咖啡智驾的6大冗余设计，实现起来有多难？ / 四六文摘

提起智能驾驶，行业都在目光放在特斯拉、蔚来、小鹏等新兴电动车企身上，那么传统车企在这条路上有多少实力呢？日前，长城汽车秀了一把肌肉，脱下了外套，让外界看看长城汽车在智能驾驶这一块的积累。

12月30日，长城汽车发布全新的咖啡智驾“331战略”，并将在2021年实现中国首个全车冗余L3级自动驾驶。

什么是冗余设计

冗余设计又称为余度设计技术，是指在系统或设备完成任务起关键作用的地方，专增加一套以上完成相同功能的属功能通道、工作元件或部件，以保证当该部分出现故障时，系统或设备仍能正常工作，减少系统或者设备的故障概率，提高系统可靠性。

在一些关键控制系统中，比如卫星控制系统、飞机及机场控制系统、铁路控制系统等，对系统的可靠性有苛刻的要求。在这些系统中，所有组件都要求有冗余设计，包括任何硬件及软件环节，要求任何单点故障不影响系统正常运行，即使是关键节点故障，系统中其他部分也要求具备基本的应急功能。

咖啡智驾拥有包括感知冗余、控制器冗余、制动冗余、架构冗余、电源冗余和转向冗余在内的6大冗余系统。

固态激光雷达

在感知冗余方面，咖啡智驾囊括8个毫米波雷达、8个摄像头、3个固态激光雷达、12个超声波雷达、高精地图及车与外部信息交互的多元异构传感器方案。

在目前的智能驾驶技术路线上，有公司倾向于用算法弥补传感器不足，有公司倾向于采用更多更好的传感器。咖啡智驾属于后者，8个毫米波雷达、3个固态激光雷达、12个超声波雷达，传感器数量堪称恐怖。

值得一提的是，咖啡智驾的固态激光雷达，是全球首款能够真正量产的车规级高性能产品，角分辨率达到了0.05°*0.07°，性能是普通无人车机械激光雷达的5倍。　　

毫米波雷达是一种工作在毫米波波段探测的雷达，能够测量被测物体的相对距离、速度及方位的传感器。激光雷达主要是向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,做适当处理后，就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。

想要探测的远，就必须使用高频段雷达，因此毫米波雷达针对远距离静态目标的感知较弱，而激光雷达即便是夜晚、光线变化等特殊场景下，依然可以有效识别远处的目标。

双控制器

在控制器冗余方面，咖啡智驾采用双控制器，全时运转、互为备份，仿佛“永不停歇的大脑”。当一个控制器故障，另一控制器仅需20ms就可以接管车辆。　　

这个大脑不简单，采用的高通芯片，相信大多数人不会对其感到陌生。每一年的安卓手机升级，核心基本都落在高通所提供的芯片上面，在车载芯片和控制器上面，高通也是绝对的霸主，长城汽车采用高通芯片，也证明其供应链的强大。

咖啡智驾的控制器基于Qualcomm Ride8540+9000芯片打造，Snapdragon Ride芯片采用了7nm的生产工艺，采用不同骁龙汽车SOC加上加速器的组合方式。SOC采用了可扩展且模块化的高性能异构多核CPU、高能效的AI与计算机视觉引擎，以及业界领先的GPU可实现每秒360TOPS（360万亿次/秒）的运算性能。

双通讯架构

在架构冗余方面，咖啡智驾采用双通讯架构，有三条独立物理通讯链路，互为支撑，可实现10种软件逻辑控制通路及30+种传感器的实时信息共享。当单一链路出现信号中断，系统无缝安全衔接。　

在智能驾驶系统架构中，一般都是从传感器到处理器，最后到执行机构的顺序。咖啡智驾则是有三条独立物理通讯链路，当其中一条路不通的时候，系统可以无缝安排到另一条道路，让指令顺利接受和传达。

双电源供应

在电源冗余方面，咖啡智驾采用了双电源供应、双回路的“双保险”设计，两套电网间搭载高安全隔离器，可在500微秒内隔离电网故障，支撑执行安全降级动作。当主电网失效，备份电网可保证系统5分钟的失效运行时间，远高于目前法规要求的10秒钟，留给用户更充足的反应时间。　　

如果只能驾驶系统突然断电，对行驶中的汽车来说，就是一场灾难。咖啡智驾采用了双电源供应，可以在一套电网故障时，迅速隔离电网故障，并且备份电网可保证系统5分钟的失效运行时间，第一个给了用户反应时间，第二就是可以迅速切换到另一套电网。

两套独立的电子制动控制单元

在制动冗余方面，咖啡智驾搭载ESP和IBOOSTER两套独立的电子制动控制单元，支持0-120km/h时速范围，有效规避用户担心的“刹车失灵”，即便单一硬件失效，依然提供最大-10m/s2的制动能力，杜绝“刹不住车”。　

2020年，特斯拉刹车失灵的新闻层出不穷。咖啡智驾有两套独立的电子控制单元，ESP和IBOOSTER。即便有一套失效，另一套依然具备制动能力。

蜂巢转向研发的第三代智能转向产品

在转向冗余方面，咖啡智驾应用长城汽车旗下蜂巢转向研发的第三代智能转向产品，具备双绕组电机、双电机位置传感器、双CPU、双控制器，单一硬件电路故障，依然可实现50%助力。　　

蜂巢智能转向科技河北有限公司（简称：蜂巢智能转向）此前还携带3款全新型、硬科技产品DP-EPS（双小齿轮电动助力转向系统）第69届法兰克福国际车展，当时便以其“独特设计、大推力、高智能、高性能”的特点，引发众多专业参展人士及全球知名车企行业专家和制造商一致好评，纷纷主动前来洽谈对接。

蜂巢智能转向还嵌入了车道偏离预警（LDW）、车道保持（LKA）、自动泊车（APA），动态扭矩补偿（DST）、高速驾驶领航（HWP）、拥堵路段驾驶辅助（TJP）等诸多ADAS功能，控制软件已经实现无线升级刷写，适应于不同驾驶嗜好的转向多模式选择（DMC）。蜂巢智能转向为满足自动驾驶Level-3需求，开发了具备冗余技术（传感器、电机、ECU冗余）的DP-EPS，计划2021年开始量产，也就是咖啡智驾所采用的第三代智能转向产品。