降低汽車開發成本,還有助于將硬件的優勢發揮到極致。

      開放式驅動軟件棧

      安全舒適的自動駕駛體驗與環境感知能力以及在平臺上運行的駕駛軟件棧的功能直接相關。這也正是Qualcomm在研發優質、開放式和可定制軟件棧方面的亮點所在。

      Snapdragon Ride軟件棧具有3個主要功能

      • 定位與地圖融合
      • 感知與傳感器融合
      • 行為預測與規劃

      “Snapdragon Ride自動駕駛軟件棧”(Snapdragon Ride Autonomous Stack)是數百位開發人員歷經多年的集大成之作。它提供了一個強大的開放式平臺,當與Tier1或車廠的軟件相結合時,可以打造出最具智慧的車輛感知和駕駛“大腦”。該自動駕駛軟件棧在實際應用中到底有多強大呢?以夜間駕駛拍攝圖片舉例:它能在超過16個傳感器上同時運行超過30種DL算法,通過應用先進的基于ML/DL/RL的算法來打造安全舒適的駕駛體驗。

      開發工具與基礎設施

      從根本上說,了解基礎設施的開發有助于開發嵌入式汽車技術。無論是數據收集、數據標記、調試和地圖更新能力方面的開發工具/基礎設施,還是性能優化和快速車上測試方面的開發工具/基礎設施,每個開發工具/基礎設施均對提高開發效率至關重要,因此它們的生產往往也需要花費更多的時間和成本。

      憑借其在先進系統開發方面的經驗,Qualcomm提供了一套全面的工具,旨在幫助汽車行業客戶順利開發產品。從即用型開發硬件平臺到專為生產指向型系統設計的大量基于云的實驗室工具,所有這些工具均可顯著降低產品開發成本和提高產品開發效率。

      生態系統

      最后,車廠可以通過供應商利用這些工具自定義平臺上的硬件和軟件。Qualcomm將供應商匯集到同一個生態系統中,讓汽車制造商能夠決定希望賦予產品的差異化特色,然后選擇合適供應商。

      通過這一統籌方法,基于單一軟件框架和一系列系統SoC芯片的Qualcomm平臺將發揮優勢,降低開發成本,縮短開發周期。由于汽車制造商擁有可行的替代方案,在開發的每個階段,均可進行階段性選擇,因此有利于所有組件和諧運轉。

      借助Snapdragon Ride平臺,汽車供應商和制造商幾乎能夠部署他們想要實現的所有功能,且能夠在未來進行擴展。我們的面向車載系統的定制化化工作負載調度架構能簡化客戶開發過程,并在低功耗下提供極致高性能,幫助客戶方便快捷地打造汽車安全輔助系統。
      提供客戶所需產品以及下一步計劃

      盡管汽車行業在提升汽車安全方面取得了突飛猛進的發展,但客戶仍期待享有更為舒適安全的駕駛體驗。

      我們的綜合平臺采用開放式軟件,提供多ECU聚合能力,在具備超高性能的同時保證超低功耗,有助于Tier 1和汽車制造商兼顧主動安全到全自動駕駛的不同功能層級要求,同時降低整體開發成本。我們獨特的開放式棧整合經過優化的軟件和硬件,不僅為客戶提供更大的自定義空間,而且也讓軟件和硬件更加透明,能夠幫助汽車制造商快速推出產品。

      可以明顯看出,汽車設計商的發展路徑正在從主動安全逐漸進入便利功能這一前景明朗的細分市場。而且,隨著客戶開始要求提供全自動駕駛功能,Qualcomm的開放式平臺在可擴展性、降低開發成本以及提高開發效率方面將賦予客戶更多優勢。

      請持續關注本系列的后續博文,以了解Snapdragon Ride平臺的技術洞見。通過該平臺,原始設備制造商和汽車設計商將看到,無需從零開始,也能打造出舒適便利的自動駕駛汽車。此外,欲了解更多有關Qualcomm汽車計算技術和無線技術解決方案,請繼續關注本系列的文章。

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