奥迪A8的L3级自动驾驶系统学习笔记

近日从网上看到SystemPlus对奥迪A8进行了拆解分析，从系统架构角度分析了一下，做个笔记。

顶着全球首辆量产L3级自动驾驶车型光环的奥迪A8走下神坛，虽然我们不再可能驾乘到搭载L3级自动驾驶的奥迪A8，但是奥迪这一趟雷趟过来，作为是在沙滩上的前浪，还是能有一些警示意义的。

1、奥迪A8的L3系统架构

安装在奥迪A8上的TrafficJamPilot系统使用传感器融合技术和世界上第一台激光扫描仪，负责对高速公路和高速公路上以60km/h的速度缓慢行驶的交通进行驾驶管理，而无需驾驶员干预。奥迪（Audi）规定，驾驶员可以始终保持双手不离开方向盘，并且可以根据当地法律法规进行其他活动，例如在车上看电视。车辆可以执行大多数驾驶任务，但仍然需要人工控制。

TrafficJamPilot系统的控制核心是zFAS控制器，车辆的前后及两侧一共布置了12个超声波传感器、4个360度全景摄像头，车辆前部配置了1个远程雷达、1个红外摄像机、以及1个激光雷达。

2、zFAS控制计算平台

zFAS算得上是业界首款商用的集中式计算平台。它要负责处理来自超声波传感器（前置、后置与侧置）、360度摄像头（前置、后置与侧置）、中程雷达（每个角度）、远程雷达及激光雷达的实时数据。

组成zFAS的四块芯片是来自NVIDIA的TegraK1，MobileyeEyeQ3AlteraCyclone（FPGA），以及InfineonAurixTricore。

zFAS传感器处理器是NvidiaTegraK1，用于交通信号识别，行人检测，碰撞警告，光检测和车道识别。具有八层PCB的TegraK1集成了192个Cuda内核，与Nvidia集成到目前市场上的开普勒GPU中支持DirectX11和OpenGL4.4的单个SMX模块中的数量相同。

英特尔/Mobileye的EyeQ3负责图像处理。为了满足功耗和性能目标，EyeQSoC通过使用更精细的几何体进行设计。在Eye3中，Mobileye使用40nmCMOS，而该公司将在第五代SoCEyeQ5中使用7nmFinFET。每个EyeQ芯片均具有异构的完全可编程的加速器。每个加速器类型都针对其自己的算法系列进行了优化。

AlteraCyclone用于数据预处理，AlteraCyclone系列FPGA器件基于1.5V，0.13m的全层铜SRAM工艺，具有高达20,060个逻辑单元（LE）的密度和高达288kbit的RAM。

InfineonAurixTricore用于安全监控。英飞凌Aurix架构实现了汽车行业动力总成和安全应用中的性能优化。TriCore是第一个为实时嵌入式系统优化的统一的单核32位微控制器-DSP架构。

在奥迪A8中采用了Autoliv的第三代汽车夜视摄像头；Aptiv的车道辅助前置摄像头；法雷奥Scala激光扫描仪；博世LRR477GHz长距离雷达传感器；AptivR3TR76GHz是中距离雷达的右前方左；左/右后Autoliv夜视摄像机由两个模块组成：摄像机和一个远程处理单元。

3、Autoliv的第三代汽车夜视摄像头

Autoliv的红外夜视摄像机由FLIR的17μm像素高清氧化钒微测辐射仪ISC0901组成。

4、Aptiv的车道辅助摄像头

Aptiv的车道辅助摄像头安装在后视镜上，可提供80米的范围和36张图像/秒的帧。该相机使用安森美半导体提供的1.2兆像素CMOS图像传感器和8位MicrochipPIC微控制器。

5、博世LRR4多模式雷达

LRR4是一种多模式雷达，带有六个来自博世的固定雷达天线。四个居中排列的天线提供了对环境的高速记录，创建了聚焦光束，其孔径角为±6度，并且在相邻车道中的交通干扰最小。在近场中，LRR4的两个外部天线将视场扩大到±20度，范围为5米，能够快速检测进入或离开车道的车辆。

6、Aptiv的短程雷达

Aptiv的短程雷达传感器由两个发射器通道和四个接收器通道组成，并在76-77GHz频带内运行，这是汽车雷达应用的标准配置。PCB使用单片微波集成电路（MMIC）和腔波导。

7、法雷奥激光雷达

奥迪A8上的一大创新就是率先搭载了法雷奥的激光雷达。这是一款基于机械系统的激光雷达，辅以旋转镜技术和905nm波长的边缘散射技术。这款激光雷达射程为150米，水平视场角145°，垂直视场角3.2°。电机控制单元则由带有控制驱动器的定子和转子以及用于运动检测的MPS40S霍尔传感器组成。霍尔效应传感器会根据磁场而改变其输出电压。这是一个长效的解决方案，因为没有机械零件会随着时间的流逝而磨损。集成的软件包减少了系统的大小和实现的相对复杂性。

激光雷达系统基于飞行时间（ToF），可测量精确的计时事件。最新的发展已经看到了几种多光束激光雷达系统，它们可以生成车辆周围环境的精确三维图像。该信息用于选择最合适的驾驶操作。

据预估这种激光雷达技术每年每超过10万单位的成本可能达到150美元，其中很大一部分与主机板和激光器有关。

SystemPlus的拆解并不只是简单为了逆向工程或识别硬件配置。SystemPlus还针对A8进行了「逆向成本计算」，即估计奥迪采购特定组件和制造产品所必须付出的成本。据SystemPlus的研究显示，zFAS60%的成本（约290美元）都花在了半导体上。这个研究结果让人诧异。因为现代车辆上80%-85%都是电子产品，但成本普遍都不高。

易车号作者提供文章