在"十四五"规划中数字化被反复提到了 24 次,可见数字化转型已经成为了国家战略。
编者按:5 月 13 日,由盖世汽车与 AUTOSEMO 联合主办的 2022 汽车行业数字化转型发展线上论坛·第二期正式举行。经纬恒润工程咨询事业部高级总监张贺伟受邀出席并发表以《车载系统与软件助力数字化转型》为主题的演讲,详细介绍了经纬恒润在数字化转型浪潮下的思考与所做的实践。盖世汽车根据演讲整理成文,以分享读者。
在"十四五"规划中数字化被反复提到了 24 次,可见数字化转型已经成为了国家战略,在数字化转型第五篇中,专门针对"加快数字化发展,建设数字中国"专题进行了描述,其中针对关键技术创新应用方面提到了高端芯片、操作系统、人工智能、传感器等。同时发展数字经济一方面要推进数字产业化,另一方面要推进产业数字化,数字产业化是依靠信息技术创新驱动去催生新的产业,新的商业模式,是从零到一的过程,产业数字化转型是利用互联网新的技术对传统行业进行改造,是从一到 N 的过程。
数字化发端汽车迎来巨变
回到汽车行业,数字化转型浪潮正在驱动行业向智能、网联、电动、共享方向发展,汽车企业也在推动新的技术,例如 5G、大数据、物联网、人工智能等等。创新变得不再单一了,更多的是融合多种技术创新,在这种趋势下,汽车也产生了诸多变化。
第一万物互联。万物互联是通过汽车作为互联网入口连接人、物、数据。随着 5G 和 V2X 技术的进一步应用,车端、云端和周边可连接的设备将组成一个数字生态,这种生态系统会让人们的出行、生活方式变得更加便捷。
第二协同开发。汽车步入智能化时代,车辆开发会越来越复杂,而且会出现各种各样的角色,未来一定是多个团队,多个地域协同开发,特别是软件,协同角色也不仅仅包含同一家公司的不同团队,也会包含怎么跟客户协同,跟供应商协同,乃至跟生态伙伴协同。在协同开发的过程中涉及到的关键技术有 CI/CD、ALM,其实是解决了两个问题,一个是怎么做到软件能够快速迭代和发布。目前有的车厂对供应商要求,是需要对软件做到日构建,日发布,这是一种变化,另一方面,怎么做到不同团队在同一平台下合作开发,涉及到很多工具链的集成。
第三虚拟验证。它是指脱离真实环境的验证方式,需要运用到各种仿真技术,随着整车量产周期的大幅度提前,过去一辆车需要 48 个月下线,如今变成 24 个月,18 个月,乃至一年发布一款新车。在如此短的量产周期内,怎么确保测试有效性,虚拟验证变得至关重要。在实践虚拟验证方面,车厂在规划一些整车级虚拟测试系统 VV,在域控验证方面也在做一些设备引入。对于智能驾驶的厂商,他们也在尝试引入云仿真概念。
第四场景驱动。数字时代,汽车不再是单纯的交通工具,它是一个智能的移动空间,在这个空间里,用户可以去办公、娱乐、休闲,如何构建出丰富多彩的场景是未来汽车发展的趋势。实现汽车场景化需要用到 SOA 技术,通过服务的组合去形成不同的场景,同时,有些场景设计也可以去开放给用户,由用户进行 DIY 设计。
机遇与挑战并存数字化亦是如此。
首先是架构设计,目前,E/E 架构从功能架构到 SOA 服务化架构的过渡是有困难的,服务化理念很好,但是,实现方案遇到了一些问题,包含实时性问题,也包含一些过度设计问题。另外,随着域控制器乃至中央大脑不断应用,多核异构处理器是必备的,里面会有 A 核和 M 核,每个核上该怎么去分配资源,核与核之间怎么通信,都需要在软件架构方面去做进一步探讨,乃至标准化。
第二工具链支撑。数字化转型很重要的话题要做到自主可控,但是现在很多工具链来源于老外,如何加大工业软件的自主占比,我觉得需要企业下决心。协同开发是离不开工具链的,如何构建适合企业自身研发体系的生命周期管理平台,也是一个系统工程。
第三人才结构。汽车工业,百年历史,我国培养了很多的机械人才、控制人才,在软件定义汽车的今天,更需要大量的软件工程师,如何快速培养?特别针对于 A 核的开发能力,它涉及到 linux、安卓等操作系统,使用的语言有 C++,JAVA 等,这些是 IT 行业的技能,怎么能在汽车电子行业快速复制,并且有差异化的能力构建。
第四信息安全。随着数字化、信息化不断推进,安全正在超越传统网络安全范畴,升级为信息安全,信息安全管理体系到底该怎么搭建,目前在行业内还没有形成共识,各家实践方案都不一样。数据应用如何合规方面,怎么合规使用用户的个人数据,包括在车辆开发过程中,怎么合规使用自动驾驶数据,这些都还没有相关的法规,乃至标准去支撑。
大背景下经纬恒润的实践
技术实践——复杂软件开发
这部分涉及到从 MCU 到 MPU 方面的实践,基于域控制器的软件架构,其实可以看到它有 A 核、M 核,里面搭载了很多中间件,例如:AUTOSAR,包括上面的服务组件,还有应用软件,软件设计非常复杂。
经纬恒润在这个架构下做了什么实践?包含 AUTOSAR CP 和 AP 的适配,和 linux、QNX 操作系统的集成,在不同芯片方面经纬恒润也做了一些 BSP 裁剪,特别是针对不同多个操作系统的情况下,会嫁接 Hyervisor。
核间通信方面,经纬恒润实践了一些主流芯片的通信架构,例如:S32G 的 IPCF 框架、TDA4 的 IPC+RPMSG 框架和芯驰的 IPC 框架,另外在以太网应用方面,经纬恒润针对 SOME/IP 和 DO/IP 做了些应用。
技术实践—— SOA 软件开发
现在 SOA 架构很火爆,越来越多整车厂将 SOA 软件设计从预研向量产转,但是到了控制器软件实现阶段,发现了很多问题,甚至会出现 B 样件还在改架构的情况。从基于信号的开发如何过渡到基于服务的开发,经纬恒润认为有几点关键的实践。
第一,SOA 服务定义要考虑到实时性和实用性。如果一上来搞全车服务化,张贺伟认为并不是很靠谱,特别是针对于动力底盘等实时性要求比较高的领域,少用服务化设计。
第二,服务的划分和部署,应该遵从就近原则,重点满足场景化应用,服务部署优先部署到 A 核,如果实在影响实时性,再考虑部署到 M 核。
第三,服务和信号之间怎么转化。这是在开发 SOA 软件的关键要点,信号和服务的转化功能可以把它放到 M 核的 SWC 上实现,这是一种定制化的实践方案,但是,当你换一个项目,这个功能还需要重新去适配,去修改。下个阶段,经纬恒润会考虑把它做成标准化模块。
技术实践——信息安全
信息安全是数字化转型里面绕不开的话题,经纬恒润在信息安全软件开发方面做了一些实践,包含安全启动、安全升级、安全存储,入侵检测方面,经纬恒润做了 CAN ? IDS、以太网 IDPS,安全通信方面,经纬恒润做了 SecOC 和 TLS 协议实践。安全诊断涉及到车端和云端,经纬恒润当时做了一系列开发和匹配。除此之外,经纬恒润也在联合合作伙伴,评估可信执行环境 TEE 技术方案,后面也会有项目应用。
技术实践——工具链
第一是远程诊断的技术应用。随着 4G、5G 技术的发展,诊断技术从点对点基于 VCI 的诊断方式过渡到基于 4G、5G 的远程诊断,它不再需要 VCI 硬件去连接控制器了,经纬恒润直接会把远程诊断系统布到云端上,同时这个系统也可以作为边缘节点执行诊断,去实现面向服务的场景。未来随着汽车软件后付费模式逐步被认可,远程诊断系统可以支持基于后付费功能的开启和关闭。
技术实践——云仿真
开发者在充分信任一辆 L5 级别自动驾驶汽车上路之前需要做 110 亿英里的测试,但是无论从道路实车测试,还是单体仿真测试,都无法满足测周期要求。云仿真能支持多用例并发和超实时测试,可以极大降低现实场景的测试成本,提高测试效率。同时,它可以有效覆盖自动驾驶产品在极端场景、危险工况下的用例测试。
细化产品?经纬恒润独具匠心
第一是场景引擎工具链,场景引擎工具链专门是用来支持 SOA 软件开发的,"场景即服务",那么如何通过各种服务的设计、组合去完成场景开发,这是它的定位。
具体解决方案包含三部分,第一部分是部署在移动端或者平板端的 APP,主要实现场景的切换和控制。第二部分是部署在云端的场景编辑器,这个编辑器可以实现场景的定义,服务的组合,场景编排等功能。第三部分是部署在车端的 SOA 服务组件,专门用来实现云端编排好的场景具体执行,这三部分是一起配合的。
第二是远程诊断的工具链。解决方案包含两部分,一部分是诊断云平台,另一部分是车载核心组件。诊断云平台基于 BS 架构开发,主要是用来执行诊断任务的下发。车端核心组件内嵌在 TBOX 或者 VCI 等嵌入式设备上,接收云端的任务,并且和车辆控制器进行通信,执行云端的诊断任务。
从产品本身而言,经纬恒润的产品支持近场诊断,车载诊断和远程诊断,主要是为了满足各种应用场景。诊断组件是跨平台的,可部署在 Linux/android 环境下,支持 ODX/OTX 等标准诊断文件和序列的解析,同时,采用了面向服务的 Restful 接口设计,可支持 SOA 服务化部署。
最后新产品是云仿真工具链,主要包含三大部分,数据处理平台,标注/训练平台和并行仿真平台,它可以实现从实车数据采集到数据分析,感知标注,AI 训练,到云端并行仿真测试。
依托云端强大的计算能力,AI 训练、仿真,大数据分析等功能可以并行执行,这样大大提升了智能驾驶开发和测试效率,同时该平台也会和 CI/CD 工具链进行打通,为实现智能驾驶算法快速迭代提供支撑。