未來(lái)的汽車(chē)將具備更強(qiáng)的自主性，從而減輕人們的駕駛負(fù)擔(dān)。那么，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)這一愿景？

博客作者：德州儀器汽車(chē)系統(tǒng)總監(jiān) Mark Ng。

關(guān)鍵要點(diǎn)

· 軟件定義汽車(chē)正在引領(lǐng)下一代汽車(chē)設(shè)計(jì)朝著可擴(kuò)展平臺(tái)的方向轉(zhuǎn)變，使其可以通過(guò)軟件更新而非硬件更替來(lái)實(shí)現(xiàn)升級(jí)。

· 通過(guò)傳感器融合技術(shù)整合雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像頭數(shù)據(jù)，將是實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵。

· 隨著汽車(chē)需要處理更多高帶寬傳感器信息，汽車(chē)以太網(wǎng)將為可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸提供關(guān)鍵支撐。

· 中央計(jì)算系統(tǒng)將發(fā)揮關(guān)鍵作用，通過(guò)結(jié)合多個(gè)傳感器的輸入來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的目標(biāo)分類(lèi)和自主決策。

· 德州儀器(TI) 強(qiáng)大的產(chǎn)品陣容（包括雷達(dá)器件、FPD-Link? 串行器/解串器、汽車(chē)以太網(wǎng)和 Jacinto? 處理器），可助力工程師開(kāi)發(fā)出面向下一代汽車(chē)的端到端架構(gòu)。

去年夏天在意大利，我屏住呼吸，準(zhǔn)備把車(chē)開(kāi)上一條狹窄的鵝卵石小路。當(dāng)時(shí)大雨傾盆，絲毫沒(méi)有停歇的跡象，我的視線一片模糊。但我最終還是踩下了油門(mén)，雙肩緊繃，雙手緊握方向盤(pán)。

這只是壓力駕駛的一個(gè)常見(jiàn)場(chǎng)景。無(wú)論是長(zhǎng)途跋涉帶來(lái)的疲憊，還是在擁堵不堪的車(chē)流中的緩慢挪移，駕駛常讓許多人精神緊繃。盡管我們可能花費(fèi)數(shù)周精心挑選一輛稱(chēng)心如意的座駕——斟酌哪款座椅坐起來(lái)最舒服，哪套音響系統(tǒng)的音質(zhì)最醇厚，但一旦身處真實(shí)路況：當(dāng)我們需要時(shí)刻留意潛在的行車(chē)隱患、應(yīng)對(duì)變幻莫測(cè)的天氣狀況或在陌生的路段摸索前行時(shí)，再愜意的駕駛體驗(yàn)也會(huì)大打折扣。

但如果能安心托付車(chē)輛自主駕駛——既能緩解駕駛壓力，又能享受駕乘時(shí)光，豈非兩全其美？

我們正在穩(wěn)步邁向這樣的未來(lái)：預(yù)計(jì)到2028 年，全球?qū)ψ詣?dòng)駕駛車(chē)輛的資本投入將增長(zhǎng)逾7 億美元。然而，要真正理解未來(lái)的汽車(chē)，我們首先要了解汽車(chē)架構(gòu)正在經(jīng)歷的深刻演變。

軟件定義汽車(chē)(SDV)如何轉(zhuǎn)變汽車(chē)架構(gòu)

要探討未來(lái)車(chē)輛，必須從軟件定義汽車(chē)(SDV) 這一轉(zhuǎn)變說(shuō)起。由于集成了雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像頭模塊，SDV 正成為實(shí)現(xiàn)未來(lái)出行圖景的關(guān)鍵：駕駛者無(wú)需每隔幾年就換新車(chē)，同樣能獲得最新的自動(dòng)駕駛功能。

對(duì)于汽車(chē)設(shè)計(jì)師而言，SDV 意味著軟件開(kāi)發(fā)需要于硬件解耦，這會(huì)從根本上改變他們構(gòu)建汽車(chē)的方式。汽車(chē)制造商正在將軟件整合至更少的電子控制單元 (ECU) 中，這不僅能提升車(chē)輛平臺(tái)的可擴(kuò)展性，也能簡(jiǎn)化遠(yuǎn)程在線升級(jí)的流程。這些ECU 能夠?qū)崟r(shí)處理特定自動(dòng)駕駛功能的控制，例如自動(dòng)制動(dòng)或自動(dòng)轉(zhuǎn)向模塊。

集成傳感器融合如何提高車(chē)輛的自主性

隨著SDV 推動(dòng)軟件架構(gòu)向集中化演進(jìn)，更先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)技術(shù)得以整合，從而實(shí)現(xiàn)更高等級(jí)的車(chē)輛自主性。根據(jù)美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)的駕駛自動(dòng)化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前道路上最為普遍的是1 級(jí)或 2 級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。在這一階段，即使輔助功能已經(jīng)啟用，駕駛操作仍需由人類(lèi)駕駛員主導(dǎo)完成。那么未來(lái)將如何演進(jìn)？

我想在未來(lái)的某一天，所有汽車(chē)都能具備成熟的3 級(jí)或 4 級(jí)自動(dòng)駕駛能力，即車(chē)輛可在特定場(chǎng)景下，依托自動(dòng)駕駛功能自主完成行駛。當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展，將推動(dòng)駕駛者對(duì)未來(lái)汽車(chē)功能建立信任，如同信賴(lài)現(xiàn)在的巡航控制。我們將不再需要獨(dú)自承擔(dān)駕駛壓力，而是放心讓車(chē)輛系統(tǒng)承擔(dān)主要駕駛?cè)蝿?wù)。這場(chǎng)變革的核心，正是半導(dǎo)體技術(shù)。

駕駛自動(dòng)化級(jí)別（資料來(lái)源：SAE International）

要實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的自主性，車(chē)輛必須具備精準(zhǔn)檢測(cè)、分類(lèi)物體并實(shí)時(shí)響應(yīng)的能力，這有賴(lài)于更先進(jìn)的傳感技術(shù)。融合多傳感器數(shù)據(jù)以全面感知車(chē)輛周?chē)h(huán)境的技術(shù)，被稱(chēng)為傳感器融合。例如，當(dāng)雷達(dá)傳感器將目標(biāo)識(shí)別為樹(shù)木時(shí)，激光雷達(dá)或攝像頭等其他技術(shù)可進(jìn)行交叉驗(yàn)證，然后提示駕駛者“前方 15 米處有樹(shù)木”，使駕駛者可以迅速采取行動(dòng)。

為什么未來(lái)車(chē)輛需要基于以太網(wǎng)的高速數(shù)據(jù)作為支撐

我想把未來(lái)的汽車(chē)比作“車(chē)輪上的”的數(shù)據(jù)中心，它們需要流暢處理大量高速數(shù)據(jù)。

車(chē)載計(jì)算機(jī)等元件覆蓋全車(chē)的高速通信網(wǎng)絡(luò)，與雷達(dá)、音頻和數(shù)據(jù)傳輸?shù)绕渌δ芟嗷f(xié)作。盡管控制器局域網(wǎng) (CAN) 和本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) (LIN) 等傳統(tǒng)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)通信接口對(duì)于控制車(chē)門(mén)窗等基礎(chǔ)車(chē)輛應(yīng)用仍不可或缺，但它們也必須與新興技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成。為滿(mǎn)足新一代汽車(chē)更高的數(shù)據(jù)處理需求，以太網(wǎng)將成為主力技術(shù)。如今，汽車(chē)以太網(wǎng)正逐漸扮演起“數(shù)字支柱”的角色，可高效滿(mǎn)足從音頻到標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)等應(yīng)用的需求。

隨著汽車(chē)自主性的提高，設(shè)計(jì)人員需要更高帶寬的網(wǎng)絡(luò)來(lái)支持高分辨率視頻和流式雷達(dá)等應(yīng)用。TI 憑借多樣化的產(chǎn)品組合，支持多樣功能的不同需求，讓我們從容面對(duì)未來(lái)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)。借助FPD-Link? 等技術(shù)，車(chē)輛可以將未經(jīng)壓縮的高帶寬雷達(dá)、攝像頭和激光雷達(dá)數(shù)據(jù)流式傳輸至中央處理系統(tǒng)，以確保實(shí)時(shí)響應(yīng)各種事件。

設(shè)計(jì)工程師還需為中央計(jì)算系統(tǒng)配備高性能處理器，以整合激光雷達(dá)、攝像頭及雷達(dá)傳感器等多類(lèi)技術(shù)采集的數(shù)據(jù)，完成高速實(shí)時(shí)分析，并輸出 4D 數(shù)據(jù)解析結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的目標(biāo)分類(lèi)。

憑借在雷達(dá)、以太網(wǎng)、FPD-Link 技術(shù)和中央計(jì)算等領(lǐng)域深厚的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，TI 與工程師緊密協(xié)作，共同優(yōu)化端到端解決方案。我們不僅開(kāi)發(fā)單一功能器件，更著眼于如何全面優(yōu)化我們的器件生態(tài)系統(tǒng)。例如，我們?cè)O(shè)計(jì)的雷達(dá)器件能夠與 Jacinto? 處理器順暢連接，以實(shí)現(xiàn)更快速、更準(zhǔn)確的決策。

這些進(jìn)步對(duì)于未來(lái)的駕駛體驗(yàn)意味著什么？

如若未來(lái)在意大利再次遭遇今夏雨中的那種路況，我可能會(huì)選擇安心乘坐。我相信我的車(chē)將帶我安全抵達(dá)目的地，而我只需要在座椅上放松。

雖然未來(lái)的汽車(chē)可能暫時(shí)還未問(wèn)世，但我們目前開(kāi)發(fā)的技術(shù)正一步步讓未來(lái)汽車(chē)——甚至未來(lái)出行的下一場(chǎng)突破——成為現(xiàn)實(shí)。