作為全球第一款 L3 級(jí)別的自動(dòng)駕駛量產(chǎn)車，最近剛剛發(fā)布的新款?yuàn)W迪 A8 已經(jīng)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(dòng)駕駛系統(tǒng)確實(shí)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(duì)其功能反映更為直接，其構(gòu)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(yīng)用主控單元（application host）四部分。

經(jīng)過幾代更迭，zFAS 的硬件裝備已經(jīng)從裝滿后備箱的“龐然大物”，變成了如今可置于車前儲(chǔ)物箱的小“零件”。

    圖片來源：汽車之家

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當(dāng)然，這套被稱為“自動(dòng)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(dá)和 Mobileye 為其提供了計(jì)算平臺(tái)的 IP，車載以太網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)方案則由奧地利科技公司 TTTech 承擔(dān)了下來，最后，奧迪和德爾福完成了設(shè)計(jì)整合，作為 Tier1 的國際一流企業(yè)，后者也自然承擔(dān)了硬件的生產(chǎn)任務(wù)。 

雖然今年年底奧迪 A8 才正式推向市場(chǎng)，但據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，早在 2014 年，搭載 zFAS 的奧迪A7 就已經(jīng)在國內(nèi)首次上路，不過當(dāng)時(shí)還只是一輛自動(dòng)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(dòng)自動(dòng)駕駛）超級(jí)跑車亮相，同樣，當(dāng)時(shí)奧迪官方也沒能給出該車的具體上市時(shí)間。

而根據(jù)奧迪自動(dòng)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(shí)現(xiàn)量產(chǎn)”。

通常，一套自動(dòng)駕駛系統(tǒng)會(huì)有多個(gè)控制器，攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等產(chǎn)生的駕駛數(shù)據(jù)會(huì)被分配到各個(gè)控制器分別完成處理、計(jì)算，zFAS 則是將所有傳感器、硬件、軟件的計(jì)算集成在一個(gè)大腦中，作為一個(gè)超級(jí)計(jì)算中心，承擔(dān)了駕駛輔助系統(tǒng)絕大多數(shù)的計(jì)算任務(wù)——如果不是所有的話，對(duì)車輛的行駛狀況和周圍環(huán)境判斷、處理后，再反饋給自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)，最后，用戶直接通過中央界面操作便可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的所有功能。整套設(shè)備所承擔(dān)的算力基本可與一輛高配的的中級(jí)車相當(dāng)。

如新款?yuàn)W迪 A8，在其駕駛輔助系統(tǒng)中，立體攝像頭、雷達(dá)、多軸加速傳感器、激光雷達(dá)等各種傳感器信號(hào)，會(huì)融合轉(zhuǎn)換成一個(gè) 360 度的數(shù)字環(huán)境模型，來計(jì)算車輛各方面的反應(yīng)。

這些任務(wù)量分別由多個(gè)微處理器和微控制器來分擔(dān)。基本上，一個(gè)應(yīng)用處理器就可以解決密集型計(jì)算的圖像處理和初級(jí)的數(shù)據(jù)融合任務(wù)，主處理器則負(fù)責(zé)目標(biāo)融合、決策、下圖中的車輛聯(lián)網(wǎng)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(dá)一直關(guān)系密切，據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，這套自動(dòng)駕駛大腦就使用了后者的 Terga K1 芯片來進(jìn)行圖像計(jì)算。 Terga K1 包含了 192 個(gè)顯示處理核心，擁有強(qiáng)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(jī)雷達(dá)等各個(gè)傳感器生成的海量數(shù)據(jù)，奧迪的 zFAS 特地選擇了兩個(gè)處理器來解決數(shù)據(jù)處理問題，除了 Tegra K1，還有 Mobileye 的 EyeQ3 處理器。 

作為 Mobileye 的 ADAS 及自動(dòng)駕駛技術(shù)的第三代芯片，EyeQ3 是應(yīng)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(yù)防碰撞的圖像分析服務(wù)。

兩大芯片的工作是這樣分配的：Tegra  K1 處理四個(gè)環(huán)繞攝像頭生成的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)主要用來幫助司機(jī)泊車，前置攝像頭和駕駛員監(jiān)控?cái)z像頭數(shù)據(jù)則會(huì)上傳給 EyeQ3。 

另一方面，zFAS 承載著傳感器數(shù)據(jù)融合、場(chǎng)景分析、決策與車輛控制的重要任務(wù)，因此，除了極強(qiáng)的運(yùn)算能力，穩(wěn)定性與可靠性也是重中之重。

安全任務(wù)依賴的是 Infineon 的 Aurix 多核微控制器，不過，這些任務(wù)必須符合諸如 ISO 26262 這樣的安全標(biāo)準(zhǔn)。Aurix 的架構(gòu)也延續(xù)了既有的機(jī)械裝置，兩個(gè)核心執(zhí)行相同的聯(lián)網(wǎng)任務(wù)，如果結(jié)果不匹配，系統(tǒng)就會(huì)停止運(yùn)行。 

應(yīng)用處理器和主處理器主要通過 PCB上的一個(gè)高性能以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器連接，在 Altera Cyclone 5 FPGA 中執(zhí)行，這個(gè)芯片主要負(fù)責(zé)主板上的核心計(jì)時(shí)和運(yùn)轉(zhuǎn)。 

剛才說到，zFAS 主板上的以太網(wǎng)是奧地利技術(shù)公司 TTTech 提供的確定性以太網(wǎng)，和我們辦公電腦里的以太網(wǎng)不太一樣，其主要服務(wù)于高實(shí)時(shí)性要求控制的網(wǎng)絡(luò)。這家公司還推出了中間設(shè)備層，以保持平臺(tái)在多種虛擬器中安全精準(zhǔn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。這個(gè)中間設(shè)備可以和汽車水平軟件框架 Autosar 兼容， 而這些虛擬器則會(huì)和他們的應(yīng)用互相嚴(yán)格分開，以保證他們沒有重復(fù)起作用。 

順便說一下 TTTech。TTTech 是奧地利一家以以太網(wǎng)絡(luò)為主業(yè)的公司，主導(dǎo)開發(fā)了名為 TTEthernet 的確定性以太網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)汽車之家的報(bào)道，早在 2009 年，TTTech 的自動(dòng)控制系統(tǒng)及確定性以太網(wǎng)就被應(yīng)用在了波音 787 Dreamliner 上，2013 年，其確定性以太網(wǎng)路技術(shù)還被用到了 NASA 的載人航天器 Orion MPCV 上。

不難預(yù)測(cè)，奧迪的這個(gè)自動(dòng)駕駛大腦將會(huì)帶動(dòng)整個(gè)自動(dòng)駕駛行業(yè)的潮流。本來，降低汽車控制電子組的復(fù)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(chǔ)架構(gòu)移植到其它像底盤控制這樣的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)上，8 個(gè)域控制器取代多個(gè)專用 ECU 將會(huì)逐漸成為各個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。 

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