摘要
2040 年的交通会是什么样子？自动驾驶汽车将如何普及？自动驾驶辅助系统（ADAS）、空中更新和车对万物（V2X）通信技术的进步有望带来一个变革性的未来。毫无疑问，未来的移动交通前景广阔。如今，随着汽车制造商及其 1-2 级供应商转向软件定义的未来，这一愿景正在实现，并为即将到来的交通发展奠定了基础。从希望开发高性能、可靠的 ADAS 的 ADAS 开发人员，到希望在构建可扩展平台的同时最大限度降低成本的电气/电子 (E/E) 架构师，再到必须预测即将推出的软件定义汽车对市场份额的影响的战略和财务专业人员，所有人都将感受到这一转变的影响。
本白皮书解释了汽车原始设备制造商及其 1-2 级供应商向软件定义未来转变的影响，特别描述了 ADAS/AD、传感器融合和感知方面的进步对汽车 E/E 架构 (EEA) 的影响。在接下来的章节中，我们将探讨不同类型的 EEA、每种 EEA 的优缺点、ADAS 和感知系统如何影响 E/E 设计以及基于人工智能的底层传感器融合和感知系统带来的好处。
三种电子/电气架构
EEA 是指车辆内电气和电子系统的设计和布局。多年来，这些架构不断发展，以适应现代汽车中各种电子元件和系统日益增长的复杂性和集成性。EEA 可以从两个角度来看：物理域和数据域。从物理域看，EEA 说明了电子控制单元 (ECU)、传感器、执行器、网关和电源等硬件的位置和布局。从数据角度进行的 EEA 设计分析了车辆中各种组件和处理器之间的数据交换、信号、通信网络和互连。
图 1 – ADAS、感知和 E/E 架构之间的相互关系将为软件定义汽车提供动力
1. 分布式电子/电气架构： 在分布式架构中，电子控制单元分布在整个车辆中，每个单元负责特定的功能或子系统。这些 ECU 之间通过 CAN（控制器局域网）等网络进行通信。这种结构在旧车型中很常见。分布式 EEA 的特点是有大量 ECU 专门负责特定任务，布线繁琐，系统重量大。在现代汽车中，布线占 EEA 总成本的比例高达 20%。转向新型 EEA 的主要优势之一是减少布线需求，从而降低车辆成本和重量。线束是车辆中第三重的部件。分布式 EEA 的优点是模块化和关键功能冗余（一个区域出现故障不一定会影响整个系统）。但是，分布式 EEA 的可扩展性有限，而且因多个 ECU 而存在复杂的布线问题，并受到带宽有限的困扰。例如，在分布式 EEA 中，从 ADAS 的角度来看，自适应巡航控制和前部碰撞预警功能将有独立的 ECU。
2. 域 E/E 架构： 这种架构是一种混合方法，结合了分布式和集中式架构的各个方面。它根据 ECU 的功能（如动力总成、底盘和信息娱乐系统）将其划分为不同的域。每个域都有自己的控制器，负责管理该域内的功能。从数据域或逻辑域的角度来看，域架构可将某些功能分组。例如，信息娱乐、底盘、车身、车灯、座舱和驾驶员监控系统都有专门的功能控制器（又称域控制器）。这种架构具有多种优势，如改善组织、系统模块化和提高特定域内的通信效率。尽管这种架构减少了 ECU 的数量和布线要求，但减少的数量往往很少。例如，底盘控制器仍必须有线路连接到四个车轮，以进行牵引控制。
3. 区域 E/E 架构： 这种结构必须通过物理域来观察。在分区 EEA 中，车辆被划分为多个物理区域（如右后、左后、中间、右前和左前）。该区域内的所有功能均由一个计算单元处理，该计算单元同时也是通信网关。分区架构的一些主要优势包括减少布线要求、改善通信和数据传输、空中更新、加快软件开发以及降低成本和重量。然而，延迟和汽车安全是实施这种架构时面临的主要挑战。
图 2 – 各种电子/电子架构及其设计
ADAS 如何影响 E/E 架构
ADAS 的集成对现代汽车的 EEA 设计产生了重大影响。ADAS 包含各种安全和便利功能，在很大程度上依赖于复杂的传感器、处理器和通信系统，需要深度学习加速器来实现各种功能。ADAS 的影响在 EEA 设计的几个关键方面显而易见。
首先，ADAS 需要在全车部署传感器。摄像头、雷达、激光雷达、超声波传感器和其他先进的传感器技术被战略性地部署在车辆周围，以提供对车辆周围环境的全面覆盖。传统环视系统采用 12 摄像头 5 雷达 (12V5R) 传感器架构，而基于人工智能的现代底层传感器融合环视系统则采用 5 摄像头 5 雷达 (5V5R) 传感器架构。因此，EEA 必须适应这些不同传感器数据的集成和处理，需要强大的数据融合技术、感知输出交付和执行器控制、高速通信网络和布线集成。EEA 还必须考虑网络安全，确保 ADAS 系统免受不必要的影响。
其次，ADAS 需要强大的处理和计算能力。实时感知、决策和控制功能对计算能力的要求很高，这就需要能够快速分析大量传感器数据的强大处理单元。EEA 需要支持高带宽通信网络，以便在各种车辆系统之间快速共享关键信息。集成的通信协议可确保不同组件之间的高效数据传输和实时协调，从而优化 ADAS 功能的性能和响应速度。此外，EEA 必须支持空中更新，以通过 ADAS 的改进和新增功能提升移动体验。
第三，当今的 EEA 必须具有可扩展性和灵活性，不仅能满足当前的需求，还能满足未来 ADAS 应用程序随着增强功能和新传感器架构的发展而产生的需求。
最后，ADAS 会影响 EEA 设计中的安全考虑因素。冗余、故障安全和安全关键功能变得至关重要，以确保 ADAS 应用即使在组件发生故障的情况下也能可靠运行。EEA 和感知系统必须配备冗余传感器、处理器和通信途径，以保持系统的完整性，并确保驾驶员和乘客的安全。
LeddarTech 的感知解决方案如何帮助 ADAS/AD 开发人员和 E/E 架构师
LeddarVision 是一种先进的环境感知解决方案，它采用了面向汽车市场的基于人工智能的底层传感器融合技术。LeddarVision 软件可提供全面的三维环境模型，通过任何传感器集提供卓越的感知性能。LeddarVision 先进的人工智能是实现这种可扩展性的关键因素，可促进系统间感知训练的不断改进。
除 LeddarVision 软件外，LeddarTech 还为寻求特定感知系统的客户提供支持，通过预配置 LeddarVision 产品的前视 (LVF) 和环视 (LVS-2+) 感知功能，实现 ADAS 功能。LeddarVision 产品系列旨在实现 L2/L2+ ADAS 以及新车评估计划（NCAP）和一般安全法规（GSR）的五星级安全评级。
上文阐明了 E/E 架构师面临的挑战，包括计算能力、成本、可扩展性、灵活性、性能、传感器集成和 V2X 支持。这些挑战是 ADAS 开发人员设计创新功能时必须考虑的关键因素。接下来的段落将详细介绍 LeddarVision 如何系统地应对这些挑战。
