Get best of the week

Membahas Audi A8

gambar

Pelajaran yang telah dipelajari Audi dari pengalaman menciptakan A8, mobil Level 3 otonom pertama di dunia, tetap relevan hingga saat ini. Inilah yang kami pelajari setelah System Plus membongkar Audi A8.

Analisis Audi A8 baru-baru ini memperjelas mengapa, baik dari sudut pandang teknologi maupun ekonomi, untuk mencapai tingkat otonomi kendaraan yang lebih tinggi lebih sulit daripada yang diperkirakan siapa pun sebelumnya. Pengalaman Audi dengan A8 tetap relevan saat ini.

Ketika Audi merilis sedan A8 yang diperbarui pada akhir 2017, perusahaan memperkenalkannya sebagai mobil level 3 pertama dalam sejarah industri otomotif. Seluruh industri otomotif masih berjuang dengan masalah teknologi dan ketidakmampuan memahami struktur penghasil nilai, yaitu masalah yang dihadapi Audi saat itu. Studi System Plus memberikan informasi berharga tentang beberapa masalah:

  • Apa yang dibutuhkan untuk merilis mobil tingkat 3?
  • Apa yang termasuk dalam set sensor A8?
  • Berapa banyak daya komputasi yang dibutuhkan mobil Level 3?
  • Apakah pengontrol bantuan driver utama Audi disebut zFAS berdasarkan GPU, SoC, CPU, atau FPGA?
  • Berapa biaya zFAS?

Pengalaman Audi dalam mencapai fungsionalitas tingkat 3 menggunakan chip yang sudah diuji di aplikasi lain dan tersedia di pasaran bisa menjadi pelajaran - terutama dibandingkan dengan Tesla, yang merilis board "Komputer Self Driving Penuh" dua tahun kemudian (2019), yang menyediakan sistem mengemudi tak berawak sangat bergantung pada dua chip internal

Prosedur pembongkaran System Plus mencakup analisis yang melampaui rekayasa balik sederhana dan identifikasi perangkat keras. Perusahaan juga melakukan “perhitungan biaya terbalik” - penilaian biaya untuk mendapatkan komponen tertentu dan membuat produk. Perhitungan mundur biaya A8 dari System Plus menunjukkan bahwa 60% dari biaya zFAS (total biaya diperkirakan $ 290) ditentukan oleh biaya semikonduktor. Ini tidak mengejutkan, karena 80-85% komponen dalam mobil modern adalah elektronik. Namun, tidak ada yang mengejutkan dalam nilai ini.

Harga


Guncangan nyata bagi OEM, kata Romain Fraux, CEO System Plus Consulting, adalah bahwa tidak ada satu pun perusahaan mobil yang secara moral siap membayar 50% untuk setiap komponen, seperti Nvidia, yang dilakukan Intel. dan perusahaan lain untuk solusi berbasis chip andalan mereka. Ini membuka pintu ke dunia baru untuk OEM mobil, mendorong mereka untuk memikirkan kembali biaya mobil yang sangat otomatis.

Harga System Plus tidak termasuk biaya pengembangan perangkat lunak untuk kendaraan otomatis. Namun, penggunaan FPGA (Altera Cyclone) di dalam zFAS menunjukkan upaya Audi untuk menyimpan aset perangkat lunaknya sendiri yang telah dikembangkannya.

Selama 18 bulan terakhir, beberapa OEM terkemuka telah mulai mengisyaratkan keinginan mereka untuk mengembangkan chip otomotif mandiri mereka sendiri seperti yang dari Tesla. Pendekatan ini memungkinkan mereka untuk menentukan nasib mereka sendiri dalam hal pengembangan perangkat keras dan perangkat lunak. Namun, mengingat tingginya biaya pengembangan chip, tidak jelas apakah produsen mobil OEM harus melakukan ini sendiri.

Aspek penting lain dari A8 adalah bahwa Audi adalah yang pertama di antara semua OEM otomotif yang meluncurkan kendaraan komersial di jalan menuju otonomi.

Pada saat peluncuran A8, teknologi di dalam mobil disajikan sebagai "terobosan di bidang mengemudi otomatis," dengan sistem Pilot Jam Lalu Lintas. Diasumsikan bahwa ketika sistem Pilot Jam Lalu Lintas diaktifkan, seseorang dibebaskan dari kebutuhan untuk mengontrol aliran, di mana Anda sering perlu gas dan berhenti.

Namun, rencana terbaik ini dihadapkan dengan masalah transfer kontrol (untuk memperingatkan dan melibatkan orang yang terganggu dalam situasi ketika komputer tidak dapat mengatasinya), yang sejak awal ditunjukkan oleh konsep mobil tingkat ketiga.

Hari ini, A8 melakukan perjalanan ke jalan-jalan, tetapi tidak satu pun dari mobil ini yang telah mengaktifkan dan berfungsi otonomi tingkat 3.

Namun, ini bukan klaim Audi. A8 membuat industri otomotif mengerti apa yang dihadapinya. Para pemimpin industri harus berurusan dengan semua peraturan, teknis, perilaku, hukum, dan komplikasi bisnis sebelum mereka dapat berbicara tentang masa depan utopis dengan kendaraan tak berawak. Ini sebagian menjelaskan minat yang berkembang dalam mengembangkan standar keselamatan di antara OEM mobil, pemain pasar terkemuka, pemasok chip, serta perusahaan teknologi dan layanan (seperti Waymo dan Uber).

A8 di bawah tenda


Tantangan bagi pembuat mobil tidak lagi untuk menawarkan kecepatan maksimum atau akselerasi yang lebih baik dari nol hingga 100 km / jam, tetapi untuk memberikan bantuan pengemudi yang semakin canggih dan sistem mengemudi yang otonom. Ini adalah tujuan Audi A8 dengan sistem mengemudi otonom tingkat ketiga, yang pertama menggunakan lidar.

Sensor A8 juga termasuk kamera, radar, dan sensor ultrasonik. Audi A8 akan mengatasi mengemudi di jalan tersibuk tanpa intervensi pengemudi. Audi menunjukkan bahwa pengemudi selalu dapat memegang kemudi dan, tergantung pada undang-undang dan peraturan setempat, dapat terlibat dalam kegiatan lain, seperti menonton TV. Kendaraan dapat menyelesaikan sebagian besar masalah yang timbul di jalan, tetapi diperlukan intervensi manusia (Gbr. 1).

gambar

Gambar 1: Elemen-elemen kunci dari Audi A8

Fro mengomentari daftar teknologi inovatif Audi A8: "Audi adalah mobil pertama dengan tingkat otonomi ke-3." Sistem Pilot Lalu Lintas yang dipasang pada Audi A8 bertanggung jawab untuk mengemudi dalam aliran lambat dengan kecepatan hingga 60 km / jam di jalan raya dan jalan raya, menggunakan kombinasi sensor dan pemindai laser pertama di dunia. (Catatan: fungsi level ketiga ini masih belum diaktifkan).

Platform Otonomi dan Komputasi Level 3


Teknologi digital dapat melakukan tugas yang sama dengan pengemudi, sambil memberikan keamanan yang lebih besar dan kenyamanan berkendara. Tujuan jangka panjangnya adalah menciptakan jalan yang sepenuhnya jaringan - sebuah jaringan cerdas otomotif. Kemacetan lalu lintas dan polusi lingkungan akan berkurang, yang akan mengarah pada peningkatan keamanan yang signifikan.

Mengemudi otonom menjadi topik yang semakin relevan di dunia otomotif; Agenda adalah berita tentang kemajuan dan inovasi di bidang ini. Level 3 yang digunakan untuk Audi A8 ditandai dengan mengemudi yang sangat otomatis. Sistem ini mampu menyelamatkan pengemudi dari kebutuhan untuk kontrol konstan atas gerakan longitudinal dan melintang mobil.

Fro berkata, "Audi A8 terdiri dari berbagai sensor dan pengontrol zFAS dengan empat prosesor yang dirakit oleh Aptiv." zFAS (Gbr. 2) adalah platform komputasi terpusat pertama. Komputer sebagai unit sentral memproses secara real-time sinyal sensor ultrasonik (depan, belakang dan samping), kamera 360 derajat (cermin spion depan, belakang dan samping), radar jarak menengah (di sudut manapun), serta data dari radar pemindai jarak jauh dan laser di bagian depan kendaraan.

gambar

Gambar 2: Pengontrol Aptiv zFAS

Sekelompok prosesor di zFAS


Salah satu prosesor yang membentuk platform adalah Nvidia Tegra K1, yang digunakan untuk pengenalan lampu lalu lintas, deteksi pejalan kaki, peringatan tabrakan, deteksi cahaya, dan pengenalan jalur. Tegra K1 dengan 8-layer PCB berisi 192 core Cuda, sebanyak Nvidia terintegrasi ke dalam satu modul SMX di dalam GPU Kepler yang saat ini ada di pasaran (Gambar 3) dengan dukungan untuk DirectX 11 dan OpenGL 4.4.

gambar

Gambar 3: Nvidia Tegra K1

Kehadiran prosesor yang sangat kuat di dalam mobil sangat penting dalam hal jumlah sensor yang ada di dalamnya. Prosesor Intel / Mobileye EyeQ3 bertanggung jawab untuk pemrosesan gambar. Untuk memenuhi kebutuhan energi dan kinerja, sistem chip EyeQ dirancang menggunakan stamping yang lebih halus. Berbicara tentang Eye3, Mobileye menggunakan 40 nm CMOS, sementara perusahaan akan menggunakan sistem generasi ke-5 FinFET 7 nm berdasarkan chip EyeQ5. Setiap chip EyeQ dilengkapi dengan akselerator yang seragam dan sepenuhnya dapat diprogram; selain itu, setiap jenis akselerator dioptimalkan untuk keluarga algoritma sendiri.

Anehnya, Nvidia Tegra K1 dan Mobileye EyeQ 3 tidak dapat mengatasi semua tugas ADAS yang diharapkan untuk mobil level 3. Di dalam zFAS, ada Altera Cyclone untuk preprocessing data dan Infineon Aurix Tricore untuk memantau operasi keamanan. Rangkaian perangkat FPGA Altera Cyclone didasarkan pada 1,5 V, 0,13 mikron, multilayer copper static RAM, dengan kepadatan hingga 20.060 elemen logika dan memiliki hingga 288 kbps RAM.

Arsitektur Infineon Aurix dirancang untuk mengoptimalkan kinerja di pembangkit listrik dan sistem keamanan otomotif. TriCore adalah arsitektur mikrokontroler pemrosesan sinyal digital single-core 32-bit tunggal terpadu pertama yang dioptimalkan untuk sistem tertanam waktu nyata.

Sensor di Audi A8


Di dunia otomotif, sistem bantuan pengemudi yang canggih telah menjadi keharusan bagi semua mobil baru yang menginginkan peringkat Euro NCAP yang lebih tinggi. Pada halaman pertama, pada Gambar 1, kami dapat menemukan daftar terperinci perangkat Audi A8 yang ditemukan oleh System Plus. "Produsen sedang mengembangkan radar yang semakin efisien, kita dapat membedakan sejumlah perusahaan di pasar: Aptiv, Veoneer, ZF, Valeo, Bosch, Mando, Denso, dan Ainstein," kata Fro.

Secara khusus, pada Audi A8 kita dapat melihat kamera night vision Autoliv generasi ke-3, Kamera Depan Aptiv Lane Assist, pemindai laser Valeo Scala, radar jarak jauh Bosch LRR4 77GHz, Aptiv R3TR 76 GHz sebagai radar jarak menengah, dipasang ke kanan dan kiri di depan dan belakang mobil. "

Kamera night vision Autoliv terdiri dari dua modul - kamera dan prosesor jarak jauh (Gbr. 4). Autoliv infrared night-vision kamera terdiri dari microbolometer piksel 17-piksel beresolusi tinggi FLIR berdasarkan vanadium oksida ISC0901. Perangkat ini didasarkan pada pendekatan rekayasa dengan sistem optik yang kompleks dan sistem pemrosesan numerik modern berdasarkan pada array PPVM dan algoritma khusus.

gambar

Gambar 4: Kamera Mobil Night Vision Autoliv Generasi ke-3

Kamera depan Aptiv Lane Assist dipasang pada kaca spion dan memiliki jangkauan 80 meter dengan frekuensi 36 bingkai / detik. Kamera menggunakan sensor gambar CMOS 1,2 megapiksel yang disediakan oleh On Semiconductor dan mikrokontroler PIC 8-bit dari Microchip. Unit kontrol zFAS menyediakan kontrol perangkat lunak untuk pemrosesan gambar dan pengenalan menggunakan chip pemrosesan Mobileye EyeQ3 (Gbr. 5).

gambar

Gambar 5: Papan sirkuit papan kamera depan bantuan Aptiv Lane

LRR4 adalah radar multi-mode dengan enam antena tetap Bosch. Empat antena yang terletak di tengah menyediakan perekaman lingkungan berkecepatan tinggi, menciptakan sinar terfokus dengan sudut bukaan ± 6 derajat dengan gangguan minimal dengan lalu lintas di jalur yang berdekatan. Di medan dekat, dua antena LRR4 eksternal memperluas bidang pandang hingga ± 20 derajat, memberikan jangkauan 5 meter kemampuan untuk mendeteksi kendaraan yang masuk atau meninggalkan jalur dengan cepat (Gbr. 6).

gambar

Ara. 6: Sensor radar jarak jauh (Gambar: System Plus).

Sensor radar jarak pendek Aptiv terdiri dari dua pemancar dan empat saluran penerima dan beroperasi pada pita frekuensi 76-77 GHz, yang merupakan standar untuk radar mobil. Papan sirkuit menggunakan sirkuit terpadu microwave monolitik (MMIC) dan resonator pandu gelombang. Pada substrat papan sirkuit tercetak (RF) frekuensi radio (RF), digunakan laminasi berbasis hidrokarbon keramik yang diperkuat kaca yang tidak mengandung PTFE (Gbr. 7 dan 8).

gambar

Gambar 7: Aptiv R3TR 76 GHz Tinjauan Radar Jangka Pendek Gambar 8: Papan Elektronik Radar R3TR 76 GHz Aptiv

gambar



Teknologi Lidar


Elemen kunci dari Audi A8 adalah LIDAR. Ini adalah pertama kalinya produsen mobil menggunakan pemindai laser. Lidar ini didasarkan pada sistem mekanis dengan cermin yang berputar dan panjang gelombang 905 nm dan menggunakan teknologi radiasi di tepinya. Perangkat ini memiliki jangkauan 150 meter dengan sudut pandang 145 ° secara horizontal dan 3.2 ° secara vertikal. Perangkat kontrol motor terdiri dari stator, rotor dengan drive kontrol, dan sensor Hall MPS40S untuk deteksi gerakan. Sensor Hall mengubah tegangan outputnya sebagai respons terhadap medan magnet. Ini adalah solusi jangka panjang, karena tidak ada bagian mekanik yang bisa aus seiring waktu. Sirkuit terintegrasi mengurangi ukuran sistem dan kompleksitas relatif implementasi (Gbr. 9, 10, 11).

Sistem Lidar didasarkan pada waktu penerbangan (ToF), yang memungkinkan pengukuran peristiwa terkait waktu yang akurat (Gbr. 12). Perkembangan terkini telah memungkinkan terciptanya beberapa sistem lidar multipath yang membentuk gambar tiga dimensi akurat dari lingkungan di sekitar kendaraan. Informasi ini digunakan untuk memilih manuver mengemudi yang paling cocok.

gambar

Gambar 9: Pemindai laser (Gambar: System Plus)

gambar

Gambar 10. Di dalam pemindai laser

gambar

Gambar 11: Diagram blok pemindai laser

gambar

Gambar 12: Bagan fungsional waktu penerbangan (Gambar: Maxim Integrated)

Laser radiasi tepi adalah bentuk laser semikonduktor yang asli dan masih banyak digunakan. Panjang resonansi mereka memungkinkan untuk mencapai gain tinggi. Sinar laser di dalam struktur biasanya diarahkan ke sistem pandu gelombang homogen ganda. Tergantung pada sifat fisik pandu gelombang, dimungkinkan untuk mencapai output dengan kualitas balok tinggi, tetapi daya keluaran terbatas atau daya keluaran tinggi, tetapi kualitas balok rendah (Gbr. 13).

gambar

Gambar 13: Edge Laser Diode

Laser yang digunakan dalam sistem lidar memiliki paket tipe TO 3-pin dengan area matriks 0,27 mm2, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 13. Kekuatan laser adalah 75 watt dan memiliki diameter 5,6 mm. "Itu mungkin dibuat oleh Sheaumann untuk komponen laser pada plat 100mm," kata Fro. Perangkat yang cocok menggunakan avalanche photodiode (APD) untuk menerima sinar laser setelah melewati dua lensa - satu mentransmisikan dan satu menerima. "APD mungkin dibuat oleh sensor pertama pada pelat 150 mm dengan paket FR4 LLC 8-pin dan area koneksi 5,2 mm (Gambar 14)," kata Frau.

APD adalah fotodioda kecepatan tinggi yang menggunakan photomultiplier untuk menghasilkan sinyal noise rendah. APD mencapai rasio signal-to-noise yang lebih baik daripada fotodioda PIN, dan dapat digunakan dalam berbagai aplikasi (seperti pengukur jarak presisi tinggi dan detektor cahaya rendah). Dari sudut pandang elektronik, APD membutuhkan tegangan balik yang lebih tinggi dan pertimbangan yang lebih rinci dari karakteristik penguatan yang bergantung pada suhu.

gambar

Gambar 14: Longsor Photodiode (APD)

Selain dua unit laser dan kontrol gerak, peralatan kontrol juga terdiri dari papan utama yang terdiri dari ARM Cortex-A9 Xilinx XA7Z010 SoC prosesor dual-core, mikrokontroler STMicroelectronics SPC56EL60L3 32-bit dan sistem manajemen daya yang terdiri dari regulator step-down sinkron dari ADI, dua saluran penguat cerdas. sakelar daya dari Infineon, chip step-down tiga monolitik dengan LDO dari ADI dan chip Driver Sensorless Fan tiga fase dari Allegro. Protokol FlexRay menyediakan pertukaran data. Sistem FlexRay terdiri dari beberapa unit kontrol elektronik, yang masing-masing dilengkapi dengan pengontrol yang mengontrol akses ke satu atau dua saluran komunikasi.

Penghitungan biaya satu sistem lidar dengan volume> 100.000 unit / tahun dapat mencapai 150 dolar AS, sementara sebagian besar terhubung dengan papan unit utama dan laser (Gambar 15).

gambar

Gambar 15: Peralatan Pemindai Laser yang Dibongkar

Dalam sebuah proyek yang menggunakan lidar, penguat transimpedansi adalah bagian terpenting dari sistem elektronik. Kebisingan rendah, gain tinggi, dan pemulihan cepat membuat perangkat baru ini ideal untuk aplikasi otomotif. Untuk mencapai kinerja maksimum, desainer harus memberi perhatian khusus pada pemasangan dan integrasi rangkaian, panjang gelombang, dan penyelarasan optik-mekanis. Sirkuit terpadu ini memenuhi persyaratan keselamatan otomotif paling ketat sesuai dengan kualifikasi AEC-Q100.


gambar

Tentang ITELMA
- automotive . 2500 , 650 .

, , . ( 30, ), -, -, - (DSP-) .

, . , , , . , automotive. , , .

Baca lebih banyak artikel bermanfaat:

More articles:


All Articles