Дизайн печатных плат для автономных транспортных средств включает платформы слияния датчиков, избыточные вычислительные архитектуры, высокоскоростные сети и функциональную безопасность, достигающую рейтингов ISO 26262 ASIL-D, поддерживая автоматизированное вождение уровней 3-5, требующее обработки данных с камер, радаров, лидаров в реальном времени с пропускной способностью >100 ГБ/с и задержкой <100 мс, при этом сохраняя отказоустойчивую работоспособность, обеспечивающую безопасную эксплуатацию несмотря на единичные отказы в роботакси, автономных грузовиках и платформах ADAS, что требует подтвержденной безопасности и надежности на протяжении 10-15 лет эксплуатационного срока службы.
В APTPCB мы предоставляем специализированные услуги по проектированию автономных транспортных средств, внедряя избыточные архитектуры, высокоскоростные интерфейсы и проверку безопасности с конформным покрытием печатных плат, поддерживая контроллеры домена до платформ автономности L5.
Достижение отказоустойчивой избыточности
Автономные транспортные средства требуют отказоустойчивости, обеспечивающей продолжение безопасной работы несмотря на сбои вычислительной платформы, датчиков или сети, посредством избыточной обработки, разнообразных датчиков и валидированных режимов деградации. Проблемы избыточности включают синхронизацию параллельных вычислительных путей, управление расхождениями показаний датчиков и валидацию отказоустойчивого поведения. Неадекватная реализация избыточности препятствует сертификации L3+, создает единичные точки отказа или вызывает небезопасные деградации — что значительно влияет на сертификацию безопасности и автономные возможности.
В APTPCB наши разработки реализуют валидированную избыточность, обеспечивающую отказоустойчивость и соответствие требованиям безопасности.
Реализация Избыточности
- Двойные вычислительные платформы: Независимые пути обработки с разнообразными алгоритмами, снижающими отказы по общей причине, с точностью специального производства печатных плат.
- Избыточность датчиков: Перекрывающееся покрытие от камер, радаров, лидаров, обеспечивающее продолжение работы несмотря на отказы датчиков.
- Избыточность сети: Дублированные сети Ethernet, поддерживающие связь несмотря на сбои в сети.
- Избыточность питания: Независимые источники питания, обеспечивающие непрерывную работу несмотря на электрические неисправности.
- Управление деградацией: Безопасные режимы деградации, позволяющие выполнить маневр с минимальным риском в безопасное состояние при отказах.
Безопасность критически важных операций
Благодаря избыточной архитектуре и всесторонней проверке, скоординированной с разработкой NPI-сборки, APTPCB обеспечивает отказоустойчивые автономные системы.
Внедрение высокоскоростных сенсорных сетей
Автономные транспортные средства обрабатывают 4-12 камер (8 МП при 30-60 кадрах/с), 5-10 радаров, 1-5 лидаров, генерируя >100 ГБ/с необработанных данных, что требует автомобильных сетей Ethernet (1000/2500BASE-T1, 10GBASE-T1), межсоединений PCIe и обработки в реальном времени. Проблемы сетевого взаимодействия включают детерминированную задержку, синхронизацию времени и электромагнитную совместимость. Неадекватное сетевое взаимодействие приводит к потере данных датчиков, дрожанию синхронизации, влияющему на слияние, или электромагнитным помехам (EMI), воздействующим на датчики — что значительно снижает качество восприятия и безопасность эксплуатации.
В APTPCB наши разработки реализуют проверенные высокоскоростные сенсорные сети, достигающие производительности в реальном времени.
Внедрение высокоскоростных сетей
- Магистраль автомобильного Ethernet: Коммутируемые сети 1-10 Гбит/с, соединяющие датчики с вычислительными платформами.
- Сети, чувствительные ко времени: Протоколы TSN, обеспечивающие детерминированную задержку <1 мс для критически важных по времени данных.
- Межсоединения PCIe Gen4/5: Высокоскоростная связь между вычислительными узлами, поддерживающая слияние датчиков.
- Синхронизация датчиков: Протокол точного времени (PTP), синхронизирующий датчики с точностью до <100 нс, обеспечивая точное слияние.
- Конструкция, соответствующая ЭМС: Экранирование и фильтрация, предотвращающие влияние электромагнитных помех на производительность датчиков или сети. Благодаря опыту в высокоскоростном проектировании и валидации, скоординированной с масштабируемостью массового производства, APTPCB обеспечивает автономные сенсорные сети.
Достижение соответствия ISO 26262 ASIL-D
Автономные системы уровня L3+ требуют реализации функциональной безопасности ASIL-D посредством анализа безопасности (FMEA, FTA), архитектурных механизмов безопасности и валидационных мероприятий, демонстрирующих частоту отказов <10 FIT. Проблемы ASIL-D включают достижение диагностического покрытия >99%, валидацию систематических возможностей и демонстрацию безопасности на протяжении всего процесса разработки. Неадекватная реализация безопасности препятствует сертификации, создает риски ответственности или ограничивает автономные возможности, что значительно влияет на жизнеспособность продукта и его выход на рынок.
В APTPCB мы поддерживаем проекты ASIL-D, достигающие высочайших уровней целостности автомобильной безопасности.
Реализация ASIL-D
Архитектура безопасности
- Метрики аппаратных сбоев, достигающие целевых показателей случайных аппаратных сбоев ASIL-D.
- Комплексная диагностика, обнаруживающая >99% потенциальных сбоев.
- Переход в безопасное состояние, обеспечивающий маневр с минимальным риском при критических сбоях.
- Свобода от помех, предотвращающая влияние несвязанных с безопасностью функций на безопасность.
Процесс разработки
- Разработка по V-модели ISO 26262 с отслеживаемостью требований.
- Мероприятия по валидации безопасности, включая инжекцию неисправностей и тестирование в деградированном режиме.
- Систематическая демонстрация возможностей через контролируемые процессы.
- Независимая оценка безопасности, подтверждающая соответствие.
Благодаря экспертизе в области ISO 26262 и опыту в автомобильной безопасности, APTPCB позволяет автономным системам ASIL-D достигать сертификации.
Поддержка интеграции контроллеров домена
Автономные контроллеры домена объединяют вычисления, сетевые возможности, питание и управление температурным режимом в централизованные платформы, требующие компактной упаковки, комплексного ввода-вывода и автомобильной квалификации. Проблемы интеграции включают управление температурным режимом платформ мощностью 200-500 Вт, плотность разъемов и соответствие автомобильным экологическим нормам. Неадекватная интеграция ограничивает производительность, создает проблемы с надежностью или препятствует упаковке, что значительно влияет на осуществимость системы и коммерческую жизнеспособность.
В APTPCB мы поддерживаем разработку контроллеров домена, обеспечивая интеграцию и соответствие автомобильным стандартам.
Реализация контроллера домена
- Высокопроизводительные вычисления: Платформы NVIDIA Drive, Qualcomm Snapdragon Ride или Mobileye с ускорителями ИИ.
- Комплексный ввод-вывод: Автомобильный Ethernet, PCIe, CAN, LIN, поддерживающие различные интерфейсы транспортных средств.
- Продвинутое управление температурным режимом: Жидкостное охлаждение или высокопроизводительные радиаторы, управляющие рассеиванием нескольких сотен ватт.
- Автомобильная квалификация: Расширенные испытания на температуру, вибрацию и ЭМС в соответствии с автомобильными требованиями.
- Масштабируемая архитектура: Модульные конструкции, поддерживающие возможности L2+ до L5 на различных платформах транспортных средств.
Благодаря опыту в области контроллеров домена и автомобильному производству, скоординированному с поставкой компонентов квалифицированных деталей, APTPCB обеспечивает автономные транспортные средства следующего поколения.