如何系統化構建智駕、座艙、車控及跨域 SDV架構？

如何構建智能駕駛軟件汽車（SDV）架構？

自動駕駛智能平臺自下而上可大致劃分為硬件平臺、系統軟件（硬件抽象層+OS內核+中間件）、功能軟件（庫組件+中間件）和應用算法軟件（自動駕駛、HMI交互等）等四個部分。

來源：佐思汽研《2023-2024年軟件定義汽車：產業全景和策略研究報告》

從自動駕駛各個研發環節來看，主要涉及到軟件工程與硬件工程：

智駕基礎軟件：實時車控操作系統（狹義OS）、智能駕駛中間件（ROS、 CyberRT、DDS、AutoSAR）、自動駕駛操作系統（廣義OS）等

智駕通用算法設計：定位、感知、規劃、決策等，從小模型到大模型（BEV Transformer、Occupancy Network占用網絡、自動駕駛端到端神經網絡）等

智駕通用算法訓練：AI深度學習軟件平臺、智駕數據訓練集等

智駕端云一體：數據閉環、數據采標、仿真測試（場景庫、仿真平臺）、云原生平臺、高精度地圖等

智駕系統集成和工程實現：FCW、LDW、ALC、APA/AVP等

智駕輔助軟件：ADAS性能評估、ADAS數據記錄等

智駕硬件工程：包括域控制器（芯片、硬件工程）、傳感器（激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、攝像頭、GNSS、IMU等）、系統工程、線控底盤、線控制動等

智駕硬件系統設計：如計算平臺硬件系統架構設計、車載芯片系統設計、車載傳感器系統設計等

智能駕駛操作系統內核主要有兩條開發路徑

一種是繼承Linux豐富的開源生態，基于開源、功能強大的Linux宏內核，重點增強其安全性和實時性，實現ASIL-B/D的Safety Linux操作系統，Linux操作系統具備豐富的生態，但獲得所需功能安全等級認證較難；

另一種是注重功能安全，以ASIL-D功能安全級別為目標，基于POSIX標準實現的微內核RTOS，比如QNX操作系統；相比Linux，由于微內核RTOS缺少類似的開源生態環境支持、開發難度大。

Safety Linux源自Linux，硬件、軟件生態都非常豐富；在軟件定義汽車時代，Linux在自動駕駛市場的占有率將會逐步上升，成為主導的智駕底層操作系統，國內車企和供應商也將Safety Linux作為智駕操作系統的主要發展方向。

來源：佐思汽研《2023-2024年軟件定義汽車：產業全景和策略研究報告》

中興通訊：基于ZTE微內核和Safety Linux的雙內核智能駕駛OS，可兼顧智能駕駛對功能安全和豐富應用生態兩方面要求，主要由三部分組成：1）ZTE Microkernel RTOS；2）ZTE Hypervisor；3）ZTE Safety Linux

在上層軟件方面，中興先后和東軟睿馳、普華基礎軟件等中間件企業達成了合作；底層芯片方面，與地平線、黑芝麻智能、芯馳科技等國內主流芯片企業建立了合作。 量產落地方面，早在2021年中興通訊就向長安汽車交付了基于Safety Linux的智駕OS驗證項目，2022年和一汽開啟了基于微內核+Safety Linux的智駕OS和車控OS技術驗證，2023年又新增了東風Safety Linux智駕OS項目。

來源：中興通訊

斑馬AliOS Drive：由AliOS RTOS與AliOS Safety Linux形成雙核驅動，兼具安全與性能優勢，其基礎系統的安全域為AliOS RTOS，是自研安全實時微內核，達到汽車功能安全最高等級“ASIL-D”要求。主要包括幾個部分：1）AliOS RTOS ;2）AliOS Safety Linux ;3）AliOS Hypervisor ;4）AliOS Drive中間件

性能域為AliOS Safety Linux，基于Linux進行實時安全增強，可支撐自動駕駛高性能計算需求。此外，斑馬智行自研的AliOS Hypervisor為雙核提供了很好的融合機制，同樣達到汽車功能安全最高等級“ASIL-D”要求。

來源：斑馬智行

智能駕駛操作系統內核，國產化破局關鍵在于國產芯片和內核OS協同并進

目前，我國汽車保有量已經突破3億輛，但車載操作系統（含智能座艙系統）自主率大概5-10%；而車控操作系統（含自動駕駛系統）仍處于起步階段； 除了開發周期長，技術難度大，資金投入大之外，更大的挑戰在于QNX、Android等“一家獨大”的底層操作系統與芯片等核心技術的“深度綁定”，已經形成一個贏家通吃的生態，比如Android+ARM形成“AA聯盟”，兩者并非簡單組合在一起，而是相互進行深度定制，產生了持續生長的化學反應。

中興通訊

2023年10月，中興通訊與黑芝麻智能協同，實現了基于黑芝麻A1000環境的首家國產微內核OS產品對于AI感知及推理全業務流程的支持，在智駕領域構建“國產芯”+“國產軟”解決方案；

斑馬智行

已與10余家主流芯片廠商建立合作。斑馬智行基于AliOS Drive智能駕駛操作系統在地平線征程5芯片上構建計算底座，可以支持更強的AI算法創新；

普華基礎軟件

響應中國汽車工業協會中國車用操作系統開源計劃，與中國一汽、北汽研究總院、吉利汽車、理想汽車、芯馳、地平線等 21 家單位開展開源共建合作。普華基礎軟件向行業開源“龘”（EasyAda）微內核源代碼，芯馳科技智能網關芯片G9X成為首款適配芯片。

國科礎石

基于Linux的礎光操作系統芯片適配，目前已經支持英偉達Orin、黑芝麻A1000等芯片，紫光展銳、瑞芯微、芯馳等正在適配中， 也計劃與更多廠家開展合作，如地平線、飛騰等。上述相關車載芯片支持BSP也會陸續開放源代碼。

車企方面，研發能力強的新勢力車企將更傾向于構建全自主的智駕 “底層內核+芯片” 體系：

特斯拉

特斯拉基于Linux系統，打造出自有的RTOS（實時系統RT Linux，自家用C語言編寫的），并在此基礎上打造域控制器，重構汽車電子電氣架構，搭載自主研發的FSD SoC；

理想汽車

Li OS基于Linux內核深度定制開發，將搭載理想純電車型首發，未來還將搭載理想汽車自研的智駕SoC；

蔚來汽車

「整車全域操作系統天樞SkyOS」，基于Linux內核，是蔚來整車底層操作系統，搭載NT3.0平臺車型（ET9等），適配NVIDIA、高通、英特爾等芯片平臺，此外還將適配搭載蔚來自研智駕SoC "神璣NX9031"。

主機廠和Tier1的內核OS、芯片適配方案

來源：佐思汽研《2023-2024年軟件定義汽車：產業全景和策略研究報告》

國產操作系統廠商紛紛推出開源計劃

目前，中國正在加速推動汽車OS開源發展：

華為鴻蒙

2021年全部捐獻給開放原子開源基金會，形成OpenHarmony開源項目。

斑馬智行

2022年宣布AliOS Drive將有效實現分層解耦、跨域共用和開放合作。

普華基礎軟件

2023年加入中汽協中國車用操作系統開源計劃，成員單位包括普華基礎軟件、一汽、東風、長安、中汽創智、中電科32所、西部智聯、地平線、芯馳科技、先進操作系統創新中心、電子科技大學等21家單位。2023年5月，普華基礎軟件正式發布了中國車用操作系統開源計劃中首個微內核開源項目，計劃將于2023年底啟動POSIX PSE51 OEM預研項目，實現功能驗證，并于2024年實現功能安全驗證，2025年實現量產驗證。

國科礎石

2023年2月，國科礎石正式對外發布礎光操作系統整體規劃及開源計劃，并將應用在智能汽車座艙域、自動駕駛域的礎光Linux進行開源，以此作為國科礎石開源計劃實施的起點，其他相關企業、機構或者開發者可以基于該開源版本進行汽車操作系統及應用開發。

如何構建智能座艙軟件汽車（SDV）架構？

從智能座艙各個研發環節來看，主要涉及到軟件工程與硬件工程：

座艙基礎軟件：車載操作系統（QNX、Linux、Android、鴻蒙OS、AliOS等）、虛擬機（Hypervisor）、中間件（AutoSAR）；

座艙系統軟件開發：應用開發以Android為主、儀表軟件開發以QNX為主、TBOX軟件開發以Linux為主

座艙界面設計：UI界面設計軟件；

座艙應用軟件：用戶畫像、情景感知、多模態融合交互（AR HUD、語音、聲學/音響、DMS/OMS、人臉識別、手勢識別等軟件開發），大模型開始在座艙多模態交互領域實現應用；

云服務：車云一體化平臺、云原生平臺、信息安全、OTA開發和運營策略等。

在云原生平臺方面，頭部主機廠和造車新勢力先行，車企開始成立專門的數字化轉型部門，加速推動數字化戰略落地，從上層驅動企業創新與變革。

自研：車企追求 IT 研發和平臺建設自主可控。領先車企不約而同選擇了自研，一方面由于一線車企都具備強大的研發和技術實力，另一方面希望保證云原生平臺的穩定和易用性；

開源：同時，車企重視開源，開源技術和社區是探索云原生的第一站，開源也是車企關注云原生前沿和培養技術人才的最佳方式；

全面數字化轉型：此外，以容器、微服務為代表的云原生技術也為車企數字化轉型彎道超車提供助力，建設具備全棧能力的云原生平臺已經成為先進企業數字化轉型的最佳路徑。

來源：佐思汽研《2023-2024年軟件定義汽車：產業全景和策略研究報告》

云原生源于云計算，其構建并部署在云中，能真正訪問云基礎設施的強大功能。云原生可以在云端和車內側，汽車系統軟件越來越復雜，現在的代碼量已達到上億行，因此在車內側，也把運行態軟件引入容器。

吉利汽車

吉利云原生技術聯合了火山引擎團隊和在軟件定義汽車、智能汽車廣義操作系統的先行者東軟睿馳團隊共同深度研發。目前，吉利自研的數字孿生智能座艙系統云化應用技術，已注冊專利30余項，吉利云原生技術可以實現云、邊、端互聯，讓座艙算力與空間硬件解耦，讓座艙體驗擺脫對車端芯片的算力依賴；

來源：吉利汽車

上汽乘用車

CloudOS 在上汽乘用車量產應用，上汽乘用車基于“云原生技術”，開創“數據同步即功能生效”的車云數據協同架構；

安波福

安波福與風河軟件合作開發了“端到端云原生DevOps平臺”，在支持軟件定義汽車上，Wind River Studio可以分成車內側和云端兩部分，一部分是基于車內側相應的運行態軟件，一部分是云端的Studio工具集。

來源：安波福、風河軟件

如何構建智能車控軟件汽車汽車（SDV）架構？

智能車控具體包括車身控制、底盤控制、動力控制、能量管理等多個細分領域。隨著E/E架構進一步向跨域融合、“中央計算+區域”架構演進。 電氣架構集中化，進一步整合動力域、底盤域和車身域，提供汽車中間層核心控制功能的集成，其目標是為自動駕駛接入車輛打造整車控制“操作系統”，不同的主機廠或Tier1，根據其產品特性，集成思路有所不同。

路特斯VMCU整車運動控制器：基于VCU功能的范疇向底盤的功能方向進行拓展，集成底盤域所有整車層級的控制功能，包括TVC、ESP、TCS功能。執行件包括三電控制器，底盤里的制動轉向懸架，圍繞在其周圍成為它的被控對象，受到統一協調。

路特斯正與不同合作伙伴聯合開發VMC整車動態控制軟件，主機廠專注于主機廠自身的核心能力，即整車層級差異化開發，聚焦整車部分的差異軟件和參數，讓供應商專注于平臺化零部件開發。

來源：路特斯

從功能域走向中央計算架構，區域融合的理念不可或缺，關鍵環節就在于區域控制的具體實踐。新一代車身區域控制器融入了部分區域控制思想，劃分左右控制器，負責本區域內的信號采集及負載驅動，具備五大核心功能：區域供電、區域信息、區域功能（原子服務提供）、區域驅動、邊緣計算。

聯合汽車電子USP 2.0開發者平臺：2023年4月，聯合電子在2023開發者大會上發布了USP 2.0開發者平臺，USP2.0平臺通過區域化的架構可以實現近20個獨立ECU的集成，通信速率從2M提升至最高1000M。

從開發到測試驗證全過程，聯合汽車電子為開發者打造預安裝的本地開發環境，同時提供開發套件（SDK）；在USP2.0平臺上，可以調用的服務已經深入到了車身控制、能量管理、運動控制、熱管理等領域。

來源：佐思汽研《2023-2024年軟件定義汽車：產業全景和策略研究報告》

大陸集團“軟件功能即產品（FaaP）”解決方案：適用于所有車身及執行器功能，并作為快速且經濟高效的解決方案集成到車輛跨域產品中。比如像車窗升降、后備箱控制、座椅調節、座椅加熱、電動車門等各種功能都有對應軟件包，后續大陸還會對其進行擴展，帶來更多選項。

“軟件功能即產品（FaaP）”核心在于軟硬件解耦，大陸集團中間件（Middleware）可以將上車身和下車身解耦開來，可以看到上車身更多關注的是性能和算力，包括ADAS的算法、車內娛樂的實現等。對于上車身的開發更多的以軟件和服務導向；下車身是傳統的車身電子，以硬件和產品為導向。 解耦后可以讓OEM和tier1與其他供應商共同開發，在同一框架下合作，增加開發的效率，系統模塊的可移植性也大大提高了。

來源：大陸集團

審核編輯：劉清