Progettazione PCB per Veicoli Autonomi | Ingegneria Elettronica per la Guida Autonoma

I progetti di PCB per veicoli autonomi implementano piattaforme di fusione di sensori, architetture di calcolo ridondanti, reti ad alta larghezza di banda e sicurezza funzionale che raggiungono le classificazioni ISO 26262 ASIL-D, supportando la guida automatizzata di livello 3-5. Ciò richiede l'elaborazione in tempo reale dei dati di telecamera, radar e lidar con un throughput >100 GB/s e una latenza <100 ms, mantenendo al contempo la capacità di funzionamento in caso di guasto per garantire un funzionamento sicuro nonostante i guasti a punto singolo su robotaxi, camion autonomi e piattaforme ADAS, che richiedono sicurezza e affidabilità validate per tutta la durata operativa di 10-15 anni.

In APTPCB, forniamo servizi specializzati di progettazione per veicoli autonomi, implementando architetture ridondanti, interfacce ad alta velocità e validazione della sicurezza con protezione rivestimento conforme per PCB, supportando i controller di dominio fino alle piattaforme di autonomia L5.

Ottenere la ridondanza fail-operational

I veicoli autonomi richiedono una capacità di funzionamento in caso di guasto (fail-operational), continuando un'operazione sicura nonostante guasti alla piattaforma di calcolo, ai sensori o alla rete, attraverso l'elaborazione ridondante, sensori diversificati e modalità di degrado validate. Le sfide della ridondanza includono la sincronizzazione dei percorsi di calcolo paralleli, la gestione dei disaccordi dei sensori e la validazione del comportamento fail-operational. Un'implementazione inadeguata della ridondanza impedisce la certificazione L3+, crea punti singoli di guasto o causa degradazioni non sicure — influenzando significativamente la certificazione di sicurezza e la capacità autonoma.

In APTPCB, i nostri progetti implementano una ridondanza validata che raggiunge la capacità fail-operational e la conformità alla sicurezza.

Implementazione della Ridondanza

Piattaforme di Calcolo Doppie: Percorsi di elaborazione indipendenti con algoritmi diversi che riducono i guasti in modo comune con la precisione della produzione speciale di PCB.
Ridondanza dei Sensori: Copertura sovrapposta da telecamere, radar, lidar che consente il funzionamento continuo nonostante i guasti dei sensori.
Ridondanza di Rete: Reti Ethernet duplicate che mantengono la comunicazione nonostante i guasti di rete.
Ridondanza di Alimentazione: Alimentatori indipendenti che garantiscono il funzionamento continuo nonostante i guasti elettrici.
Gestione del Degrado: Modalità di degrado sicure che consentono una manovra a rischio minimo verso uno stato sicuro durante i guasti.

Operazione Critica per la Sicurezza

Attraverso un'architettura ridondante e una validazione completa coordinata con lo sviluppo dell'assemblaggio NPI, APTPCB abilita sistemi autonomi fail-operational.

Implementazione di reti di sensori ad alta larghezza di banda

I veicoli autonomi elaborano 4-12 telecamere (8MP a 30-60fps), 5-10 radar, 1-5 lidar generando >100GB/s di dati grezzi che richiedono reti Ethernet automotive (1000/2500BASE-T1, 10GBASE-T1), interconnessioni PCIe e elaborazione in tempo reale. Le sfide di rete includono latenza deterministica, sincronizzazione temporale e compatibilità elettromagnetica. Una rete inadeguata causa la perdita di dati dei sensori, jitter di temporizzazione che influisce sulla fusione, o EMI che impattano i sensori — influenzando significativamente la qualità della percezione e il funzionamento sicuro.

In APTPCB, i nostri progetti implementano reti di sensori ad alta larghezza di banda validate, raggiungendo prestazioni in tempo reale.

Implementazione di reti ad alta velocità

Backbone Ethernet Automotive: Reti commutate da 1-10Gbps che collegano i sensori alle piattaforme di calcolo.
Networking sensibile al tempo: Protocolli TSN che raggiungono una latenza deterministica <1ms per dati critici in tempo reale.
Interconnessioni PCIe Gen4/5: Comunicazione compute-to-compute ad alta larghezza di banda che supporta la fusione dei sensori.
Sincronizzazione dei sensori: Protocollo di tempo di precisione (PTP) che sincronizza i sensori a <100ns, consentendo una fusione accurata.
Design conforme EMC: Schermatura e filtraggio che prevengono l'impatto delle EMI sulle prestazioni dei sensori o della rete. Grazie all'esperienza nella progettazione ad alta velocità e alla validazione coordinata con la scalabilità della produzione di massa, APTPCB abilita reti di sensori autonome.

Progettazione PCB per veicoli autonomi

Raggiungimento della conformità ISO 26262 ASIL-D

I sistemi autonomi L3+ richiedono l'implementazione della sicurezza funzionale ASIL-D tramite analisi di sicurezza (FMEA, FTA), meccanismi di sicurezza architetturali e attività di validazione che dimostrano un tasso di guasto <10 FIT. Le sfide ASIL-D includono il raggiungimento di una copertura diagnostica >99%, la validazione della capacità sistematica e la dimostrazione della sicurezza durante tutto lo sviluppo. Un'implementazione di sicurezza inadeguata impedisce la certificazione, crea esposizione alla responsabilità o limita la capacità autonoma — influenzando significativamente la redditività del prodotto e l'introduzione sul mercato.

In APTPCB, supportiamo progetti ASIL-D che raggiungono i più alti livelli di integrità della sicurezza automobilistica.

Implementazione ASIL-D

Architettura di sicurezza

Metriche di guasto hardware che raggiungono gli obiettivi di guasto hardware casuale ASIL-D.
Diagnostica completa che rileva >99% dei potenziali guasti.
Transizione allo stato sicuro che consente manovre a rischio minimo durante guasti critici.
Libertà da interferenze che impedisce a funzioni non di sicurezza di influenzare la sicurezza.

Processo di sviluppo

Sviluppo a V-model ISO 26262 con tracciabilità dei requisiti.
Attività di validazione della sicurezza che includono l'iniezione di guasti e test in modalità degradata.
Dimostrazione sistematica delle capacità attraverso processi controllati.
Valutazione indipendente della sicurezza che convalida la conformità.

Grazie all'esperienza ISO 26262 e all'esperienza nella sicurezza automobilistica, APTPCB consente ai sistemi autonomi ASIL-D di ottenere la certificazione.

Supporto all'integrazione del controller di dominio

I controller di dominio autonomi integrano calcolo, networking, alimentazione e gestione termica in piattaforme centralizzate che richiedono un packaging compatto, I/O completi e qualificazione automobilistica. Le sfide di integrazione includono la gestione termica di piattaforme da 200-500W, la densità dei connettori e la conformità ambientale automobilistica. Un'integrazione inadeguata limita le prestazioni, crea problemi di affidabilità o impedisce il packaging — influenzando significativamente la fattibilità del sistema e la sua redditività commerciale.

In APTPCB, supportiamo la progettazione di controller di dominio per raggiungere l'integrazione e la conformità automobilistica.

Implementazione del controller di dominio

Calcolo ad alte prestazioni: Piattaforme NVIDIA Drive, Qualcomm Snapdragon Ride o Mobileye con acceleratori AI.
I/O completi: Ethernet automobilistico, PCIe, CAN, LIN che supportano diverse interfacce veicolo.
Gestione termica avanzata: Raffreddamento a liquido o dissipatori di calore ad alte prestazioni che gestiscono una dissipazione di diverse centinaia di watt.
Qualificazione automobilistica: Test di temperatura estesa, vibrazione ed EMC secondo i requisiti automobilistici.
Architettura scalabile: Progetti modulari che supportano capacità da L2+ a L5 su diverse piattaforme veicolo.

Grazie all'esperienza nei controller di dominio e alla produzione automobilistica coordinata con l'approvvigionamento di componenti qualificati, APTPCB abilita i veicoli autonomi di prossima generazione.