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ADAS/自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的汽車系統(tǒng)平臺(tái)

2019-08-30 18:11:37·  來源：Astroys  
　
目前，汽車系統(tǒng)平臺(tái)、軟件和IT是汽車行業(yè)創(chuàng)新的主要驅(qū)動(dòng)力。目前普通汽車的ECU約超過80個(gè)，而高端和豪華品牌則大概有100多個(gè)這樣的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。某些功能（
目前，汽車系統(tǒng)平臺(tái)、軟件和IT是汽車行業(yè)創(chuàng)新的主要驅(qū)動(dòng)力。目前普通汽車的ECU約超過80個(gè)，而高端和豪華品牌則大概有100多個(gè)這樣的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。某些功能（如發(fā)動(dòng)機(jī)或動(dòng)態(tài)控制）是硬實(shí)時(shí)功能，反應(yīng)時(shí)間要求短至幾毫秒。實(shí)際上，所有其它功能，例如Infotainment和Telematics，至少需要軟實(shí)時(shí)反應(yīng)能力。
 
ADAS/AD時(shí)代的集中式架構(gòu)
 
車輛的每個(gè)域都有自己對(duì)計(jì)算速度、可靠性、網(wǎng)絡(luò)安全、安全性、靈活性和可擴(kuò)展性的要求。汽車電子系統(tǒng)將諸如制動(dòng)、動(dòng)力總成或照明控制等功能映射到單個(gè)軟件系統(tǒng)和物理硬件上。但這樣的分布式架構(gòu)目前已達(dá)到了復(fù)雜性、成本和重量的極限，急需改變。
 
自動(dòng)駕駛（AD）需要具有多傳感器融合的高度交互式服務(wù)，而這其實(shí)是從當(dāng)前功能彼此隔離的分布式ECU架構(gòu)轉(zhuǎn)變來的。因此，為了降低復(fù)雜性、成本與系統(tǒng)重量，就需要用于ADAS/AD的集中式控制解決方案。


汽車安全系統(tǒng)的功能復(fù)雜性逐年增加 ……
目前來看，主流市場(chǎng)正在開發(fā)和部署L2自動(dòng)駕駛功能。車輛配備了ADAS ECU，支持ACC、AEB和PA等功能。到2025年，在L2產(chǎn)品基礎(chǔ)上，市場(chǎng)又會(huì)轉(zhuǎn)向支持HAD（高度自動(dòng)駕駛）和AD的ECU。另外，許多OEM還準(zhǔn)備跳過L3直接進(jìn)入L4級(jí)，以避免在AD系統(tǒng)和駕駛員之間切換的復(fù)雜性。
 
ISO 26262
 
ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)給出了降低系統(tǒng)開發(fā)失敗風(fēng)險(xiǎn)和處理E/E系統(tǒng)復(fù)雜性的要求和建議。但要滿足該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)公司提出了很大挑戰(zhàn)，因?yàn)镮SO 26262設(shè)定了要求和建議，但沒有定義如何在特定應(yīng)用的背景下，以有效的方式實(shí)施。因此還需要具備功能安全方面的專業(yè)知識(shí)，以便對(duì)ISO 26262針對(duì)特定的應(yīng)用進(jìn)行考慮和文檔化的解釋。
 
ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“ISO 26262不涉及E/E系統(tǒng)的標(biāo)稱性能，即使這些系統(tǒng)存在專用的功能性能標(biāo)準(zhǔn)（例如主/被動(dòng)安全系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、ACC）”。ASIL不是AD系統(tǒng)功能的其它系統(tǒng)屬性（例如可維護(hù)性、可靠性、可用性）的標(biāo)稱性能指標(biāo)。
 
ISO 26262提供了基于V模型的系統(tǒng)自上而下的工程方法。是從SoS（System-of-System）級(jí)別開始到硬件和軟件模塊的規(guī)范。在硬件和軟件的執(zhí)行和驗(yàn)證之后，在V模型的右側(cè)進(jìn)行自下而上的集成：集成硬件和軟件模塊（如ECU中的硬件和軟件）、組件中的組件子系統(tǒng)（如高壓電池中的ECU）、子系統(tǒng)到系統(tǒng)（如動(dòng)力系中的高壓電池）、SoS系統(tǒng)（車輛中的動(dòng)力系統(tǒng)）。
 
ISO/PAS 211448 or SOTIF
 
ISO/PAS 211448或SOTIF（Safety of the Intended Functionality Scenario Identification）是為了探索AD系統(tǒng)行為、該行為是否適用于預(yù)期的操作域而設(shè)立的。
 
此外，2019年1月制定的ISO/PAS 21448重點(diǎn)關(guān)注L1/L2的ADAS功能；涵蓋由技術(shù)或系統(tǒng)限制引起的非故障條件下的潛在危險(xiǎn)行為，包括對(duì)合理可預(yù)見的誤用的評(píng)估；為設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和驗(yàn)證措施提供指導(dǎo)；作為公開可用規(guī)范（PAS）發(fā)布，而不是作為ISO標(biāo)準(zhǔn)，以便更快地發(fā)布；包括對(duì)SOTIF分析中實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)的高級(jí)要求及如何實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的信息指導(dǎo)。
 
ISO 21448的工作最初始于2018年11月，并計(jì)劃將這項(xiàng)工作擴(kuò)展到更高的自動(dòng)駕駛水平（達(dá)到L5級(jí)）。因此，這項(xiàng)工作引起了人們的極大興趣，有18個(gè)國(guó)家正在開展這項(xiàng)工作并為這項(xiàng)工作做出了貢獻(xiàn)，有來自全球OEM、Tier 1、Tier 2及政府機(jī)構(gòu)的80多位專家參與。未來，SOTIF的發(fā)表目標(biāo)是在2022年。
 
AUTOSAR
AUTOSAR（AUTomotive Open System ARchitecture）汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)定義了汽車系統(tǒng)開發(fā)的參考架構(gòu)和方法，并為其架構(gòu)模型提供了語言。
 
汽車系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)通常分布在許多ECU上。ECU通過不同類型的電子總線連接，例如CAN、FlexRay和以太網(wǎng)，并且負(fù)責(zé)執(zhí)行邏輯架構(gòu)中定義的一個(gè)或多個(gè)高級(jí)車輛功能。這是通過分布的負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)ECU功能的邏輯軟件組件來完成的，從而將它們轉(zhuǎn)換成可運(yùn)行的ECU應(yīng)用軟件組件。每個(gè)邏輯組件分配給至少一個(gè)ECU。
 
除了由多個(gè)ECU組成的物理系統(tǒng)架構(gòu)外，每個(gè)ECU都有自己的物理架構(gòu)，包括以下主要部分：應(yīng)用軟件由許多分布的軟件組件構(gòu)成，負(fù)責(zé)執(zhí)行該ECU實(shí)現(xiàn)的車輛功能（例如，檢測(cè)車輛軌跡上的行人）；中間件軟件，負(fù)責(zé)為應(yīng)用軟件提供服務(wù)（例如，在電子總線上傳輸/接收數(shù)據(jù)，以及跟蹤診斷錯(cuò)誤）；硬件包括許多負(fù)責(zé)控制不同硬件單元的驅(qū)動(dòng)程序（例如電子總線和ECU的CPU/GPU/FPGA）。

 
ADAS開發(fā)的V-模型
 
V-模型（下圖）是由安全關(guān)鍵系統(tǒng)開發(fā)的國(guó)際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如ISO/IEC 26262。
 
在下圖中可以看出OEM與其供應(yīng)商的責(zé)任之間的主要區(qū)別。這種區(qū)別很重要，因?yàn)樗ǔＪ窃诠?yīng)商和OEM之間接觸的階段，在合同談判期間體現(xiàn)出來的。在此背景下，詳細(xì)、明確和正確的需求規(guī)范可防止因OEM和供應(yīng)商之間的誤解導(dǎo)致的需求變化相關(guān)的潛在不必要的成本。
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