汽车的未来依赖于数据传输

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汽车的未来依赖于数据传输

(摘自于泰克公司)

国际测试、检查、审核和认证服务提供商 TÜV SÜD 的首席技术官 Dirk Schlesinger 曾说过:“未来的汽车将是车轮上的 PC,但是,却极具挑战性。”

例如,Ford GT 具有 1 亿行代码,相比之下,Windows 10 具有 2700 至 5000 万行可执行代码,再算上主板、显卡和 Office 等应用程序时,代码行数增至 1 亿行。

但是,计算能力不仅使人们反思电子系统:自动化汽车可能配备 15 个传感器组(50 个不同传感器),它们每天生成大约 4,000 GB 或 4 TB 数据:

  • 摄像机生成 20-60 MB/s
  • 雷达需要 10 kB/s 以上的速率
  • Sonar 需要 10-100 kB/s 速率
  • GPS 在 50 kB/s 速率下运行
  • LIDAR 速率范围为 10-70 MB/s

这些数据均需要通过网络传达,自 1986 年起,该网络变为控制器局域网络 (CAN)。 最初,CAN 总线用于在大约 1 Mbps 的最高总线速率和最高 8 字节的数据包有效载荷下在汽车内的 ECU 间传输控制流量。

为了应对大幅的数据增长, CAN 已经完成协议更改,成为最高位速率升至 15 Mbps 且有效载荷升至大约 64 字节的 CAN FD(灵活数据速率) 。

在这些速率下,CAN 仍然无法应付 LIDAR 和摄像机等成像系统。 此外,控制单元必须在 ECU 间传输更多数据,以便协调子系统。 这将迫使汽车网络设计师不仅重新评估速度,还重新评估架构。

为了支持这些数据密集型系统,汽车业已经开发出几款替代品,例如:

  • 总部位于德国卡尔斯鲁厄的面向媒体的系统传输 (MOST) 联盟(最初针对多媒体)已经创建传输速度达到 150 Mbps 的 MOST150。 此额外带宽也使 MOST150 非常适合驾驶辅助技术,例如车道偏离警告、摄像机系统和自适应巡航控制。
  • 另一系统为低压差分信号 (LVDS),它并非专门针对汽车应用开发。 它提供带宽高达 655 Mbps 且使用铜双绞线的高速信号标准。 此较高速度使 LVDS 成为非常吸引汽车摄像机制造商的方案。
  • 最近,制造商已经采用以太网作为兼具高性能带宽和低成本单芯“双绞线”的汽车解决方案。此技术专门用于满足汽车业的严苛车内要求,可以针对多种车内应用进行优化。 这种适合汽车的技术可提供 100Mbps 的高性能带宽。

大多数汽车设计包括这些总线标准中的多个标准,具体取决于特定子系统。 FlexRay 具有严格的延迟和时间特性,因此,它非常适合确定性能至关重要的“线控操纵”应用。 SENT 可以用于与传感器通信。 此外,我们可以预计 CAN 和 LIN 继续用于久经验证的可靠性超出速度需求的应用中。 许多 ECU 不仅用作控制器,还用作网关。

由于高度自动化的联网汽车将依赖多种网络架构, 因此设计师将面临同时测试和排除多种网络技术故障的挑战 。在 IT 数据中心,许多技术更像在本地一样,但在汽车中,它们必须在许多温度和湿度范围内完美运行,承受冲击和振动并在最大程度上保持与其他模块和所处环境的电磁兼容性。

2019年6月23日 19:59
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