为什么99%做自动驾驶的公司都要用ADI的IMU？
发布日期：2018-10-31
从看后视镜倒车入库到后方雷达辅助倒车入库，再到倒车影像辅助倒车入库，最后到目前的一键入位。倒车技术的发展就是汽车从纯人工驾驶到辅助驾驶最终走向自动驾驶的缩影。而在这一连串的技术演进过程中，半导体元器件的支持作用是不容忽视的。在自动驾驶发展过程中，除了软件开发的复杂性，还有一个重要的问题就是硬件是否可以很好地向软件系统反馈数据。对此，ADI汽车电子业务部大中华区汽车市场经理Jerry Cui分享了自己的一些看法。
ADI汽车电子业务部大中华区汽车市场经理Jerry Cui
国内99%做自动驾驶的都有在采用ADI的IMU产品
ADI从1987年开始做MEMS加速度计，2002年开始做MEMS陀螺仪。2007年我们MEMS的加速度计和陀螺仪的技术都已经成熟了，我们看到市场上有很多需求，需要把这两种传感器融合到一起，我们自然而然在2007年的时候就发布了工业用的，我们称之为IMU的产品。ADI有一整套的信号链的处理链路，比如ADC、处理器，ADI都有业界比较领先的产品，我们就把所有的这些产品，包括sensor，整合到一个模块里面，然后把它叫IMU。
自动驾驶车辆如果在城市间穿梭，尤其是现在的楼宇都越盖越高，城市间穿梭或者在茂密的森林里穿梭或者进隧道、地库，这种完全没有GPS信号的情况下，这时它的定位，就是自动驾驶车身的行驶速度、位移、方向等很大情况下就要依靠惯导单元。目前在国内做自动驾驶的，无论是做硬件、软件的，还是做平台的，可能99%的用户都有在采用ADI的IMU产品。
在自动驾驶中，IMU的作用是无法被替代的。IMU的相对和绝对位置推演不依赖任何外部设备，不需要任何外部信号，它可以被安装在汽车底盘等隐蔽位置，这样就可以避免电子或机械的攻击。此外，由于IMU对角速度和加速度的测量值之间本就具有一定的冗余性，再加上轮速计和方向盘转角等冗余信息，使其输出结果的置信度远高于其它传感器提供的绝对或相对定位结果。
过去传统汽车本身里面也有ESC控制的单元，有车身平稳控制的单元，当你的车失去平衡的时候，大家开车的时候可能都注意到有一个小符号，就是一个车下面划两个F型的路线，你可以选择把它打开或者关闭，那个默认情况下都是开的。在车辆急剧失稳的情况下，ECS系统（车身平稳控制系统）就介入了。这样个ECS单元也可以把它叫做IMU，一般有四个自由度的，一个加速器和三个陀螺仪来测试你车身的稳定状态，但它并不是一个辅助惯导的应用，所以它和我们这里讲到的IMU并不完全相同。举一个例子，假如说汽车以96公里/小时，就是60×1.6。如果跑10公里，在没有GPS辅助惯导的情况下，如果传统的ESC系统，误差精度可能就是265米。如果用ADI现在IMU产品，精度可以做到5米的精度，有50倍以上的改善。
ADI的IMU产品被大量选用还有一个原因是稳定性。假如车在路上跑的时候并不是一马平川，比如过减速带，会有一些颠簸。在这些情况下，传感器是不是还有稳定的输出，就非常重要了。ADI的传感器，无论是陀螺仪还是加速度计，在强震动的环境下依然能够给出稳定的输出，这是ADI的半导体产品最大的竞争优势。这样的产品产品核心竞争力依赖于我们的传感器设计，而且在后端又会对其进行校准，所以我们IMU产品是极为可靠的。ADI在这块有很多专利技术。
ADI刚刚跟百度签署MOU（Memorandum of Understanding，谅解备忘录），加入了吧百度的Apollo自动驾驶项目，跟百度合作开发自动驾驶解决方案。阿波龙是全球首款量产的自动驾驶巴士，它里面用的也是ADI的IMU。无论国内、国外的在做自动驾驶的，就是未来要做到L4、L5这样等级，我们看到基本还都是ADI的IMU。
在自动驾驶领域，ADI提供Drive 360自动驾驶传感器方案，专注于雷达，激光雷达，加速度传感器陀螺仪和IMU惯性导航等方案。作为传感器和系统级解决方案供应商，ADI正在跟供应商和整车厂等生态系统玩家共同研究和探讨自动驾驶的解决方案。
雷达、激光雷达和IMU让汽车实现预判性驾驶
除了关注硬件的研究和开发，ADI对于自动驾驶的安全问题同样重视。我们在开车时获得的大部分信息来自于眼睛。这会受到很多因素的限制和影响，例如天气、距离和干扰。因此，我们在开车时作出的很多决策都是反应性的。自动驾驶车辆有望实现预测性驾驶。为此，车辆必须具备远超我们人类的检测感知能力，我们需要检测自动驾驶车辆外部环境的三种关键技术：雷达、激光雷达和高性能IMU。
我们已经详细地了解了ADI的高性能IMU，其实ADI在雷达和激光雷达上要很有实力。ADI的24G Hz毫米波雷达已经有很成熟、完善的方案，很多车厂、Tier 1、主机厂都有合作，在很多客户那里都已经量产了。24G Hz会有很多不同的方向，像工业、交通设备，另外还有一个方向是车辆的盲区检测还是可以用24G Hz毫米波雷达的。我们用的是28纳米技术的节点，首先它的成本会比40纳米的低，而且它可以整合一些数字的算法在里面，也就是数字集成、数字算法。
ADI也将激光雷达作为整体 Drive360自主驾驶解决方案战略的关键支柱。激光雷达利用光脉冲将物理世界以高的置信水平实时转化为 3D 数字图像。传统激光雷达系统（现今主要用于测试车辆）非常昂贵。除此之外，它们外观很难看，并且由机械组件构成，可能导致系统停机。ADI正在大量投资开发经济高效的真正非机械激光雷达技术以促进汽车激光雷达系统的主流采用，并让汽车供应商和OEM能够在客运车辆中部署基于激光雷达的ADAS和自主驾驶应用。
激光雷达是一个飞速发展的领域，其探测范围和精度对于解决一些最困难的ADAS挑战至关重要。ADI公司目前聚焦于固态激光雷达设计，其材料与计算机显示器中扫描光线所用的材料相同，将经济有效的设计消除常规产品中的活动部件，克服当前激光雷达系统成本高昂的问题，并提高可靠性。在范围、分辨率、帧速率和功耗等关键性能指标方面，它也将有改善。
据不完全统计，全球每天平均有 8 条生命是由 ADI 用于汽车安全系统的传感器挽救的，体现了ADI对生命安全的尊重。ADI基于之前长期的汽车安全生意、紧密的车厂和供应商合作，以及在自动驾驶和相关半导体产品领域的丰富经验积累，通过主打“高性能、低成本、差异化、系统级解决方案”四大标签，正在努力与本地合作伙伴共建生态圈，志在为中国智能汽车技术升级和自动驾驶的本土化浪潮推波助澜。