一圖看懂 ADI 全方位智駕車方案

2018.09.26 04:50PM
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在全球智慧汽車賽場上,最吸引目光、技術門檻最高、未來市場成長動力最猛的當屬自動駕駛。麥肯錫報告指出,2030年自動駕駛車將達到約800萬輛,自動駕駛技術的實現預計可減少90%以上的事故。而全球最大汽車市場--中國大陸預計到2020年時智能汽車新車市占率將達到50%。

今年 7 月 4 日,借著百度 Apollo 3.0 發佈的機會,Analog Devices, Inc.亞德諾半導體(以下簡稱ADI)宣佈正式加入百度 Apollo 自動駕駛開放平臺。根據雙方簽署的合作備忘錄,兩家公司將共用資源與技術,利用 ADI 在 IMU(慣性導航單元)、毫米波雷達、光達以及音視頻匯流排、DSP(數位信號處理)產品技術方面的優勢,與百度 Apollo 在自動駕駛感知與導航應用領域展開合作,共同為自動駕駛、智慧網聯和智慧交通提供全面、系統、可靠的解決方案。

從此次與百度 Apollo 的合作內容來看,在自動駕駛方案廠商當中,相較GPU/CPU/MCU這類運算處理晶片的搶眼展現,在類比半導體領域相對低調的ADI公司已經在自動駕駛領域擁有深厚的技術累積,特別是在定位、感知以及類比信號處理等技術模組頗有造詣。

事實上,成立至今長達53年的ADI,不僅是市值超過300億美元,位居全球半導體行業卓越的龍頭供應商之一,在汽車安全領域更是具有25年汽車安全產品歷史的高性能類比技術領導廠商。早在1993年,ADI推出第一款專門檢測汽車碰撞的單軸MEMS加速度感測器;在2017年初,ADI宣佈推出Drive360自動駕駛技術平臺融合了ADI業界領先的毫米波雷達、光達和IMU等產品組合,能可靠地檢測形狀更小、移動速度更快、距離更遠的物體(如摩托車、行人、動物等),在自動駕駛汽車周圍打造一道360度保護屏障,全方位保護汽車和乘員安全。

ADI對生命安全的尊重,更展現在面向自動駕駛汽車的研發,就像變形金剛的大黃蜂誓死保護男主角山姆(Sam Witwicky)那股決心。ADI全方位智駕汽車,除了在安全功能的進化,甚至有一系列智慧辨識應用及影音匯流排技術。現在就跟著我們,一起瞧瞧ADI全方位智駕汽車有哪些領先業界的解決方案。

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智駕車的全能眼睛:Drive360 自動駕駛平台

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從智慧汽車到自動駕駛,汽車無疑將集合越來越多的感測器。市場調研公司Yole預測,在汽車增量極小的情況下,未來5年汽車感測器出貨量的年平均增長率將達到8%以上。如何融合不同先進感測器,減少通信損耗,提高回應速度,達到降低成本、提升整體效率是汽車電子供應商的一道大考題。

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▲感測器如何完美融合是汽車業的一道大考題;而ADI已有完整策略。

根據ADI統計數據,全球每天平均有8條生命,是ADI用於汽車安全系統的感測器挽救的!顯見ADI 在汽車安全產品累積的25年歷史,底蘊如此深厚。攤開旗下應用於汽車的產品,項目極為豐富,從乘用車、商用車、特種車輛到軌道交通,大量使用ADI高性能晶片及相關技術。

2017年ADI營收高達52億美元,其中15%的貢獻來自汽車領域,台灣區業務總監徐士杰說,全球目前所有汽車雷達模組的開發,ADI技術已經占到50%。加上今年3月ADI收購Symeo,借助後者射頻和感測器技術,開發出更全面、更精確檢測功能的雷達方案。

當提到射頻性能運用在自動駕駛的雷達方案,最受矚目的就是Drive360 28nm CMOS RADAR平台。Drive360是全球第一家以28nm CMOS製程為基礎,整合ADAS(先進駕駛輔助系統)、MEMS和RADAR的技術組合,可支援77和79 GHz雷達頻譜。這項毫米波雷達製程技術,性能效果超過矽鍺(SiGe)同類產品,可探測遠距離的小型物體,更快速度緊急閃避前方物體。

 

▲ADI Drive360自動駕駛平台提供全面而關鍵的汽車感測器技術組合。

在測距能力更強、解析度更高的光達技術方面,ADI於2016年收購Vescent,加大純固態光達技術投入,進一步增強整合光達系統的性能,志在以系統級最優的性能和最低的成本,促進光達系統在自動駕駛中的普及應用,以更大範圍保障生命安全。

 

IMU 慣性測量單元

想像大黃蜂與敵人對打過程,車子在加速過程要高穩定度,還要能精準定位,才能發生危險時,準確到位來挺身保護。而這個特性,同樣展現在ADI的IMU慣性測量單元。IMU簡單來說,就是不依賴外部資訊、也不靠外部環境的自主式導航系統,完全不受外界天氣狀況等影響。

ADI將IMU感測器整合精密陀螺儀和加速度計,再配合GNSS /INS全球定位及壓力感測器的多軸組合,達到加速過程的車身穩定運動識別,以及精準位置的導航應用。目前ADI車用IMU方案,其系統性能堪稱自動駕駛領域公認最強技術。

像是全球導航衛星系統廠諾瓦泰NovAtel的慣導盒子,就採用 ADI的IMU方案;或是百度Apollo全球首款L4級別自動駕駛車阿波龍巴士,內部採用慣性導航同樣選用ADI的IMU測量元件。正因IMU連同搭載ADAS及衛星定位,可提供精確車輛位置和航向畫面,同時還可抑制正常駕駛產生的衝擊和振動,可說是智駕汽車的最強小腦!

Drive360自動駕駛平台就像身手矯健的大黃蜂。有ADAS及遠距離自動駕駛,也有中短距的自動緊急煞車、盲點偵測、倒車兩側來車警示系統,甚至近距離自動停車也支援。Drive360高靈活度,支援多種高級信號處理整合選項,包含最高程度的數位信號處理,更允許客製化IP整合,支援高度差異化的波形和演算法。

換句話說,對汽車供應商、原始設備製造商而言,Drive360自動駕駛平台為產品開發奠定基礎,例如停車輔助系統、前方碰撞預警系統、變道輔助系統、盲點偵測系統、碰撞緩解系統和自適應巡航控制系統。這將有效縮短供應商和車廠的產品上市時間,並降低設計風險和開發成本等多項優勢。

 

智駕車的骨幹:影音更進化的智慧座艙

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智駕車的聲控:A²B音訊匯流排技術

在汽車娛樂應用,ADI的音訊匯流排A²B收發器解決方案,滿足客製化電磁相容(EMC)要求,已提供給多家領先汽車廠牌,達到出貨量超過1百萬組的里程碑。ADI的A²B技術具備可擴展、多彈性、高效益功能,滿足新一代延遲敏感型音訊和語音應用的性能要求。

A²B收發器可應用在麥克風陣列應用,搭配語音預處理DSP、迴聲消除及降噪算法,實現車內語音預處理,提高語音識別質量。因應ANC主動降噪、RNC路噪消除、ICC車內通話功能,未來在座艙內可用低系統成本因應新興多麥克風應用,做到多音區語音識別、電話會議、語音命令自動駕駛等。像不像大黃蜂幫山姆把妹調情播音樂那樣聰明呢!

順帶一提,正因為A²B採用一對雙絞線,可同時傳輸音頻、控制信號,還可以提供電源,這讓單條非遮罩雙絞線大幅節省了線材成本。同時減輕現有電纜線束重量75%以上,有助降低油耗、提高燃油效率甚至對環境友善有重大影響。

 

智駕車的影像:C²B影像匯流排技術

有聲音當然也有影像領域的技術,因為市場對視訊互動需求的日益增加,ADI推出新一代車載視頻和攝像頭匯流排專用的C²B影像匯流排技術。目前涵蓋廣泛有視頻解碼轉換器/編碼轉換器/協處理器,其信號性能可提供完善的低功耗型LVDS/HDMI /MHL/APIX2接頭元件,用最低成本UTP線纜,提供低延遲高清質量視頻。

除此之外,C²B傳輸模式採用類比高畫質匯流排,線上的信號頻率帶寬採用75MHz,對外界輻射小、抗外界干擾,可靠性更有幫助。相較之下,數位匯流排其信號頻率帶寬落在上百MHz甚至GHz,高頻不僅對外有輻射也傾向受外界干擾。

除此之外,目前業界多採用同軸線傳輸高清視頻,但還是存在彎折程度有限、重量大、連接器成本高等缺點,為解決市場痛點,ADI的C²B可降低線材和連接器成本,讓整車布線更加容易。

此外,ADI 在手勢識別以及駕駛人狀態監控方面也有自己的技術解決方案。以駕駛員狀態監控為例,ADI擁有業界首款 VGA(Video Graphics Array)解析度的汽車級 ToF 晶片組方案,可完成人臉識別和駕駛員狀態識別,該方案產生的是 3D 點陣圖像,能建構出一個 3D 空間。

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▲ADI擁有業界首款 VGA解析度的汽車級 ToF 晶片組方案

面對汽車行業的電動化趨勢,ADI 也擁有成熟的電池管理系統(BMS)技術,藉由在 2016 年收購凌力爾特(Linear)奠基在鋰電池管理晶片技術方面的實力,其電池管理晶片主要用於監控電池/電池組的使用狀態還可用於平衡電量。

 

全能型選手 「贏」向下個50年

迎向汽車產業的變化,ADI在自動駕駛、新能源和智慧聯網的投入,可謂最全面的佈局。業界曾有人這樣描述ADI,說他就像個全能型選手,憑藉過去長達半世紀累積的技術能量,正野心勃勃打造汽車生態圈。在自動駕駛、動力集成/馬達驅動、電池管理、座艙娛樂系統、MEMS 安全等面向,提供高性能、低成本、差異化的解決方案。

不論未來環境如何變化,ADI打造更安全、更智慧和更環保的未來汽車,這股決心不會改變。依循此清晰目標,ADI邁下一個輝煌50年的道路上,堅實底蘊充滿無限可能。

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