來源：潘霞 張慶余 張?zhí)K林 中汽數(shù)據(jù)（天津）有限公司

基于 AUTOSAR 架構(gòu)設(shè)計的智能網(wǎng)聯(lián)汽 車分層式結(jié)構(gòu)，形成車輛底層控制、核心自 動駕駛系統(tǒng)以及上層應(yīng)用的模塊化和平臺化， 進(jìn)一步促進(jìn)核心系統(tǒng)層和底層數(shù)據(jù)接口、硬 件接口，以及核心系統(tǒng)層和上層應(yīng)用的數(shù)據(jù) 接口和軟件接口定義的標(biāo)準(zhǔn)化，可實現(xiàn)根據(jù) 不同項目、不同車型、不同功能配置和不同 硬件選擇相應(yīng)的軟件模塊，進(jìn)行裁剪、移植 和集成，從而縮短項目的軟件開發(fā)周期并降 低開發(fā)成本，大幅提升車輛與系統(tǒng)的靈活適 配性，進(jìn)而積極推動自動駕駛車輛的大規(guī)模 生產(chǎn)與應(yīng)用。

1. AUTOSAR 架構(gòu)簡析

AUTOSAR 定義的軟件架構(gòu)，主要采用 了分層式結(jié)構(gòu)，圍繞運行時環(huán)境 (RTE) 展開， RTE 層以上是應(yīng)用層部分，采用軟件組件 (SWC) 的形式定義。而 RTE 層的下方為基礎(chǔ) 軟件層 (BSW)，其分層結(jié)構(gòu)見圖 1，基礎(chǔ)軟 件可分為兩個部分，分別是與硬件不相關(guān)的 基礎(chǔ)軟件，包括操作系統(tǒng)、服務(wù)、通信等， 以及和硬件相關(guān)的基礎(chǔ)軟件，包括微控制器 抽象層 MCAL 和復(fù)雜驅(qū)動 CDD。應(yīng)用層與 基礎(chǔ)軟件層的連接是通過 RTE 層，定義接口 標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)層間的數(shù)據(jù)交互。


1.1 標(biāo)準(zhǔn)接口定義

AUTOSAR 共定義了三種類型的接口， 分別是 AUTOSAR 接口、標(biāo)準(zhǔn) AUTOSAR 接口以及標(biāo)準(zhǔn)接口。

AUTOSAR接口一方面描述軟件組件 之間獲取和提供的數(shù)據(jù)和服務(wù)，另一方面描 述軟件組件與ECU抽象層、復(fù)雜驅(qū)動之間 進(jìn)行的獲取和提供的服務(wù)。此種接口是按照AUTOSAR接口定義規(guī)則來定義的，這些接口中的一部分已經(jīng)由AUTOSAR定義，另外一部分需要整車企業(yè)自定義，通過這些接口實現(xiàn)了軟件組件在不同的ECU上的可重用性。

標(biāo)準(zhǔn) AUTOSAR 接口完全由 AUTOSAR 標(biāo)準(zhǔn)來定義，主要包括兩種類型的接口 : 基 礎(chǔ)軟件提供給應(yīng)用程序的服務(wù)接口以及整車企業(yè)根據(jù)需要配置的標(biāo)準(zhǔn)接口。標(biāo)準(zhǔn)接口即 標(biāo)準(zhǔn) API，一般由 C 語言定義，主要實現(xiàn) ECU 內(nèi)部 BSW 模塊之間，以及運行時環(huán)境 和操作系統(tǒng)之間的函數(shù)調(diào)用關(guān)系。

1.2 虛擬功能總線VFB 及運行環(huán)境 RTE

AUTOSAR 將底層基礎(chǔ)軟件和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 抽象成虛擬的功能總線，即 VFB，它是各類 通信機制的一個集合。運行時環(huán)境 RTE 是指 單個 ECU 上對 VFB 接口的實現(xiàn)。由于各個 軟件組件之間無法實現(xiàn)直接通信，因此，需 要 RTE 進(jìn)行相應(yīng)的封裝，提供層間通信所需 的 API，進(jìn)而使用端口等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)信息 交互。也就是說，軟件組件只需向 VFB 發(fā)送 輸出信號。

運行時環(huán)境 RTE 類似于面向?qū)ο缶幊痰?主要思想，各個 ECU 和其所對應(yīng)的 RTE 都 是特定的，RTE 負(fù)責(zé)各個軟件組件與基礎(chǔ)軟 件之間的通信。簡單來說，RTE 可以看作是 VFB 的接口實現(xiàn)。

1.3 基礎(chǔ)軟件層 BSW

基礎(chǔ)軟件可分為兩個部分，分別是與硬件不相關(guān)的基礎(chǔ)軟件，包括操作系統(tǒng)、服務(wù)、 通信等，以及和硬件相關(guān)的基礎(chǔ)軟件，包括微控制器抽象層MCAL、ECU 抽象層和復(fù)雜驅(qū)動CDD。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。



其中微控制 器抽象層包括硬件驅(qū)動程序，用于訪問內(nèi)存、 通信等。ECU抽象層主要負(fù)責(zé)實現(xiàn)通信、內(nèi)容或者I/O的訪問，為其提供統(tǒng)一的接口。

2. 智能網(wǎng)聯(lián)汽車分層式結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車代表了未來汽車產(chǎn)業(yè)技 術(shù)的發(fā)展方向和戰(zhàn)略制高點，也是國際汽 車產(chǎn)業(yè)未來競爭的重要陣地。為落實《中 國制造 2025》和《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī) 劃》，國家發(fā)改委在 2018 年發(fā)布了《智能 汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略（征求意見稿）》，指出了中國標(biāo)準(zhǔn)智能汽車全面發(fā)展的六大戰(zhàn) 略任務(wù)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)是一個大的產(chǎn)業(yè)集群，關(guān)鍵核心技術(shù)的持續(xù)攻關(guān)是中國 在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域引領(lǐng)世界汽車工業(yè)發(fā) 展的重要因素。以接口引領(lǐng)自動駕駛相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建立、建設(shè)各級別自動駕駛產(chǎn)品準(zhǔn)入 測試流程為主線，能夠有效地向產(chǎn)業(yè)鏈上下游延伸，貫徹標(biāo)準(zhǔn)先行方針，整合行業(yè) 資源，推動企業(yè)在環(huán)境感知、高精地圖與 高精定位、V2X、多傳感器融合、控制決策等上下游關(guān)聯(lián)技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。

2.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車分層式結(jié)構(gòu)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車分層式結(jié)構(gòu)以自動駕駛系 統(tǒng)為核心中間層，系統(tǒng)層對下連接車輛底層 （基礎(chǔ)層），包括車輛控制器、ECU、內(nèi)存驅(qū)動、 通信驅(qū)動等，對上連接應(yīng)用層，主要包括面 向用戶的智能座艙、車載信息娛樂系統(tǒng)等， 具體分層形式及各層所包含內(nèi)容如圖3所示。



2.2.1 基礎(chǔ)層

智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛的執(zhí)行離不開車 輛底層控制系統(tǒng)，自動駕駛的落腳點仍然是 在于“駕駛”，也就是執(zhí)行機構(gòu)。在車輛具 備線控的基礎(chǔ)上，通過自動駕駛系統(tǒng)層的環(huán) 境感知、路徑規(guī)劃、智能控制等系列技術(shù)， 輸出至車輛底層，進(jìn)而執(zhí)行轉(zhuǎn)向、制動、加速等動作，實現(xiàn)真正意義上的自動駕駛。

其中自動駕駛系統(tǒng)層的第三層級——控制層，需要定義相應(yīng)的接口標(biāo)準(zhǔn)，包括數(shù)據(jù)接口、軟件接口，以能夠和不同的車輛底盤進(jìn)行靈活適配為目的，在盡可能少量的標(biāo)定工作需求下，完成底層的對接。

2.2.2 核心系統(tǒng)層

系統(tǒng)層即對應(yīng)自動駕駛系統(tǒng)，分為感知、 決策、控制三層，感知層以多傳感器融合感 知算法為核心，結(jié)合深度學(xué)習(xí)等先進(jìn)算法， 能夠?qū)崿F(xiàn)對周邊環(huán)境、障礙物、交通標(biāo)識、行人等的準(zhǔn)確識別。決策層重點在于路徑規(guī)劃算法的準(zhǔn)確性和實時性，依托于環(huán)境感知和導(dǎo)航子系統(tǒng)的輸出信息，并通過一些特定約束條件（如無碰撞、安全抵達(dá)終點等）， 規(guī)劃出汽車的行車路徑?？刂茖又饕?fù)責(zé)車 輛的橫縱向精準(zhǔn)控制。

系統(tǒng)層對接上下兩層的核心在于接口定 義的標(biāo)準(zhǔn)化，也就是說系統(tǒng)層和底層數(shù)據(jù)接口、硬件接口，以及系統(tǒng)層和應(yīng)用層的數(shù)據(jù)接口和軟件接口定義的標(biāo)準(zhǔn)化，接口的標(biāo)準(zhǔn)化是實現(xiàn)自動駕駛系統(tǒng)快速移植的關(guān)鍵。可根據(jù)不同項目、不同車型、不同功能配置和不同硬件選擇相應(yīng)的軟件模塊，進(jìn)行裁剪、 移植和集成，大幅提升車輛與系統(tǒng)的靈活適配性，進(jìn)而促進(jìn)自動駕駛車輛的大規(guī)模生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)化落地 , 見圖4。



2.2.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層是指通過搭載智能座艙、車載信 息系統(tǒng)等應(yīng)用層設(shè)施，面向用戶需求形成多場景的應(yīng)用環(huán)境，此外，還包括特定場景下的自動駕駛落地運營車，如智能送餐車、智能安防巡邏車等等。其核心仍是基于自動駕駛系統(tǒng)的場景應(yīng)用。