从硬件架构看宝马自动驾驶量产路径

作者 / 李笠

编辑 / 王德芙

出品 / 汽车之心（微信 ID：Auto-Bit）

一直以来，汽车厂商都会对自家的自动驾驶架构三缄其口。

但宝马这次的操作很是让人意外：在前不久的发布会上，宝马毫无保留地将自动驾驶平台架构对外进行了分享。

在这次的线上发布会上，宝马罗列了整合进自家车辆的关键构件与主要芯片供应商。

如此透明的分享，也让外界认识了宝马自动驾驶的硬件架构及其量产路径。

软件与硬件的可扩展性与复用性

通过这次分享，宝马的自动驾驶平台架构也能帮助我们更加理解这家德国巨头在自动驾驶设计上的优先级。

从公布的信息来看，软件和硬件的可扩展性及复用性是宝马非常重要的关注点。

 纵观宝马乘用车型，无论是 Level 2 还是 Level 4/5 级别自动驾驶，其硬件和软件（例如 ECU 和摄像头）都非常重视复用性，因为这样可以节省大量成本。

宝马的基础平台基于 AUTOSAR（汽车开放系统架构）打造，使用了大量传统微控器（比如英飞凌的 Aurix）。

随着自动驾驶级别的不断提升与功能的增加，宝马开始通过增加额外的传感器系统与高端微处理器来满足性能要求。

例如，前置立体相机的相关应用使用英飞凌 Aurix 微控器与瑞萨 R-CAR SoC 来优化。

对 Level 3 车型，宝马选择在平台中整合两颗 Mobileye EyeQ5 芯片，两个英特尔 Denverton CPU 和一个额外的 Aurix 微控器。

在更高级别的 Level 4/5 车型上，宝马则另外增加了一颗 EyeQ5，一个 Xeon 24C 和一个 Aurix 微控器。

用设计来提升安全

按照自动驾驶堆栈的划分：

L1/L2 被归为 ADAS，而 L3/L4/L5 则属于 HAD（高级别自动驾驶），自动驾驶能力则随着级别的不同而逐步递增。

在宝马的架构下，L2 则成了 L3 的一个备份。系统会运行独立的 ECU，同时用到传统的和适配的 AUTOSAR。

到了 HAD 的范畴后，就需要依靠 ASIL-B 通道。

总体而言，系统的安全性甚至大于其他各部分之和。

在推动自动驾驶研发的过程中，“安全至上”已经是许多汽车厂商的重要议题。

不过，到底如何用设计来提升安全依然是一个很少被公开提及的问题。

宝马则直接披露了在高级别自动驾驶架构下的自动驾驶路线图和安全第一战略。

在发布会上，宝马集团自动驾驶首席专家 Simon Fürst 表示：

为了保证 L3/L4/L5 的安全性，宝马在车辆里安装了双重处理架构，一台是主力机，另一台则是备份机。

在这样的架构下，主要和次要两个 ASIL 通道分别承担了车辆主轨迹计算和主通道的监督工作。

只要次通道发现主通道生成了可能会导致事故或碰撞的轨迹，它就会发出警告，并将车辆拉回次通道提供的安全轨迹。

主次通道一直进行交叉检验——Fürst 指出，这是经典的行为检查方法。

当主次通道发现自己在轨迹问题上存在分歧时，系统将进入降级模式。

降级模式下，会有另一个处理模块出面“主持工作”，其背后是一套独立的电源。即使出现重大供电故障，车辆也能继续以降级模式运行。

简言之，宝马的 L2 堆栈是 L3 的备份。

这个通道的功能独立于主系统，它可以驱动冗余的制动/转向系统，使车辆进入安全位置。

但正如 Fürst 所讲的那样，由于能力有限，这套冗余单元无法执行全部功能。

另外，我们来谈一谈传感器的融合难题。

一般来说，搭载在车辆上的不同传感器，负责不同的功能。

在进行传感器评估时，主要部分就是其道路上物体的探测能力，包括乘用车、卡车、摩托车、自行车和行人。

当然，这里重要的不仅仅是目标探测，计算这些目标的轨迹并找出“安全区域”也相当重要。

自动驾驶系统除了能利用一些基于计算视觉的机制来监控道路状况，还能借助雷达和激光雷达的输入甚至来自其他车辆的数据来探测障碍物。

此外，借助地图获得的定位也相当重要，它是系统计算线路和轨迹的重要依据。

但搞定传感器融合并非易事——因为数据也分：原始数据、分类数据和高级数据。

举例来说，原始数据来自于雷达、激光雷达和摄像头，不同的传感器还要配合不同的算法，再加上不同等级的数据，复杂性可想而知。

另外，当汽车厂商想要更新现有传感器时，他们需要一个通用接口来简化过程。

同时，如果数据结构标准化，那么新的分类和预处理数据投入使用后，就能帮助工程师大大改善传感器融合水平。

因而，Fürst 认为，标准化接口和数据结构至关重要。

为什么需要一个全新的 ISO 标准？

关于车辆安全，业界有很多标准。

但当下专门针对自动驾驶汽车的 DTR-4804，被视为朝着 ISO 标准化迈出的第一步。

去年，11 家行业巨头：安波福、奥迪、百度、宝马、大陆、戴姆勒、FCA、HERE、英飞凌、英特尔和大众齐聚一堂，共同推出了名为 SaFAD（自动驾驶安全优先）的白皮书。

现在，他们正在力推 SaFAD，希望将白皮书变成 ISO DTR 4804 的基础。

今年 2 月，这 11 家公司还专门在法国巴黎召开了启动会议，同时吸纳了丰田、日产、电装、马自达、法雷奥等重量级公司。

Fürst 坦言，想让这个草案成为正式的 ISO 标准可能还需要 2 到 3 年时间。不过越早开始，业界就越有机会尽早拿出自动驾驶安全标准。

为何标准这么重要？如果汽车行业不制定安全标准，会带来什么后果？

如果没有标准，最终带来的后果是：不同的汽车厂商、不同的技术供应商会开发出具有不同风险的车辆。

而这，与自动驾驶安全标准的目标——最大程度降低总体风险是相悖的。

最后，如何评价宝马的自动驾驶平台架构？

有业内人士指出：宝马的这一平台架构在传统与现代之中取得了平衡。

简单理解，就是现代化的 AI 主要负责感知，而备份则基于传统的确定性算法。

Fürst 也强调，这类系统设计的优势在于：系统的主要部件都符合 ASIL B，只有一些小部件才依赖 ASIL D。

据悉，这些小部件包括车辆动态 ECU（动作控制），轨迹追踪控制，失效降级 ECU 和选择器等。

至于车辆功能安全性问题，宝马的安全架构“算得上是业界领先”。

这是宝马的情况，其它汽车厂商是什么水平呢？据悉，目前行业内走的差不多都是宝马这条路子。

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