【资料】华为自动驾驶火了,揭秘自动驾驶的3个关键和车辆验证技术

电子技术资源分享 2021-04-21 13:38

近日华为发布了自动驾驶技术平台,引起了业界的极大关注。相比较手机行业,汽车更复杂、涉及的领域更加广泛。华为王军表示,真正能够颠覆汽车行业的是自动驾驶。作为未来颠覆技术,自动驾驶难在哪里呢?

未来的汽车是终极的系统体系之体系。在最低层,我们拥有单独的传感器和集成电路。它们在车辆的各个子系统中交互,而这些子系统则构成了车辆本身。但整个体系并未止步于此:车辆不过是总体车载环境的一部分,该环境还包括其他车辆、行人、基础设施,甚至云。


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汽车将会带动众多技术的融合。电气化、传感器、连接性、云计算、大数据和  AI,它们在自动驾驶汽车、车辆与万物 (V2X) 通信以及信息娱乐电子设备的功能安全及其驾驶辅助功能方面都有着紧密的联系。

要让一辆新车能够快速、高效地上路,必须综合运用现实场景建模、硬件加速仿真和机电验证。要让自动驾驶汽车行之有效,其系统必须执行三项任务:

• 感知:车辆必须能够感知其周边环境。此外,为保证正确的操作,还必须感知许多内部条件
• 计算:必须评估这些传感器的输出,以便做出决策
• 执行:这些决策必须控制车辆的某个部分或其操作的某个方面

任何综合验证过程都需要包含上述所有三个元素。由于没有时间使用试错法,通过物理样机研究来查找问题,因此上述要求构成了一项严峻的挑战。而且,我们肯定无法在真实的物理车辆中进行完备的安全和保障测试。

要执行全面的验证作业,我们唯一的途径是对整个系统,包括环境和车辆进行虚拟化。这意味着我们需要工具来执行以下任务:

• 验证真实的环境条件和响应这些条件的传感器输出
• 考虑到传感器输入,验证执行决策计算的电路
• 做出经过计算的决策,并将其应用于这些决策所控制的机械系统的虚拟化版本

Siemens Tass 部门的 PreScan 工具可执行第一项任务。它能广泛地对车辆基础设施(例如道路或路段、桥梁和十字路口等)、实体对象(例如树木、建筑物和交通标志等)、其他车辆和行人以及天气条件进行建模。它还拥有一个综合的已建模传感器库,其中包括摄像头、雷达、激光雷达、超声波传感器、红外传感器、V2X 通信和 GPS。

这些元素协同工作,以允许对现实道路条件进行建模,并针对一天中的时间、天气、车辆或行人服装的颜色、行人特征及其他多种可用来测试这些场景的方法提供模型变型。这些虚拟场景共同产生各种车辆传感器在对场景做出反应时所生成的信号。然后可使用这些信号来测试负责响应传感器的集成电路。

验证集成电路

在电路验证方面,仿真是一种被广泛用于检查电路片段的常见工具。但如果将仿真用于验证整个芯片,其速度将远远达不到要求。许多功能将会在软件中实现,几乎无法进行仿真——原因同样是,仿真需要大量的时间。但有一种更快的方法可以验证硅片:硬件加速仿真器。

与使用计算机指令来完成工作的仿真器不同,硬件加速仿真器会在构成其核心部分的逻辑芯片中实现了您正在尝试验证的电路。在 Veloce 硬件加速仿真器中,这些逻辑芯片已由 Siemens Digital Industries 进行定制设计,以允许其实现硬件加速仿真器容量限制内的任何数字设计。而且,Veloce 硬件加速仿真器能够处理的门数量多达 150 亿个,有效地消除了设计尺寸约束。因此,虽然您实际运行的并非最终的硅芯片(该芯片尚未完成构建),但您使用的仍是硬件而不是软件,而这可以将仿真速度提升 1000-10,000 倍。

任何验证方法的关键要求之一是可见性。您必须能够深入了解电路内部,以便在出现任何错误时,可以确切地查明发生错误的位置和原因。对于真实的物理电路而言,您无法做到这一点,因为绝大多数信号永远不会离开芯片,所以它们是不可见的。仿真器可提供良好的可见性,因为所有内容都是在软件中建模,但正如我们所看到的,它们的速度太慢了。重要的是,硬件加速仿真器也能提供需要的可见性。Siemens EDA(Siemens Digital Industries Software 的一个部门)的 Veloce 硬件加速仿真器使得采用仿真允许的相同方式深入探究电路成为可能,而且执行速度远远超过仿真。

您在硬件加速仿真器内构建的电路将会充当当前正在设计的真实电路的数字化仿真模型。它让您能够以快得多的速度开发出高质量的电路。这将大幅提高验证效率,因为您是在电路完成构建之前对其进行测试的。这意味着您无需等待实际硅片就能执行验证。更关键的是,您可以在芯片加工之前找出存在的任何问题,从而显著减少进入生产阶段后出现代价昂贵且费时的掩膜重新设计的可能性,以及大幅增强信心。

重要的是,场景和结果可以追溯到需求。这让您能够更快地取得完整、正确的设计,因为验证计划和结果仍旧与最初驱动设计的需求保持关联。

最后,可以在数据中心安装 Veloce 硬件加速仿真器,以便让全球设计团队都能 24 小时访问它们。这将使设计和验证过程保持持续运行,而不必在一天结束时予以中断。虽然 Veloce 硬件加速仿真器有助于确保硅设计的正确性,但要测试生产硅,确保在安全关键型应用中仅仅使用功能完备的芯片,依然是一大挑战。Siemens EDA 的Tessent TestKompress 增加了更全面的单元对单元交互分析,以提高缺陷覆盖率。改进的向量合并和压缩可降低测试成本并提高吞吐量。

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