三種汽車,一場革命

如今,在加州南灣,你每天都可以看到象徵汽車產業世界性變化趨勢的三種汽車:時髦的特斯拉(Tesla) Model S悄然無聲息的駛過;在後窗貼著‘U’的Uber新型汽車接送乘客;以及在車頂安裝旋轉光達(LiDAR)的新款Lexus SUV正沿著街道自行駕駛,而身處世界任何位置的遠端駕駛人則忙著收集資料。這些日常所見代表著三種同時出現的技術趨勢,正顯著地突破汽車現狀:電動化、連網化和自動化。每一種趨勢均以不同的速度在發展,但這三種趨勢都有一個共同點:軟體!

軟體:改善今日,革新未來

自從2004年以來,普通汽車中的電子元件成本比重已經從20%倍增到40%了。今天的豪華汽車中通常包含100個微處理器,執行1億行軟體程式碼,並控制著從引擎時序到車載資訊娛樂系統中的一切。

我們正處於這樣一個時間點:軟體、感測器和處理器帶來全新的汽車功能,而不只是簡單地將傳統功能從機械控制轉換為電子控制。今天的ADAS系統和明日的自動駕駛系統將完全依賴於軟體,以理解來自感測器、攝影機、網際網路、基礎設施以及其它車輛的資料。

汽車的複雜性提升,改變了汽車價值鏈。電動化、連網化與自動化的趨勢,只是加速其價值朝向提供元件和軟體的公司轉移,並遠離疏於創新的OEM廠商。

這種轉移將帶來兩種影響。首先,軟體將成為關鍵的市場差異化因素,迫使OEM縮短生產週期,並為傳統系統提供支援和升級。其次,朝向軟體轉移有助於後來者在產業中創新,並提高進入門檻。

在配備ADAS的典型汽車中,許多感測器可以為電子控制單元(ECU)提供有關外部駕駛環境的資料,從而實現諸如避免正面碰撞(FCA)等應用。

20161013 Marconi TA31P1 圖1:基本的ADAS架構配備許多感測器,為ECU提供有關駕駛情況的資料

電子控制單元隨即使用軟體判斷是否存在威脅,並啟用煞車致動器(或可能其它措施)以減輕這種威脅。

用於駕駛輔助應用的現有感測器是自動駕駛車的硬體基礎。未來的感測器將會越來越小、越來越快和越來越便宜。但在目前的ADAS系統和未來的完全自動駕駛系統之間,真正的差距在於軟體。無論輸入資料能以多快的速度處理,可讓汽車在複雜駕駛環境中比人類駕駛更高效、更安全駕駛的軟體演算法仍然是最大的挑戰。

可編程元件加速創新

作為溝通專用硬體和創新軟體之間的橋樑,諸如賽靈思(Xilinx)的Zynq-7000 All Programmable SoC等可編程元件已經成為當今最複雜的ADAS系統核心,並快速取代較欠缺通用性的ASSP。在同一元件上整合Zynq SoC的ARM處理器和FPGA邏輯元件,可以協助OEM搭建出高整合度、完全可編程的ADAS平台,這種平台能夠根據汽車產品線進行調整,還能加入新的增強功能,以因適嚴苛且不斷演進的用戶要求。

汽車OEM可以在許多平台配置中發揮Zynq SoC的作用。該元件可用為多感測器、多功能的駕駛輔助平台、高解析的視訊和繪圖平台、汽車連網和連網平台,以及影像處理與辨識平台。

在這些應用中,使用者可以在SoC的邏輯部份實現設計中最複雜和運算最密集的功能演算法,並在板載ARM處理系統中建置連續處理功能。

20161013 Marconi TA31P2 圖2:ADAS軟體演算法必須能夠處理道路類型、速度和威脅的複雜度

他們利用高速I/O連接至感測器,並創建連接至汽車網路的高可靠性連接。用戶還可以利用SoC供應商提供的IP以及其設計工具和開發環境,快速地開發出ADAS平台。

新產品的推出,如Zynq SoC的Zynq UltraScale+ MPSoC版本,可以藉由其它任何晶片架構無法匹敵的可編程設計平台,協助OEM實現更加複雜的融合系統。

消費者的採納與擴散

雖然OEM選擇不同的市場策略推出ADAS和汽車自動駕駛功能,但從2010年開始幾乎每年都持續推出功能越來越強大的ADAS汽車。

20161013 Marconi TA31P3 圖3:諸如「避免交通擁塞輔助」等較簡單的系統將率先推出,緊接著是能夠操控汽車的系統

既然已經能取得這種技術的早期版本,那麼消費者採納的速度有多快呢?

這種相對較高成本的汽車意味著具有ADAS功能的汽車和自動駕駛車的普及率可能比起其它現代技術稍慢一些,但仍然較傳統汽車的普及率更快得多。

正如其它新技術的採納一樣,先驅者和早期採納者將有助於配置ADAS的汽車早期推廣,一旦安全優勢得到證明、成本也進一步降低,就會逐漸被大多數的消費者接受。這意味著普及率來自其所具有的優勢,而不是受制於成本。

為了證明這個結論,市場諮詢公司Marconi Pacific針對ADAS和自動駕駛進行了消費者調查。結果顯示,最初吸引消費者的是這種技術的安全性和便利性。安全性將是家庭採納的主要動機,因為他們將會瞭解配備ADAS的汽車如何避免導致乘客傷害甚至致死的碰撞。

另外一個重要的動力來自時間的重複利用。能夠在高速公路上定速巡航、同時不需要把太多注意力放在道路上,將是加速這一需求的重要推動力。

Marconi Pacific已經建立了一個新技術擴散模型,更能有效地理解導入這種技術進展的步伐以及消費者的接受度。這種模型是基於情境的,且具有許多輸入。關鍵因素包括汽車年銷售量、ADAS技術的導入日期以及車輛汰舊換新預測等。

結果相當驚人。根據該模型發現,到2035年,所有細分市場中將有超過50%的汽車和85%的新車銷售都將是配備ADAS的汽車或自動駕駛車。

20161013 Marconi TA31P4 圖4:當消費者體認識到安全與便利等優點時,ADAS和自動駕駛車(AV)技術將創造另一波銷售高峰

當然,不同層級的ADAS和自動駕駛將對社會產生不同的影響,包括每年發生碰撞的次數減少程度、對於交通擁塞的影響以及對於共乘或Uber等服務的影響等都不相同。

20161013 Marconi TA31P5 圖5:根據該模型預測,ADAS/AV技術的累積銷售量將在2035年達到汽車總銷售量的85%

汽車生態系統意義

汽車領域及其相關產業形成了一個很大的生態系統,並滲透至全球經濟。從表1可以看出ADAS和自動駕駛不僅對汽車也對許多週邊產業帶來重大影響。

隨著電動化、連接能力和自動化方面的創新不斷突破現狀,不僅OEM感受到這一波效應,其它許多領域和以往圍繞著傳統個人汽車構建的商業也感受到了。能夠迅速抓住機會的公 司即將取得成功,而延遲導入技術者將註定失敗。

20161013 Marconi TA31P6 表1:ADAS和自動駕駛車將在汽車與許多產業帶來創新

(參考原文:The coming revolution in vehicle technology and its implications,by Thomas Gage & Jonathan Morris)