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汽车自动驾驶系统的电子化进程

2019-09-14 19:35:02·  来源：村田中文技术社区  
　
近年来，汽车一直作为中国国内发展迅猛的一块市场，为我国的GDP的增长作出了巨大贡献。随着汽车的不断电子化与系统化，汽车也不再是一个单纯的机械，而是成为了
近年来，汽车一直作为中国国内发展迅猛的一块市场，为我国的GDP的增长作出了巨大贡献。
 
随着汽车的不断“电子化”与“系统化”，汽车也不再是一个单纯的机械，而是成为了多种电子系统和各个机械部件结合的产物。电子系统影响机械部件，机械部件的运动又将信号反传给电子系统进行处理……在这一系列的循环往复中，需要我们”驾驶人员“来做的事情就会越来越少，我们的双手与双脚逐渐被解放。
 
而这，就是这两年逐渐兴起的新兴汽车电子系统——ADAS系统。
 
ADAS（Advanced Driving Assistant System），也叫自动驾驶系统、高级驾驶系统。该系统利用安装在车上的各式各样传感器，在汽车行驶过程中随时来感应周围的环境，收集数据，进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，并结合导航仪地图数据，进行系统的运算与分析，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。
 
根据NHTSA（美国高速公路管理局）的定义，我们将自动驾驶分为Level0-Level4一共5个阶段， Level0-Level2 属于ADAS的普及推广阶段， Level3-Level4的实现则需要ADAS结合车联网、云计算技术实现。目前已实现Level1、 Level2 的商业化。在不久的将来，也会迎来Level3以上的商业化。
 
在整个ADAS系统中，主要的关键技术有：传感器技术(摄像头、雷达)，芯片与算法。
 
其中，摄像头核心部件CMOS感光芯片主要掌握在以索尼、三星为代表的日韩企业中。
 
雷达分为超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达。超声波雷达技术门槛较低，供应商较多；激光雷达成本高昂，未商业化；毫米波雷达成本在两者之间，技术门槛较高，主要掌握在ZF TRW、博世、大陆等行业领先公司手中。
 
而芯片、算法在ADAS系统中至关重要，行业集中度高，主要有Mobileye、 ADI等公司。
 
而我们日常生活中接触的“前视摄像头”、“360度环视摄像头”之类的系统，实际功能上已经接近于我们的ADAS用摄像头了。
而说到摄像头，作为一个遍布于车身四周的小玩意儿，又需要供电又需要向车载主机传送数据，线束电缆弯弯绕绕设计起来特别麻烦。如何才能降低这部分设计成本呢？
 
SerDes芯片应运而生了。
SERDES是英文SERializer(串行器)/DESerializer(解串器)的简称。它是一种主流的时分多路复用(TDM)、点对点(P2P)的串行通信技术。即在发送端多路低速并行信号被转换成高速串行信号，经过传输媒体(光缆或铜线)，最后在接收端高速串行信号重新转换成低速并行信号。这种点对点的串行通信技术充分利用传输媒体的信道容量，减少所需的传输信道和器件引脚数目，提升信号的传输速度，从而大大降低通信成本。
 
SerDes可以大大节省线束成本，但是电源线无法省略，一辆车4个摄像头，就需要至少8根线来连接，设计起来也挺麻烦的。
 
于是，PoC电路就应运而生了。
 
PoC (Power over Coax) 即同轴线传输电力，将电源部分的直流电耦合到传输信号用的同轴线上，到了接收端再通过一个biasT电路将信号与电源分开，就可以省下好多电源线。

电源线通过PoC filter耦合到中间的绿色同轴线上，再到了摄像头那一端之后被重新分割到DCDC中。
目前SerDes的设计厂商主要有TI、MAXIM、Ambarella等。各家的信号频率和能接受的损耗不同，因此每家的PoC电路都有一定差异。
但是PoC电路，最重要的还是要看它的对数据信号的隔离效果。而这个隔离效果就需要通过实测或者仿真得出。
 
上图是MAXIM的96705芯片的参考设计建议的PoC部分隔离度仿真模型。可见，对于1MHz-1GHz的信号，参考设计中的PoC电路对其产生了约大于500ohm的阻抗。
 
这个阻抗到底够不够这个见仁见智，但是PoC的电路最重要的就是“拒绝信号流入”，因此这个方案毫无疑问从原理上说是没有问题的。
 
主要起到隔离作用的，就是上图所示的3个电感L1-L3。
村田，作为业内的专业电感提供商，也有专门为上述PoC电路设计的电路方案，可以支持各家厂商的SerDes芯片，包括且不仅有：
  • TI FPDlinkIII（913、933、953）
  • MAXIM GSML1，GSML2（96705、9275、9295）
  • Amba B6
村田还可提供客制化仿真服务，能够直观看到您选定的方案的阻抗效果。
 
综上所述，自动驾驶系统是近几年汽车电子化进程中的重要系统，同时需要配合车联网，5G通信等新技术，将成为汽车市场中大家关注的热点，村田也希望通过提供差别化的产品和技术服务来满足客户的需求。 
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