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    福瑞泰克首席技术官沈骏强:ADAS域控制器软件架构和解决方案

    2020-07-28 13:46:05 来源:盖世汽车 作者:佚名
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      7月22日—23日,由盖世汽车主办、上海国际汽车城特别支持的“2020首届软件定义汽车高峰论坛”正式举办。本次论坛主要探讨软件定义汽车领域最新的创新理念、技术趋势、现实挑战等热点话题,共谋行业未来发展之道。下面是福瑞泰克首席技术官沈骏强在本次论坛上的发言:

      
        

      福瑞泰克首席技术官 沈骏强

      大家早上好!今天非常荣幸有这样的机会在软件定义汽车论坛来跟大家分享一下我们福瑞泰克在ADAS域控制器的软件架构以及解决方案方面的一些经验和体会,也希望能够通过这样的一个活动跟我们的同行以及我们的客户在后续有进一步的交流,谢谢。

      我先介绍一下我们福瑞泰克,可以让在座的或者线上对我们公司还不太熟悉的朋友对我们公司有一个大致的了解。

      福瑞泰克是一家专注于做智能驾驶系统的高科技企业,能够提供完整、有效的ADAS和自动驾驶解决方案。我们有行业顶尖的ADAS自动驾驶创新技术和可量产产品,也掌握全球领先的ADAS技术,我们是完整的中国本地ADAS产品解决方案Tier1供应商。事实上,我们如果看一下国内做ADAS产品的公司,做单一产品的公司可能还比较多,但具备完整解决方案的Tier1角色在本土供应商里面目前还不算很多,所以我们的目标是希望能够为国内主机厂提供本土、国产ADAS和自动驾驶的解决方案,我们现在也正好赶上了这样一个时机,因为国家也在鼓励进口替代。

      我们公司产品情况也跟大家介绍一下,这些是我们的第一代摄像头和第二代摄像头,我们也在开发我们的毫米波雷达以及域控制器,我们的第一代摄像头和雷达,去年在国内头部乘用车及商用车车型上得到了量产,后面我们会陆陆续续量产其他的项目。

      下面跟大家分享一下我们公司域控制器方面的内容。首先介绍一下软件定义汽车的价值,我们概括了一下,有5大价值,首先从传统角度来讲,用软件实现的功能肯定比硬件更加经济,所以这也是一个作为主机厂或者Tier1最原始的想法,用软件来实现一些功能。

      第二个就是增值服务,目前特别是特斯拉提出了OTA这个升级方法,让车辆在售后也可以让驾驶员和用户获得一些增值服务,让车辆的价值在实现销售以后,其价值还是可以不断增加的。

      第三个可能更多的是对研发来讲,有一些协同的价值。大家知道如果通过软件来定义一些车辆功能的话,软件的灵活性,可以在不同的产品平台上面进行移植,特别是一些软件的基础模块,可以在不同的产品平台上面应用,把这个软件做成一个模块以后,能够起到比较大的作用。

      第四个是关于效率方面的,因为不管是供应商也好,主机厂也好,都需要在ADAS系统开发各方来协作,所以通过软件的方法来定义功能的话能够实现OEM和不同供应商之间有效的协作。

      最后,从目前来看我觉得大家应该认同,软件能力已经成为OEM和Tier1供应商成功的一个关键因素。软件定义汽车,这个概念在多年前就已经提出,大概我在差不多8年前就在我原来工作的单位,在做一部分的软件定义汽车这样一个架构方面的设计,但是真正让车厂和用户体会到其价值的其实是特斯拉。

      特斯拉通过不断更新版本,让用户体会到特斯拉的这个车在售后价值也在不断地增加,我想为什么前期这些传统车厂很早就提出了SDV的概念,却进展比较慢?这里其实有一些原因,很多人认为传统车厂就不太愿意革自己的命,但是从我的角度来讲,因为我之前也是亲自参与过其中的一些工作,之前传统车厂从软件定义汽车,更多是在内部,就是怎么样来提高研发效率,怎样提高软件的可用度、重用度,就是我前面讲到的5个价值里面更多的是关注在内部的价值上面,忽略了客户的价值,所以特斯拉的成功让我们看到软件定义汽车给最终用户所带来的价值,是一个非常显著的,这个也是今后我们这些搞汽车的人在软件定义汽车方面,需要把重点更多转移到在客户价值的提升上面。

      我觉得大家应该都认同,软件定义汽车的核心在于它的架构定义,有一个好的架构,软件才能做到它的平台化,可重用。那我们怎么来看这个架构的定义?首先需要定义一个统一的功能架构,这里包括几部分,第一部分是整个ADAS系统要达到一个什么样的功能。第二部分就是要看整车电子电气架构怎么来支持我需要达到的这些功能。

      接下来还需要再定义子系统以及相关的功能模块,再下面是硬件怎么来做平台化,来提高摄像头、芯片等等硬件模组的重用性。

      另外一方面就是软件的模块化,在所有平台上来定义软件的模块统一设计、开发和测试,把这些软件模块作为一个个积木一样的,做到最大化的可重用性。

      我们还关注到功能安全的平台化以及开发工具的平台化,开发工具的平台化往往会被人忽略,但是其实非常重要,有一个统一的平台化开发工具可以减少我们的投入,缩短我们的开发周期。

      再说一下从L2.5到L3功能的演变,从我们福瑞泰克的角度来看,可以定义三个阶段,我们近期的目标定位在L3,怎么样从L2.5过渡到L3,可以分为三个阶段:

      最左边的是目前已经有一部分在市场上实现的功能了,或者马上就会有比较大规模量产的功能,通常叫HWA L2.5的不可脱手功能,典型的配置就是1V5R,一个摄像头加5个雷达,有可能会引入高精度地图。目前有这种配置的车型,已经有不少的OEM推出量产计划,有些车厂已经有量产的车在路上跑了。

      再下一个是超级HWA,很多人说是接近L3的,但是它的驾驶主体还是在驾驶员,所以很多人把它叫做L2.9,是可脱手的功能。它的典型配置从我们福瑞泰克的角度来看是有6V、5R,就是6个摄像头、5个毫米波雷达再加上域控制器、高精度地图和环视。这样的量产车型推出的还不是很多,我们能看到的包含奥迪A8,长安的UNI-T、凯迪拉克CT6、小鹏P7等等都属于这种类型。

      再下一个是L3,实现HWP完全脱手的功能,它实现的配置包括一个激光雷达,1L,6V,5R,1D,加高精度地图和环视,正在开发的车型包括宝马的HPAD和沃尔沃的Pilot2.0。

      再看一下我们福瑞泰克产品路线图,这里包括传感器的配置,域控制器的一些算力等等的要求,大家如果看域控制器的产品路线图,初看好像差不多,但实际上这个里面体现了我们的一些特殊性,我们还是花了不少功夫在配置上,一个DCU的产品路线图,考虑的方面不光是技术本身,还有市场成熟度以及相关的成本,所以我们在这些方面都做了一些考虑。

      我们第一代的域控制器DCU1准备在2022年的第二季度SOP,传感器的配置是包含一个摄像头、5个毫米波雷达,再加上域控制器,我们认为在今后一两年会是一个最普遍的一个配置,以实现L2级别的驾驶辅助,以刹车报警为主的安全保护,所以这是我们第一代域控制器的。

      第二代的DCU2可能会在稍晚一些,在2022年的Q4 SOP,它的主要目的是为了实现超级HWA,也就是L2.9的功能,这些功能体验表现在一些智能化的避障能力,全场景的代客泊车,我们把泊车功能和行车功能集成在了一起,也包括高速公路端到端的自动驾驶,脱手的自动驾驶,并且可以做到系统失效后保证安全,以及L3的冗余备份。对DCU的处理器来说有算力的要求,我看了一下,相对于在媒体上发表的一些其他公司对算力的要求来说,我们对算力的要求说还是比较低的,在深度学习的嵌入式实现上,我们有一定的优势,而且从成本角度来讲这些算力是可以实现这些功能的。

      最右边的L3我们准备在2023年的Q2 SOP,与DCU2相比。最大的区别就是DCU的算力增加了,并且增加了一个可选的激光雷达,它所实现的功能是能够做到脱手、脱眼的自动驾驶,从功能安全角度来讲能做到系统失效后继续安全行驶,达到安全停车的目的。

      DCU3所对应的架构,传感器,部分包括摄像头、可选的激光雷达、高精度地图的输入,右边是一些执行机构,刹车、油门、方向盘,也包括通讯模块、显示模块HMI的交互。中间部分的域控制器包含有两个ADAS的控制器,这两个模块里面主要是承担感知、融合这样的一个功能,每一个控制器是做到ASIL-B的功能安全等级,它们在平时的时候是负荷分担,但是可以做到在其中一个控制器发生故障的时候能够切换来做到安全停车这样的目的。安全控制模块以及以太网的网关都会做到ASIL-D这样的功能安全等级。

      再看一下系统的功能架构。系统的功能架构要做到模块的通用性和可重用性。不管是在左边部分的传感器接口,还是右边部分的车辆执行机构的接口,我们在软件上需要做到对传感器的虚拟化,也就是说不管用哪一家的传感器或者不同型号的传感器,都能够做到接口统一,这样的话就可以做到传感器的插拔替换。

      对于车辆控制、通讯等等这些模块,也都需要做到软件接口的统一,这样今后如果有一个新的车辆平台,软件的开发工作量就会比较小,可能更多的是做一些匹配和标定的工作。

      再来看一下中间部分,两个ADAS控制器,上面的ADAS控制1主要是承担感知、融合这些功能,包括环境模型的建立等,下面的ADAS控制2主要侧重于地图定位等等,其他有一些重要功能在两个处理单元中会是重叠的,做到冗余备份。

      再看一下里面框的右边这部分,是一些安全的功能,这个里面包括AEB紧急刹车或者紧急转向辅助等等这些功能,都包含在右边这一块里面,系统状态监控、诊断等等也都包含在安全的控制器里。

      DCU域控制器的设计,功能安全是考虑的问题之一。DCU3的目标是做到L3的功能,那必然存在系统失效的情况下,我们怎么去考虑它的功能降级,以及最后实现安全停车,这个示意图给大家展示了一下我们其中的一些分析过程,L3功能并不是打开关闭这样一个简单的逻辑,它存在比较复杂的功能降级的逻辑过程,比如说从L3回退到L2或者L2.5或者L1,到最后如果故障比较严重的情况下要实现安全停车。这样的一个分析过程,在什么情况下功能怎么降级的,这也是需要认认真真地去考虑的。

      DCU3功能软件的框架,包含了几大部分,同样,如果初看的话,这个跟其他厂家的功能软件框架可能是类似的,但是我们这边确实做了一些非常细致的考虑,能把我们的一些感知子系统、融合子系统、通讯、决策、安全以及控制等这些子系统能够明确地分块,这样的话软件的模块化以及它的重用性可以做得比较好。

      再介绍一下每个模块的一些大致的功能,感知系统能将物理世界采集到的信号转换成对自动驾驶有用的信息,如目标位置、距离、速度、加速度、航向角、目标大小以及驾驶员状态等等这样的一些信息。

      感知系统是依赖传感器算法来完成感知,常用的传感器包括毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达、摄像头等等,我们需要做的是能够把这些传感器都虚拟化。

      融合子系统对感知系统的输入会进行处理,得到在统一坐标系下面融合感知的结果,同时把不同传感器所得到的一些目标信息、环境信息等等能够进行融合,融合系统也提供定位和地图重构。

      通讯子系统能够提供信息的输入与输出,输入的信息包括高精度地图、云端服务信息、V2X的服务信息等等,输出的信息包括众包的地图采集、传感器数据、驾驶员状态、事故信息以及DVR摄像头记录。

      决策子系统是对融合子系统发出的融合或者环境信息进行分析,能够输出行为预测、路径规划、驾驶轨迹、警报以及HMI的信号信息等等。

      安全子系统是用来负责监督系统安全状态,包括监督系统各个子系统的状态、判定决策子系统驾驶轨迹的安全性、管理系统运行状态、管理功能降级和ODD。

      最后再来看一下控制子系统,控制子系统把感知、融合、决策规划等,最终落实到车辆的动作,将前面所有的信息最终转换成驾驶轨迹,转换成控制的信号来驱动制动、转向、加速等自动驾驶的运动控制。控制子系统一般分成3部分:一个是轨迹的控制,包括横向和纵向的轨迹。第二个就是车辆动态模型的适配。再就是驱动。

      刚才也提到了OTA的功能怎么来体现我们车辆在售后的价值,从我们福瑞泰克这个角度来看,OTA的升级可以分成这么几个阶段。第一个阶段包含的是一些基础的功能,包括L2的功能,以及叠加在L2上面的DVR、EDR,泊车,APA等等这些功能,通过不断地采集数据来训练我们的系统,下一阶段能够做到超级HWA加上AVP。再下一阶段能够做到HWP,允许在40公里以下实现脱眼,以及最终阶段做到HWP允许在90公里每小时以下的脱眼,这里最关键的还是需要采集大量的数据来不断地迭代我们的系统。

      前面我讲的基本上都是一些技术方面的介绍,因为我们是做产品的,所以我接下来再花一些时间来讲一下商业上的思考。大家可以看一下,目前ADAS这个市场背景,L2不管是L2.1还是L2.9,都是下面左下角这一块,L3或者以上的,是右上角这一块,在这两大块之间存在一个断层,大家普遍认为说为什么L3比较难实现,或者大家想跳过L3这个阶段,法规是一个非常重要的因素,但是从我们搞技术或者搞产品来说,要产品落地,除了这些技术和法规因素之外,成本也是一个非常重要的因素,因为目前L3可能要用到激光雷达,激光雷达不光是它的成本,也有它的车规符合性等等这个方面需要有一定的时间去把它做成熟。

      所以对于大规模量产来讲,L2跟L3这一块成本上面还是存在一个断层。从我们福瑞泰克这个角度来看,我们希望现在可以看到比较成熟的市场,能够聚焦在左下角L2 ADAS领域,我们公司的产品策略也是把大部分的精力来开发我们目前已经相对比较成熟的这些市场,能够尽量把这些产品推到市场,让消费者享受到其中所带来的价值,这是我们的思考。

      今天演讲的最后一页,我抛出几个问题,我也试图来解答一下其中的几个问题,但是有些问题确实是开放的问题,希望能够引起大家的一个思考。

      第一个问题,L2到L4,大家都在说这个架构要统一,但这个架构统一的范围到底是怎么样的?是不是要做L2到L4这个范围的一个统一架构呢?我觉得从技术这个角度来讲完全没有问题,因为你如果能够用统一的架构来覆盖L2到L4的功能肯定是最好的,因为你开发的工作量或者其他方面我觉得都是开发一遍就够了,但是从市场角度来看你要涵盖这么大的一个统一架构的话,其市场接受度可能会有一定的问题,因为毕竟你用L4的架构来做目前市场上已经完善的ADAS产品的话,在成本和市场接受度上还是存在一定的问题。

      所以从福瑞泰克的角度来讲,我们认为这个架构是在一定范围内的统一架构,就像前一页PPT讲到的针对左下角这一块功能定义一个统一的架构,然后再针对L3以及L4再定义另外一个架构,可能会比较好一些。

      第二个问题跟第一个问题是相关联的,如果需要两个架构的话那到底是做加法好还是做减法好?做加法是从L2开始做,逐渐演进到L4这个架构。做减法就是先把L4架构定义好了然后做减法,这个对我个人来讲没有标准答案,也希望能够从架构这个层引起大家的一些讨论。

      第三个问题是如何做到硬件预埋和造车成本之间的最优化?特别是新造车势力,特斯拉,他们先把全部的硬件装上去,全部预埋在车里面,后续我开发了新的软件功能以后再用OTA升级,我觉得针对特斯拉这样的车厂,因为市场已经接受了Autopilot作为它的亮点,硬件预埋是一个比较好的方案,但是,对其它车厂来说,造车成本是非常敏感的东西,所以哪怕是同一个车辆这个平台也有高中低配的区分。所以我觉得硬件预埋可能还是需要考虑不同的车厂,不同的市场,有不同对待的方法,最终的目的是需要能够做到硬件预埋和造车成本的一个最优化。

      第四个是OTA最主要的初衷是什么?OTA很热门,先把硬件装在车上,后续通过OTA升级可以获得一个新的功能,这个当然是好的,但是从我这个角度来看,可能也成为某些车厂因为ADAS和自动驾驶功能还没有完全开发完就急着想把车卖出去了,等车上了市再完善功能的借口,所以我们认为OTA最主要的初衷是对现有软件版本的一个迭代,更多的侧重于对现有功能在性能上的一个提高升级,我觉得通过OTA来提供一个全新的功能还是需要慎重考虑的。

      最后一点是关于智能驾驶的软件增值功能,就是刚才讲的通过OTA怎么来实现售后的增值,这个市场目前到底有多大,以及目前它的时间点在哪里?这个也是需要大家思考的,我觉得如果先不考虑时间,比如说十年、二十年之后,软件增值功能肯定是有非常巨大的市场,这是毫无疑问的。但是我觉得在目前或者今后几年它的价值以及它的规模到底有多大,也是需要大家去思考的,因为我们在跟一些主机厂交流的时候,他们也提到说我先把这个硬件装上去,供应商可以先亏本把这些零部件卖给我们,以后等到我后续的市场增值功能赚了钱再返回给你,这样的商业模式在目前到底行不行得通,我觉得也是需要大家来思考的。

      我今天的演讲就到这里,谢谢大家!

          问题:国内企业如果要突破外资的垄断,如果没有OEM加持是很困难的?

          沈骏强:确实我们说自主品牌的Tier1它的发展还是需要得到OEM客户支持的,因为我们说只有有了使用的场所,有了一个使用的平台,我们的产品和技术才能不断迭代和提高,一个是技术上能够提高,另一个就是成本能够不断下降,才能有更高的性价比产品提供给国内的主机厂。我刚才一开始也讲了,我觉得目前也是一个非常好的时候,我们接触到很多的主机厂都有进口替代、自主可控的意愿,所以我觉得我们福瑞泰克能够跟国内的主机厂非常紧密地去合作,把我们国产化的ADAS系统更多、更好、更快地推向市场。

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