共建汽車基礎(chǔ)軟件融合新路徑

由于智能汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，各家車企亟需不斷提升產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)、構(gòu)筑技術(shù)壁壘、搶占市場(chǎng)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(lái) 融合共創(chuàng)生態(tài)”為主題的2024中國(guó)汽車軟件大會(huì)在上海嘉定舉行。11月8日下午，在本屆大會(huì)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(kāi)發(fā)專家路哲，東軟睿馳首席科學(xué)家、域控基礎(chǔ)平臺(tái)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(cè)試工作組負(fù)責(zé)人、經(jīng)緯恒潤(rùn)測(cè)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(jí)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(guó)汽車軟件行業(yè)中基礎(chǔ)軟件和操作系統(tǒng)的最新進(jìn)展、技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用實(shí)踐以及未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行了深入地分享與探討，為推動(dòng)中國(guó)汽車軟件行業(yè)的繁榮與發(fā)展貢獻(xiàn)智慧和經(jīng)驗(yàn)。本場(chǎng)論壇由中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)軟件分會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)、中汽創(chuàng)智科技有限公司技術(shù)副總裁周劍光主持。

新時(shí)代、新技術(shù)、新場(chǎng)景下的新軟件

當(dāng)“軟件定義汽車”時(shí)代來(lái)臨，為了更好地實(shí)現(xiàn)汽車軟件快速迭代、智能化場(chǎng)景靈活組合、多硬件平臺(tái)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(guò)應(yīng)用軟件、中間件、硬件抽象層、硬件和整車系統(tǒng)五層實(shí)現(xiàn)，其中，整車系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口和OTA更新，實(shí)現(xiàn)靈活配置和升級(jí)；中間件和抽象層屏蔽硬件細(xì)節(jié)，確保軟件獨(dú)立優(yōu)化，提高系統(tǒng)的靈活性和價(jià)值。在這一過(guò)程中，作為一種創(chuàng)新的軟件設(shè)計(jì)理念，汽車基礎(chǔ)軟件應(yīng)運(yùn)而生。

“車載基礎(chǔ)軟件為汽車軟件領(lǐng)域帶來(lái)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。”路哲指出，一方面，從內(nèi)核到中間件，再到功能軟件，整車軟件平臺(tái)不斷延伸，軟軟/軟硬雙解耦，統(tǒng)一對(duì)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(kāi)發(fā)、軟硬融合和生態(tài)開(kāi)放等特點(diǎn)。

變革創(chuàng)造機(jī)遇的同時(shí)，當(dāng)然也會(huì)帶來(lái)相應(yīng)的挑戰(zhàn)。李冰坦言，由于智能汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，各家車企亟需不斷提升產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)、構(gòu)筑技術(shù)壁壘、搶占市場(chǎng)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(jí)就面臨三大課題，分別為架構(gòu)拓?fù)浼谢⒐δ苓壿嫃?fù)雜化和數(shù)據(jù)傳輸高速化。

“從去年開(kāi)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(guò)去的逐步發(fā)展，而是多種技術(shù)融合，這對(duì)汽車軟件架構(gòu)提出了更高要求，需要同時(shí)滿足行業(yè)的多重發(fā)展需求。”李冰認(rèn)為，隨著跨域協(xié)同越來(lái)越多，需要跨多個(gè)控制器進(jìn)行汽車開(kāi)發(fā)的功能也越來(lái)越多，因此尤其需要統(tǒng)一開(kāi)發(fā)方法，來(lái)定義不同開(kāi)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(cè)，而汽車對(duì)安全性的要求又非常高，因此汽車軟件開(kāi)發(fā)還需要一套統(tǒng)一的架構(gòu)來(lái)對(duì)AI進(jìn)行約束和控制。

除了新技術(shù)引發(fā)的變革之外，汽車場(chǎng)景的變化也給汽車軟件，尤其是車用操作系統(tǒng)帶來(lái)了許多新的難題。“軟件也好，產(chǎn)品也罷，歸根結(jié)底都是由場(chǎng)景牽引用戶需求，再由用戶需求指導(dǎo)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)。目前車用軟件的3個(gè)場(chǎng)景——艙、駕、控——遇到的主要挑戰(zhàn)是智能化，智能化會(huì)牽引操作系統(tǒng)和所有基礎(chǔ)軟件的發(fā)展。”在胡沖看來(lái)，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(wèn)題，只有實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的分工和協(xié)作，才能提高汽車軟件的運(yùn)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(jī)構(gòu)站出來(lái)，通過(guò)開(kāi)源的形式，促進(jìn)業(yè)界達(dá)成共識(shí)、共享能力與成果，大家再基于統(tǒng)一開(kāi)源的生態(tài)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和演進(jìn)。

報(bào)告與產(chǎn)業(yè)同行，測(cè)試為質(zhì)量護(hù)航

鑒于中國(guó)汽車基礎(chǔ)軟件發(fā)展的重要性，應(yīng)國(guó)內(nèi)主要汽車企業(yè)的要求，并經(jīng)主管部門(mén)認(rèn)可，中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)在2019年12月正式組建中國(guó)汽車基礎(chǔ)軟件生態(tài)委員會(huì)（英文China Automotive Basic Software Ecosystem Committee，以下簡(jiǎn)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(qiáng)本土基礎(chǔ)軟件，推動(dòng)行業(yè)開(kāi)放和協(xié)作，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)向更智能化的方向發(fā)展。

自成立以來(lái)，AUTOSEMO已經(jīng)發(fā)布了四本白皮書(shū)，今年正式發(fā)布了《中國(guó)汽車基礎(chǔ)軟件發(fā)展報(bào)告5.0》（以下簡(jiǎn)稱《發(fā)展報(bào)告》），圍繞汽車智能化發(fā)展趨勢(shì)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(kāi)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(xì)介紹了《發(fā)展報(bào)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(lái)了多團(tuán)隊(duì)協(xié)作集成的困難，與此同時(shí)，AI端側(cè)部署帶來(lái)了全新驅(qū)動(dòng)力，加速汽車由智能化進(jìn)化至智慧體。為此，汽車行業(yè)非常需要一個(gè)開(kāi)源開(kāi)放的軟件架構(gòu)，并能實(shí)現(xiàn)持續(xù)的迭代發(fā)展，這也是編制此次《發(fā)展報(bào)告》的初衷。

論壇上，AUTOSEMO還發(fā)布了另一項(xiàng)重要文件——《ECU性能壓力測(cè)試方案及測(cè)試指南文件》，王英蕾代表AUTOSEMO測(cè)試工作組對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)解讀。“在軟件定義汽車的當(dāng)下，測(cè)試要做好質(zhì)量的守門(mén)員。”王英蕾提出，對(duì)于汽車軟件測(cè)試工作而言，會(huì)面對(duì)代碼架構(gòu)的復(fù)雜性、代碼產(chǎn)品的敏捷化開(kāi)發(fā)以及信息安全對(duì)軟件的要求等越來(lái)越多的新要求，AUTOSEMO測(cè)試工作組希望能集結(jié)行業(yè)力量，達(dá)成一系列規(guī)范的內(nèi)容，并將測(cè)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(kāi)源開(kāi)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(kāi)發(fā)者資源和綜合成本優(yōu)勢(shì)，因此行業(yè)普遍接受Linux系統(tǒng)應(yīng)用于自動(dòng)駕駛場(chǎng)景。基于此，針對(duì)自動(dòng)駕駛Linux系統(tǒng)功能安全的需求越來(lái)越迫切，加速推動(dòng)相應(yīng)研究和實(shí)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(dòng)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(duì)這項(xiàng)研究成果進(jìn)行了詳細(xì)解讀，并提出建議：首先，自動(dòng)駕駛Safety Linux存在市場(chǎng)發(fā)展機(jī)會(huì)，Safety OS的技術(shù)設(shè)計(jì)需要考慮四大關(guān)鍵因素，包括空間隔離，時(shí)域隔離，雙向通信以及確保所有訪問(wèn)、通信等活動(dòng)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(dòng)駕駛系統(tǒng)分解成多個(gè)部分，從而逐個(gè)擊破，解決功能安全合規(guī)的問(wèn)題。

探索多元化創(chuàng)新方案

近段時(shí)間以來(lái)，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(kāi)發(fā)模式，中國(guó)企業(yè)也在汽車軟件創(chuàng)新開(kāi)發(fā)方面探索出了更多新方案和新思路，在本次論壇上進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)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(jìn)一步往中央集中式架構(gòu)演進(jìn)。“在軟硬件協(xié)同演進(jìn)的過(guò)程中，硬件能力越強(qiáng)，融合層次越深，系統(tǒng)解耦就越徹底。”鐘衛(wèi)東指出，相較于過(guò)去的解耦1.0版本，通過(guò)虛擬化實(shí)現(xiàn)的軟硬生態(tài)解耦，不僅可以做到單節(jié)點(diǎn)SOC，操作系統(tǒng)及上層業(yè)務(wù)無(wú)感對(duì)接，有利于軟件平臺(tái)化，而且能夠促進(jìn)艙駕融合、分布式硬件演進(jìn)，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(guò)虛擬驅(qū)動(dòng)靈活部署，還能滿足不同業(yè)務(wù)域的需求特點(diǎn)，并結(jié)合虛擬化實(shí)現(xiàn)安全功能調(diào)用。

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

張斌表示，恰如《自動(dòng)駕駛Linux系統(tǒng)的功能安全研究1.0》中所說(shuō)，為了在智駕中實(shí)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(dòng)代碼；其次，Linux操作系統(tǒng)廠商需要提供針對(duì)智駕場(chǎng)景的Linux內(nèi)核產(chǎn)品級(jí)解決方案，包括工具和庫(kù)；第三，自動(dòng)駕駛軟件廠商需要集成各類功能安全的自動(dòng)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(diǎn)放在Linux功能安全上，提出對(duì)應(yīng)功能安全的要求，同時(shí)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(shí)踐

智能化是汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型下半場(chǎng)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(dòng)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(jìn)，以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與市場(chǎng)需求的急劇變化。

“近年來(lái)，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。”張燕指出，當(dāng)前智能駕駛開(kāi)發(fā)模式主要包含三種，分別是基于模塊的開(kāi)發(fā)模式（例如依賴傳統(tǒng)“V”模型的開(kāi)發(fā)模式）、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)模式（例如常見(jiàn)的數(shù)據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)）和基于端到端系統(tǒng)的開(kāi)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(guò)AI賦能，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)工程的全數(shù)字化，可生成過(guò)程中所有產(chǎn)物，包括設(shè)計(jì)文檔、代碼、測(cè)試腳本、測(cè)試報(bào)告等，擁有對(duì)人依賴性低、交付周期短、實(shí)現(xiàn)持續(xù)交付等優(yōu)點(diǎn)。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(huì)自動(dòng)完成接下來(lái)的工作，同時(shí)還能保證從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)、從需求到交付的一致性，并且通過(guò)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(yùn)行的關(guān)鍵，丁嶸暉分享了在這一領(lǐng)域的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在他看來(lái)，軟件定義汽車的趨勢(shì)之下，跨域融合、不同域融合成單一域的趨勢(shì)和技術(shù)發(fā)展方向已經(jīng)成為主流方向，在這一過(guò)程中產(chǎn)生了兩大“痛點(diǎn)”。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(shí)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(duì)不同應(yīng)用層軟件從原來(lái)單一生態(tài)系統(tǒng)遷移到新生態(tài)系統(tǒng)的問(wèn)題，丁嶸暉詳細(xì)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。