共建汽車基礎(chǔ)軟件融合新路徑

由于智能汽車市場的競爭愈發(fā)激烈，各家車企亟需不斷提升產(chǎn)品優(yōu)勢、構(gòu)筑技術(shù)壁壘、搶占市場份額，然而在軟件架構(gòu)和研發(fā)的許多領(lǐng)域都遭遇了難題。

11月7日-8日，以“軟件智領(lǐng)未來 融合共創(chuàng)生態(tài)”為主題的2024中國汽車軟件大會在上海嘉定舉行。11月8日下午，在本屆大會同期舉行的“融合共建：汽車基礎(chǔ)軟件新路徑”主題論壇上，吉利汽車研究院車載操作系統(tǒng)開發(fā)專家路哲，東軟睿馳首席科學(xué)家、域控基礎(chǔ)平臺產(chǎn)品中心主任李冰，中汽創(chuàng)智科技有限公司軟件產(chǎn)品經(jīng)理莊天然，中興車用操作系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理胡沖，AUTOSEMO測試工作組負責(zé)人、經(jīng)緯恒潤測試中心經(jīng)理王英蕾，AUTOSEMO技術(shù)專家程智鋒，中瓴智行（成都）科技有限公司首席戰(zhàn)略官鐘衛(wèi)東，杭州賽福納斯科技有限公司總經(jīng)理張斌，惠州市德賽西威汽車電子股份有限公司高級工程師張燕和維克多汽車技術(shù)（上海）有限公司技術(shù)方案經(jīng)理丁嶸暉發(fā)表了主題演講，并就中國汽車軟件行業(yè)中基礎(chǔ)軟件和操作系統(tǒng)的最新進展、技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用實踐以及未來趨勢進行了深入地分享與探討，為推動中國汽車軟件行業(yè)的繁榮與發(fā)展貢獻智慧和經(jīng)驗。本場論壇由中國汽車工業(yè)協(xié)會軟件分會副秘書長、中汽創(chuàng)智科技有限公司技術(shù)副總裁周劍光主持。

新時代、新技術(shù)、新場景下的新軟件

當(dāng)“軟件定義汽車”時代來臨，為了更好地實現(xiàn)汽車軟件快速迭代、智能化場景靈活組合、多硬件平臺復(fù)用、構(gòu)建車云生態(tài)，汽車的軟硬件解耦成為關(guān)鍵。

據(jù)路哲介紹，整車的軟硬解耦需要通過應(yīng)用軟件、中間件、硬件抽象層、硬件和整車系統(tǒng)五層實現(xiàn)，其中，整車系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)接口和OTA更新，實現(xiàn)靈活配置和升級；中間件和抽象層屏蔽硬件細節(jié)，確保軟件獨立優(yōu)化，提高系統(tǒng)的靈活性和價值。在這一過程中，作為一種創(chuàng)新的軟件設(shè)計理念，汽車基礎(chǔ)軟件應(yīng)運而生。

“車載基礎(chǔ)軟件為汽車軟件領(lǐng)域帶來了革命性的變革，具備通信與網(wǎng)絡(luò)管理、診斷與故障處理、信息安全與OTA更新、硬件抽象與操作系統(tǒng)管理和中間件服務(wù)與資源管理五大能力。主要內(nèi)容覆蓋兩方面?！甭氛苤赋?，一方面，從內(nèi)核到中間件，再到功能軟件，整車軟件平臺不斷延伸，軟軟/軟硬雙解耦，統(tǒng)一對外接口；另一方面，車載基礎(chǔ)軟件具備多端部署、跨域通信、安全可靠、高效開發(fā)、軟硬融合和生態(tài)開放等特點。

變革創(chuàng)造機遇的同時，當(dāng)然也會帶來相應(yīng)的挑戰(zhàn)。李冰坦言，由于智能汽車市場的競爭愈發(fā)激烈，各家車企亟需不斷提升產(chǎn)品優(yōu)勢、構(gòu)筑技術(shù)壁壘、搶占市場份額，然而在軟件架構(gòu)和研發(fā)的許多領(lǐng)域都遭遇了難題。他指出，例如汽車E/E架構(gòu)升級就面臨三大課題，分別為架構(gòu)拓撲集中化、功能邏輯復(fù)雜化和數(shù)據(jù)傳輸高速化。

“從去年開始，生成式AI快速導(dǎo)入汽車行業(yè)。我們看到，目前汽車行業(yè)軟件創(chuàng)新不再是過去的逐步發(fā)展，而是多種技術(shù)融合，這對汽車軟件架構(gòu)提出了更高要求，需要同時滿足行業(yè)的多重發(fā)展需求?！崩畋J為，隨著跨域協(xié)同越來越多，需要跨多個控制器進行汽車開發(fā)的功能也越來越多，因此尤其需要統(tǒng)一開發(fā)方法，來定義不同開發(fā)者所承擔(dān)的角色，行業(yè)亟需一套標(biāo)準(zhǔn)和架構(gòu)。其中，由于AI結(jié)果不可預(yù)測，而汽車對安全性的要求又非常高，因此汽車軟件開發(fā)還需要一套統(tǒng)一的架構(gòu)來對AI進行約束和控制。

除了新技術(shù)引發(fā)的變革之外，汽車場景的變化也給汽車軟件，尤其是車用操作系統(tǒng)帶來了許多新的難題?！败浖埠茫a(chǎn)品也罷，歸根結(jié)底都是由場景牽引用戶需求，再由用戶需求指導(dǎo)軟件架構(gòu)設(shè)計。目前車用軟件的3個場景——艙、駕、控——遇到的主要挑戰(zhàn)是智能化，智能化會牽引操作系統(tǒng)和所有基礎(chǔ)軟件的發(fā)展?！痹诤鷽_看來，當(dāng)下車用操作系統(tǒng)的新挑戰(zhàn)主要包括集中化、碎片化和透明化，首當(dāng)其沖需要解決分工和協(xié)作的問題，只有實現(xiàn)科學(xué)合理的分工和協(xié)作，才能提高汽車軟件的運轉(zhuǎn)效率、降低適配成本。為此，胡沖建議，行業(yè)需要領(lǐng)軍人物或組織機構(gòu)站出來，通過開源的形式，促進業(yè)界達成共識、共享能力與成果，大家再基于統(tǒng)一開源的生態(tài)進行開發(fā)和演進。

報告與產(chǎn)業(yè)同行，測試為質(zhì)量護航

鑒于中國汽車基礎(chǔ)軟件發(fā)展的重要性，應(yīng)國內(nèi)主要汽車企業(yè)的要求，并經(jīng)主管部門認可，中國汽車工業(yè)協(xié)會在2019年12月正式組建中國汽車基礎(chǔ)軟件生態(tài)委員會（英文China Automotive Basic Software Ecosystem Committee，以下簡稱AUT

-OSEMO），旨在聯(lián)合汽車及軟件產(chǎn)業(yè)內(nèi)的成員，形成由本土企業(yè)主導(dǎo)的共同規(guī)劃和創(chuàng)建適應(yīng)新需求的軟件架構(gòu)和接口規(guī)范，做強本土基礎(chǔ)軟件，推動行業(yè)開放和協(xié)作，促進產(chǎn)業(yè)向更智能化的方向發(fā)展。

自成立以來，AUTOSEMO已經(jīng)發(fā)布了四本白皮書，今年正式發(fā)布了《中國汽車基礎(chǔ)軟件發(fā)展報告5.0》（以下簡稱《發(fā)展報告》），圍繞汽車智能化發(fā)展趨勢下的軟件架構(gòu)，探討如何在融入AI大模型的情況下，打造安全、可靠、穩(wěn)定的開放式軟件架構(gòu)。在本次論壇上，莊天然從編制背景和發(fā)布內(nèi)容兩方面詳細介紹了《發(fā)展報告》。她表示，在多域融合的背景下，架構(gòu)封閉、接口定義、標(biāo)準(zhǔn)解讀尺度不同帶來了多團隊協(xié)作集成的困難，與此同時，AI端側(cè)部署帶來了全新驅(qū)動力，加速汽車由智能化進化至智慧體。為此，汽車行業(yè)非常需要一個開源開放的軟件架構(gòu)，并能實現(xiàn)持續(xù)的迭代發(fā)展，這也是編制此次《發(fā)展報告》的初衷。

論壇上，AUTOSEMO還發(fā)布了另一項重要文件——《ECU性能壓力測試方案及測試指南文件》，王英蕾代表AUTOSEMO測試工作組對此進行了詳細解讀?！霸谲浖x汽車的當(dāng)下，測試要做好質(zhì)量的守門員?！蓖跤⒗偬岢?，對于汽車軟件測試工作而言，會面對代碼架構(gòu)的復(fù)雜性、代碼產(chǎn)品的敏捷化開發(fā)以及信息安全對軟件的要求等越來越多的新要求，AUTOSEMO測試工作組希望能集結(jié)行業(yè)力量，達成一系列規(guī)范的內(nèi)容，并將測試工作中的相應(yīng)流程及行為標(biāo)準(zhǔn)化。

由于Linux系統(tǒng)具有完善的操作系統(tǒng)功能，且擁有開源開放、創(chuàng)新的迭代速度，豐富的生態(tài)體系，完善的基礎(chǔ)設(shè)施，且兼具易用性和龐大的開發(fā)者資源和綜合成本優(yōu)勢，因此行業(yè)普遍接受Linux系統(tǒng)應(yīng)用于自動駕駛場景?；诖耍槍ψ詣玉{駛Linux系統(tǒng)功能安全的需求越來越迫切，加速推動相應(yīng)研究和實踐迫在眉睫。今年9月，在AUTOSEMO操作系統(tǒng)工作組的組織下，《自動駕駛Linux系統(tǒng)的功能安全研究1.0》正式發(fā)布。程智鋒在本次論壇上對這項研究成果進行了詳細解讀，并提出建議：首先，自動駕駛Safety Linux存在市場發(fā)展機會，Safety OS的技術(shù)設(shè)計需要考慮四大關(guān)鍵因素，包括空間隔離，時域隔離，雙向通信以及確保所有訪問、通信等活動可監(jiān)控、可追溯；其次，各家整車廠、代表企業(yè)及生態(tài)合作伙伴需共同努力，行業(yè)協(xié)作共建，將基于Linux的自動駕駛系統(tǒng)分解成多個部分，從而逐個擊破，解決功能安全合規(guī)的問題。

探索多元化創(chuàng)新方案

近段時間以來，許多創(chuàng)新性技術(shù)顛覆了汽車智能化的發(fā)展節(jié)奏和開發(fā)模式，中國企業(yè)也在汽車軟件創(chuàng)新開發(fā)方面探索出了更多新方案和新思路，在本次論壇上進行了經(jīng)驗交流。

眾所周知，汽車軟件架構(gòu)正在從分布式電子控制單元架構(gòu)，向域控制器轉(zhuǎn)變，并進一步往中央集中式架構(gòu)演進。“在軟硬件協(xié)同演進的過程中，硬件能力越強，融合層次越深，系統(tǒng)解耦就越徹底?！辩娦l(wèi)東指出，相較于過去的解耦1.0版本，通過虛擬化實現(xiàn)的軟硬生態(tài)解耦，不僅可以做到單節(jié)點SOC，操作系統(tǒng)及上層業(yè)務(wù)無感對接，有利于軟件平臺化，而且能夠促進艙駕融合、分布式硬件演進，是更深層次的軟硬解耦2.0。例如在艙駕融合領(lǐng)域，虛擬化能提供更高效、靈活和安全的融合方案，通過虛擬驅(qū)動靈活部署，還能滿足不同業(yè)務(wù)域的需求特點，并結(jié)合虛擬化實現(xiàn)安全功能調(diào)用。

自動駕駛功能安全始終都是汽車行業(yè)關(guān)注的重點，作為其中重要的一部分，Linux方案還面臨諸多難點。張斌表示，功能安全是指在ISO 26262以及國標(biāo)GBT 34590框架下，要確保功能安全的完整性，而非單純設(shè)立幾個安全機制。其實自動駕駛的功能安全合規(guī)門檻非常高，需要按照標(biāo)準(zhǔn)給出的流程、方法來進行詳細設(shè)計、文檔和分析，這其中包括大量安全機制以及詳盡的測試和管理活動。此外，張斌提出，AUTOSEMO發(fā)布的《自動駕駛Linux系統(tǒng)的功能安全研究1.0》指出，芯片公司在開展內(nèi)核層代碼功能安全工作時，ASIL B的普遍認證成本為100元/行，成本非常高，特別是對于一些行業(yè)智駕公司來說，這并不是主要產(chǎn)品，因此這筆額外投入很難通過自身銷量來覆蓋。

張斌表示，恰如《自動駕駛Linux系統(tǒng)的功能安全研究1.0》中所說，為了在智駕中實現(xiàn)安全功能的Linux方案，首先需要處于最底層的芯片廠提供基于Linux內(nèi)核功能安全合規(guī)的芯片BSP驅(qū)動代碼；其次，Linux操作系統(tǒng)廠商需要提供針對智駕場景的Linux內(nèi)核產(chǎn)品級解決方案，包括工具和庫；第三，自動駕駛軟件廠商需要集成各類功能安全的自動駕駛中間件軟件模塊和應(yīng)用軟件模塊。其中，“中間件”意指廣義的智駕OS，以及應(yīng)用和底層功能安全Linux內(nèi)核和芯片廠芯片BSP；第四，整車廠應(yīng)當(dāng)把關(guān)注點放在Linux功能安全上，提出對應(yīng)功能安全的要求，同時給予Linux功能安全供應(yīng)鏈一定的支持。

全方位分享應(yīng)用實踐

智能化是汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型下半場的核心，軟件則是構(gòu)建差異化整車應(yīng)用和創(chuàng)新汽車業(yè)務(wù)的核心驅(qū)動力。在組成基礎(chǔ)軟件的眾多“家庭成員”中，域控制器系統(tǒng)作為汽車智能化的關(guān)鍵部分，正加速演進，以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與市場需求的急劇變化。

“近年來，智駕域控制系統(tǒng)發(fā)生了很大變化，經(jīng)歷了從功能域控架構(gòu)向‘中央大腦’的轉(zhuǎn)變?！睆堁嘀赋?，當(dāng)前智能駕駛開發(fā)模式主要包含三種，分別是基于模塊的開發(fā)模式（例如依賴傳統(tǒng)“V”模型的開發(fā)模式）、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的開發(fā)模式（例如常見的數(shù)據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)）和基于端到端系統(tǒng)的開發(fā)模式（主要依賴大模型提供從傳感器的輸入到?jīng)Q策輸出）。目前德賽西威正在探索將AI應(yīng)用于軟件工程。通過AI賦能，實現(xiàn)開發(fā)工程的全數(shù)字化，可生成過程中所有產(chǎn)物，包括設(shè)計文檔、代碼、測試腳本、測試報告等，擁有對人依賴性低、交付周期短、實現(xiàn)持續(xù)交付等優(yōu)點。張燕表示，AI大模型賦能后形成的是生成式架構(gòu)，只需給出軟件系統(tǒng)需求，定義出抽象目標(biāo)，AI就會自動完成接下來的工作，同時還能保證從設(shè)計到實現(xiàn)、從需求到交付的一致性，并且通過AI模型和數(shù)據(jù)訓(xùn)練提供最優(yōu)架構(gòu)，并自帶繼承性和創(chuàng)新性。

在汽車軟件架構(gòu)中，適配應(yīng)用層軟件和系統(tǒng)中間件同樣是保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，丁嶸暉分享了在這一領(lǐng)域的實踐經(jīng)驗。在他看來，軟件定義汽車的趨勢之下，跨域融合、不同域融合成單一域的趨勢和技術(shù)發(fā)展方向已經(jīng)成為主流方向，在這一過程中產(chǎn)生了兩大“痛點”。其一，在跨越融合區(qū)域下，如何將APP從座艙和智駕遷移到整車網(wǎng)絡(luò)中；其二，為了實現(xiàn)APP融合，如何在中間件之間做好不同中間件的打通工作。針對不同應(yīng)用層軟件從原來單一生態(tài)系統(tǒng)遷移到新生態(tài)系統(tǒng)的問題，丁嶸暉詳細介紹了名為“Application Framework”的解決方案，為優(yōu)化汽車軟件系統(tǒng)提供了參考和借鑒。