8月2日，由中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟基礎(chǔ)軟件工作組、國汽智控（北京）科技有限公司、電子科技大學(xué)聯(lián)合協(xié)辦的CICV 2022“SDV時(shí)代的智能汽車基礎(chǔ)軟件”專題分會(huì)在亦創(chuàng)國際會(huì)展中心順利召開，分會(huì)由國汽智控總經(jīng)理、首席技術(shù)官尚進(jìn)博士擔(dān)任會(huì)議主席。

會(huì)上，國汽智控研發(fā)副總裁於大維發(fā)表《軟件定義汽車·智能駕駛操作系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)踐》主題演講，全文如下：

大家好，很高興在這里和大家一起分享關(guān)于軟件定義汽車的一些思考，以及國汽智控在軟件定義汽車整體理念下的產(chǎn)品技術(shù)架構(gòu)和研發(fā)實(shí)踐。軟件定義汽車是當(dāng)今智能駕駛汽車行業(yè)中一個(gè)非常活躍的技術(shù)領(lǐng)域。談到軟件定義汽車，我們需要回顧一下整體汽車電子電氣架構(gòu)演進(jìn)的技術(shù)路線。起初汽車EE架構(gòu)是由分布離散、數(shù)量眾多的硬件ECU組成，汽車軟件開發(fā)也是面向硬件，基于ECU的獨(dú)立縱向開發(fā)。這種軟件開發(fā)模式顯然無法滿足日益復(fù)雜且規(guī)模不斷擴(kuò)大的智能駕駛功能和應(yīng)用需求。EE架構(gòu)的發(fā)展趨勢向集中化域控演進(jìn)。ECU數(shù)量逐漸減少，功能也日益集中在少數(shù)域控上，并且向更加集中化發(fā)展。今天的智能駕駛汽車可以比作四個(gè)輪子上的計(jì)算中心，集中域控目前實(shí)際上是高算力、高性能、多計(jì)算單元的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) (HPC)。有了高算力的計(jì)算系統(tǒng)，我們才有可能開展大規(guī)模復(fù)雜的軟件工程，支持高階智能駕駛AI算法和功能應(yīng)用開發(fā)，并把算法和功能的計(jì)算和邏輯結(jié)果通過網(wǎng)關(guān)和總線下發(fā)到車控，然后通過所謂Drive-by-Wire，實(shí)現(xiàn)汽車數(shù)字化轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)智能駕駛。當(dāng)然，未來E/E架構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展需要突破單車的物理局限，通過車路云協(xié)同把自動(dòng)駕駛和智能駕駛拓展到更廣闊的領(lǐng)域。

從另一個(gè)方面來看，智能駕駛今天面臨很多挑戰(zhàn)，最主要的包括海量數(shù)據(jù)處理、復(fù)雜功能和快速升級迭代的需求。智能駕駛汽車每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量都是爆炸性增長，異構(gòu)數(shù)據(jù)形態(tài)千變?nèi)f化，例如車輛、底盤、傳感器、環(huán)境、自駕算法、智能駕艙數(shù)據(jù)等等，數(shù)據(jù)特性和處理要求也具有很大的差異性；與過去相比，自動(dòng)駕駛功能也越來越復(fù)雜，客戶需求、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、代碼實(shí)現(xiàn)也都在不斷地迭代和變化，這些都需要一個(gè)快速迭代開發(fā)模式。所有這些，只有在更加集中、高算力高性能的域控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)才能展開更大規(guī)模的軟件工程，體現(xiàn)軟件工程的巨大優(yōu)越性，這也是軟件定義汽車目前發(fā)展的趨勢。通過軟件賦能智能駕駛汽車；通過軟件進(jìn)一步體現(xiàn)產(chǎn)品差異化、架構(gòu)差異化；通過軟件提供靈活、快速、敏捷的升級迭代。軟件定義汽車的核心就是開發(fā)智能駕駛操作系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)操作系統(tǒng)如Linux，這里指的是廣義操作系統(tǒng)，狹義操作系統(tǒng)在這里就會(huì)變成內(nèi)核組件或者組成部分，通過標(biāo)準(zhǔn)接口封裝，提供基礎(chǔ)操作系統(tǒng)的一系列服務(wù)，更廣義操作系統(tǒng)是在這些內(nèi)核服務(wù)基礎(chǔ)上，通過服務(wù)南向支持跨異構(gòu)平臺(tái)，北向支持功能和應(yīng)用開發(fā)。隨著智能駕駛軟件開發(fā)越來越復(fù)雜，我們需要有一套完整合理的軟件開發(fā)模式和軟件開發(fā)架構(gòu)才能做到， 把一個(gè)大的復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行拆解，使其模塊化、抽象化、層次化，層次之間提供標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的數(shù)據(jù)接口、功能 API和工具鏈，做到可移植化。這就是所謂基于服務(wù)的開發(fā)模式 (SOA)。這也是在ICT行業(yè)里比較成熟的方案，通過ICT和汽車行業(yè)在軟件開發(fā)方面的融合，在滿足功能安全的前提下，提高復(fù)雜軟件工程的敏捷性和開發(fā)效率。總結(jié)一下，軟件定義汽車的核心就是開發(fā)智能駕駛操作系統(tǒng)，而智能駕駛操作系統(tǒng)的核心是基于服務(wù)架構(gòu)和開發(fā)模式。軟件定義汽車要做到軟硬解耦，這個(gè)非常關(guān)鍵，前面提到的E/E架構(gòu)演進(jìn)，最開始，是由數(shù)量眾多的硬件ECU組成，軟件開發(fā)和硬件緊耦合，無法滿足無法開展大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)。軟件定義汽車的第一個(gè)特性就是軟硬解耦，通過軟硬解耦，軟件才能聚焦算法功能和應(yīng)用本身的開發(fā)，做到最優(yōu)化。另外提到過，自動(dòng)駕駛的特性之一就是海量數(shù)據(jù)的處理，所有算法功能應(yīng)用都是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，包括傳感器數(shù)據(jù)、車輛底盤數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)等，軟件定義汽車以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向，從數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)抽象、預(yù)處理、AI算法和功能應(yīng)用服務(wù)，從東向西完整的端到端數(shù)據(jù)處理和生命周期管理。下面介紹一下國汽智控智能駕駛操作系統(tǒng)ICVOS的產(chǎn)品架構(gòu)。大家可能熟悉2019年發(fā)布的《車載智能計(jì)算基礎(chǔ)平臺(tái)參考架構(gòu)1.0》，它是智能駕駛操作系統(tǒng)最具有代表性的架構(gòu)，也是我司產(chǎn)品開發(fā)架構(gòu)的基礎(chǔ)。主要分為四個(gè)層面：異構(gòu)硬件平臺(tái)，系統(tǒng)軟件包括原來狹義的操作系統(tǒng)，包括功能軟件和應(yīng)用軟件，這也是智控整體產(chǎn)品設(shè)計(jì)的架構(gòu)基礎(chǔ)。

圖中展示的是國汽智控智能駕駛操作系統(tǒng)ICVOS，是智能駕駛?cè)珬２僮飨到y(tǒng)基礎(chǔ)軟件。由于時(shí)間關(guān)系我這里簡單闡述一下整體框架， 從下往上來簡單來看，最底層是異構(gòu)硬件平臺(tái)，跨平臺(tái)支持多種不同傳感器、執(zhí)行器、硬件計(jì)算單元以及不同車輛平臺(tái)；系統(tǒng)軟件包括原來說的狹義操作系統(tǒng)的Linux，這些成為操作系統(tǒng)的內(nèi)核，可以提供基本的操作系統(tǒng)服務(wù)，例如功能調(diào)度、文件系統(tǒng)、內(nèi)存、接口等。中間件提供高性能的數(shù)據(jù)通信和服務(wù)；然后是功能軟件，其核心是以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的從傳感器接入一直到控制的端到端數(shù)據(jù)處理流程，也叫數(shù)據(jù)流。對算法、自動(dòng)駕駛和其他相關(guān)功能所需要的邏輯進(jìn)行編排、組合、調(diào)度和實(shí)時(shí)運(yùn)行管理，達(dá)到系統(tǒng)高實(shí)時(shí)、高性能和高穩(wěn)定性的運(yùn)行，同時(shí)承載各種智能駕駛相關(guān)的基礎(chǔ)服務(wù)；最上面是智能駕駛應(yīng)用開發(fā)，利用數(shù)據(jù)流和系統(tǒng)平臺(tái)提供的服務(wù)，進(jìn)行定制化應(yīng)用開發(fā)。跨平臺(tái)支持異構(gòu)硬件要做好其實(shí)是非常難的一件事，因?yàn)槊總€(gè)硬件特性和處理流程都不盡相同。我們需要開發(fā)一套跨平臺(tái)硬件抽象適配層，提取共性特性，提供平臺(tái)適配所需的驅(qū)動(dòng)、工具鏈和其他軟件包，讓適配平臺(tái)變得比較便利，降低門檻，提高效率。為此我們也一直在努力開發(fā)迭代，支持跨平臺(tái)服務(wù)。數(shù)據(jù)流是功能軟件的重要組成部分。通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)智能駕駛所需的感知、融合、規(guī)劃、控制算法和其他功能所需要的高性能、實(shí)時(shí)性端到端的數(shù)據(jù)處理，并對這些功能邏輯進(jìn)行編排、部署和實(shí)時(shí)調(diào)度，達(dá)到高實(shí)時(shí)、低延時(shí)和車規(guī)功能安全；同時(shí)數(shù)據(jù)流也承載多種服務(wù)，例如可插擴(kuò)算法、環(huán)境模型、數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)安全、監(jiān)控管理等都是功能軟件的核心。中間件包括兩個(gè)層面：高性能數(shù)據(jù)通訊和服務(wù)封裝。通過高性能通訊層優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)跨核、跨域、跨板卡通信；通過中間件服務(wù)封裝，上面運(yùn)行的功能軟件可以很容易適配不同種類中間件，例如ROS2、AP、DDS、冰凌等。很多客戶的自動(dòng)駕駛算法和應(yīng)用來自第三方供應(yīng)商，為了支持多種應(yīng)用定制化開發(fā)，ICVOS提供一系列應(yīng)用開發(fā)SDK，也是SOA的一種體現(xiàn)，例如配置SDK、算法SDK、模式管理SDK等，提供完整規(guī)范的接口、適配工具和基礎(chǔ)共性實(shí)現(xiàn)，能夠讓第三方算法和應(yīng)用基于數(shù)據(jù)流服務(wù)進(jìn)行編排、加載、運(yùn)行和生命周期管理，實(shí)現(xiàn)靈活敏捷的適配和其他定制化開發(fā)。另外這里簡單提一下，隨著智能駕駛功能的日益復(fù)雜，代碼量的急劇增加，需求也經(jīng)常有臨時(shí)變更，往往很多部門同時(shí)產(chǎn)品和項(xiàng)目開發(fā)，產(chǎn)品、架構(gòu)、軟件硬件、軟件研發(fā)、功能安全、質(zhì)量、仿真、測試、集成等等，面對大規(guī)模復(fù)雜的軟件工程，如何實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)，也是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。國汽智控在產(chǎn)品開發(fā)中融合了DevOps和CI/CD的流程，通過技術(shù)架構(gòu)、功能安全和質(zhì)量，對產(chǎn)品需求、設(shè)計(jì)和臨時(shí)變更需求進(jìn)行快速審議和決策，在滿足功能安全和質(zhì)量的前提下，利用多種自動(dòng)化工具，持續(xù)開發(fā)、持續(xù)測試、持續(xù)集成，縮短開發(fā)周期，加速開發(fā)迭代，提高開發(fā)效率。總結(jié)一下，軟件定義汽車就是在集中域控計(jì)算系統(tǒng)上，基于多層次SOA，進(jìn)行大規(guī)模軟件工程，開發(fā)高性能、車規(guī)級智能駕駛操作系統(tǒng)。國汽智控在軟件定義汽車的理念下，開發(fā)基于服務(wù)的智能駕駛操作系統(tǒng)ICVOS，并提供一系列SDK和工具鏈，支持整車廠和應(yīng)用開發(fā)者進(jìn)行靈活、敏捷地進(jìn)行平臺(tái)適配、定制化應(yīng)用開發(fā)和產(chǎn)品落地。以上就是我的分享，謝謝大家！