如何構(gòu)建智能駕駛軟件汽車（SDV）架構(gòu)？

自動(dòng)駕駛智能平臺(tái)自下而上可大致劃分為硬件平臺(tái)、系統(tǒng)軟件（硬件抽象層+OS內(nèi)核+中間件）、功能軟件（庫組件+中間件）和應(yīng)用算法軟件（自動(dòng)駕駛、HMI交互等）等四個(gè)部分。

來源：佐思汽研《2023-2024年軟件定義汽車：產(chǎn)業(yè)全景和策略研究報(bào)告》

從自動(dòng)駕駛各個(gè)研發(fā)環(huán)節(jié)來看，主要涉及到軟件工程與硬件工程：

智駕基礎(chǔ)軟件：實(shí)時(shí)車控操作系統(tǒng)（狹義OS）、智能駕駛中間件（ROS、 CyberRT、DDS、AutoSAR）、自動(dòng)駕駛操作系統(tǒng)（廣義OS）等

智駕通用算法設(shè)計(jì)：定位、感知、規(guī)劃、決策等，從小模型到大模型（BEV Transformer、Occupancy Network占用網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)駕駛端到端神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）等

智駕通用算法訓(xùn)練：AI深度學(xué)習(xí)軟件平臺(tái)、智駕數(shù)據(jù)訓(xùn)練集等

智駕端云一體：數(shù)據(jù)閉環(huán)、數(shù)據(jù)采標(biāo)、仿真測(cè)試（場(chǎng)景庫、仿真平臺(tái)）、云原生平臺(tái)、高精度地圖等

智駕系統(tǒng)集成和工程實(shí)現(xiàn)：FCW、LDW、ALC、APA/AVP等

智駕輔助軟件：ADAS性能評(píng)估、ADAS數(shù)據(jù)記錄等

智駕硬件工程：包括域控制器（芯片、硬件工程）、傳感器（激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、攝像頭、GNSS、IMU等）、系統(tǒng)工程、線控底盤、線控制動(dòng)等

智駕硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：如計(jì)算平臺(tái)硬件系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、車載芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì)、車載傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)等

智能駕駛操作系統(tǒng)內(nèi)核主要有兩條開發(fā)路徑

一種是繼承Linux豐富的開源生態(tài)，基于開源、功能強(qiáng)大的Linux宏內(nèi)核，重點(diǎn)增強(qiáng)其安全性和實(shí)時(shí)性，實(shí)現(xiàn)ASIL-B/D的Safety Linux操作系統(tǒng)，Linux操作系統(tǒng)具備豐富的生態(tài)，但獲得所需功能安全等級(jí)認(rèn)證較難；

另一種是注重功能安全，以ASIL-D功能安全級(jí)別為目標(biāo)，基于POSIX標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的微內(nèi)核RTOS，比如QNX操作系統(tǒng)；相比Linux，由于微內(nèi)核RTOS缺少類似的開源生態(tài)環(huán)境支持、開發(fā)難度大。

Safety Linux源自Linux，硬件、軟件生態(tài)都非常豐富；在軟件定義汽車時(shí)代，Linux在自動(dòng)駕駛市場(chǎng)的占有率將會(huì)逐步上升，成為主導(dǎo)的智駕底層操作系統(tǒng)，國內(nèi)車企和供應(yīng)商也將Safety Linux作為智駕操作系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

來源：佐思汽研《2023-2024年軟件定義汽車：產(chǎn)業(yè)全景和策略研究報(bào)告》

中興通訊：基于ZTE微內(nèi)核和Safety Linux的雙內(nèi)核智能駕駛OS，可兼顧智能駕駛對(duì)功能安全和豐富應(yīng)用生態(tài)兩方面要求，主要由三部分組成：1）ZTE Microkernel RTOS；2）ZTE Hypervisor；3）ZTE Safety Linux

在上層軟件方面，中興先后和東軟睿馳、普華基礎(chǔ)軟件等中間件企業(yè)達(dá)成了合作；底層芯片方面，與地平線、黑芝麻智能、芯馳科技等國內(nèi)主流芯片企業(yè)建立了合作。 量產(chǎn)落地方面，早在2021年中興通訊就向長安汽車交付了基于Safety Linux的智駕OS驗(yàn)證項(xiàng)目，2022年和一汽開啟了基于微內(nèi)核+Safety Linux的智駕OS和車控OS技術(shù)驗(yàn)證，2023年又新增了東風(fēng)Safety Linux智駕OS項(xiàng)目。

來源：中興通訊

斑馬AliOS Drive：由AliOS RTOS與AliOS Safety Linux形成雙核驅(qū)動(dòng)，兼具安全與性能優(yōu)勢(shì)，其基礎(chǔ)系統(tǒng)的安全域?yàn)锳liOS RTOS，是自研安全實(shí)時(shí)微內(nèi)核，達(dá)到汽車功能安全最高等級(jí)“ASIL-D”要求。主要包括幾個(gè)部分：1）AliOS RTOS ;2）AliOS Safety Linux ;3）AliOS Hypervisor ;4）AliOS Drive中間件

性能域?yàn)锳liOS Safety Linux，基于Linux進(jìn)行實(shí)時(shí)安全增強(qiáng)，可支撐自動(dòng)駕駛高性能計(jì)算需求。此外，斑馬智行自研的AliOS Hypervisor為雙核提供了很好的融合機(jī)制，同樣達(dá)到汽車功能安全最高等級(jí)“ASIL-D”要求。

來源：斑馬智行

智能駕駛操作系統(tǒng)內(nèi)核，國產(chǎn)化破局關(guān)鍵在于國產(chǎn)芯片和內(nèi)核OS協(xié)同并進(jìn)

目前，我國汽車保有量已經(jīng)突破3億輛，但車載操作系統(tǒng)（含智能座艙系統(tǒng)）自主率大概5-10%；而車控操作系統(tǒng)（含自動(dòng)駕駛系統(tǒng)）仍處于起步階段； 除了開發(fā)周期長，技術(shù)難度大，資金投入大之外，更大的挑戰(zhàn)在于QNX、Android等“一家獨(dú)大”的底層操作系統(tǒng)與芯片等核心技術(shù)的“深度綁定”，已經(jīng)形成一個(gè)贏家通吃的生態(tài)，比如Android+ARM形成“AA聯(lián)盟”，兩者并非簡單組合在一起，而是相互進(jìn)行深度定制，產(chǎn)生了持續(xù)生長的化學(xué)反應(yīng)。

中興通訊

2023年10月，中興通訊與黑芝麻智能協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了基于黑芝麻A1000環(huán)境的首家國產(chǎn)微內(nèi)核OS產(chǎn)品對(duì)于AI感知及推理全業(yè)務(wù)流程的支持，在智駕領(lǐng)域構(gòu)建“國產(chǎn)芯”+“國產(chǎn)軟”解決方案；

斑馬智行

已與10余家主流芯片廠商建立合作。斑馬智行基于AliOS Drive智能駕駛操作系統(tǒng)在地平線征程5芯片上構(gòu)建計(jì)算底座，可以支持更強(qiáng)的AI算法創(chuàng)新；

普華基礎(chǔ)軟件

響應(yīng)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)中國車用操作系統(tǒng)開源計(jì)劃，與中國一汽、北汽研究總院、吉利汽車、理想汽車、芯馳、地平線等 21 家單位開展開源共建合作。普華基礎(chǔ)軟件向行業(yè)開源“龘”（EasyAda）微內(nèi)核源代碼，芯馳科技智能網(wǎng)關(guān)芯片G9X成為首款適配芯片。

國科礎(chǔ)石

基于Linux的礎(chǔ)光操作系統(tǒng)芯片適配，目前已經(jīng)支持英偉達(dá)Orin、黑芝麻A1000等芯片，紫光展銳、瑞芯微、芯馳等正在適配中， 也計(jì)劃與更多廠家開展合作，如地平線、飛騰等。上述相關(guān)車載芯片支持BSP也會(huì)陸續(xù)開放源代碼。

車企方面，研發(fā)能力強(qiáng)的新勢(shì)力車企將更傾向于構(gòu)建全自主的智駕 “底層內(nèi)核+芯片” 體系：

特斯拉

特斯拉基于Linux系統(tǒng)，打造出自有的RTOS（實(shí)時(shí)系統(tǒng)RT Linux，自家用C語言編寫的），并在此基礎(chǔ)上打造域控制器，重構(gòu)汽車電子電氣架構(gòu)，搭載自主研發(fā)的FSD SoC；

理想汽車

Li OS基于Linux內(nèi)核深度定制開發(fā)，將搭載理想純電車型首發(fā)，未來還將搭載理想汽車自研的智駕SoC；

蔚來汽車

「整車全域操作系統(tǒng)天樞SkyOS」，基于Linux內(nèi)核，是蔚來整車底層操作系統(tǒng)，搭載NT3.0平臺(tái)車型（ET9等），適配NVIDIA、高通、英特爾等芯片平臺(tái)，此外還將適配搭載蔚來自研智駕SoC "神璣NX9031"。

主機(jī)廠和Tier1的內(nèi)核OS、芯片適配方案

來源：佐思汽研《2023-2024年軟件定義汽車：產(chǎn)業(yè)全景和策略研究報(bào)告》

國產(chǎn)操作系統(tǒng)廠商紛紛推出開源計(jì)劃

目前，中國正在加速推動(dòng)汽車OS開源發(fā)展：

華為鴻蒙

2021年全部捐獻(xiàn)給開放原子開源基金會(huì)，形成OpenHarmony開源項(xiàng)目。

斑馬智行

2022年宣布AliOS Drive將有效實(shí)現(xiàn)分層解耦、跨域共用和開放合作。

普華基礎(chǔ)軟件

2023年加入中汽協(xié)中國車用操作系統(tǒng)開源計(jì)劃，成員單位包括普華基礎(chǔ)軟件、一汽、東風(fēng)、長安、中汽創(chuàng)智、中電科32所、西部智聯(lián)、地平線、芯馳科技、先進(jìn)操作系統(tǒng)創(chuàng)新中心、電子科技大學(xué)等21家單位。2023年5月，普華基礎(chǔ)軟件正式發(fā)布了中國車用操作系統(tǒng)開源計(jì)劃中首個(gè)微內(nèi)核開源項(xiàng)目，計(jì)劃將于2023年底啟動(dòng)POSIX PSE51 OEM預(yù)研項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)功能驗(yàn)證，并于2024年實(shí)現(xiàn)功能安全驗(yàn)證，2025年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)驗(yàn)證。

國科礎(chǔ)石

2023年2月，國科礎(chǔ)石正式對(duì)外發(fā)布礎(chǔ)光操作系統(tǒng)整體規(guī)劃及開源計(jì)劃，并將應(yīng)用在智能汽車座艙域、自動(dòng)駕駛域的礎(chǔ)光Linux進(jìn)行開源，以此作為國科礎(chǔ)石開源計(jì)劃實(shí)施的起點(diǎn)，其他相關(guān)企業(yè)、機(jī)構(gòu)或者開發(fā)者可以基于該開源版本進(jìn)行汽車操作系統(tǒng)及應(yīng)用開發(fā)。

如何構(gòu)建智能座艙軟件汽車（SDV）架構(gòu)？

從智能座艙各個(gè)研發(fā)環(huán)節(jié)來看，主要涉及到軟件工程與硬件工程：

座艙基礎(chǔ)軟件：車載操作系統(tǒng)（QNX、Linux、Android、鴻蒙OS、AliOS等）、虛擬機(jī)（Hypervisor）、中間件（AutoSAR）；

座艙系統(tǒng)軟件開發(fā)：應(yīng)用開發(fā)以Android為主、儀表軟件開發(fā)以QNX為主、TBOX軟件開發(fā)以Linux為主

座艙界面設(shè)計(jì)：UI界面設(shè)計(jì)軟件；

座艙應(yīng)用軟件：用戶畫像、情景感知、多模態(tài)融合交互（AR HUD、語音、聲學(xué)/音響、DMS/OMS、人臉識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別等軟件開發(fā)），大模型開始在座艙多模態(tài)交互領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用；

云服務(wù)：車云一體化平臺(tái)、云原生平臺(tái)、信息安全、OTA開發(fā)和運(yùn)營策略等。

在云原生平臺(tái)方面，頭部主機(jī)廠和造車新勢(shì)力先行，車企開始成立專門的數(shù)字化轉(zhuǎn)型部門，加速推動(dòng)數(shù)字化戰(zhàn)略落地，從上層驅(qū)動(dòng)企業(yè)創(chuàng)新與變革。

自研：車企追求 IT 研發(fā)和平臺(tái)建設(shè)自主可控。領(lǐng)先車企不約而同選擇了自研，一方面由于一線車企都具備強(qiáng)大的研發(fā)和技術(shù)實(shí)力，另一方面希望保證云原生平臺(tái)的穩(wěn)定和易用性；

開源：同時(shí)，車企重視開源，開源技術(shù)和社區(qū)是探索云原生的第一站，開源也是車企關(guān)注云原生前沿和培養(yǎng)技術(shù)人才的最佳方式；

全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型：此外，以容器、微服務(wù)為代表的云原生技術(shù)也為車企數(shù)字化轉(zhuǎn)型彎道超車提供助力，建設(shè)具備全棧能力的云原生平臺(tái)已經(jīng)成為先進(jìn)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的最佳路徑。

來源：佐思汽研《2023-2024年軟件定義汽車：產(chǎn)業(yè)全景和策略研究報(bào)告》

云原生源于云計(jì)算，其構(gòu)建并部署在云中，能真正訪問云基礎(chǔ)設(shè)施的強(qiáng)大功能。云原生可以在云端和車內(nèi)側(cè)，汽車系統(tǒng)軟件越來越復(fù)雜，現(xiàn)在的代碼量已達(dá)到上億行，因此在車內(nèi)側(cè)，也把運(yùn)行態(tài)軟件引入容器。

吉利汽車

吉利云原生技術(shù)聯(lián)合了火山引擎團(tuán)隊(duì)和在軟件定義汽車、智能汽車廣義操作系統(tǒng)的先行者東軟睿馳團(tuán)隊(duì)共同深度研發(fā)。目前，吉利自研的數(shù)字孿生智能座艙系統(tǒng)云化應(yīng)用技術(shù)，已注冊(cè)專利30余項(xiàng)，吉利云原生技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)云、邊、端互聯(lián)，讓座艙算力與空間硬件解耦，讓座艙體驗(yàn)擺脫對(duì)車端芯片的算力依賴；

來源：吉利汽車

上汽乘用車

CloudOS 在上汽乘用車量產(chǎn)應(yīng)用，上汽乘用車基于“云原生技術(shù)”，開創(chuàng)“數(shù)據(jù)同步即功能生效”的車云數(shù)據(jù)協(xié)同架構(gòu)；

安波福

安波福與風(fēng)河軟件合作開發(fā)了“端到端云原生DevOps平臺(tái)”，在支持軟件定義汽車上，Wind River Studio可以分成車內(nèi)側(cè)和云端兩部分，一部分是基于車內(nèi)側(cè)相應(yīng)的運(yùn)行態(tài)軟件，一部分是云端的Studio工具集。

來源：安波福、風(fēng)河軟件

如何構(gòu)建智能車控軟件汽車汽車（SDV）架構(gòu)？

智能車控具體包括車身控制、底盤控制、動(dòng)力控制、能量管理等多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域。隨著E/E架構(gòu)進(jìn)一步向跨域融合、“中央計(jì)算+區(qū)域”架構(gòu)演進(jìn)。 電氣架構(gòu)集中化，進(jìn)一步整合動(dòng)力域、底盤域和車身域，提供汽車中間層核心控制功能的集成，其目標(biāo)是為自動(dòng)駕駛接入車輛打造整車控制“操作系統(tǒng)”，不同的主機(jī)廠或Tier1，根據(jù)其產(chǎn)品特性，集成思路有所不同。

路特斯VMCU整車運(yùn)動(dòng)控制器：基于VCU功能的范疇向底盤的功能方向進(jìn)行拓展，集成底盤域所有整車層級(jí)的控制功能，包括TVC、ESP、TCS功能。執(zhí)行件包括三電控制器，底盤里的制動(dòng)轉(zhuǎn)向懸架，圍繞在其周圍成為它的被控對(duì)象，受到統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

路特斯正與不同合作伙伴聯(lián)合開發(fā)VMC整車動(dòng)態(tài)控制軟件，主機(jī)廠專注于主機(jī)廠自身的核心能力，即整車層級(jí)差異化開發(fā)，聚焦整車部分的差異軟件和參數(shù)，讓供應(yīng)商專注于平臺(tái)化零部件開發(fā)。

來源：路特斯

從功能域走向中央計(jì)算架構(gòu)，區(qū)域融合的理念不可或缺，關(guān)鍵環(huán)節(jié)就在于區(qū)域控制的具體實(shí)踐。新一代車身區(qū)域控制器融入了部分區(qū)域控制思想，劃分左右控制器，負(fù)責(zé)本區(qū)域內(nèi)的信號(hào)采集及負(fù)載驅(qū)動(dòng)，具備五大核心功能：區(qū)域供電、區(qū)域信息、區(qū)域功能（原子服務(wù)提供）、區(qū)域驅(qū)動(dòng)、邊緣計(jì)算。

聯(lián)合汽車電子USP 2.0開發(fā)者平臺(tái)：2023年4月，聯(lián)合電子在2023開發(fā)者大會(huì)上發(fā)布了USP 2.0開發(fā)者平臺(tái)，USP2.0平臺(tái)通過區(qū)域化的架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)近20個(gè)獨(dú)立ECU的集成，通信速率從2M提升至最高1000M。

從開發(fā)到測(cè)試驗(yàn)證全過程，聯(lián)合汽車電子為開發(fā)者打造預(yù)安裝的本地開發(fā)環(huán)境，同時(shí)提供開發(fā)套件（SDK）；在USP2.0平臺(tái)上，可以調(diào)用的服務(wù)已經(jīng)深入到了車身控制、能量管理、運(yùn)動(dòng)控制、熱管理等領(lǐng)域。

來源：佐思汽研《2023-2024年軟件定義汽車：產(chǎn)業(yè)全景和策略研究報(bào)告》

大陸集團(tuán)“軟件功能即產(chǎn)品（FaaP）”解決方案：適用于所有車身及執(zhí)行器功能，并作為快速且經(jīng)濟(jì)高效的解決方案集成到車輛跨域產(chǎn)品中。比如像車窗升降、后備箱控制、座椅調(diào)節(jié)、座椅加熱、電動(dòng)車門等各種功能都有對(duì)應(yīng)軟件包，后續(xù)大陸還會(huì)對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展，帶來更多選項(xiàng)。

“軟件功能即產(chǎn)品（FaaP）”核心在于軟硬件解耦，大陸集團(tuán)中間件（Middleware）可以將上車身和下車身解耦開來，可以看到上車身更多關(guān)注的是性能和算力，包括ADAS的算法、車內(nèi)娛樂的實(shí)現(xiàn)等。對(duì)于上車身的開發(fā)更多的以軟件和服務(wù)導(dǎo)向；下車身是傳統(tǒng)的車身電子，以硬件和產(chǎn)品為導(dǎo)向。 解耦后可以讓OEM和tier1與其他供應(yīng)商共同開發(fā)，在同一框架下合作，增加開發(fā)的效率，系統(tǒng)模塊的可移植性也大大提高了。

來源：大陸集團(tuán)

審核編輯：劉清