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汽車自動駕駛系統(tǒng)的電子化進程

2019-09-14 19:35:02·  來源：村田中文技術社區(qū)  
　
近年來，汽車一直作為中國國內發(fā)展迅猛的一塊市場，為我國的GDP的增長作出了巨大貢獻。隨著汽車的不斷電子化與系統(tǒng)化，汽車也不再是一個單純的機械，而是成為了
近年來，汽車一直作為中國國內發(fā)展迅猛的一塊市場，為我國的GDP的增長作出了巨大貢獻。
 
隨著汽車的不斷“電子化”與“系統(tǒng)化”，汽車也不再是一個單純的機械，而是成為了多種電子系統(tǒng)和各個機械部件結合的產物。電子系統(tǒng)影響機械部件，機械部件的運動又將信號反傳給電子系統(tǒng)進行處理……在這一系列的循環(huán)往復中，需要我們”駕駛人員“來做的事情就會越來越少，我們的雙手與雙腳逐漸被解放。
 
而這，就是這兩年逐漸興起的新興汽車電子系統(tǒng)——ADAS系統(tǒng)。
 
ADAS（Advanced Driving Assistant System），也叫自動駕駛系統(tǒng)、高級駕駛系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用安裝在車上的各式各樣傳感器，在汽車行駛過程中隨時來感應周圍的環(huán)境，收集數據，進行靜態(tài)、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤，并結合導航儀地圖數據，進行系統(tǒng)的運算與分析，從而預先讓駕駛者察覺到可能發(fā)生的危險，有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。
 
根據NHTSA（美國高速公路管理局）的定義，我們將自動駕駛分為Level0-Level4一共5個階段， Level0-Level2 屬于ADAS的普及推廣階段， Level3-Level4的實現(xiàn)則需要ADAS結合車聯(lián)網、云計算技術實現(xiàn)。目前已實現(xiàn)Level1、 Level2 的商業(yè)化。在不久的將來，也會迎來Level3以上的商業(yè)化。
 
在整個ADAS系統(tǒng)中，主要的關鍵技術有：傳感器技術(攝像頭、雷達)，芯片與算法。
 
其中，攝像頭核心部件CMOS感光芯片主要掌握在以索尼、三星為代表的日韓企業(yè)中。
 
雷達分為超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達。超聲波雷達技術門檻較低，供應商較多；激光雷達成本高昂，未商業(yè)化；毫米波雷達成本在兩者之間，技術門檻較高，主要掌握在ZF TRW、博世、大陸等行業(yè)領先公司手中。
 
而芯片、算法在ADAS系統(tǒng)中至關重要，行業(yè)集中度高，主要有Mobileye、 ADI等公司。
 
而我們日常生活中接觸的“前視攝像頭”、“360度環(huán)視攝像頭”之類的系統(tǒng)，實際功能上已經接近于我們的ADAS用攝像頭了。
而說到攝像頭，作為一個遍布于車身四周的小玩意兒，又需要供電又需要向車載主機傳送數據，線束電纜彎彎繞繞設計起來特別麻煩。如何才能降低這部分設計成本呢？
 
SerDes芯片應運而生了。
SERDES是英文SERializer(串行器)/DESerializer(解串器)的簡稱。它是一種主流的時分多路復用(TDM)、點對點(P2P)的串行通信技術。即在發(fā)送端多路低速并行信號被轉換成高速串行信號，經過傳輸媒體(光纜或銅線)，最后在接收端高速串行信號重新轉換成低速并行信號。這種點對點的串行通信技術充分利用傳輸媒體的信道容量，減少所需的傳輸信道和器件引腳數目，提升信號的傳輸速度，從而大大降低通信成本。
 
SerDes可以大大節(jié)省線束成本，但是電源線無法省略，一輛車4個攝像頭，就需要至少8根線來連接，設計起來也挺麻煩的。
 
于是，PoC電路就應運而生了。
 
PoC (Power over Coax) 即同軸線傳輸電力，將電源部分的直流電耦合到傳輸信號用的同軸線上，到了接收端再通過一個biasT電路將信號與電源分開，就可以省下好多電源線。

電源線通過PoC filter耦合到中間的綠色同軸線上，再到了攝像頭那一端之后被重新分割到DCDC中。
目前SerDes的設計廠商主要有TI、MAXIM、Ambarella等。各家的信號頻率和能接受的損耗不同，因此每家的PoC電路都有一定差異。
但是PoC電路，最重要的還是要看它的對數據信號的隔離效果。而這個隔離效果就需要通過實測或者仿真得出。
 
上圖是MAXIM的96705芯片的參考設計建議的PoC部分隔離度仿真模型?？梢?，對于1MHz-1GHz的信號，參考設計中的PoC電路對其產生了約大于500ohm的阻抗。
 
這個阻抗到底夠不夠這個見仁見智，但是PoC的電路最重要的就是“拒絕信號流入”，因此這個方案毫無疑問從原理上說是沒有問題的。
 
主要起到隔離作用的，就是上圖所示的3個電感L1-L3。
村田，作為業(yè)內的專業(yè)電感提供商，也有專門為上述PoC電路設計的電路方案，可以支持各家廠商的SerDes芯片，包括且不僅有：
  • TI FPDlinkIII（913、933、953）
  • MAXIM GSML1，GSML2（96705、9275、9295）
  • Amba B6
村田還可提供客制化仿真服務，能夠直觀看到您選定的方案的阻抗效果。
 
綜上所述，自動駕駛系統(tǒng)是近幾年汽車電子化進程中的重要系統(tǒng)，同時需要配合車聯(lián)網，5G通信等新技術，將成為汽車市場中大家關注的熱點，村田也希望通過提供差別化的產品和技術服務來滿足客戶的需求。 
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