ADAS功能需要高度專業(yè)化的傳感器、存儲(chǔ)器和收發(fā)器，這些傳感器、存儲(chǔ)器和收發(fā)器符合ASIL-B等功能安全標(biāo)準(zhǔn)。

? ? ? ?自動(dòng)駕駛不僅改變了汽車行業(yè)，也改變了整個(gè)交通行業(yè)的格局。由于許多人預(yù)計(jì)全自動(dòng)駕駛汽車很快就會(huì)上路，但事實(shí)證明，使其成為安全現(xiàn)實(shí)的挑戰(zhàn)比想象的要困難得多。汽車公司和監(jiān)管機(jī)構(gòu)已經(jīng)意識(shí)到，要以真正可靠的方式解決問(wèn)題是多么困難。

因此，與其從整體上解決問(wèn)題，不如將其分解為多個(gè)里程碑，從 1 級(jí)到 5 級(jí)。今天，我們可以在具有高度標(biāo)準(zhǔn)化布局的高速公路上找到自動(dòng)駕駛能力，并有繼續(xù)改進(jìn)的雄心這些能力，并最終將它們應(yīng)用于更具挑戰(zhàn)性的駕駛情況，例如鄉(xiāng)村道路。

作為向全自動(dòng)駕駛邁出的一步，汽車制造商正在為其車輛添加越來(lái)越復(fù)雜的高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)。它提供了諸如自動(dòng)停車、自動(dòng)車道變換、帶站點(diǎn)保持的自適應(yīng)巡航控制、盲點(diǎn)監(jiān)視器、駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)、防撞、交通標(biāo)志識(shí)別等功能。汽車制造商喜歡這些功能，因?yàn)樗鼈兲峁┝水a(chǎn)品差異化。駕駛員發(fā)現(xiàn)許多功能非常有用。監(jiān)管機(jī)構(gòu)之所以喜歡它們，是因?yàn)樗鼈儸F(xiàn)在可以提高道路使用者的安全性，并為將來(lái)強(qiáng)制執(zhí)行額外的安全功能提供一個(gè)平臺(tái)。

開(kāi)發(fā) ADAS 功能

開(kāi)發(fā) ADAS 功能也正在成為向真正的車輛自主穩(wěn)步發(fā)展的一部分。它首先將這個(gè)非常大的整體挑戰(zhàn)分解為一系列可以單獨(dú)解決的點(diǎn)挑戰(zhàn)。其中許多解決方案都有一個(gè)共同點(diǎn)：它們對(duì)來(lái)自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)有著幾乎無(wú)法抑制的渴望。這些數(shù)據(jù)提供了由強(qiáng)大的車載計(jì)算機(jī)融合的原材料，以創(chuàng)建車輛行駛周圍環(huán)境的內(nèi)部實(shí)時(shí)模型。反過(guò)來(lái)，這可以用作決定如何對(duì)該模型做出反應(yīng)的基礎(chǔ)。一旦最終確定了決策，就可以執(zhí)行命令以在現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)施所選擇的反應(yīng)。

所有這些數(shù)據(jù)收集、傳感器融合、建模、決策制定和命令執(zhí)行都必須以非常高水平的確定性和對(duì)安全的高度重視實(shí)時(shí)發(fā)生。因此，實(shí)現(xiàn) ADAS 功能的實(shí)際挑戰(zhàn)之一是找到具有在汽車安全關(guān)鍵系統(tǒng)中使用所需的功能、速度和質(zhì)量水平的零件。

圖 1 需要專用芯片來(lái)處理 ADAS 設(shè)計(jì)中的大量智能傳感器。資料來(lái)源：英飛凌

在車輛 ADAS 實(shí)時(shí)場(chǎng)景中工作的部件包括電源管理 IC (PMIC)，旨在為與安全相關(guān)的傳感器、收發(fā)器和微控制器提供良好調(diào)節(jié)的電源。并且微控制器必須為傳感器融合應(yīng)用提供更多的計(jì)算能力。

還有 LIN 和 CANbus 收發(fā)器、專業(yè)電源調(diào)節(jié)器和保護(hù)開(kāi)關(guān)，以及可用于替代機(jī)械繼電器的智能電源開(kāi)關(guān)。其中許多部件都提供各種變體，滿足美國(guó)汽車電子委員會(huì) (AEC) 的 Q100 1 級(jí)組件驗(yàn)證方案的要求。一些微控制器也被證明符合 ASIL-D 功能安全規(guī)范要求，這是該方案中最嚴(yán)格的級(jí)別。

所有這些部件都必須有豐富的文檔和工具支持，從編譯器工具鏈和微控制器的自動(dòng)代碼生成到第三方對(duì)調(diào)試器的支持、時(shí)序分析、校準(zhǔn)、仿真、建模等。

ADAS 功能的許多方面都可以使用經(jīng)過(guò)調(diào)整并符合汽車使用條件的標(biāo)準(zhǔn)組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是，有些設(shè)計(jì)要求可以使用為滿足特定需求而開(kāi)發(fā)的新組件來(lái)滿足。

最重要的要求之一是數(shù)據(jù)記錄，以跟蹤流經(jīng) ADAS 計(jì)算機(jī)的大量信息，從而為它們提供車輛行駛環(huán)境的豐富視圖。一些開(kāi)發(fā)人員正在使用大型固態(tài)設(shè)備 (SSD) 作為轉(zhuǎn)儲(chǔ)所有這些數(shù)據(jù)的場(chǎng)所。但是，SSD 的寫入速度較慢且具有磨損機(jī)制，可能無(wú)法提供適當(dāng)?shù)男阅芎涂煽啃浴?/p>

用于數(shù)據(jù)記錄的 FRAM

在具有 ADAS 功能的車輛中進(jìn)行大規(guī)模實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄的關(guān)鍵原因之一是捕捉出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)會(huì)發(fā)生什么。因此，開(kāi)發(fā)人員可以從中吸取教訓(xùn)并阻止它再次發(fā)生。例如，一些 ADAS 實(shí)現(xiàn)并不擅長(zhǎng)識(shí)別行人，尤其是在夜間。嚴(yán)格的數(shù)據(jù)記錄，其中所有相關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)都被實(shí)時(shí)捕獲、時(shí)間戳和存儲(chǔ)，可以提供事件發(fā)生時(shí)發(fā)生的情況的快照。然后，它可用于推動(dòng)改進(jìn) ADAS 實(shí)施的持續(xù)模型改進(jìn)過(guò)程。

非易失性鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (FRAM) 可用于此目的。與閃存和 EEPROM 等傳統(tǒng)非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)不同，F(xiàn)RAM （也稱為 FeRAM ）具有快速寫入時(shí)間、支持即時(shí)非易失性、與 SRAM 一樣易于尋址，而且至關(guān)重要的是，具有幾乎無(wú)限的耐用性，達(dá)到 10 14讀/寫周期。

它們的一個(gè)缺點(diǎn)是它們沒(méi)有其他內(nèi)存類型那么大的密度。然而，在實(shí)踐中，通過(guò)使用 FRAM 作為 ADAS 數(shù)據(jù)流的滾動(dòng)緩沖區(qū)可以緩解這個(gè)問(wèn)題。如果車輛斷電，F(xiàn)RAM 數(shù)據(jù)日志將保存截至該點(diǎn)之前可供 ADAS 計(jì)算機(jī)使用的數(shù)據(jù)的快照。

圖 2 FRAM 非常適合 ADAS 設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)記錄需求。資料來(lái)源：英飛凌

此外，目前還沒(méi)有關(guān)于車輛在發(fā)生災(zāi)難性故障時(shí)應(yīng)該記錄多少數(shù)據(jù)的規(guī)定。然而，SAE International 已經(jīng)提供了關(guān)于應(yīng)該存儲(chǔ)什么類型的數(shù)據(jù)的指南。歐洲正在制定類似的規(guī)范。但似乎可能會(huì)要求開(kāi)發(fā)人員確保他們的車輛能夠捕獲和存儲(chǔ)價(jià)值 5 秒的有關(guān)加速、制動(dòng)力度和安全帶狀態(tài)等問(wèn)題的數(shù)據(jù)，以及每輛車載 5 秒內(nèi)每秒四張圖像相機(jī)。

數(shù)據(jù)記錄內(nèi)存必須了解車輛出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)會(huì)發(fā)生什么，并提供改進(jìn) ADAS 功能所需的洞察力，這樣就不會(huì)再次發(fā)生。一種這樣的存儲(chǔ)芯片是EXCELON F-RAM；它針對(duì) ADAS 中的數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用，并已通過(guò) ASIL-B 功能安全標(biāo)準(zhǔn)。

安全伴隨著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)

許多 ADAS 功能旨在通過(guò)使用復(fù)雜的傳感器融合和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)避免危險(xiǎn)問(wèn)題，從而提高車輛及其乘客的安全性。不過(guò)，值得記住的是，這些安全功能是芯片制造商開(kāi)發(fā)制造工藝、產(chǎn)品以及支持工具和軟件的嚴(yán)謹(jǐn)性的結(jié)果。這還包括確保組件符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和資格。

現(xiàn)在對(duì) ADAS 來(lái)說(shuō)也是如此，當(dāng)自動(dòng)駕駛成為現(xiàn)實(shí)時(shí)，它也將同樣如此。

——Medu Harsha 是英飛凌科技的首席應(yīng)用工程師。

——Karthik Rangarajan 是英飛凌科技的高級(jí)產(chǎn)品營(yíng)銷專家。