7月22日—23日,由蓋世汽車主辦、上海國際汽車城特別支持的“2020首屆軟件定義汽車高峰論壇”正式舉辦。本次論壇主要探討軟件定義汽車領域最新的創新理念、技術趨勢、現實挑戰等熱點話題,共謀行業未來發展之道。下面是福瑞泰克首席技術官沈駿強在本次論壇上的發言:
福瑞泰克首席技術官 沈駿強
大家早上好!今天非常榮幸有這樣的機會在軟件定義汽車論壇來跟大家分享一下我們福瑞泰克在ADAS域控制器的軟件架構以及解決方案方面的一些經驗和體會,也希望能夠通過這樣的一個活動跟我們的同行以及我們的客戶在后續有進一步的交流,謝謝。
我先介紹一下我們福瑞泰克,可以讓在座的或者線上對我們公司還不太熟悉的朋友對我們公司有一個大致的了解。
福瑞泰克是一家專注于做智能駕駛系統的高科技企業,能夠提供完整、有效的ADAS和自動駕駛解決方案。我們有行業頂尖的ADAS自動駕駛創新技術和可量產產品,也掌握全球領先的ADAS技術,我們是完整的中國本地ADAS產品解決方案Tier1供應商。事實上,我們如果看一下國內做ADAS產品的公司,做單一產品的公司可能還比較多,但具備完整解決方案的Tier1角色在本土供應商里面目前還不算很多,所以我們的目標是希望能夠為國內主機廠提供本土、國產ADAS和自動駕駛的解決方案,我們現在也正好趕上了這樣一個時機,因為國家也在鼓勵進口替代。
我們公司產品情況也跟大家介紹一下,這些是我們的第一代攝像頭和第二代攝像頭,我們也在開發我們的毫米波雷達以及域控制器,我們的第一代攝像頭和雷達,去年在國內頭部乘用車及商用車車型上得到了量產,后面我們會陸陸續續量產其他的項目。
下面跟大家分享一下我們公司域控制器方面的內容。首先介紹一下軟件定義汽車的價值,我們概括了一下,有5大價值,首先從傳統角度來講,用軟件實現的功能肯定比硬件更加經濟,所以這也是一個作為主機廠或者Tier1最原始的想法,用軟件來實現一些功能。
第二個就是增值服務,目前特別是特斯拉提出了OTA這個升級方法,讓車輛在售后也可以讓駕駛員和用戶獲得一些增值服務,讓車輛的價值在實現銷售以后,其價值還是可以不斷增加的。
第三個可能更多的是對研發來講,有一些協同的價值。大家知道如果通過軟件來定義一些車輛功能的話,軟件的靈活性,可以在不同的產品平臺上面進行移植,特別是一些軟件的基礎模塊,可以在不同的產品平臺上面應用,把這個軟件做成一個模塊以后,能夠起到比較大的作用。
第四個是關于效率方面的,因為不管是供應商也好,主機廠也好,都需要在ADAS系統開發各方來協作,所以通過軟件的方法來定義功能的話能夠實現OEM和不同供應商之間有效的協作。
最后,從目前來看我覺得大家應該認同,軟件能力已經成為OEM和Tier1供應商成功的一個關鍵因素。軟件定義汽車,這個概念在多年前就已經提出,大概我在差不多8年前就在我原來工作的單位,在做一部分的軟件定義汽車這樣一個架構方面的設計,但是真正讓車廠和用戶體會到其價值的其實是特斯拉。
特斯拉通過不斷更新版本,讓用戶體會到特斯拉的這個車在售后價值也在不斷地增加,我想為什么前期這些傳統車廠很早就提出了SDV的概念,卻進展比較慢?這里其實有一些原因,很多人認為傳統車廠就不太愿意革自己的命,但是從我的角度來講,因為我之前也是親自參與過其中的一些工作,之前傳統車廠從軟件定義汽車,更多是在內部,就是怎么樣來提高研發效率,怎樣提高軟件的可用度、重用度,就是我前面講到的5個價值里面更多的是關注在內部的價值上面,忽略了客戶的價值,所以特斯拉的成功讓我們看到軟件定義汽車給最終用戶所帶來的價值,是一個非常顯著的,這個也是今后我們這些搞汽車的人在軟件定義汽車方面,需要把重點更多轉移到在客戶價值的提升上面。
我覺得大家應該都認同,軟件定義汽車的核心在于它的架構定義,有一個好的架構,軟件才能做到它的平臺化,可重用。那我們怎么來看這個架構的定義?首先需要定義一個統一的功能架構,這里包括幾部分,第一部分是整個ADAS系統要達到一個什么樣的功能。第二部分就是要看整車電子電氣架構怎么來支持我需要達到的這些功能。
接下來還需要再定義子系統以及相關的功能模塊,再下面是硬件怎么來做平臺化,來提高攝像頭、芯片等等硬件模組的重用性。
另外一方面就是軟件的模塊化,在所有平臺上來定義軟件的模塊統一設計、開發和測試,把這些軟件模塊作為一個個積木一樣的,做到最大化的可重用性。
我們還關注到功能安全的平臺化以及開發工具的平臺化,開發工具的平臺化往往會被人忽略,但是其實非常重要,有一個統一的平臺化開發工具可以減少我們的投入,縮短我們的開發周期。
再說一下從L2.5到L3功能的演變,從我們福瑞泰克的角度來看,可以定義三個階段,我們近期的目標定位在L3,怎么樣從L2.5過渡到L3,可以分為三個階段:
最左邊的是目前已經有一部分在市場上實現的功能了,或者馬上就會有比較大規模量產的功能,通常叫HWA L2.5的不可脫手功能,典型的配置就是1V5R,一個攝像頭加5個雷達,有可能會引入高精度地圖。目前有這種配置的車型,已經有不少的OEM推出量產計劃,有些車廠已經有量產的車在路上跑了。
再下一個是超級HWA,很多人說是接近L3的,但是它的駕駛主體還是在駕駛員,所以很多人把它叫做L2.9,是可脫手的功能。它的典型配置從我們福瑞泰克的角度來看是有6V、5R,就是6個攝像頭、5個毫米波雷達再加上域控制器、高精度地圖和環視。這樣的量產車型推出的還不是很多,我們能看到的包含奧迪A8,長安的UNI-T、凱迪拉克CT6、小鵬P7等等都屬于這種類型。
再下一個是L3,實現HWP完全脫手的功能,它實現的配置包括一個激光雷達,1L,6V,5R,1D,加高精度地圖和環視,正在開發的車型包括寶馬的HPAD和沃爾沃的Pilot2.0。
再看一下我們福瑞泰克產品路線圖,這里包括傳感器的配置,域控制器的一些算力等等的要求,大家如果看域控制器的產品路線圖,初看好像差不多,但實際上這個里面體現了我們的一些特殊性,我們還是花了不少功夫在配置上,一個DCU的產品路線圖,考慮的方面不光是技術本身,還有市場成熟度以及相關的成本,所以我們在這些方面都做了一些考慮。
我們第一代的域控制器DCU1準備在2022年的第二季度SOP,傳感器的配置是包含一個攝像頭、5個毫米波雷達,再加上域控制器,我們認為在今后一兩年會是一個最普遍的一個配置,以實現L2級別的駕駛輔助,以剎車報警為主的安全保護,所以這是我們第一代域控制器的。
第二代的DCU2可能會在稍晚一些,在2022年的Q4 SOP,它的主要目的是為了實現超級HWA,也就是L2.9的功能,這些功能體驗表現在一些智能化的避障能力,全場景的代客泊車,我們把泊車功能和行車功能集成在了一起,也包括高速公路端到端的自動駕駛,脫手的自動駕駛,并且可以做到系統失效后保證安全,以及L3的冗余備份。對DCU的處理器來說有算力的要求,我看了一下,相對于在媒體上發表的一些其他公司對算力的要求來說,我們對算力的要求說還是比較低的,在深度學習的嵌入式實現上,我們有一定的優勢,而且從成本角度來講這些算力是可以實現這些功能的。
最右邊的L3我們準備在2023年的Q2 SOP,與DCU2相比。最大的區別就是DCU的算力增加了,并且增加了一個可選的激光雷達,它所實現的功能是能夠做到脫手、脫眼的自動駕駛,從功能安全角度來講能做到系統失效后繼續安全行駛,達到安全停車的目的。
DCU3所對應的架構,傳感器,部分包括攝像頭、可選的激光雷達、高精度地圖的輸入,右邊是一些執行機構,剎車、油門、方向盤,也包括通訊模塊、顯示模塊HMI的交互。中間部分的域控制器包含有兩個ADAS的控制器,這兩個模塊里面主要是承擔感知、融合這樣的一個功能,每一個控制器是做到ASIL-B的功能安全等級,它們在平時的時候是負荷分擔,但是可以做到在其中一個控制器發生故障的時候能夠切換來做到安全停車這樣的目的。安全控制模塊以及以太網的網關都會做到ASIL-D這樣的功能安全等級。
再看一下系統的功能架構。系統的功能架構要做到模塊的通用性和可重用性。不管是在左邊部分的傳感器接口,還是右邊部分的車輛執行機構的接口,我們在軟件上需要做到對傳感器的虛擬化,也就是說不管用哪一家的傳感器或者不同型號的傳感器,都能夠做到接口統一,這樣的話就可以做到傳感器的插拔替換。
對于車輛控制、通訊等等這些模塊,也都需要做到軟件接口的統一,這樣今后如果有一個新的車輛平臺,軟件的開發工作量就會比較小,可能更多的是做一些匹配和標定的工作。
再來看一下中間部分,兩個ADAS控制器,上面的ADAS控制1主要是承擔感知、融合這些功能,包括環境模型的建立等,下面的ADAS控制2主要側重于地圖定位等等,其他有一些重要功能在兩個處理單元中會是重疊的,做到冗余備份。
再看一下里面框的右邊這部分,是一些安全的功能,這個里面包括AEB緊急剎車或者緊急轉向輔助等等這些功能,都包含在右邊這一塊里面,系統狀態監控、診斷等等也都包含在安全的控制器里。
DCU域控制器的設計,功能安全是考慮的問題之一。DCU3的目標是做到L3的功能,那必然存在系統失效的情況下,我們怎么去考慮它的功能降級,以及最后實現安全停車,這個示意圖給大家展示了一下我們其中的一些分析過程,L3功能并不是打開關閉這樣一個簡單的邏輯,它存在比較復雜的功能降級的邏輯過程,比如說從L3回退到L2或者L2.5或者L1,到最后如果故障比較嚴重的情況下要實現安全停車。這樣的一個分析過程,在什么情況下功能怎么降級的,這也是需要認認真真地去考慮的。
DCU3功能軟件的框架,包含了幾大部分,同樣,如果初看的話,這個跟其他廠家的功能軟件框架可能是類似的,但是我們這邊確實做了一些非常細致的考慮,能把我們的一些感知子系統、融合子系統、通訊、決策、安全以及控制等這些子系統能夠明確地分塊,這樣的話軟件的模塊化以及它的重用性可以做得比較好。
再介紹一下每個模塊的一些大致的功能,感知系統能將物理世界采集到的信號轉換成對自動駕駛有用的信息,如目標位置、距離、速度、加速度、航向角、目標大小以及駕駛員狀態等等這樣的一些信息。
感知系統是依賴傳感器算法來完成感知,常用的傳感器包括毫米波雷達、激光雷達、超聲波雷達、攝像頭等等,我們需要做的是能夠把這些傳感器都虛擬化。
融合子系統對感知系統的輸入會進行處理,得到在統一坐標系下面融合感知的結果,同時把不同傳感器所得到的一些目標信息、環境信息等等能夠進行融合,融合系統也提供定位和地圖重構。
通訊子系統能夠提供信息的輸入與輸出,輸入的信息包括高精度地圖、云端服務信息、V2X的服務信息等等,輸出的信息包括眾包的地圖采集、傳感器數據、駕駛員狀態、事故信息以及DVR攝像頭記錄。
決策子系統是對融合子系統發出的融合或者環境信息進行分析,能夠輸出行為預測、路徑規劃、駕駛軌跡、警報以及HMI的信號信息等等。
安全子系統是用來負責監督系統安全狀態,包括監督系統各個子系統的狀態、判定決策子系統駕駛軌跡的安全性、管理系統運行狀態、管理功能降級和ODD。
最后再來看一下控制子系統,控制子系統把感知、融合、決策規劃等,最終落實到車輛的動作,將前面所有的信息最終轉換成駕駛軌跡,轉換成控制的信號來驅動制動、轉向、加速等自動駕駛的運動控制。控制子系統一般分成3部分:一個是軌跡的控制,包括橫向和縱向的軌跡。第二個就是車輛動態模型的適配。再就是驅動。
剛才也提到了OTA的功能怎么來體現我們車輛在售后的價值,從我們福瑞泰克這個角度來看,OTA的升級可以分成這么幾個階段。第一個階段包含的是一些基礎的功能,包括L2的功能,以及疊加在L2上面的DVR、EDR,泊車,APA等等這些功能,通過不斷地采集數據來訓練我們的系統,下一階段能夠做到超級HWA加上AVP。再下一階段能夠做到HWP,允許在40公里以下實現脫眼,以及最終階段做到HWP允許在90公里每小時以下的脫眼,這里最關鍵的還是需要采集大量的數據來不斷地迭代我們的系統。
前面我講的基本上都是一些技術方面的介紹,因為我們是做產品的,所以我接下來再花一些時間來講一下商業上的思考。大家可以看一下,目前ADAS這個市場背景,L2不管是L2.1還是L2.9,都是下面左下角這一塊,L3或者以上的,是右上角這一塊,在這兩大塊之間存在一個斷層,大家普遍認為說為什么L3比較難實現,或者大家想跳過L3這個階段,法規是一個非常重要的因素,但是從我們搞技術或者搞產品來說,要產品落地,除了這些技術和法規因素之外,成本也是一個非常重要的因素,因為目前L3可能要用到激光雷達,激光雷達不光是它的成本,也有它的車規符合性等等這個方面需要有一定的時間去把它做成熟。
所以對于大規模量產來講,L2跟L3這一塊成本上面還是存在一個斷層。從我們福瑞泰克這個角度來看,我們希望現在可以看到比較成熟的市場,能夠聚焦在左下角L2 ADAS領域,我們公司的產品策略也是把大部分的精力來開發我們目前已經相對比較成熟的這些市場,能夠盡量把這些產品推到市場,讓消費者享受到其中所帶來的價值,這是我們的思考。
今天演講的最后一頁,我拋出幾個問題,我也試圖來解答一下其中的幾個問題,但是有些問題確實是開放的問題,希望能夠引起大家的一個思考。
第一個問題,L2到L4,大家都在說這個架構要統一,但這個架構統一的范圍到底是怎么樣的?是不是要做L2到L4這個范圍的一個統一架構呢?我覺得從技術這個角度來講完全沒有問題,因為你如果能夠用統一的架構來覆蓋L2到L4的功能肯定是最好的,因為你開發的工作量或者其他方面我覺得都是開發一遍就夠了,但是從市場角度來看你要涵蓋這么大的一個統一架構的話,其市場接受度可能會有一定的問題,因為畢竟你用L4的架構來做目前市場上已經完善的ADAS產品的話,在成本和市場接受度上還是存在一定的問題。
所以從福瑞泰克的角度來講,我們認為這個架構是在一定范圍內的統一架構,就像前一頁PPT講到的針對左下角這一塊功能定義一個統一的架構,然后再針對L3以及L4再定義另外一個架構,可能會比較好一些。
第二個問題跟第一個問題是相關聯的,如果需要兩個架構的話那到底是做加法好還是做減法好?做加法是從L2開始做,逐漸演進到L4這個架構。做減法就是先把L4架構定義好了然后做減法,這個對我個人來講沒有標準答案,也希望能夠從架構這個層引起大家的一些討論。
第三個問題是如何做到硬件預埋和造車成本之間的最優化?特別是新造車勢力,特斯拉,他們先把全部的硬件裝上去,全部預埋在車里面,后續我開發了新的軟件功能以后再用OTA升級,我覺得針對特斯拉這樣的車廠,因為市場已經接受了Autopilot作為它的亮點,硬件預埋是一個比較好的方案,但是,對其它車廠來說,造車成本是非常敏感的東西,所以哪怕是同一個車輛這個平臺也有高中低配的區分。所以我覺得硬件預埋可能還是需要考慮不同的車廠,不同的市場,有不同對待的方法,最終的目的是需要能夠做到硬件預埋和造車成本的一個最優化。
第四個是OTA最主要的初衷是什么?OTA很熱門,先把硬件裝在車上,后續通過OTA升級可以獲得一個新的功能,這個當然是好的,但是從我這個角度來看,可能也成為某些車廠因為ADAS和自動駕駛功能還沒有完全開發完就急著想把車賣出去了,等車上了市再完善功能的借口,所以我們認為OTA最主要的初衷是對現有軟件版本的一個迭代,更多的側重于對現有功能在性能上的一個提高升級,我覺得通過OTA來提供一個全新的功能還是需要慎重考慮的。
最后一點是關于智能駕駛的軟件增值功能,就是剛才講的通過OTA怎么來實現售后的增值,這個市場目前到底有多大,以及目前它的時間點在哪里?這個也是需要大家思考的,我覺得如果先不考慮時間,比如說十年、二十年之后,軟件增值功能肯定是有非常巨大的市場,這是毫無疑問的。但是我覺得在目前或者今后幾年它的價值以及它的規模到底有多大,也是需要大家去思考的,因為我們在跟一些主機廠交流的時候,他們也提到說我先把這個硬件裝上去,供應商可以先虧本把這些零部件賣給我們,以后等到我后續的市場增值功能賺了錢再返回給你,這樣的商業模式在目前到底行不行得通,我覺得也是需要大家來思考的。
我今天的演講就到這里,謝謝大家!
問題:國內企業如果要突破外資的壟斷,如果沒有OEM加持是很困難的?
沈駿強: 確實我們說自主品牌的Tier1它的發展還是需要得到OEM客戶支持的,因為我們說只有有了使用的場所,有了一個使用的平臺,我們的產品和技術才能不斷迭代和提高,一個是技術上能夠提高,另一個就是成本能夠不斷下降,才能有更高的性價比產品提供給國內的主機廠。我剛才一開始也講了,我覺得目前也是一個非常好的時候,我們接觸到很多的主機廠都有進口替代、自主可控的意愿,所以我覺得我們福瑞泰克能夠跟國內的主機廠非常緊密地去合作,把我們國產化的ADAS系統更多、更好、更快地推向市場。
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