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ADAS技术发展

江南的风
2025-09-11 / 0 评论 / 0 点赞 / 2 阅读 / 5673 字 / 正在检测是否收录...

ADAS(高级驾驶辅助系统)的技术架构正在经历深刻的变革,其发展趋势主要体现在从分布式到集中式的转变、感知技术的融合与创新、决策规划的智能化升级,以及支撑这一切的硬件和通信基础设施的演进。

🧠 一、从分布式到集中式:计算架构的演进

ADAS的技术架构正从传统的​​分布式ECU(电子控制单元)​​ 向 ​​域控制器(Domain Controller)​​ 和 ​​中央计算平台(Central Computing Platform)​​ 演进。

  • ​分布式架构(1R1V)​​:早期ADAS采用分布式架构,各个功能(如自适应巡航、车道保持)由独立的ECU控制,传感器与特定功能绑定。这种架构虽然易于开发,但系统冗余、资源利用率低,且主机厂对供应商依赖性强。

  • ​域控制器架构​​:将多个功能整合到更强大的域控制器中(如自动驾驶域、座舱域),实现了传感器数据的集中处理和融合。例如,特斯拉的Hardware架构和大众的ICAS1都是这方面的实践。这降低了系统复杂度,提高了数据交互效率。

  • ​中央计算+区域控制​​:这是更进一步的架构,由一个或少数几个高性能中央计算单元(如英伟达Orin、高通Snapdragon Ride)负责核心的感知、决策和规划,周边的区域控制器(Zonal Controller)负责执行和接口管理。这种架构​​简化了线束,降低了重量和成本,并且更易于进行OTA(空中下载)软件升级​​。

👁️ 二、感知技术:多模态融合与“无图化”发展

感知层是ADAS的基础,其发展趋势是追求更精准、更可靠、更全面的环境感知能力。

  • ​多传感器融合(Multi-Sensor Fusion)​​:为了弥补单一传感器的局限性,融合摄像头、毫米波雷达、激光雷达(LiDAR)、超声波雷达等不同传感器数据已成为主流方案。融合策略也在进化:

    • ​后融合(Late Fusion)​​:各传感器先独立处理数据生成目标列表,再进行融合。计算负载小,但信息损失较大。

    • ​前融合(Early Fusion)​​:在原始数据层或特征层进行融合(如Waymo Multimodal Fusion),能保留更多信息,提升感知鲁棒性,但对带宽和算力要求极高。

  • ​BEV(鸟瞰图)+ Transformer​​:这是一种革命性的感知范式。通过Transformer模型,将不同视角、不同类型的传感器数据统一转换成BEV视角下的特征表达,让车辆获得“上帝视角”,极大地提升了障碍物检测、车道线识别和空间理解的准确性。华为ADS 2.0、小鹏XNGP等都采用了此类技术。

  • ​“无图化”趋势​​:过去高级别辅助驾驶严重依赖高精地图,但其制作成本高、更新慢。当前趋势是通过强大的感知算法(如BEV+Transformer)实时生成“语义地图”或“动态高精地图”,逐步降低甚至摆脱对预制高精地图的依赖。华为ADS 2.0和小鹏XNGP都已实现了城市导航辅助驾驶(City NOA)的无图化。

  • ​通用障碍物检测(GOD)​​:例如华为ADS 2.0采用的GOD网络,能够识别白名单之外的异形物体(如掉落的路障、奇葩的事故车),应对中国特有的复杂路况(如特殊路障、异形车),增强了系统对未知或罕见障碍物的处理能力。

🧩 三、决策与规划:走向端到端智能

决策规划层正从基于规则的算法向数据驱动的人工智能模型演进。

  • ​规则引擎与机器学习结合​​:传统决策规划多基于规则引擎(IF-THEN)和优化算法(如模型预测控制MPC),并结合机器学习(如Q-Learning)来处理Cut-in等场景。这种方式可解释性强,但难以覆盖所有复杂的长尾场景。

  • ​端到端(End-to-End)大模型​​:这是未来的核心方向。​​端到端模型​​将感知、决策、规控等多个模块整合为一个统一的深度学习模型,直接输入传感器数据,输出车辆的控制指令(如方向盘转角、油门刹车)。它能更好地模仿人类驾驶行为,应对复杂路口等场景,显著降低接管率。特斯拉FSD V12、小鹏XNGP、华为ADS 3.0、蔚来NAD Arch 2.0等都已采用或开始部署端到端模型。

  • ​世界模型(World Model)与预测​​:更先进的系统开始引入“世界模型”来预测周围环境的变化。例如,蔚来的NWM(智能驾驶世界模型)能推演未来多种可能发生的场景,并寻找到最优决策,让车辆有更长远的前瞻性。

⚙️ 四、硬件与通信:算力飙升与高速互联

强大的软件算法需要强大的硬件和通信网络作为基石。

  • ​算力军备竞赛​​:AI芯片算力持续提升,以处理海量传感器数据和复杂模型。英伟达Orin(254 TOPS)、地平线征程系列、特斯拉Dojo D1芯片(专攻训练算力)等不断推高车端和云端的算力水平。

  • ​高带宽低延迟通信​​:

    • ​车载以太网与TSN(时间敏感网络)​​ 正在逐步替代传统的CAN总线,提供千兆甚至万兆的传输带宽,以满足摄像头、4D雷达等高分辨率传感器数据传输的需求,并通过TSN保证关键数据的确定性低延迟(微秒级同步)。

    • ​5G与V2X(车路协同)​​:通过车辆与一切(车、路、人、云)的互联,扩展单车感知边界,弥补盲区,提升整体交通效率和安全性。中国的“车路云一体化”计划正是推动这一发展的重要力量。

🔒 五、安全与可靠性:冗余设计与标准完善

随着系统复杂度提升和自动驾驶等级提高,功能安全和网络安全变得至关重要。

  • ​功能安全(ISO 26262)​​:采用​​冗余设计​​,包括感知冗余(多传感器互为备份)、决策冗余(双计算单元)、执行冗余(线控制动、转向备份)。确保在单点甚至多点故障时,系统能进入最小风险状态。

  • ​预期功能安全(SOTIF - ISO 21448)​​:关注因系统性能局限或误用导致的风险,要求验证已知不安全场景和未知场景。

  • ​网络安全​​:随着车辆互联程度加深,采用加密通信(如TLS)、入侵检测系统(IDS)、安全认证等机制保护车辆免受网络攻击至关重要。

💎 总结

ADAS技术架构的发展是一个系统性工程,其核心趋势是:

  • ​计算集中化​​:从分散到集中,简化结构,利于升级。

  • ​感知融合化与“无图化”​​:多传感器深度融合,BEV+Transformer提供统一视角,降低对高精地图的依赖。

  • ​决策端到端化​​:从规则驱动到数据驱动,用AI大模型应对复杂场景。

  • ​硬件高性能化​​:算力持续提升,高速车载网络成为标配。

  • ​系统安全化​​:通过冗余设计和网络安全措施,确保系统可靠运行。

这些趋势共同推动着ADAS从基础的驾驶辅助,向更高级别的、覆盖全场景的智能驾驶演进。

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