CCIA探讨毫米波雷达76-81GHz频段扩展需求,并启动起草千兆以太网标准

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2018/8/16 17:36:36


2018年8月10日下午,中国通信工业协会智能网联专委会在中国信通院召开了首次成员会议。中国通信工业协会、中国泰尔实验室、长城汽车、海高汽车、纵目科技、佐智汽车等单位的代表参与了本次会议。



毫米波雷达76-81GHz频段扩展需求的探讨


佐智汽车余杰:在8月2号的CCIA毫米波雷达工作组会议上有专家提到,我们国家毫米波雷达允许使用的频段其实不是连续的,76-81GHz之间有一段有别的用途。那个频段好像用于空间探测,只在深山里才会用到,在市区实际上用不到。所以希望通过我们专委会推动一下,看能不能把76-81GHz这个频段完全放开给毫米波雷达使用。我看了一下材料,日本和欧洲的77-81GHz频段都是连续可用的。美国汽车制造商联盟也正在敦促FCC将76-81GHz频段都用于毫米波雷达。


信通院周博士:我做几点补充说明。在频段分配上,因为有一些空间研究的频段,具体使用的广度目前是不清楚的。第二点从技术上来讲,更宽的雷达带宽的话,对于提高空间分辨率是有好处的。我们搞空间定位,知道空间分辨率和带宽是成正比的。这也就是为什么S波段比X波段定位准确率要高,因为在高频段,我们用的带宽大的多。如果带宽用的是支离破碎的,对整个的使用效益来说,实际上是比较差的。


第三点,中国信通院和国家无委会有非常好的工作关系。所以我觉得我们可以先向无委会了解一下,先看看目前的频段分配的需求和难点在哪里。


我们做毫米波雷达的也有切身体会,因为下一步毫米波雷达也需要高分辨率。当前的这个分辨率,分辨一辆车是没有问题的,分辨人可能还是有问题的。尤其人本身的RCS(雷达散射截面)值是偏低的,如果分辨率再差的话,影响技术的应用。


海高汽车徐超:我以前做过半导体,从半导体角度来讲,它发展的演进,要考虑产品的成本。要在最高分辨率上面,用目前比较成熟低成本的CMOS方案,所以可能对78-79GHz这一块还是很关注的。


可能这个频段确实有用于保密的领域。我们在和无委会沟通的时候,可以考虑特定场景,在城市道路或者是城乡道路上,我们只在限定的区域用。把区域限定和功率限定的前提下,我觉得应该是可以实现的。


佐智汽车余杰:汽车行业提出了需求,我们CCIA智能网联专委会负责汽车行业和通信行业融合的,正好可以协助解决一下。要不就请周博士和马总,你们去和无委会对接一下。


海高汽车徐超:从务实角度来讲,如果这个频段没有被允许的话,国外芯片和国内的应用对接会形成一个断层。如果单为中国市场设计一款芯片的话,这个边际成本就会偏高,推动就会有问题。


泰尔实验室马总:我知道这事确实非常难,需要很长时间。


信通院周博士:这个工作困难主要原因是:我们现有的频谱规划工作中,每隔两年要参加电信联盟WRC大会。这个大会各国去协调立场,基本上大的协调要两年变一次。下一步我们会加强沟通。


关于千兆以太网标准


佐智汽车余杰:我们进入第二个话题,我们现在有毫米波雷达和其它各种传感器,在车内融合传输的时候,会有很多标准问题。8月2日的工作组会议是马总主持的,请马总来介绍一下我们怎么推动这个标准化。


泰尔实验室马总:首先对大家光临信通院表示热烈的欢迎!随着自动驾驶的发展。车内的数据传输量呈几何级数增长,下面我们要做一个车载千兆以太网相关标准,信通院牵头,决定在CCIA平台上,起草一个团体标准。我们相关专家查询了国际上的标准,也是有一定的标准源的。我们有一些初步的想法想跟大家汇报一下,下面请刘泰主任跟大家汇报。


泰尔实验室刘主任:我就把我了解的情况,跟各位专家汇报一下。汽车以太网这几年开始走入我们的生活。以前CAN总线用的比较多,现在一直在用,但是CAN总线对于自动驾驶的数据传输需求,还是有点落后。


我们知道CAN总线最高速率一般在1Mbps左右,而汽车以太网目前最常用的是100兆,叫100BASE-T1,这个标准在2015年由IEEE以P802.3bw标准号正式发布。1000兆实际上也是有国际标准的,IEEE在2016年以P802.3bp标准号正式发布了1000Based-T1,但是这个在汽车领域应用还很少。它主要用在工业以太网,比如说工控这一块。


为什么车载以太网这几年发展的不如预期那么快?主要是因为CAN总线毕竟有这么多年的积累,它在实施性、可靠性和安全性方面,还是保持着优势。


以太网在带宽和开放性方面肯定是更加有优势,但实际上它还没有被市场验证它的可靠性、安全性、实时性能够达到企业的要求。企业不可能一下子将汽车总线替换成以太网,所以我们现在做这个标准的目的也是为了让标准逐步成熟,能够让广大的车企用起来。


刚才提到的主要的标准,100Base-T1 和1000Base-T1,尽管在IEEE已经作为标准正式发布,但是这两个标准要推广起来,还是非常复杂的,并不是大家想象的那么简单,它还需要很多配套的协议。像链路层和传输层,以及再上面的应用层协议非常多,像AVB协议族以及现在的TSN网络等都需要考虑。


我们信通院的想法是,咱们先把它做起来,不可能在一个标准里面囊括所有的东西。我们现在想搭建一个总体架构,然后建设一个系列的标准。首先有一些通用的部分,比如说电磁兼容,比如说物理接口。从物理的一些电气指标包括互联互通,很多测试指标都需要。除了这些通用的标准之外,我们还要制定一些设备级别的标准。


比如说我们提到以太网,中间肯定要用到交换机,这个交换机跟传统的交换机是不太一样的。它有自己的一些特点和功能。我们希望能够标准化它的技术要求,还有它的测试方法,通过科学的技术手段来验证它的可靠性、互通性以及安全性。


还有与交换机相对应的,传感器接入的ECU设备。现在汽车上面,低端的有十几个ECU。到2020年以后,一个车上可能会超过200个ECU。ECU方面,我们也建议做一些技术要求,并制定一下相关的测试方法,但是ECU比较复杂,上面还有一些专有的应用协议,比如说AVB/TSN等。


目前拟制定的团体标准跟国外标准是一个什么关系呢?如果国内的企业能够接受,能够为他们解决主要问题,咱们就拿过来。但是有一些不太成熟的,或者还在发展的标准,我们可以放一放,逐步把这个体系完善起来。


泰尔实验室马总:我觉得刘主任非常清晰的介绍了我们对于车载以太网标准的一些想法。我们这个团标存在的意义是什么?首先我们要解决问题。无论是国标也好还是行标也好。它无非就是科学客观要求的体现。团标速度快,能够解决行业内最早的痛点问题。这样团标就能够起到它的作用。信通院希望能够有更多的车厂参与到这个标准中来,因为我们特别想知道用户端的要求,所以光我们来做这个标准,实用性不强。


佐智汽车余杰:是不是可以这样,我们先出一个征求意见稿,发布出去。9月20号我们在上海有一个会(“第四届车联网与智能驾驶国际论坛”)。我们把车企邀请过来,讨论一下,让从业者提出更具体的需求,下一步的工作就更好做。


海高汽车徐超:我稍微补充一下。为什么车里面的以太网没有从百兆过度到千兆,有一个物理层的问题就是线束。现在百兆是可以用一对双绞线来实现的。那千兆的话,现在推荐的是塑料光纤和多对双绞线。那多对的线对于车企来讲,一个是成本的增加,一个是重量的增加。车里面大概有3公里长的线束,这一块是车企比较关心的。汽车的发展方向是轻量化,如果线束重量增加,车厂就不能接受。


第二个是刚才提到的交换机,而实际上现在这个阶段更需要的是一个网关。这个网关一个是做安全性的管理,另外一个是前向兼容。


第三点是可靠性。车里面的CAN,在低速的状态下,也就是125K的状态下面有一种LSFT类型可靠性很高。在大众某些车型里面,你可以剪断LSFT CAN其中任何一根线。只要不是两根都断,它还可以继续维持数据的通讯。车里面对失效安全要求是比较高的,所以我们要考虑这个问题。


而刚才你提到的实时性,目前都不能算行业标准。现在大家从AVB往上升级到TSNv2,而这个标准实际上还没有完全成熟。CAN的实时性还是蛮好的。


但是CAN也有很大的问题,它作为一个总线型网络,它里面ECU节点挂的多的时候,会有很大的冲突和开销。我们一般来讲,如果把CAN总线开销控制在30%以内,这已经算是规划的非常好的。


第四个比较重要的是成本的问题。回到我前面讲的物理层,在2009年的时候,我们跟一汽做了一个预研,大家可以考虑。就是在非关键安全信息上面,我们通过12伏的车载供电网络去做载波。这个当然不是做安全性的东西,因为你随便拿两个尖子把电瓶夹上,也能把总线的数据拿过来,这样不好。但是有一些东西是可以做的,譬如倒车高清摄像头。现在一个倒车高清摄像头,如果用数据传输的话。可能至少要接四根线。现在有POC供电,但是它单独去拉一个高清线,成本比较高。那我们当时用低成本的载波,你只需要把12伏接过去,它就可以载波了。


长城汽车张博士:我补充一下我的想法。100M我们已经在用,1000M正在调研当中。最近也是想到自主开发这一块,智能网关肯定是要结合车身的总线架构一起来弄的。我们做这个,是不是考虑跟后面自动驾驶和智能网联有一个什么样的结合点。就像刚才说的网关的事,Gateway,Switch这一块我觉得也是一个重点。但是这一块我觉得单独拿出来比较合适,如果整体跟网络架构在一块,它是有关联的,但是又不是一个东西。所以可以考虑在写网络架构这一块,单独把智能网关的标准可以好好研究一下。包括从物理层、硬件层、底层、驱动,包括后面的中间层, AUTOSAR架构,针对实时性要求比较高的车载设备控制器,它的专用操作系统开发的等等。我觉得这一块也可以作为后面的重点研究方向开展。我觉得至少对于长城来说,应该是有这方面的规划。我估计后面其它主机厂如果做这块,网关这方面也少不了有一些动作。


同时包括现在的数字安全和信息安全,降低入侵风险的安全性智能网关,我觉得咱们可以在这方面探讨一下。


泰尔实验室刘泰:网关在汽车里面,确实是比较重要的组件。网关确实比较复杂,一方面是功能复杂,另外是上层管理的复杂。我觉得可以分步考虑,我们可以本着从简单到复杂,一步一步来做。


海高汽车徐超:我其实提到的网关,不可能一下子从CAN过渡到以太网。它有一个过程,这个过程当中叫协议转换的网关。


车企对电子电器架构这一块都很熟悉。所以我们一上来不要去想车身和底盘的事情。除了信息娱乐系统应用以太网之外,还有自动驾驶的传感的数据,对带宽影响比较大的。


泰尔实验室刘泰:网关这一块,实际上我们之前也在做工作,但是不是在汽车领域,我们在物联网领域还有其它领域,都在做网关的工作。主要是因为以前在各个领域,使用的网络不一样。我觉得在汽车领域可以分步来,因为从车企的角度来说,100兆还是主流,我们可以在这个基础上做。


海高汽车徐超:但是现在100兆已经不太够用了。


泰尔实验室刘泰:另外一方面,(需建立)包括语义层面的一个库。比如说毫米波雷达,各个厂家做的传输数据的格式是不一样的。这个我们需要统一还是需要建库,这可能也是不同的演化。这个网关需要支持多大的库,这个可能是需要考虑的。我们往哪个方面发展,是把所有的传感器往一个方向去规划,还是把网关这一块做大,网关就是设备的库,另外一个角度就是我们把下游厂商的数据建成统一的制式。


海高汽车徐超:这个涉及到域控制器了,涉及到数据的融合。我觉得一步一步的来,我们先把它列出来,我们要做的事情是为这个行业服务的。所以我们要看行业的主导方,包括车企和传感器厂商,他们关注的最高优先级事情是什么,我们可以把它变成工作重点。


泰尔实验室刘泰:因为车里面线束很多,我觉得后面可以具体调研一下。


佐智汽车余杰:9月20号之前,我们搭一个框架,可以从传感器切入。刚才徐总提到的,传感器对数据传输要求是比较高的。最后一个话题,就是自动泊车的标准化,下面有请纵目科技的陈总,您来介绍一下自动泊车领域,有哪些标准化工作要做。


自主泊车相关标准


纵目科技陈超卓:我简单说一下,从功能上,我们要照顾到APA和AVP。APA就是泊车辅助,AVP就是自主泊车。一个是L2,一个是L4。低速L4的每一个功能,我们要开发出验证的标准。首先要拿出一个大框架出来,比如说障碍物检测,地上、地下等各种场景,我们需要有一套检测标准验证的。


另外,低速传感器怎么跟高速传感器兼容,比如说AVP有毫米波雷达,高速AEB也有毫米波雷达,互相之间可能不能复用。低速搞一套雷达,高速再搞一套雷达,车上布满雷达,这个不合理,怎么让它兼容复用起来。就是雷达厂家的数据怎么提供给泊车供应商,也提供给前视ADAS供应商。


如果我们要制定一个标准,可以往这几个方向去考虑。


现在APA泊车辅助,有以超声波为主的,有视觉为主的,有融合的。现在趋势是超声波和视觉融合。我们来确定一下APA里面有哪些,比如说RPA、HPA,先把这些定义清楚。


自主式泊车方面,有博世为主的HOME ZONE AVP,就是以场端设施为主的;另外就是以纵目为主的车端智能停车的。从用户体验上来讲,其实这两个都需要,我们看怎么把它定义清楚。


如果大家分工,很快拿出一个框架出来。我觉得可以叫标准,也可以叫Best Practice。做泊车的厂家可以一起来,还有做ADAS的厂家,一起来交流,确定一个标准。低速L4,和高速自动驾驶,传感器应该是可以兼容。如果不能兼容的话,就太多了,太乱了。


佐智汽车余杰:天津汽标委那边,有没有做类似的事情?


纵目科技陈超卓:我不清楚,重庆谢飞他们在做。他们在做泊车辅助的。但是他那个不叫标准,相当于一个测试评价。


佐智汽车余杰:车厂是掌握主动权的,张博士你这边有什么看法?


长城汽车张博士:我这边想的是更多是产品的落地,当然方案有便宜,有贵。目前看成本还是普遍偏高,特别是室内定位这一块。怎么做都要有可靠性,基于单车智能,或者是基于场端联合来做。我见过有拿激光雷达放在场端用的,有拿UWB的,有的还是用wifi蓝牙定位的,各有优缺点。但是我个人觉得,这是好多种技术的一个集合。比如说,从落客地点到停车场是一个方案,到停车场里面又是一个方案,到车位可能要激活本车自带的全自动泊车系统。


所以这个东西,我现在也有一点迷茫,到底说是百家争鸣、各有所长更好,还是一套通用的方式推荐更合理一些。但是我觉得这一块不是标准问题,更多是一个技术实现的问题。如果编一套标准的话,更多是把基础性能和量化指标给明确化。因为我是从产品开发或者能否量产,或者是搭载在我们车上作为一个卖点推出。这样技术性能是一方面,另一方面就是成本问题了。


纵目科技陈超卓:我是建议这样,我们不是去做一个指导性的标准,你该用什么东西,或者不该用什么。我们要做的是,第一全自动泊车有哪些东西,定义要清楚;第二,我们怎么验证它。比如说我参加V2X标准讨论的时候,物理层面的东西咱不去弄,我们做应用层面的标准。比如说我有哪些交通场景,交通安全场景,我们把它罗列出来。做自动泊车至少要通过这些场景,你用什么实现,用雷达或者是摄像头等,这些我们不管。你得把这些安全场景通过,通过验证,你才能够量产。否则的话,可能会有安全隐患,这个跟技术无关,我们得把安全场景列出来。


另外一个,我们要确定相互之间的通信标准。我不管用谁的雷达,用谁的超声波,用谁的摄像头,都能做出这些功能来。这样不会说,我今天用纵目的摄像头,明天再用森泰克的超声波,互相之间的数据不通。我们需要把通道打通,大家做出来的输入输出应该是有标准的。


长城汽车张博士:您说的这个,我想这一块可以做,主要是一些接口,我觉得可以参考一些德国VDA的标准。定一些数据接口,毕竟不说硬件,我觉得也不太好,我们可能要有一个参考的方案,一套标准的系统,在上面再叠加具体的功能,类似之前V2X和相关的17个场景,我们也列一下。看看到底能做一些什么工作,包括时延和安全要求等,我觉得这是比较好的方向。


纵目科技陈超卓:对,把用户场景定义出来很重要,物理层面我们不去管它。


海高汽车徐超:代客泊车有一个比较重要的东西是跟标准有关的,就是在初步定位的时候。到泊车位前面一段时间的定位,室内的定位,大家目前还没有统一的标准。这一块包括主机厂在内,都没有标准,大家都不敢去动手,到底用哪一种方案。因为今天在这个城市发布可能用UWB,在另外一个城市可能基于摄像头和墙上那些二维码,或者其他的方案。所以我觉得自主泊车的初定位,把你引导到停车位这一块,可以基于通讯技术定义一个引导标准。


第二个,也和停车有关,跟自动驾驶关系不太大,但是在未来的共享用车是有用的。就是停车场跟车之间的通讯管理系统。比如说我www.7138q.cc进去之后,它如何自动停到一个有充电桩的车位,这是一个事情。另一件事情是,我如何把这个车引导到一个比较空的车位。


纵目科技陈超卓:我们甚至可以把停车场在这方面做的比较好的公司拉进来。我们也正在开发停车场预约。对于共享汽车说,他在调度车的时候,就跟目的地的停车场通讯好,我要停在哪些地方,到时候就引导到那个停车位。


信通院周博士:刚才陈总提出的建议,我认为非常好,我做一些补充。第一点,就是我们认为,现在讲自主泊车这个问题,实际上从技术角度来讲,一个是室内-室外联合定位问题,一个是成像问题,也是自动驾驶的一个分支问题。所以我觉得这个考虑范围可以适当扩大一些,自主泊车的标准问题,本质上是定位、通讯和成像的标准问题。适当扩大化以后,能够抓住本质。


第二点,我非常同意刚才陈总讲的,所谓智能自主泊车,它是一个系统,而不只是汽车本身的事。或者说它实际上是一个汽车和整个停车场系统交互层面的事。我在这里分享一个CCIA和中国信通院原来做的案例。我们院做了一个工作是电子围栏, 是共享单车停车系统的定位。这个电子围栏是做共享单车的停车场,我们跟摩拜和OFO合作的非常好,目前已经落地了,我觉得这个事情的成功经验是可以借鉴的。


CCIA秘书长王晨光:我觉得我们今天打算启动的这些标准,如果先启动团体标准的话,我建议咱们团队还是按照国标的要求,先起草一个团标。我们按照国家标准行业标准的等级来制定。CCIA通过这一年多的制定团体标准的经验,包括共享单车的地理围栏标准,可以应用到智能网联汽车的标准制定上来。中国通讯工业协会有专门的标准委员会,我兼着标准委员会的主任,标准制定方面的事情,我会一一配合大家。


长城汽车张博士:我们全力配合CCIA,把标准弄出来,争取在我们的车上第一个应用起来。


CCIA秘书长王晨光:非常感谢!


注:9月20-21日,CCIA智能网联专委会将在上海举办的“第四届车联网与智能驾驶论坛”上,发布千兆以太网和自主泊车相关标准研究的初步成果,欢迎业内同仁一起参与。


欢迎联系CCIA智能网联专委会秘书处 韩跃 15810133447(同微信)


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