Schwerpunkte

Domänen-Controller bis Level 4

Gehirn des Fahrzeugs mit Xilinx-Technik

07. Juni 2021, 08:30 Uhr   |  Redaktion: Irina Hübner

Gehirn des Fahrzeugs mit Xilinx-Technik
© Xilinx | elektroniknet

Damit autonome Fahrzeuge die strengen Anforderungen an Safety, Stromverbrauch und Kosten erfüllen, muss der Domänen-Controller als »Gehirn« des Fahrzeugs hohe technische Standards erfüllen. Das 2018 gegründete Unternehmen Hongjing Drive ist ein Pionier auf diesem Gebiet.

Hongjing ist Komplettanbieter für autonome Fahrsysteme. Das Unternehmen hat sich auf die Entwicklung fortschrittlicher Rechnerplattformen und Systeme fokussiert, die für das autonome Fahren erforderlich sind. Dank seiner Erfahrung im Bereich Hardware, Software sowie in der Integration kann das Unternehmen mit seinen Innovationen den kompletten Bereich intelligenter Fahrsysteme von Level 1 bis Level 4+ abdecken. Hongjing hat in einer Pre-A-Finanzierungsrunde fast 100 Millionen RMB (15,3 Mio. US-Dollar) erhalten. Der Hauptsitz der Firma befindet sich in Hangzhou/China; F&E-Niederlassungen gibt es in Shanghai, Hefei und Detroit/USA.

Hongjing adressiert den Markt für autonomes Fahren mit einer ADCU (Autonomous Driving Computing Unit), die Systeme für automatisiertes Fahren nach Level 3- und höher unterstützt. Im Vergleich zu traditionellen verteilten ADAS-Anwendungen für Level 0 bis Level 2 stellen Systeme für einen Automatisierungsgrad von Level 3 und höher einen großen Sprung nach vorne dar.

Denn ab Level 3 muss das Fahrzeug zumindest zeitweise die Kontrolle übernehmen. Dementsprechend müssen die dafür genutzten Systeme deutlich strengere Safety-Anforderungen erfüllen und ein deutlich höheres Maß an Funktionalität und Komplexität aufweisen. Dem jungen Unternehmen war folglich bewusst, dass es mit dem Eintritt in den Markt für autonomes Fahren ganz neue Herausforderungen meistern muss.

Bild 1. Die ADCU (Autonomous Driving Computing Unit) von Hongjing.
© Hongjing

Bild 1. Die ADCU (Autonomous Driving Computing Unit) von Hongjing.

Rechenleistung

Einerseits werden die ML-Algorithmen (Machine Learning, Maschinelles Lernen) immer komplexer, andererseits steigt die Art und Anzahl der verwendeten Sensoren an. Dementsprechend muss der Domänen-Controller eine deutlich höhere Rechenleistung erbringen, um die Informationen zu verarbeiten und Entscheidungen zu treffen. Traditionelle MCUs mit mehreren hundert MHz, aber auch CPUs können diese hohen Anforderungen nicht erfüllen. Die Domänen-Controller müssen noch eine weitere Anforderung erfüllen: Auf ihnen müssen intelligenten KI-Beschleuniger zum Einsatz kommen, um intelligentes Fahren zu ermöglichen.

Skalierbarkeit

Darüber hinaus stellt sich die Frage, wie sich Skalierbarkeit mit kontinuierlich optimierten Algorithmen realisieren lässt, ohne dabei Kompromisse bei der Leistung und den Kosten einzugehen. Hongjing ist der Überzeugung, dass nur autonome Fahrsysteme, die speziell auf verschiedene Nutzer und Anwendungsszenarien angepasst werden können, vom Verbraucher wirklich akzeptiert und damit auch kommerzialisiert werden können.

Safety

In der Automobilelektronik ist eine strengere Einhaltung von Safety-Standards erforderlich als das in anderen Märkten der Fall ist. Die meisten Systeme für einen Automatisierungsgrad von Level 3 und höher basieren auf Industrie-Controllern, die die Anforderungen einer Serienfertigung im Automotive-Markt nicht erfüllen. Außerdem muss ein Domänen-Controller für Level 3 und höher die Safety-Anforderungen gemäß ISO 26262 ASIL-D erfüllen.

Bild 2. Blockschaltbild der ADCU.
© Hongjing

Bild 2. Blockschaltbild der ADCU.

Leistungsaufnahme

Der Stromverbrauch ist für Domänen-Controller ebenfalls eine Herausforderung. Im Vergleich zu Standard-Steuergeräten (ECUs) im Auto können fortschrittliche Domänen-Controller für autonomes Fahren viel mehr Strom verbrauchen. Die meisten auf dem Markt erhältlichen Industrie-Controller benötigen zwischen 500 und 1000 Watt. Dennoch erfüllen sie nicht einmal die grundlegenden Anforderungen in einer Serienfertigung.

Design-Tools

Für die Entwicklung hervorragender Produkte sind exzellente Tools erforderlich. Darüber hinaus kann es ziemlich schwierig sein, die richtige Kombination aus integrierter Hardware und einfach zu bedienender Software zu finden. Dabei kann ein System für autonomes Fahren nur über die Zusammenarbeit von Hardware- und Software-Ingenieuren optimiert werden.

Um all diese Herausforderungen zu meistern, entschied sich Hongjing für die flexible, Automotive-taugliche XA-Zynq-UltraScale+-MPSoC-Plattform und die Vitis-Software-Entwicklungsplattform von Xilinx, um damit seine neue Serie an Gemini-ADCUs zu realisieren. Das Ergebnis ist eine sehr leistungsfähige Plattform, die sich in Level-3- und Level-4-Fahrzeugen sowie in einer Vielzahl anderer Anwendungen wie intelligenten Lkw, Robotaxis und unbemannten Bergbaufahrzeugen eingesetzt wird.

Dank der einzigartigen Anpassungsfähigkeit und des leistungsfähigen Rechnersystems löst die Automotive-konforme XA-Zynq-UltraScale+-MPSoC-Plattform von Xilinx viele der oben beschriebenen Herausforderungen, einschließlich Safety, Strombedarf und Rechenleistung. Gemini ist eine Rechnerplattform für autonomes Fahren, die sich durch ihre hohe Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz auszeichnet, die die Safety-Anforderungen erfüllt und gleichzeitig zuverlässig sowie vielseitig ist. Gemini ist einer der wenigen vielseitigen Domänen-Controller aus China, der die Entwicklung von Systemen für fortschrittliches, autonomes Fahren unterstützt.

Feilong Liu, CEO von Hongjing Drive, erklärt hierzu: »Bei der Definition des Produktdesigns der ADCU haben wir eine Reihe von Halbleiterlösungen umfassend verglichen und uns letztendlich für das Automotive-XA-Zynq-UltraScale+-MPSoC von Xilinx entschieden, weil es hohe Leistungsfähigkeit, niedrige Latenz, geringen Stromverbrauch und gute Hardware-Konfigurierbarkeit bietet.«

Das ISO-26262-ASIL-C-zertifizierte Zynq UltraScale+ MPSoC (im 16-nm-Prozess) ist eine heterogene, adaptive Multi-Core-SoC-Plattform, die für ADAS-Anwendungen von Level 2+ bis Level 4 und AD-Anwendungen (AD – Autonomous Driving) entwickelt wurde. Diese Plattform zeichnet sich durch moderne Chip-Integrationstechniken, hervorragende Programmierbarkeit, besonders hohe Rechenleistung und eine hohe Anzahl von I/O-Ports aus, die Hongjings Anforderungen an Automotive-Konformität, Safety, Qualität, Zuverlässigkeit, Anpassbarkeit und Skalierbarkeit erfüllen.

Bild 3. Das Entwicklerteam von Hongjing.
© Hongjing

Bild 3. Das Entwicklerteam von Hongjing.

Die Vorteile der Hongjing-Komplettlösung

Dank der besonderen Eigenschaften der leistungsstarken, adaptiven SoCs von Xilinx und der Vitis AI Software-Entwicklungsplattform zeichnen sich die ADCUs von Hongjing durch eine leistungsstarke Hard- und Software aus. Die Komplettlösung von Hongjing für AD-Anwendungen bietet die folgenden fünf Vorteile:

  • Hohe Rechenleistung auf Basis einer heterogenen Architektur mit mehreren Prozessorkernen
  • Hohe Energieeffizienz mit einem Gesamtbedarf von weniger als 70 W
  • Hohes Safety-Level dank der Konformität zu ASIL-D
  • Hohe Zuverlässigkeit, die eine Automotive-taugliche Serienfertigung unterstützt
  • Hohe Vielseitigkeit mit einer modularen Software-Architektur, die Anwendungen von Level 1 bis Level 4 abdeckt.

Die Lösung von Hongjing unterstützt die Datenverarbeitung von bis zu 12 Kamerakanälen, 6 LiDAR-Kanälen und mehreren Kanäle von Millimeterwellen-Radarsystemen. Damit ist es möglich, in Echtzeit multiple Kanäle und Objekte zu erfassen und mithilfe von KI zu verarbeiten. Die Komplettlösung unterstützt außerdem modulare Software-Architekturen gemäß den Vorgaben von ASIL-D, die auf mehrere Anwendungsszenarien von Level 1 bis Level 4 zugeschnitten sind.

Darüber hinaus hat Hongjing die Vitis-KI-Plattform von Xilinx eingesetzt – eine umfassende, Software-basierte KI-Entwicklungsumgebung, die eine Reihe von KI-Beschleunigungsprozessoren, KI-Optimierern, KI-Quantifizierern und KI-Compiler-Tools sowie Referenzdesigns für Deep-Learning-Netze ermöglicht. Dieses Tool unterstützte Hongjing dabei, die Deep-Learning-Modelle für seine Rechnerplattform bereitzustellen und zu optimieren und eine höhere KI-Leistung pro Watt zu erreichen.

Mit dem Support durch Xilinx konnte Hongjing den Prototyp seiner Gemini-Plattform bereits im Juli 2019 vorstellen und im Januar 2020 seine produktionsreife Version auf den Markt bringen. Gemini wurde inzwischen in einigen Fahrzeugen der Stufen Level 3 und Level 4 erfolgreich eingesetzt. Außerdem haben mehrere führende OEMs in China Samples angefordert. Darüber hinaus wird diese Plattform auch in anderen Anwendungen eingesetzt, darunter in intelligenten Lkw, autonom fahrenden Taxis (Robotaxis) im Stadtverkehr und unbemannten Bergbaufahrzeugen in kontrollierten Umgebungen.

Nach Unterlagen von Xilinx

Auf Facebook teilen Auf Twitter teilen Auf Linkedin teilen Via Mail teilen

Das könnte Sie auch interessieren

Verwandte Artikel

XILINX GmbH