豐田聯(lián)合其投資Woven Core公司推出的L2級自動駕駛TAD系統(tǒng)(全稱為:Teammate Advanced Drive)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)自適應(yīng)巡航、自動變道、自動超車等功能，如圖1所示。

圖1 TAD系統(tǒng)功能

01.TAD系統(tǒng)配置簡介

該系統(tǒng)由專用傳感器、控制器、顯示器、執(zhí)行器和電源組成，該系統(tǒng)可容納五個毫米波雷達、四個激光雷達和八個攝像，覆蓋360度整個外圍，如圖2所示。

圖2 TAD系統(tǒng)的組成

相比之前展示的TAD系統(tǒng)，新的系統(tǒng)中采用了前置激光雷達和長焦攝像頭，圖3展示了前置激光雷達的安裝位置。

圖3 前置激光雷達的安裝位置

前激光雷達的功能主要為檢測道路前方很遠的車輛，檢測近距離切入的車輛，以及檢測道路沿線的路邊標志。為了滿足這三個要求，選擇了大視場的機械掃描系統(tǒng)。

此外除了之前的四個角雷達，新的系統(tǒng)中在左右前擋泥板和后保險杠增加了Flash 激光雷達，如圖4所示。

側(cè)面激光雷達需要精確檢測相鄰車道中車輛的位置和移動，以幫助避免側(cè)面碰撞，側(cè)面/后部激光雷達需要精確檢測車輛附近的自由空間，以便換道和匯入到小空間中。為了盡量減少其尺寸，還需要保持安裝位置的空間限制。為了達到要求，TAD系統(tǒng)采用了最先進的寬角度高密度閃光激光雷達，將探測范圍限制在短距離內(nèi)，并消除了機械部件以減小設(shè)備的尺寸。這兩種激光雷達的獨特特性還將用于開發(fā)增強的安全駕駛功能，并通過OTA將其部署給客戶。

通過結(jié)合這三種不同的傳感技術(shù)，即雷達、攝像頭和激光雷達，我們成功地構(gòu)建了一個高可靠性的識別系統(tǒng)，以支持系統(tǒng)未來的擴展和演變。

圖4 后置和側(cè)邊的Flash激光雷達

另外其中幾個主要控制器的功能簡介如圖5所示。

圖5 TAD系統(tǒng)主要ECU簡介

02.冗余架構(gòu)

對于L2 Hand Off系統(tǒng)，通過駕駛模擬器試驗得出結(jié)論無論駕駛員是否分心，人類駕駛員響應(yīng)駕駛操作轉(zhuǎn)換請求的時間都不超過4s，因此TAD系統(tǒng)中引入了一套用于識別、控制計算、執(zhí)行器、通信和電源的大規(guī)模冗余結(jié)構(gòu)，以防止在部件故障或系統(tǒng)異常導(dǎo)致系統(tǒng)在四秒鐘內(nèi)立即失控。

整個冗余系統(tǒng)配置如圖6所示，包括供電冗余、功能冗余、執(zhí)行冗余等，例如其中ADSECU是主控制器，而ADXECU為冗余控制器，當ADSECU出現(xiàn)問題時，切換至ADXECU運行。

圖6 TAD的冗余系統(tǒng)

在電源冗余方面，除了制動電子控制單元和轉(zhuǎn)向電子控制單元外，負責(zé)執(zhí)行識別、決策和控制等基本功能的自動駕駛ECU也都連接至主電源和備份電源。即使主電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，這些ECU依然可以正常工作。
在前置傳感器方面，為了保證數(shù)據(jù)輸入的安全，雷達和廣角攝像頭連接到主電源，而激光雷達和長焦攝像頭連接到備份電源，保證前方的傳感器覆蓋。

在通信冗余方面，數(shù)據(jù)通信不僅在自動駕駛ECU內(nèi)部建立，還通過CAN和ETH與其他ECU進行數(shù)據(jù)通信。另外自動駕駛、制動和轉(zhuǎn)向電子控制單元之間的通信線路也是冗余構(gòu)建的。這允許制動和轉(zhuǎn)向電子控制單元在檢測到來自自動駕駛電子控制單元的一些通信中斷時，切換到從另一個通信路徑獲取的數(shù)據(jù)，以保持車輛受控。在ECU冗余方面，TAD系統(tǒng)中采用了Soc+ MCU的組合，其中Soc負責(zé)識別和決策，MCU負責(zé)控制。除了硬件的自我監(jiān)視功能以及SoC和MCU中的計算操作故障外，還通過MCU監(jiān)視SoC的操作輸出數(shù)據(jù)的有效性來增強系統(tǒng)可靠性。軟件架構(gòu)03.

軟件架構(gòu)

自動駕駛ECU為車輛控制提供必要的外圍識別、高精度地圖信息處理、車輛位置估計、行為規(guī)劃、軌跡及其速度規(guī)劃的生成、生成規(guī)劃的跟蹤控制、系統(tǒng)狀態(tài)管理等功能。圖7顯示了主要軟件功能組件的分配及其處理流程。系統(tǒng)芯片負責(zé)包括DNN的圖像識別、傳感器融合的外圍對象識別、用于識別車輛位置的定位以及用于行為決策和軌跡生成的規(guī)劃器等功能，另外OTA管理器被部署在SoC。

圖7 自動駕駛ECU功能分配MCU負責(zé)車輛速度控制、跟蹤計劃軌跡，以及備份控制功能。該系統(tǒng)還具有系統(tǒng)狀態(tài)管理功能，包括緊急情況下的碰撞避免和異常監(jiān)視功能。另外用于冗余的子MCU的功能與主MCU中的功能相同。

04.TAD的OTA進化功能OTA可以讓主機廠快速部署新功能，讓客戶體驗最新的性能和功能，而無需更新硬件。此外，使用OTA方案使汽車制造商能夠收集數(shù)據(jù)，了解客戶如何使用汽車以及TAD系統(tǒng)在市場中的行為。

圖8 OTA功能的作用

OTA軟件更新流程

TAD系統(tǒng)中采用兩種類型的軟件軟件更新策略，更新地圖數(shù)據(jù)時采用自動分發(fā)策略，無需征得用戶同意，而在更新車輛控制相關(guān)功能時，需要征得用戶同意才能更新。下面主要介紹車輛控制相關(guān)功能的更新流程，如圖9所示。

圖9 車輛控制功能的OTA更新流程

1. OTA數(shù)據(jù)中心收集了市場上車輛的車輛識別號（VIN）和車載ECU軟件版本號。如果數(shù)據(jù)中心有車輛更新應(yīng)用程序，則會在后臺自動開始下載。

2. 在中控顯示屏上顯示更新信息并通知用戶，在用戶確認的條件下，開始更新軟件。

3. 完成軟件更新后，新軟件不立即生效，需要在下次上電的時候才生效。