汽车操作系统研发:“广义”带动“狭义”——东软睿驰总经理曹斌谈“软件定义汽车”

如果没有操作系统,芯片再强,汽车做得再好,都是在沙滩上起高楼。如果‘缺芯少魂’这个问题不解决,汽车产业走不快,也走不远。 去年下半年,行业权威人士曾提出,行业 缺芯 已被重视,但 少魂 易被忽视。不少汽车企业逐渐认识到芯片对于汽车供应链自主可控的重要性,但操作系统是比芯片更加迫切要解决的问题,是决定汽车智能化、网联化胜负的关键。而现在,全球智能汽车发展格局尚没有确定,留给中国汽车行业的时间窗口大概是 3 年、最多 5 年时间。

其实,行业人士如今已言必称 软件定义汽车 ,说明大家或多或少地意识到 新四化 将给汽车定义、架构、开发、验证、销售、服务等全生命周期带来颠覆性变革。但具体而言,为什么 软件定义汽车 ?软件如何定义汽车?怎么实现软件定义汽车?更进一步追问,自主汽车软件发展到何种程度?行业对于汽车软件的需求能否被充分满足?未来汽车软件的发展将主要体现在哪些重点领域?呈现怎样的特点?这些答案的问题不仅有赖于深入研究,更来自行业和企业的实践与探索。

2022 年 12 月 26 日,东软睿驰正式发布了基础软件新版本—— NeuSAR 4.0,不仅在 AUTOSAR(汽车开放式系统架构)方面继续完善,而且还推出了面向跨域融合阶段的全新汽车软件应用开发框架,标志其 NeuSAR 产品的又一次重大进化。

记者了解到,东软睿驰在创建之初就成立了基础软件团队,2017 年参与 AUTOSAR 组织,为高级会员单位,2018 年起相继发布 NeuSAR 1.0、2.0、3.0、4.0 版本,以及针对域控制器的软件开发平台 NeuSAR DS(Domain System),率先实现国内 AUTOSAR AP+CP+中间件 全栈软件平台产品量产落地。在 2020 年 7 月成立的中国基础软件生态委员会(AUTOSEMO)中,东软睿驰成为首届轮值主席单位。

在行业对自主研发操作系统呼声高涨, 软件定义汽车 不断深化,各方参与者开始市场竞逐之际,东软睿驰汽车技术(上海)有限公司总经理曹斌接受了《中国汽车报》记者的独家专访,阐述对于汽车操作系统发展的理解及未来汽车软件发展趋势的判断。

如果说几年前,行业对于‘软件定义汽车’的态度还有些暧昧不明;现在,无论国际巨头还是国内企业,无论传统主流车企还是造车新势力,对此均已取得共识。 曹斌开门见山地向记者表示, 根据我们的观察,进度快的整车企业进入到产品量产或准量产阶段,其中一部分采用了跨度比较大的电子电气架构演进方案,另一部分则采取了局部域控的方案。

为了让外界更容易理解 软件定义汽车 带来的改变,曹斌用手机做类比,进一步解释道: 手机从功能机变为智能机,但消费者很难察觉到其开发方法发生了重大变化。传统汽车上的控制器,是嵌入式系统占绝大多数,这与手机功能机的开发有一定相似性;未来,随着整车电子电气架构步入域控制器时代,如何基于现代化计算平台解决开发的可靠性、实时性、效率提升等问题成为新需求。 他认为,未来,行业一定会出现一种基于新需求的开发框架、开发工具和开发平台。

在 软件定义汽车 的背景下,SOA(面向服务的架构)因其对软硬件解耦的支持度、对计算性能的利用等特性,成为一种主流模式。SOA 一定是先有‘思想’,后有‘方法’。这两者之间的间隔,短则 1~2 年,长则 3~5 年。 曹斌告诉记者, 目前在汽车行业内,SOA 客观上来说处于初期的提出‘思想’阶段。继续向前发展,汽车行业就需要属于自己的开发框架、开发工具和开发平台。

在产业百年未遇的变革期,新的汽车操作系统有了应运而生的土壤。然而,行业亟需什么样的产品和解决方案?应该如何推进研发?对此,业界众说纷纭。

曹斌直言,汽车操作系统的确是一个比较模糊的提法。从目前的情况看,汽车娱乐通讯系统是 QNX 和安卓的天下;在自动驾驶域控中,则新、旧框架并存,包括 AUTOSAR Adaptive、ROS 等;而在中央域控部分,采用的是实时核与非实时核共存的多核异构架构;在传统的纯 ECU 领域,更多的是借鉴 AUTOSAR Classic。 很难根据电脑、手机的情况,定义汽车的操作系统。这些消费类电子产品通常只有 1 个中央处理器,汽车未来的计算架构将是多样化的组合,涉及实时的部分、非实时的部分等,因此也就会有多种对应的操作系统存在。 曹斌认为。

汽车操作系统最主要的变化集中在 3 个领域,一是智能座舱,一是传统的零部件,一是中央域控和自动驾驶域控。前两个领域虽然出现了开发难度加大等痛点,但依然有现成的框架和开发方法可供采用。 曹斌解释道, 我们判断,针对中央域控和自动驾驶域控面临的挑战,会诞生一个新的广义汽车操作系统——以中央计算单元和自动驾驶域控为核心、具有一定分布式特征的操作系统,这一点值得行业重视。

曹斌指出: 短期来看,一些经常被采用的汽车操作系统对国产芯片的支持度不高,这就需要自主的狭义(微内核)操作系统;而从长远的角度看,操作系统的本质,是为应用开发创造合适的环境;获得市场成功的操作系统,离不开规模庞大的应用开发群体。我国汽车行业充满活力,对于技术开发有足够敏锐的嗅觉,又具有较强的市场把握能力,消费者又对新兴产品支持度很高。因此,广义的(基于中央计算单元)汽车操作系统出现在中国,将获得不断发展壮大的生态支持。我呼吁,汽车操作系统要发展广义、带动狭义。

高算力芯片等硬件的出现,使得整车企业必须加快产品开发节奏;同时,自动驾驶操作系统、整车控制操作系统和人车交互操作系统开发非常复杂、工作量极大;况且,面对汽车本身的安全性、可靠性等要求,原有的开发架构和方法难以实现更好的支撑。基于这些因素,构建汽车操作系统新格局的历史机遇浮出水面。而由于汽车产业的独特性,适配未来操作系统的汽车软件开发应用框架,应起到 承上启下、继往开来 的作用。

汽车产品必须安全、可靠,我们应该怀着敬畏之心继承现有的技术与规范。对于消费者而言,他们期待的在安全可靠的基础上,能体验新的汽车特性,比如更好地人机交互、自动驾驶等。使新增部分的体验变得更好,这就是我们对‘继往开来’的理解。 曹斌表示, ‘承上启下’则是指我们希望提供非常坚实的中间件基础设施,使得车企能够实现软硬件适当解耦,很多硬件关键的特性和特征被标准化抽象出来,为应用开发提供相对稳定的接口,以致于基于操作系统的软件应用更快更好地发展,同时为硬件快速迭代提供更优的可能性。

据介绍,东软睿驰的 NeuSAR 正是这一理念的具体体现。该款产品中包含了 AUTOSAR 的部分,并对其进行了增强,同时还有大量 AUTOSAR 未涉及,但对中央域控、自动驾驶域控开发更为友好的工具和模块。比如 NeuSAR SF,这是东软睿驰继推出 ASF(AUTOSEMO Service Framework)后,在 NeuSAR 中增强了自身特性的中间件应用框架。

整体来看,ASF 基于标准基础软件 AUTOSAR 向上扩展,解决了域控制器异构芯片异跨核融合问。

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