摘 要：随着国内外汽车市场规模的持续增长，汽车电子系统的复杂度和价值量也在不断提升。在汽车电子系统中各项技术迅速更迭的同时，高级驾驶辅助系统ADAS也正在逐渐改变着传统的汽车操控方式和用户体验。本文首先对汽车电子系统中的各个子系统进行介绍，然后分析了汽车电子产业的发展现状和汽车电子系统的发展趋势。
关键词：智能化;ADAS;汽车电子系统
Abstract：With the continuous growth of domestic and foreign automobile markets，the complexity and value of automotive electronic systems are also increasing. With the rapid change of various technologies in the automotive electronic system，the advanced driving assistance system （ADAS） is gradually changing the traditional vehicle control mode and user experience. This paper first introduces each subsystem of automotive electronic system，and then analyzes the development status of automotive electronic industry and automotive electronic system development trend.
Keywords：intelligent;ADAS;automotive electronic system
0 引 言
汽车电子作为当下全产业链级别的热门产业，具备产品附加值高、产业链协同效应明显、增存量市场广阔和战略意义深远的几大特点。汽车电子是汽车控制系统中最为重要的支撑平台，而随着新能源汽车、无人驾驶、车载信息系统技术日渐成熟，未来汽车电子产业将朝着智能化、网络化以及深度集成化的方向发展。
1 汽车电子系统简介
汽车电子是汽车电子控制系统与车载电子电器系统的总称，其中汽车电子控制系统包括发动机电子系统、底盘电子系统、车身电子系统与驾驶辅助系统;车载电子电器系统包括安全电子系统及网联系统。
发动机电子系统包括发动机管理ECU、冷却系统、进排气系统，以及各类温度、压力和震动传感器。
底盘电子系统包括转向系统、悬架系统、制动系统，以及各类速度和压力传感器。
车身电子系统包括BCM、照明系统、电源管理系统，以及各类仪表和线束。
安全电子系统包括安全系统和空调系统，以及车内空间调节装置。
网联系统包括以太网、CAN总线、天线、GPS和射频模块，以及HMI系统。
驾驶辅助系统包括毫米波雷达、单目摄像头、激光雷达、AI芯片、多目摄像头、夜视系统和360°全景影像等。汽车行业将自动驾驶汽车分为以下6个等级，分类标准主要是基于人类驾驶与自动驾驶之间的分工比重：
（1）L0：无自动驾驶，即完全由驾驶人操作行驶。
（2）L1：驾驶人协助，驾驶人负责操作车辆，有一项自动化驾驶辅助系统单独起作用。
（3）L2：部分自动化，驾驶人主控车辆，多项操控功能或辅助系统自动化，驾驶人仍需密切关注行驶环境。
（4）L3：有条件自动化，驾驶人不用操作，车辆可完成部分驾驶任务，在一定条件下监控路面情况，但驾驶人需要随时准备好接管车辆行驶。
（5）L4：高级自动化，驾驶人可以安全入睡或离开驾驶座。在一定条件下自动驾驶，车辆完成所有驾驶和环境检测，但因地理和路况及法律等可能需要人接管。
（6）L5：完全自动化，人类是乘客且无须参与驾驶。在所有情况下车辆可以自动驾驶。[1]
2 汽车电子系统发展趋势
2.1 汽车电子产业发展现状
近年来全球汽车总产量的增长为汽车电子行业提供了有力的需求基础。随着自动驾驶系统和网联系统部件在不同车型上的不断渗透，汽车电子成本占整车成本比例也在逐渐提升。在2017到2022年期间，全球汽车电子市场规模将持续增长，预计至2022年全球市场规模可达2万亿，而国内市场规模接近万亿。
汽车电子产业链主要由三个层级构成：上游为电子元器件，中游为系统集成商，下游为整车制造厂，其中上游包括Tier2和Tier3，其中Tier2厂商负责提供汽车电子的相关核心芯片及其他分立器件，主要包括如恩智浦、英飞凌、瑞萨半导体等IC设计厂商，Tier3厂商会为Tier2厂商提供代工及封测服务，包括TSMC、GlobalFoudries等;中游汽车电子的系统集成商Tier1主要进行汽车电子模块化功能的设计、生产及销售，具体包括博世、大陆、德尔福、日本电装等公司;下游则为整车厂（OEM）及维修厂（AM）。
相对于消费电子，汽车电子对于安全性要求更高，行业具有TS 16969、ISO 26262、AEC-Q100等多种认证标准，认证周期较长，厂商进入整车厂配套体系大概需要2～3年的认证周期。
2.2 汽车电子系统发展趋势
当下汽车电子产业链框架基本成熟，行业标准也在逐渐提升，而在如此强有力的市场需求之下，对汽车电子系统的技术要求变得越来越高，尤其是对自动驾驶系统和网联系统，下面通过智能化、网络化和集成化三个方面来分析汽车电子系统的发展趋势。
2.2.1 智能化
汽车控制系统智能化体现在能够主动协助驾驶员实时感知、判断决策、操控执行上，其中“感知能力”的获取依赖于传感器和互联网提供的驾驶环境信息，电控单元通过算法软件处理传感器信号，分析判断驾驶员的动作意图和车辆自身状态及驾驶环境，最终发出控制指令，执行层根据控制器的指令协助驾驶员操控汽车。汽车电子智能化这一趋势在自动驾驶系统中体现得尤为突出。[2]
自动驾驶作为智能化的创新方向，具备很多软硬件实现方式，比如电动车制造厂商特斯拉提出的两个功能：交通感知巡航控制（TACC）和自动巡航（Autosteer）。前者让车辆在驾驶员设定的速度下自动行驶，当检测到前方车辆时，它还会自动减速保持合适的距离;后者则使用摄像头、激光雷达探测路标和前方车辆，使汽车能够自动行驶在道路中间。
2.2.2 网络化
汽车电子系统利用总线技术将汽车中各种电控单元和智能检测单元联接起来构成汽车内部局域网，各单元在独立运行的同时也在共享其他单元的信息资源。汽车总线技术可以实现数据间的快速交换与高可靠性，并且进一步降低成本。另一方面，网络化也将改变单一的机电一体系统，使系统与系统之间实现一体化集成。集成控制系统是指通过总线进行网络通讯实现传感器和系统的信息共享，通过控制器实现各个子系统的协调和优化，从而保证车辆行驶的安全性与稳定性。
车联网在2010年被首次提出，终极目标是实现无人驾驶和智慧交通，实现方式是车载驾驶辅助系统ADAS与通信技术的结合。网络化就是通信技术中强调的V2X（Vehicle To Everything），即车内、车与车、车与人、车与道路、车与网络的互连。从通信网络架构的角度来看，车联网主要包括云-管-端三个层次。云端有中心系统，管侧是通信网络，端侧为车载单元OBU和路侧单元RSU。[3]
2.2.3 集成化
汽车电子集成化除了能加强系统性能，还能达到降低系统总成本的目的。例如自动碰撞避免系统ACAS，它由ESC（电子稳定控制系统）与EPS（电子助力转向系统）集成而来。
自动驾驶对传输和控制延迟的要求非常高，而传统的云计算存在延迟明显、连接不稳定等问题，因此一个性能强大且高度集成化的车载计算平台（AI芯片）是汽车电子安全性和稳定性的保证，它主要用来精确处理传感器输入的信号数据并输出决策及控制信号。当下自动驾驶计算平台演进方向是芯片和算法协同设计，而现有用于自动驾驶的芯片架构主要有4种：CPU、GPU、FPGA（现场可编程门阵列）和ASIC（专用集成电路），其中ASIC在功耗和成本上更加适合于现阶段的自动驾驶系统。
3 结 论
随着汽车电子产业链的不断发展，以及汽车电子系统在技术和安全性上的稳步提升，汽车电子系统的技术革新势必会成为现代汽车产业发展中的一次重大革命。汽车电子系统的智能化、网络化和集成化将逐渐改变我们的出行和驾驶方式，同时将很大程度上改善未来的道路和交通环境。
参考文献：
[1] Stephan J.应对自动驾驶关键挑战 [J].中国集成电路，2019，28（3）：74-76.
[2] 万钢.能源技术和智能化发展引领汽车产业大变革 [J].中国科技产业，2018（8）：8-9.
[3] 丁启枫，杜昊，吕玉琦.5G-V2X应用场景和通信需求研究 [J].数字通信世界，2019（2）：24-25.
作者简介：杨子（1991.06-），女，汉族，山西吕梁人，助教，硕士，研究方向：计算机网络技术、通信、图像认证。
