近年來,汽車一直作為中國國內發展迅猛的一塊市場,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和各個機械部件結合的產物。電子系統影響機械部件,機械部件的運動又將信號反傳給電子系統進行處理……在這一系列的循環往復中,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——ADAS系統。
ADAS(Advanced Driving Assistant System),也叫自動駕駛系統、高級駕駛系統。該系統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境,收集數據,進行靜態、動態物體的辨識、偵測與追蹤,并結合導航儀地圖數據,進行系統的運算與分析,從而預先讓駕駛者察覺到可能發生的危險,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的實現則需要ADAS結合車聯網、云計算技術實現。目前已實現Level1、 Level2 的商業化。在不久的將來,也會迎來Level3以上的商業化。
在整個ADAS系統中,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、大陸等行業領先公司手中。
而芯片、算法在ADAS系統中至關重要,行業集中度高,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度環視攝像頭”之類的系統,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?
(圖片來源于網絡)
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。
如上圖,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。可見,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,作為業內的專業電感提供商,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,自動駕駛系統是近幾年汽車電子化進程中的重要系統,同時需要配合車聯網,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。更多村田應用和產品信息,請掃描以下二維碼關注村田微信公眾號。
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原文標題:汽車自動駕駛系統的電子化進程
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