高級駕駛輔助系統(tǒng)(Advanced Driving Assistance System)是利用安裝在車上的各式各樣傳感器(毫米波雷達、激光雷達、單\雙目攝像頭以及衛(wèi)星導(dǎo)航)，在汽車行駛過程中隨時來感應(yīng)周圍的環(huán)境，收集數(shù)據(jù)，進行靜態(tài)、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤，并結(jié)合導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)，進行系統(tǒng)的運算與分析，從而預(yù)先讓駕駛者察覺到可能發(fā)生的危險，有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。 近年來ADAS市場增長迅速，原來這類系統(tǒng)局限于高端市場，而現(xiàn)在正在進入中端市場，與此同時，許多低技術(shù)應(yīng)用在入門級乘用車領(lǐng)域更加常見，經(jīng)過改進的新型傳感器技術(shù)也在為系統(tǒng)布署創(chuàng)造新的機會與策略。

先進駕駛輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assistance System)，簡稱ADAS，是利用安裝于車上的各式各樣的傳感器， 在第一時間收集車內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)， 進行靜、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤等技術(shù)上的處理， 從而能夠讓駕駛者在最快的時間察覺可能發(fā)生的危險， 以引起注意和提高安全性的主動安全技術(shù)。ADAS 采用的傳感器主要有攝像頭、雷達、激光和超聲波等，可以探測光、熱、壓力或其它用于監(jiān)測汽車狀態(tài)的變量， 通常位于車輛的前后保險杠、側(cè)視鏡、駕駛桿內(nèi)部或者擋風(fēng)玻璃上。早期的ADAS 技術(shù)主要以被動式報警為主，當車輛檢測到潛在危險時， 會發(fā)出警報提醒駕車者注意異常的車輛或道路情況。對于最新的ADAS 技術(shù)來說，主動式干預(yù)也很常見。

一直以來，汽車的剎車燈、轉(zhuǎn)向信號燈、倒車燈以及車尾霧燈都采用21W到27W、亮度為280至570流明的鎢絲燈泡作為光源。車尾燈、泊車燈、車側(cè)顯示燈以及轉(zhuǎn)向信號閃燈采用4W至10W、亮度為40至130流明的鎢絲燈泡，汽車頭燈則采用高亮度的氙氣熒光管(HID)。但在汽車照明中，越來越多地采用LED作為光源。尾部中央高位剎車燈是最早采用LED的汽車燈。另外，在車燈市場上，其他車外照明和指示燈如剎車燈、轉(zhuǎn)向信號燈以及車內(nèi)照明燈都已改用LED燈泡。近年來，車外照明燈，如白天行車燈(DRL)，以及車頭近光燈都開始改用LED燈泡。預(yù)計汽車大燈也會很快改用高亮度LED燈。此外，在車身內(nèi)部，一些車內(nèi)顯示器的背光也開始采用LED作為光源，如儀表盤以及TFT顯示器。

汽車LED照明系統(tǒng)的優(yōu)點

白光LED的色溫約為6000K，視覺上幾乎等同于自然光。由于人眼區(qū)分顏色的能力在自然背景條件下是最好的。在晚上，人眼只有在自然的色彩情況下，對景物或馬路邊沿才有很好的區(qū)分能力。

LED燈的平均壽命比鎢絲燈以及高亮度熒光燈管長，而且更加穩(wěn)定可靠。如可以減少出故障的幾率，同時無需頻繁地更換燈泡，省卻了很多麻煩。而且采用LED可以節(jié)省更多的能源。LED燈外形更小，更容易裝入燈座內(nèi)，在占用更少空間的同時，更容易配合時尚的燈飾設(shè)計。更為重要的是，LED剎車燈的啟動速度更快。LED剎車燈的點亮?xí)r間僅為50ms左右，比鎢絲燈泡的啟動時間快大約250ms，從而降低了被尾隨車輛碰撞的危險。另外，LED是固態(tài)光源，可以承受更大的震動。

驅(qū)動LED燈的技術(shù)要求

由于LED的亮度與流過的電流成正比，所以需要恒定的電流源來驅(qū)動LED。在任何情況下，流過LED的電流要保持恒定，才能確保LED亮度的一致性。另外還需要在任何情況下都能將紋波電流控制在可接受的水平。所以說LED驅(qū)動器的設(shè)計屬于電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計，其特點是恒流輸出而非恒壓輸出。

在LED驅(qū)動器設(shè)計中，必須增加阻塞電路，為防止電源反向操作提供保護。我們會遇到的另外一個挑戰(zhàn)是要在汽車冷啟動或負載斷電的情況下確保LED能夠正常工作。在正常操作的情況下，小轎車的電池供電電壓介于9V與16V之間(例如12V系統(tǒng)總線)，而大貨車的電池供電電壓則介于18V與32V之間(例如24V系統(tǒng)總線)。在出現(xiàn)負載斷電或冷啟動的情況時，電池的輸入電壓范圍會與正常的范圍有很大的出入。

在發(fā)電機運行期間，如果電池的供電被突然截斷，此時發(fā)電機會繼續(xù)發(fā)電，使用發(fā)電機供電的電容等用電部分就會出現(xiàn)電壓突然增高的現(xiàn)象，如果不采取保護措施，將會損壞用電器。如果LED的驅(qū)動不是恒流驅(qū)動，LED的電流就會有所變化，造成LED的亮度變化，這就是為什么目前的汽車燈會存在閃爍現(xiàn)象。下面是一個負載斷電測試的一個定義，用來模仿負載突斷的一些情形。不同的汽車廠商采用不同的標準，因此負載斷電測試的定義也各不相同，圖1只是其中一個案例。

圖1 負載斷電測試的定義

盡管負載突降會造成負載電壓升高，但大部分先進的交流發(fā)電機都配備了中央控制式負載斷電箝位電路。12V總線系統(tǒng)的參考電平會被限制在35V到42V之間，而24V總線系統(tǒng)的參考電平會被鉗定在50V到60V之間。

在天氣寒冷的時候，啟動裝置會令電池供電電壓大幅下跌，圖2顯示“冷啟動”測試的典型波形。

圖2 “冷啟動”測試的典型波形

由于LED驅(qū)動器的輸入供電端連接電池的輸入端，因此像剎車燈這類涉及駕駛安全的汽車燈必須不受負載斷電及冷啟動的影響，甚至必須能夠在這種情況下繼續(xù)正常運行。在典型的情況下，12V總線系統(tǒng)的輸入范圍為6V到42V，24V總線系統(tǒng)的輸入電壓范圍為12V到60V。

LED驅(qū)動技術(shù)

電阻限流是LED驅(qū)動方法之一，其優(yōu)點是成本較低、設(shè)計簡單;缺點是電流會隨著正向電壓和驅(qū)動電壓的不同而改變，所以LED發(fā)出的亮度會改變。當電池電壓比較高時，驅(qū)動的效率很差，因為此時大部分的功率會消耗在電阻上。此外，限流電阻會產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)致散熱的問題。所以這是一個簡單、但并不是一個最高效的方法。

第二種方法是線性穩(wěn)流器，也叫恒流源。它的優(yōu)點是設(shè)計簡單、電流恒定;缺點是效率很低，而且隨著輸入電壓的升高，線性芯片承載的壓降也就越大，所以線性芯片也會產(chǎn)生很大的熱量。但它改善了電阻限流方法中電流波動的缺點。

除了以上兩種方法，還有一種開關(guān)電源式的驅(qū)動方法。表1是三種不同方法的比較，用開關(guān)電源作為LED驅(qū)動的方法具有很高的效率，而且電流恒定。由于開光電源轉(zhuǎn)換器的效率較高，因此被越來越多的車燈生產(chǎn)商使用。其最大的缺點是設(shè)計線路要復(fù)雜些，而且成本相對較高。

表1 三種LED驅(qū)動方法比較

用于高亮度汽車燈的升壓/降壓LED驅(qū)動器

汽車照明中為什么要用到升壓/降壓LED驅(qū)動器呢?這是因為電池電壓是波動的，在電壓波動時，我們需要保持流過LED的電流恒定，升壓/降壓LED驅(qū)動器可以確保無論輸入電壓高于還是低于輸出電壓，電流都能保持恒定。這保證了在負載斷電和冷啟動的時候，和安全有關(guān)的照明燈可以保持恒定的亮度。另外，多樣化的LED汽車照明應(yīng)用也需要不同的LED驅(qū)動器拓撲結(jié)構(gòu)。部分汽車燈生產(chǎn)商希望能夠有一個LED驅(qū)動平臺可以適用于不同燈光系統(tǒng)的不同LED配置。升壓/降壓LED驅(qū)動器是大部分高亮度汽車燈光系統(tǒng)的理想驅(qū)動器解決方案。

LM3423(圖3)是NS公司一款升壓/降壓LED驅(qū)動器芯片，它不僅可以提供快速的調(diào)光控制、可靠的保護和故障顯示等功能，還可以配置升壓、浮動降壓及浮動的升壓/降壓LED驅(qū)動器，滿足不同的LED車載驅(qū)動的要求。

大家的傳統(tǒng)印象中，自動駕駛產(chǎn)品難有美感可言。

2004 年，第一屆 DARPA 挑戰(zhàn)賽現(xiàn)場，選手是一輛輛頭頂攝像頭、天線的改裝車，外型粗獷、怪異。

近二十年過去，后來的 L4 無人車，也大多頂著碩大的機械式激光雷達，同樣少了渾然天成的感覺。

不過，要說 L4 公司是一群埋頭技術(shù)的理科生，常年只懂得堆砌傳感器，就小瞧了這個賽道的進化速度。

創(chuàng)立于 1953 年德國 IF 設(shè)計獎，由德國歷史悠久的工業(yè)設(shè)計機構(gòu)漢挪威工業(yè)設(shè)計論壇發(fā)起，素以「獨立、嚴謹、可靠」的評獎理念聞名于世，有著設(shè)計界的「奧斯卡」之稱。

在最新的 IF 2023 年度獲獎名單中，輕舟智航送審的 Driven-by-QCraft multi-sensor fusion suite(Gen 4)第 4 代多傳感器套件方案，從來自 56 個國家的參賽作品 11000 件殺出重圍，成為唯一一件自動駕駛公司打造的獲獎作品。

往年獲獎的汽車行業(yè)公司，是保時捷、法拉利等有著悠久設(shè)計歷史的品牌。

尤其是，輕舟這次獲獎的多傳感器套件是在 2021 年末至 2022 年初期間設(shè)計完成、搭載上車的作品，當時的輕舟是一家 L4 為主的自動駕駛解決方案公司。能夠獲得 2023 年度獎項，一方面說明其硬件方案本身具有「美感」，另一方面也說明硬件方案設(shè)計具有一定的超前性。

當自動駕駛這一科技功能與「美感」掛鉤，距離向消費者就會更近一步。

01

無感，L4 公司的科技美學(xué)

今天我們談到的「科技美學(xué)」，其實是美學(xué)的一個分支。

十八世紀六十年代，第一次工業(yè)革命從英國起源，極大地提升了生產(chǎn)效率，同時也讓人們看到了產(chǎn)品粗糙的問題。

十九世紀下半頁，一場同樣起源于英國的設(shè)計改良運動展開，又稱為工藝美術(shù)運動，針對設(shè)計水準下降的室內(nèi)產(chǎn)品建筑、家具、平面設(shè)計進行了廣泛改進。

那場運動讓科技進入人們的審美世界，催生了后來的科技美學(xué)。

又過了一個世紀，開始出現(xiàn)專為設(shè)計而立的大獎，其中，德國的 IF、紅點獎，以及美國的 IDEA，并稱世界三大設(shè)計獎。

早期，這些獎均擁有向汽車行業(yè)頒獎的歷史，不過以整車為主。直到幾年，獎項才開始授予自動駕駛公司。

拿下這屆德國 IF 獎的輕舟作品，其背后的團隊告訴筆者，最初在進行第 4 代多傳感器套件方案的概念設(shè)計時，便想到了「科技美學(xué)」。

設(shè)計基于兩大需求：高集成度、小型化。

高集成是為了方便適配不同車型，小型化是為了給用戶更多的天窗面積。

基于上述需求，團隊將整個造型的設(shè)計采用機翼式的設(shè)計，通過對稱的方式，將傳感器排布在「機翼」上，這種流線型的外觀，讓硬件方案與整車的外觀可以做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

為了讓傳感器的尺寸從視覺上顯得不那么突兀，輕舟的團隊還采用了色彩分層的設(shè)計，從而減輕了方案本身的重量感。

成本上，這套方案也做了控制，將整個硬件方案盡可能一體化，面積相較上一代減少了 3/4，并且將每個小部件做了分割設(shè)計，可以方便拆卸。

這種設(shè)計是有著獨特性的。

要知道，輕舟設(shè)計這套作品的 2021 年，是 L4 公司剛剛開始推出前裝量產(chǎn)無人車的時間節(jié)點。彼時的無人車成本仍有著近五十萬元，頭上的激光雷達仍然鼓起一個大包。

到了 2022 年，一些車企比如蔚來的單顆激光雷達、小鵬的兩顆激光雷達，極狐阿爾法 S HI 的三顆激光雷達等出現(xiàn)，大家對激光雷達的安裝位置、方案仍然沒有形成共識。

這說明，行業(yè)當時并沒有一套成體系的自動駕駛硬件方案。

在輕舟擔(dān)任 L4 業(yè)務(wù)&用戶體驗產(chǎn)品經(jīng)理的洪小如認為，與汽車從一開始只有功能性，到后來慢慢發(fā)展為具有美觀性相似，自動駕駛也有著同樣的歷程。

「很多新能源車型都在自己的車上安裝了那一個突出來的激光雷達。其實上從美學(xué)上來講的話，還是會比較突兀的，相當于就是一個妥協(xié)的產(chǎn)品狀態(tài)，未來最好的一個狀態(tài)是什么?我認為它還是更多是隱藏式的，例如說像禾賽前段時間發(fā)布的，可以裝在車窗里面。」洪小如說。

很多時候，消費者完全不關(guān)心用的是什么雷達，安裝在什么位置，他們希望看到的就是一個美的產(chǎn)品，同時功能也是好用的。

基于此，自動駕駛要做到讓用戶無感才是好的設(shè)計。

02

不唯上，唯用戶

國內(nèi)有許多非常優(yōu)秀的設(shè)計師，無論是前瞻性還是技術(shù)能力、審美水平都非常強，而且國內(nèi)的原型設(shè)計也不比國外差。

問題是，過去很長時間里，這群有才華的人是被壓抑著的。

一些主機廠或科技公司，并沒有按照科學(xué)的路徑去行事，大家缺少目標一致，而是以老板的意志為轉(zhuǎn)移，最終導(dǎo)致所有動作發(fā)生變形。

幸運的是，從輕舟的 CTO，到負責(zé)傳感器套件的硬件總監(jiān)，再到整個設(shè)計、研發(fā)團隊，大家對美的追求是一致的。

而且，輕舟有一支擁有工匠精神的團隊。這種工匠精神，指的是較真的做事態(tài)度，將專業(yè)性發(fā)揮到極致，將產(chǎn)品打磨到極致。

洪小如透露，在這次獲獎作品的背后，結(jié)構(gòu)設(shè)計的同事「備受折磨」。

舉個例子，在做攝像頭的集成設(shè)計時，由于要將五個攝像頭形成一個圈，導(dǎo)致內(nèi)徑非常小，基本上沒有了壓縮空間，甚至?xí)斐珊罄m(xù)的安裝問題，團隊盡可能地和結(jié)構(gòu)設(shè)計的同事溝通，尋找不同的辦法。

最終通過將攝像頭的接頭在另一個地方接線的方式，解決了內(nèi)徑問題。

據(jù)了解，輕舟的 HMI 產(chǎn)品 QView，就是由少而精的設(shè)計人才完成的。