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车载电子产品标准

发布时间:2024-11-03 17:52:23   阅读量:   作者:凯发88

  智能电动汽车行业已经成为新一轮科技革命和产业革命的战略高地,中国智能电动汽车行业迎来了发展的黄金期,亿欧汽车预计,2025年中国智能电动汽车销量有望达1220万辆,在新能源汽车中的渗透率达80.1%。

  汽车智能化趋势下,汽车软件代码量与复杂度在快速增长,亿欧智库预计到2025年,汽车软件代码量将达到5亿行车载电子产品标准。到2030年,软件在㊣车企营收的占㊣比将达到35%,中国汽车软件市场规模将达到✅3.44万亿元。

  随着智能电动化进程推进,汽车从过去“出行代步工具”摇身一变成为“移动智能平台”,告别了传统的机械驱动,汽车朝着软件驱动方向一路狂奔。

  主机厂的开发方式正从㊣传统的软硬件集成开发向软硬件解耦的单独开发转变,汽车硬件体系逐渐趋于一致,软件逐步实现全栈化与完整化控制,“软件定✅义✅汽车”逐步成为汽车从业者们的共识。

  “行业需要打破传统的封闭式开发模式,通过国/团标及创新技术研发建立统一的认识,避免汽车软件领域的‘卡脖子’风险,加快推进以中国✅智能汽车基础软件为核心的生态建设。”工业和信息化部装备工业一司司长王卫明曾公开指出。

  过去汽车功能开发都是通过软件+硬件来实现的,软件和硬件之间缺少统一接口,同一功能在匹配不同车型时,硬件会产生差异,软件无法复用,同样的功能应用不同车型时必须重新进行软件的编译,因此基础软件这一概念应运而生。

  车载基础软件就像汽车软硬件之间的桥梁,帮助汽车系统软硬件进一步解耦,为后续汽车系统服务提供可复用、稳定的软件支撑,其架构与性能直接影响上层应用的开发效率和质量,帮助实现上层软件的多功能应用与创新发展。

  如果说哪吒有三头六臂助它战无不胜,那么车载基础软㊣件的三头六臂就是中间件、底层㊣操作系统、车载芯片软件与虚拟机。

  中国汽车工程学会名誉理事长、中国电动汽车百人会理事付于武指出,2023年,中国汽车产业将迎来大考。

  他坦承,整车自动驾驶系统和智能座舱系统的操作系统内核已被QNX、Linux(包括安卓)垄断,相关基础软件的开发基本建立在AUTOSAR之上,本土软㊣件企业几乎没有话语权。付于武表示,中国仍要在关键技术、核心零✅部件领域加大研发力度,并要顺应软硬件协同发展的㊣时代潮流,把握好弯道超车的窗口期。

  底层操作系统也叫做操作系统内核,提供了最为基础的功能,如任务管理、进程访问、中断处理、内存管理、文件系统等,从根本上决定了系统的性能和稳定性,是系统软件层的核心。

  正如全国政协经济委员会副主任、工业和信息化部原部长苗圩所说,操作系统是比芯片更加迫切和致命的问题,是决定智能化、网联化胜负的关键。

  由于开发难度大且安全性要求最高,市场竞争主要以QNX、Linux、Android为主,其中Linux与Android得益于其开源特性目前广泛应用于车载信息娱乐系统,QNX由于其稳定性与安全性更多地应用于车载仪表。

  除了底层操作系统,还有广义操作系统,即按照对底层操作系统的改造程度可分为基础操作系统、ROM型操作系统与定制型操作系统。

  基础操作系统,即前文提及的底层操作系统。ROM型操作系统不涉及内核更改,一般只修改更新系统自带的应用程序等。

  如果说基础操作系统和ROM型系统对底层操作系统的改造只是小打小闹,定制型操作系统则是在基础型之上进行进一步的定制化开发,对内核、硬件驱动、运行环✅境等进行修改。

  如斑马智行基于Linux进行独立操作系统研发,推出了AliOS。国汽智控打造的ICVOS智能汽车操作系统支持自主可控的主流芯片及硬件平台,支持L2-L4及泊车等自动驾驶应用定制化开发。

  “在软件定义汽车的趋势下,我们认为中间件是汽车E/E架构中的润滑剂和粘合剂车载电子基础知识。”大陆集团中国软件与系统开发中心的张建伟博士如✅㊣是说。

  中间件顾名思义,位于系统软件和应用软件之间,负责各类应用软件模块之间的通信以及对系统资源的调度。根据功能领域的不同具体可分为通信中间件、数据存储中间件、安全中间件等多种。

  汽车智能化的过程,也是中间件从无到有的过程。从AutoSAR诞生,再到ROS2等多种顺应智能驾驶时代的中间件出现,中间件能力边界正逐步扩展。

  2003年,宝马、博世、大陆、戴姆勒、福特、通用、PSA、丰田、大众等9家汽㊣车企业一拍即合成立了AutoSAR组㊣织。AutoSAR标✅准也随之而来,该标准定义了模型、组件、接口的标准描述,并提供了基本软件(BSW)规范,从而实现汽车软硬件解耦。

  首先面世的是AutoSAR CP,一般应用在传统车身控制领域,如引擎控制、制动系统等;2017年,AutoSAR AP也应运而生,一般应用在自动驾驶、高级辅助驾驶、车载㊣信息娱乐系统领域,正处于发展与完善阶段。

  目前,国内许多公司正在从事AUTOSAR中间件的开发,如普华基础软件自主研发推出的ORIENTAIS AUTOSAR,能为用户提供操作系统、底层驱动、通信协议栈、诊断协议栈、网络管理等基础软件模块及集成开发环境。东软睿驰带来的产品NeuSAR在行业内也可圈可点。除此之外,还有映驰科技、华玉通软等。

  此外,与AUTOSAR AP一样,RO㊣S2也被运用于智能汽车中。ROS2的优势在于能够解决多个传感器产生大量数据等问题,但是缺点在于它不能满足车规级(ISO26262)要求,生态成熟度不够。

  随着E/E架构从分布式走向域集中式,汽车计算控制单元由单个ECU向高性能计算机转变,产生软件安全隔离的需求,虚拟机(Hypervisor)随之产生。虚拟机提供㊣了一个相对隔离的环境,不会因为应用程序的漏洞给宿主造成威胁。

  常说的虚拟机技术是指在操作系统里面模拟出另外的操作系统,使得多个操作系统在虚拟机的协调下共享硬件资源,同时保持各操作系统的独立性。

  汽车✅智能化绕不开自动驾驶和智能座舱,而这两者都需要虚拟机的存在。以智能座舱为例,仪表功能需要采用实时操作系统QNX,而中控信息娱乐系统则需要强调生态的Linux和Android操作系统,由于操作系统对安全等级要求不尽相同,此时虚拟机就显得格外重要。在虚拟机的帮助下,符合车规级安全标准的QNX,Linux与Android可以共同运行。

  其中,QNX Hypervisor是唯一通过ASIL D的安全合规水平以及预认证水平的管理程序,具有高性价比与高✅安全性的优势,因此成为市场主流。

  对于高性能计算单元来讲,芯片驱动是指BSP(板卡支持包),位于操作系统内核与硬件之间的接口层,包含驱动程序、Bootloa㊣der、HAL(硬件抽象层)代码等。

  芯片驱动的作用是实现芯片功能,并为车载操作系统提供应用平台,同时具有硬件相✅关性和操作系统相关性。

  汽车基础软件产业涵盖着操作系统企业、虚拟机企业、中间件企业和功能软件企业,随着智能汽车产业生态重塑,基础软件企业开始直接㊣供应给主机厂,产业话语权逐渐增加。

  汽车计算平台正从“信号导向”转为“服务导向(SOA)”,软硬件解耦成为了㊣大势㊣所趋。这意味着软件工程师在修改或新增某一软件功能时,只需对上层服务组件进行代码编写,而无需进行底层软件重复开发,提高了效率。

  作㊣为汽车系统软硬件解耦的助推器和稳定器,车载基础软件能够为后续汽车系统服务提供可复用、稳定㊣的软件支撑,上层软件的多功能应用与创新发展也将进一步实现。

  随着汽车智能化趋势愈演愈烈,在国家顶层战略的引导下,越来越多科技公司和传统车企看到了基础软件的价值所在,纷纷加码汽车基础软件领域投资和布局,推动着一个新兴的万亿市场✅的到来。

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