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华为全栈自研智能汽车
来源:科技与生活视野
2022-11-15 11:37:42
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1入局

根据华为数据,当汽车智能化渗透率每提高1%,全球汽车零部件(除美国市场外)市场扩大33亿美元;若智能化和电动化同时提高1%,全球汽车零部件市场将扩大60多亿美元,以此作为测算依据,若智能化 电动化渗透率共同提高50%,全球将新增超万亿元市场。在智能电动浪潮下,汽车产业正发生巨变,汽车架构以“电子 电气”为核心逐步演变为“通信 计算”为核心,核心体现为硬件、软件、通信架构三大升级。芯片 操作系统 中间件 应用算法软件 数据构建核心技术闭环,谁把握其中一环,或将实现产业链地位的提升。

芯 OS AI算法 云 传感器

华为在ICT领域奠定的核心技术优势包括:芯 OS AI算法 云 传感器。芯:海思通用五大类芯片,为汽车芯蓄力,包括AI芯片昇腾系列、CPU鲲鹏芯片、手机SOC芯片麒麟系列、5G基站芯片天罡和5G基带芯片巴龙、联接芯片凌霄系列。OS:研发鸿蒙操作系统储备基础软件技术,转化为汽车鸿蒙座舱操作系统HOS、智能驾驶操作系统AOS、智能车控操作系统VOS以及跨域集成软件框架Vehicle Stack。AI算法:依托昇腾AI芯片 AI机器学习算法基础实现计算的快/准/巧。云:依托依托昇腾 鲲鹏等芯片,实现无时无刻的云服务。传感器:布局激光雷达 摄像头 毫米波雷达。华为的深厚技术远不止于此,在此次全球智能电动化汽车竞争中,助力中国汽车工业加速崛起。

云-管-端协同全方位布局

华为云-管-端布局指:云:智能云平台,管:智能网联,端:智能驾驶、智能座舱、智能电动。华为定位汽车增量市场,发布Hi全栈智能汽车解决方案包括:

1个计算与通信与通信架构,实现:硬件可扩展,软件可持续OTA升级更新。华为在计算与通信架构之上提出跨域集成软件堆栈(VehicleStack),共同构建数字系统,实现三个操作系统的互联互通,基于服务理念而构造,为车企搭建可持续的盈利模式。5大智能系统:智能车云、智能网联、智能驾驶、智能座舱、智能电动。激光雷达等全套的智能化部件。HI技术帮助汽车产业实现技术升级,快速开发领先的智能电动汽车,为消费者带来最佳出行体验。

2内变

华为有两大主要责任机构:ICT基础设施业务管理委员会和消费者业务管理委员会。消费者委员会包括消费者BG和消费者BG区域组织两个部门,负责消费者业务的战略和经营管理。ICT下设六个部门:运营商BG、企业BG、网络产品与解决方案、Cloud & AI BG、ICT区域组织和智能汽车解决方案BU。汽车BU隶属于华为的ICT,由华为轮值董事长徐直军统领。汽车BU是公司面向智能汽车领域的端到端业务责任主体,将华为公司的ICT技术优势延伸到智能汽车产业,提供增量ICT部件和解决方案。根据36氪,华为消费者BG正在与智能汽车解决方案BU进行整合,总负责人是华为消费者业务CEO余承东。

华为基于昇腾310芯片打造汽车自动驾驶域控制器MDC平台。昇腾310是一款高效、灵活、可编程的AI处理器。基于典型配置,性能达到16TOPS/INT8,8 TFLOPS/ FP16,而其功耗仅为8W。能效比高于目前主流的自动驾驶英伟达Xavier与Mobileye EyeQ4。并于在2018年推出汽车自动驾驶MDC计算平台以及高阶自动驾驶全栈解决方案,包括分别对应于L3、L4级自动驾驶的MDC 300和MDC 600平台。MDC集成了华为自研的Host CPU芯片、AI芯片、ISP芯片与SSD控制芯片,并通过底层的软硬件一体化调优,在时间同步、传感器数据精确处理、多节点实时通信、最小化底噪、低功耗管理、快速安全启动等方面业界领先。现阶段华为已有MDC300、MDC600、MDC210、MDC610四款智能驾驶域计算平台。

3.1.4.巴龙和天罡芯片应用于通信领域

华为5G通信芯片包括巴龙和天罡系列芯片。巴龙5000目前少有的已经商用的5G基带终端芯片。巴龙5000支持NSA和SA两种组网方式,兼容2G、3G、4G和5G多种网络制式,覆盖sub-6GHz和mmWave频段,峰值下载速率分别可达4.6Gbps和7.5Gbps。目前比亚迪已宣布旗下车型汉将采用华为以巴龙5000为核心的5G通信模组MH5000。天罡芯片是全球首款5G基站芯片,在集成度、算力、频谱带宽等方面表现出色。三方面性能的改善,使得基站的尺寸缩小超过50%,重量减轻23%,安装时间相比4G节省一半。因而,华为自主研发5G基站能够实现体积小、重量轻、性能强等多项优势,超过以往的4G基站,并实现成本的压缩。

3.2.鸿蒙操作系统,连接无限可能

华为鸿蒙是面向全场景微内核的分布式OS,可实现跨平台协作。鸿蒙是全世界第一个面向全场景微内核的分布式OS,其开发的初衷是为了提升操作系统的跨平台能力,包括支持全场景、跨多设备和平台以及应对低时延和高安全性挑战的能力。鸿蒙系统具有四大特点:分布架构、天生流畅、内核安全和生态共享;有三层架构:第一层是内核,第二层是基础服务,第三层是程序框架。2019年鸿蒙OS 1.0率先用于智慧屏产品,计划从2020年起将逐步用于手机、平板、汽车等更多智能设备中。

3.3. 机器学习算法实力强劲,实现快/准/巧

诺亚方舟实验室和智能车云服务产品部是机器学习软件算法的核心支撑团队。华为智能车云服务产品部和诺亚方舟实验室形成联合攻坚技术团队(Noah CV Lab & Octopus),开展自动化数据标识、传感器融合算法、SLAM/VIO算法、智能决策和推理、路径规划和运动控制、智能交通系统模拟仿真等业务方向的研究。华为八爪鱼(HUAWEI Octopus)自动驾驶云服务依托联合团队以及诺亚方舟实验室的最新研究成果,优化自研算法,多项算法模型的精准率达到业界领先水平。华为选择开源数据集进行算法验证测试,并在自有数据集验证以构建亿级数据标注能力。算法的优劣主要是通过数据集测试结果进行评判,自动驾驶最重要的测试任务包括了3D目标检测、2D目标检测、语义分割、实例分割、场景流预测、光流预测、深度估计等,其中3D目标检测和2D目标检测是最核心的标杆任务场景。3D目标检测数据集包括Kitti、nuScenes、lyft dataset、Waymo open dataset、appllo scape、H3D等,其中nuScenes和Waymo是最具份量的测试集。2D目标检测则以COCO测试集为标杆。华为选择业界最具权威性的开源数据集作为算法验证集进行测试,通过持续优化算法设计,实现数据挖掘算法在数据集上获得SOTA性能,以提升华为在自动驾驶数据迭代领域的竞争力。在开源数据集获得模型验证后,华为还会在自有数据集验证数据挖掘的闭环系统,构建高质量的亿级数据标注能力,以满足商用环境下量产算法对数据规模的要求。华为机器学习软件算法实力强劲。在2020年7月华为在第二届自动驾驶数据集2020 nuScenes Challenge 的3D 目标检测挑战赛中,华为诺亚方舟实验室与HUAWEI Octopus自动驾驶云服务联合团队Noah CV Lab & Octopus,取得了3D detection track第一名(mAP:64%,NDS:69%)的成绩,大幅领先第二名CenterPoint (UT Austin) mAP 3.1,NDS 1.5个百分点,超过上一届挑战赛冠军模型 mAP 11.4,NDS 5.7个百分点。截止2020年7月,华为诺亚方舟实验室 Noah CV Lab团队稳居COCO BBOX Detection(2D目标检测)的榜首(2020年度挑战赛尚未开赛),领先第二名1个百分点。

华为的MEMS激光雷达技术能有效增加激光雷达的探测距离和视场角。激光雷达可分为机械旋转式和固态激光雷达两种。2020年7月2日,世界知识产权组织国际局公布了一款华为的激光雷达专利。华为该产品是一款MEMS固态激光雷达,有别于传统MEMS激光雷达的一个发射和接收组件,该雷达采用了多个发射和接收组件。专利图中画出了3个测距模组,每个模组都含有激光发射器101a,分光镜102a,接收器103a。这种设计虽然会增加雷达的体积,但是可以有效增加探测距离和视场角。

车载激光雷达行业主要为初创企业为主。华为激光雷达竞争对手包括:Velodyne、Quanergy、Ibeo和国内的禾赛科技、速腾聚创、大疆。Velodyne涉及激光雷达业务较早,有一定技术积累,目前市场份额最高。禾赛科技技术实力较强,其产品主要针对中高速的无人驾驶出租车。速腾聚创不仅提供雷达产品,也提供相应算法,其产品在低速物流车已经有所应用。目前已过车规且量产的固态激光雷达产品主要有Velodyne的Velarray和大疆的Tele-15和Horizon。相比而言,华为的激光雷达水平和垂直视场角较大,扫描范围更广;垂直角分辨率更低,扫描更加精确。

4全面布局

华为基于在ICT领域积累的芯片、操作系统、机器学习算法、云服务等基础技术,全面进军智能汽车领域。2020年10月30日发布华为智能汽车解决方案-HI品牌。HI全栈智能汽车解决方案包括:1)1个计算与通信与通信架构,实现:硬件可扩展,软件可持续OTA升级更新。华为在计算与通信架构(CCA)之上提出跨域集成软件堆栈(VehicleStack),共同构建数字系统,采用微服务和微插件,并基于服务理念而构造,为车企搭建可持续的盈利模式。2)5大智能系统:智能车云、智能网联、智能驾驶、智能座舱、智能电动。3)以及激光雷达等全套的智能化部件。HI技术帮助汽车产业实现技术升级,快速开发领先的智能电动汽车,为消费者带来最佳出行体验。

4.1 云-智能云平台

基于昇腾910AI芯片打造智能云平台。智能车云服务包括:自动驾驶云服务(提供数据服务、训练服务、仿真服务)、车联网云服务(三电、智能驾驶、智能座舱数据采集与存储)、高精地图云服务(打造动态地图聚合平台,不自己搭建地图,而是让地图供应商在云服务上呈现)。

4.1.1.华为自动驾驶云服务

自动驾驶云服务行业存在的痛点包括:1)海量采集数据,有效数据占比少,对AI算力要求高;2)自动驾驶开发涉及技术栈多,孤岛工具多。3)虚拟仿真需要丰富的场景库,及高性能仿真系统。4)上市缺乏评测标准和体系,商用运营缺乏监管平台。华为利用自身在云计算、人工智能、车联网等ICT技术的多年积累,通过构建统一的全栈云平台,助力传统车企快速上市自动驾驶,为评测机构及政府部门提供评测、监管服务。

华为推出自动驾驶云服务,Octopus八爪鱼系统可实现数据服务、训练服务、仿真服务。1)数据服务:针对海量原始数据,基于融合标注能力,多模型并行等平台能力,自动化形成数据集。2)训练服务:AI芯片与框架结合大幅提升训练效率,在典型的ResNet50网络的训练中,Altas900集群有近2倍的训练速度提升,同时支持业界主流的深度学习框架,如TensorFlow和PyTorch。3)仿真服务:实现车-路端等的多样数据高效转换为仿真场景库。此外,可实现摄像头、激光雷达、毫米波雷达、车辆动力学、不同天气和路况仿真等。此外,自动驾驶云服务还包括评测服务:可对接管率、交通规则、感知、决策、规划、控制等模块进行分析评测,服务于车辆评测机构,提升评测效率。

4.4.端-智能座舱系统

麒麟芯片 鸿蒙OS 应用生态

华为打造CDC智能座舱平台,全场景协同,创造体验新标杆。1)打造CDC智能座舱平台,实现智能汽车与智能手机在硬件、软件和应用生态等全产业链的无缝共享;2)基于智能手机Kirin芯片构建IVI模组,发挥产业链协同的规模效应,降低硬件成本;3)基于鸿蒙OS,共享华为“1 8” 生态,实现跨终端的全无感互联;4)共享智能手机丰富APP生态提升用车体验开放API,使能跨终端伙伴发展智能座舱应用。

5.2.零部件层面华为智能汽车包含“云-管-端”架构。云即为智能车云,管即为智能网联;端则从座舱扩展到了智能驾驶、智能座舱、智能电动。现阶段华为产品尚未大规模量产,未来两年将有大量的公司参与到华为产业链中,共同助力中国汽车工业的自主崛起。

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