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ADAS系統(tǒng)重新定義了駕駛體驗(yàn)，包括軟件定義的車輛和高計(jì)算性能在內(nèi)的創(chuàng)新正在重塑汽車行業(yè)，其中連接方案很關(guān)鍵。

大多數(shù)電子系統(tǒng)通過(guò)硬件和軟件緊密結(jié)合提供和優(yōu)化預(yù)定義的功能。功能可以在車輛設(shè)計(jì)完成后重新配置這一概念顛覆了這種普遍的認(rèn)知。

汽車制造商渴望提供更高水平的ADAS功能，直到達(dá)到5級(jí)自動(dòng)駕駛水平。一些車輛現(xiàn)在通過(guò)軟件提供升級(jí)，從1級(jí)升級(jí)到2級(jí)，一些制造商現(xiàn)在進(jìn)行了3級(jí)試驗(yàn)。這條使用傳感器實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)駕駛的途徑幾乎完全是由軟件定義的。

SDV（軟件定義汽車）將需要更高的計(jì)算性能

只有通過(guò)將軟件與底層硬件分離，才能從固定的功能轉(zhuǎn)移到軟件定義的功能。通過(guò)這種解耦，該軟件可以繼續(xù)在同一硬件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，然后通過(guò)使用無(wú)線通信，在車輛上更新。因此，SDV需要車輛可聯(lián)網(wǎng)。

利用傳感器這種方法有明顯的挑戰(zhàn)。硬件一般不會(huì)在車輛使用周期內(nèi)被重新定義或升級(jí)。同樣，這也破壞了為特定應(yīng)用優(yōu)化硬件價(jià)格、功率和性能的設(shè)計(jì)順序。傳感器設(shè)計(jì)系統(tǒng)為適應(yīng)未來(lái)升級(jí)和功能可能成本很高。通過(guò)量產(chǎn)避免這種情況對(duì)基礎(chǔ)硬件的影響。

汽車制造商正在采用基于集中式高性能計(jì)算的區(qū)域架構(gòu)。汽車制造商和一級(jí)供應(yīng)商認(rèn)識(shí)到，集中服務(wù)器的HPC架構(gòu)將在降低復(fù)雜性的同時(shí)擴(kuò)展車輛的能力。

傳感器主要利用ETAS開(kāi)發(fā)的虛擬運(yùn)行環(huán)境，并基于自適應(yīng)平臺(tái)（AUTOSAR Adaptive Platform），分散的電子控制單元。轉(zhuǎn)向分區(qū)架構(gòu)也將減少傳統(tǒng)線束的尺寸、重量和成本，并將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到高速傳感器數(shù)據(jù)傳輸上。

雷達(dá)傳感器為HPC平臺(tái)提供了提供ADAS功能所需的信息。聯(lián)網(wǎng)車輛產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，雷達(dá)傳感器數(shù)據(jù)來(lái)自動(dòng)力系統(tǒng)（包括內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)汽車）、支持ADAS的先進(jìn)傳感器和其他功能配置。只有當(dāng)我們采用人工智能、更多的自主性和更強(qiáng)大的功能時(shí)，這個(gè)傳感器數(shù)據(jù)才會(huì)上升。

聯(lián)網(wǎng)車輛數(shù)據(jù)協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膫鞲衅鲾?shù)據(jù)量在不斷增加。圖像傳感器和顯示器代表了已聯(lián)網(wǎng)車輛中的大部分傳感器數(shù)據(jù)。雖然顯示器主要供司機(jī)和乘客使用，但圖像傳感器支持車輛的駕駛員輔助系統(tǒng)。

車輛所使用的傳感器成像類型已經(jīng)迅速改變。圖像傳感器主要的拍攝方式是激光雷達(dá)、可見(jiàn)光和紅外光。目前，基于高分辨率圖像傳感器的視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)ADAS和駕駛員都很有用。隨著行業(yè)發(fā)展超過(guò)2.5級(jí)，視覺(jué)系統(tǒng)生成的傳感器數(shù)據(jù)將主要支持車輛自動(dòng)駕駛。

到2028年，雷達(dá)和激光雷達(dá)傳感器的帶寬需求預(yù)計(jì)將分別達(dá)到1 Gb/s和5 Gb/s。2級(jí)車輛已經(jīng)配備了至少兩個(gè)雷達(dá)傳感器，可能還有一個(gè)激光雷達(dá)傳感器。3級(jí)將把它提升到大約5個(gè)雷達(dá)傳感器和至少一個(gè)激光雷達(dá)傳感器。針對(duì)3級(jí)ADAS的高性能、高清成像傳感器的數(shù)量將接近15個(gè)。對(duì)于4級(jí)，這個(gè)數(shù)字將接近20個(gè)，對(duì)于5級(jí)，將接近40個(gè)。

使用HPC在區(qū)域架構(gòu)中聚合成像傳感器數(shù)據(jù)將需要能夠處理多個(gè)100個(gè)BASE-T1和1000個(gè)BASE-T1以太網(wǎng)的高帶寬連接。所使用的協(xié)議包括為汽車行業(yè)設(shè)計(jì)或視頻特定協(xié)議，如MIPI、HDBaseT、APIX、FPD-Link、GSML，以及通用協(xié)議，如PCIe。

可容納多達(dá)40個(gè)高速視頻傳感器數(shù)據(jù)通道需要先進(jìn)互連，互連方案可以在惡劣環(huán)境中傳輸速度超過(guò)10 GHz甚至20 GHz，并能可靠地運(yùn)行。高計(jì)算性能的圖像傳感器采用與向區(qū)域體系結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變相一致，重新定義了布線，并給連接器制造商帶來(lái)了新的壓力。這一領(lǐng)域的創(chuàng)新集中在增加通道密度上，通常是使用混合域，同時(shí)仍然減少了連接器的整體尺寸。混合域意味著圖像傳感器數(shù)據(jù)和功率不僅在同一個(gè)連接器上，而且具備多種類型圖像傳感器數(shù)據(jù)連接，每種數(shù)據(jù)連接都有自己的電磁屏蔽。

分區(qū)架構(gòu)降低布線的復(fù)雜性和重量，但增加對(duì)高速網(wǎng)絡(luò)的依賴，支持軟件定義的車輛。

最重要的設(shè)計(jì)要求是降低接觸點(diǎn)上的阻抗，支持更高速度。材料的選擇起著很重要的作用。鍍銀銅可以通過(guò)降低接觸電阻和電容來(lái)減少插入損耗。介電設(shè)計(jì)必須通過(guò)優(yōu)化屏蔽來(lái)最小化反射和信號(hào)衰減。連接器制造商現(xiàn)在使用先進(jìn)的電磁模擬工具，設(shè)計(jì)最優(yōu)性能。

汽車網(wǎng)絡(luò)

成像增加了已經(jīng)在使用的傳統(tǒng)圖像傳感器數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、液位、輪胎壓力，加上許多用于舒適性的執(zhí)行器（例如座椅、電動(dòng)窗、尾門(mén)關(guān)閉）。

相比之下，大多數(shù)傳統(tǒng)傳感器和執(zhí)行器的帶寬要求仍然很低，但它們數(shù)量很多。傳統(tǒng)以太網(wǎng)無(wú)法與傳統(tǒng)的多點(diǎn)分支總線競(jìng)爭(zhēng)，如CAN、LIN和FlexRay。如果它要取代所有的多點(diǎn)分支總線，圖像傳感器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)性質(zhì)將需要一個(gè)昂貴的轉(zhuǎn)換器。

隨著行業(yè)向分區(qū)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展，基于以太網(wǎng)的同質(zhì)體系結(jié)構(gòu)的好處變得更加引人注目。采用10BASE-T1S滿足了這一愿望。它提供了與相同上層（媒體訪問(wèn)，或MAC）協(xié)議的共性。為了滿足規(guī)范要求，物理接口必須支持至少8個(gè)節(jié)點(diǎn)和至少25米的覆蓋范圍，但許多商用的PHY方案超過(guò)了這兩個(gè)數(shù)字。

10BASE-T1S的目的是將車輛中使用的各種傳感器和執(zhí)行器連接起來(lái)，以一種更有效的方式，支持區(qū)域體系結(jié)構(gòu)。這也提供了以太網(wǎng)功能訪問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)，這些功能在聯(lián)網(wǎng)車輛中變得更加引人注目，如高級(jí)路由、時(shí)間敏感的傳感器網(wǎng)絡(luò)和更好的安全性。

自動(dòng)駕駛汽車

聯(lián)網(wǎng)車輛的概念超越了蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接，可以在移動(dòng)中提供服務(wù)。車輛將在一個(gè)非常廣泛、動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)上成為活躍的節(jié)點(diǎn)。

聯(lián)網(wǎng)的汽車網(wǎng)絡(luò)每天產(chǎn)生tb級(jí)別的雷達(dá)傳感器數(shù)據(jù)。自主功能依賴于來(lái)自網(wǎng)絡(luò)中所有車輛的數(shù)據(jù)，包括位置、速度和行駛方向等。在這方面，自主駕駛這個(gè)名稱可能不是太準(zhǔn)確，因?yàn)槊枯v車都將依賴于網(wǎng)絡(luò)。

傳感器使用單對(duì)以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)上的先進(jìn)視頻協(xié)議，高速、低延遲和時(shí)間敏感的雷達(dá)傳感器網(wǎng)絡(luò)正在推動(dòng)著它朝著完全自主的方向發(fā)展。