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作為全球第一款 L3 級別的自動駕駛量產車，最近剛剛發(fā)布的新款奧迪 A8 已經吸盡了眼球。就性能而言，某種程度上，這套命名為“奧迪 AI 交通擁堵駕駛系統(tǒng)”的自動駕駛系統(tǒng)確實可如官方所說，“體現(xiàn)奧迪的傳統(tǒng)和未來”，而支撐這套系統(tǒng)的核心卻是那套早在 2014 年就公布的 zFAS，即中央駕駛輔助控制器。
zFAS，是德語 zentrales Fahrerassistenz-Steuergeraet 的縮寫，或許其英文全稱 central driver assistance controller 對其功能反映更為直接，其構造包括前方圖像處理單元（front image processing）、全景圖像處理單元（surround image processing）、傳感器融合主控單元（sensorfusion host）和應用主控單元（application host）四部分。
經過幾代更迭，zFAS 的硬件裝備已經從裝滿后備箱的“龐然大物”，變成了如今可置于車前儲物箱的小“零件”。
圖片來源：汽車之家
圖片來源：汽車之家
當然，這套被稱為“自動駕駛大腦”的中央駕駛輔助控制器并非奧迪一家的功勞。英偉達和 Mobileye 為其提供了計算平臺的 IP，車載以太網的聯(lián)網方案則由奧地利科技公司 TTTech 承擔了下來，最后，奧迪和德爾福完成了設計整合，作為 Tier1 的國際一流企業(yè)，后者也自然承擔了硬件的生產任務。
雖然今年年底奧迪 A8 才正式推向市場，但據雷鋒網了解，早在 2014 年，搭載 zFAS 的奧迪A7 就已經在國內首次上路，不過當時還只是一輛自動駕駛的概念車。
2015 年 5 月的 CES Asia 上，搭載 zFAS 的奧迪 R8 e-tron piloted driving（純電動自動駕駛）超級跑車亮相，同樣，當時奧迪官方也沒能給出該車的具體上市時間。
而根據奧迪自動駕駛工程師薛遲在知乎上的回答，這套中央處理控制器在“2015 年已實現(xiàn)量產”。
通常，一套自動駕駛系統(tǒng)會有多個控制器，攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等產生的駕駛數(shù)據會被分配到各個控制器分別完成處理、計算，zFAS 則是將所有傳感器、硬件、軟件的計算集成在一個大腦中，作為一個超級計算中心，承擔了駕駛輔助系統(tǒng)絕大多數(shù)的計算任務——如果不是所有的話，對車輛的行駛狀況和周圍環(huán)境判斷、處理后，再反饋給自動駕駛輔助系統(tǒng)，最后，用戶直接通過中央界面操作便可實現(xiàn)自動駕駛的所有功能。整套設備所承擔的算力基本可與一輛高配的的中級車相當。
如新款奧迪 A8，在其駕駛輔助系統(tǒng)中，立體攝像頭、雷達、多軸加速傳感器、激光雷達等各種傳感器信號，會融合轉換成一個 360 度的數(shù)字環(huán)境模型，來計算車輛各方面的反應。
這些任務量分別由多個微處理器和微控制器來分擔?；旧?，一個應用處理器就可以解決密集型計算的圖像處理和初級的數(shù)據融合任務，主處理器則負責目標融合、決策、下圖中的車輛聯(lián)網等安全問題。
駕駛輔助系統(tǒng)的域控制器通用視圖
奧迪和英偉達一直關系密切，據雷鋒網了解，這套自動駕駛大腦就使用了后者的 Terga K1 芯片來進行圖像計算。 Terga K1 包含了 192 個顯示處理核心，擁有強大的圖形處理能力。
而為了解決車輛中前置攝像頭、環(huán)繞攝像機雷達等各個傳感器生成的海量數(shù)據，奧迪的 zFAS 特地選擇了兩個處理器來解決數(shù)據處理問題，除了 Tegra K1，還有 Mobileye 的 EyeQ3 處理器。
作為 Mobileye 的 ADAS 及自動駕駛技術的第三代芯片，EyeQ3 是應用最廣泛的駕駛輔助芯片之一，其最著名的合作案例是為特斯拉提供的預防碰撞的圖像分析服務。
兩大芯片的工作是這樣分配的：Tegra K1 處理四個環(huán)繞攝像頭生成的數(shù)據，這些數(shù)據主要用來幫助司機泊車，前置攝像頭和駕駛員監(jiān)控攝像頭數(shù)據則會上傳給 EyeQ3。
另一方面，zFAS 承載著傳感器數(shù)據融合、場景分析、決策與車輛控制的重要任務，因此，除了極強的運算能力，穩(wěn)定性與可靠性也是重中之重。
安全任務依賴的是 Infineon 的 Aurix 多核微控制器，不過，這些任務必須符合諸如 ISO 26262 這樣的安全標準。Aurix 的架構也延續(xù)了既有的機械裝置，兩個核心執(zhí)行相同的聯(lián)網任務，如果結果不匹配，系統(tǒng)就會停止運行。
應用處理器和主處理器主要通過 PCB上的一個高性能以太網轉換器連接，在 Altera Cyclone 5 FPGA 中執(zhí)行，這個芯片主要負責主板上的核心計時和運轉。
剛才說到，zFAS 主板上的以太網是奧地利技術公司 TTTech 提供的確定性以太網，和我們辦公電腦里的以太網不太一樣，其主要服務于高實時性要求控制的網絡。這家公司還推出了中間設備層，以保持平臺在多種虛擬器中安全精準地運轉。這個中間設備可以和汽車水平軟件框架 Autosar 兼容， 而這些虛擬器則會和他們的應用互相嚴格分開，以保證他們沒有重復起作用。
順便說一下 TTTech。TTTech 是奧地利一家以以太網絡為主業(yè)的公司，主導開發(fā)了名為 TTEthernet 的確定性以太網絡。根據汽車之家的報道，早在 2009 年，TTTech 的自動控制系統(tǒng)及確定性以太網就被應用在了波音 787 Dreamliner 上，2013 年，其確定性以太網路技術還被用到了 NASA 的載人航天器 Orion MPCV 上。
不難預測，奧迪的這個自動駕駛大腦將會帶動整個自動駕駛行業(yè)的潮流。本來，降低汽車控制電子組的復雜性是廠商和科技公司們的共同訴求，而不僅是在駕駛輔助方面，OEM 廠商也很有可能將 zFAS 的基礎架構移植到其它像底盤控制這樣的關鍵產業(yè)上，8 個域控制器取代多個專用 ECU 將會逐漸成為各個產業(yè)的發(fā)展趨勢。
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