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自主研发操作系统和域控制器新特汽车大动作不断

归档日期:05-15       文本归类:多处理机系统      文章编辑:爱尚语录

  (文章来源:高工智能汽车)车载操作系统(Automotive Operating System-AOS),向来是各家车企、软件商以及互联网科技公司争夺的主战场。

  作为管理和控制车载硬件与车载软件资源的程序系统,AOS是直接运作在设备上的最基本的系统软件,任何上层软件,交互,数据都必须在操作系统的支持下才能运行。

  目前主要的车载系统都是基于QNX、Linux开发,严格意义上来说,很多厂商使用的Android系统也是基于Linux内核开发的。

  QNX以其安全性和实时性著称,满足数字化仪表盘功能性安全的同时,兼顾了数据安全要求。用户可以基于安全的内核进行系统开发,从而保证整机系统的安全可靠。

  但是QNX是基于服务模块收费的开发方式,对底层功能模块进行了严格封装,导致他的扩展性很差,并且这种封闭性的系统并不能满足现在快速更新的智能车载系统的要求。

  Android最大的优势在于庞大的手机群体,为其OS开发了丰富的应用。而且,随着车联网的深入开发,车载Android系统在车载娱乐方面的应用将会进一步扩大。

  但是Android在车载操作系统领域也存在着致命的短板,即系统的实时性和稳定性,当然也包括对资源的过分需求。此外,Android系统是一个单任务的操作系统,当汽车多个系统,多ECU同时申请资源执行任务时,基于Android的车载系统就会出现卡壳的现象。

  同时,市面上Android多版本共存,各个版本之间功能不统一的问题也是阻碍Android成为未来AOS的因素。

  而Linux有区别于QNX和Android的显著优势,它是一个免费开源的系统,具有高度的定制灵活性,允许制造商、车企以及其他供应商免费使用,进行自由搭建。

  提到Linux就不得不提到AGL(Automotive Grade Linux),AGL是一个协作开源项目,由Linux 基金会管理,它将汽车制造商、供应商和技术公司聚集在一起,以加速开发和采用完全开放的联网汽车软件堆栈。

  AGL最主要的是它是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统。Linux以他的高效和灵活性著称,是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。

  随着汽车的发展,功能越来越多,所要求集成的硬件也会对应的增加。而为了更简单的控制大量的车载硬件,会对ECU分域处理,IHU车载娱乐、ICU数字仪表控制域、HUD抬头系统控制,ADAS等。

  分域处理降低了硬件的控制,但是也提高了对车载系统的要求,需要车载系统能够同时处理不同域硬件信息的并发反馈,同时也要控制各个系统的调度。而只有Linux这种多任务,多进程并发处理的系统才符合要求。

  目前AGL联盟下已经相继加入了一大批汽车制造商和供应商,如丰田、铃木、戴姆勒、福特、本田、捷豹路虎、马自达、三菱、日产、斯巴鲁、新特汽车、德赛西威等,今年1月份和4月份现代汽车和大众汽车也陆续加入了AGL联盟。

  新特汽车是在2018年4月正式加入AGL,是目前中国唯一加入AGL的汽车制造企业。新特汽车智能车联部总经理肖华东对《高工智能汽车》表示,打造具有自主知识产权的车机端的操作系统对一家车企而言是至关重要的,这意味着在智能化、网联化的趋势下,车企自己能够掌握着核心技术和知识产权,这将助力新特汽车打造智能互联汽车核心竞争力。

  新特汽车之所以选择加入AGL联盟一方面是出于打造自己的操作系统的需求,另一方面也是基于AGL平台的资源和能力。

  肖华东表示,首先汽车制造业的研发生产周期比智能手机要长很多,在操作系统这块,如果只单纯考虑短期的利益和成效,后期的成本和研发压力将会非常大。新特汽车一开始就是做了一个长期考虑,选择自己研发操作系统,这是最开始就已经明确的定位。

  其次,整个操作系统可以理解为三层,最底层的是硬件驱动层,第二层是操作系统层,第三层就是软件应用层面。

  大多数厂商只做了应用层面的改善,并没有做底层的系统层的改造,但其实操作系统层面的开发才是决定该操作系统能否安全稳定运行的关键。最明显的就是基于Android系统做的多媒体操作应用,看似功能丰富多样,实际上系统不稳定、流畅度也比较差。

  再者,车机是一个分布式的系统,Linux系统更符合车联网系统的分布式架构,在系统的加载速度、稳定性上较Android系统有明显优势。

  AGL联盟里面已经有了非常成熟的研发经验和资源,新特加入AGL实际上是站在前人的肩膀上来进行再研发,极大地缩短了研发周期并且节省了很多成本。

  目前国内的操作系统大多都是基于Android定制的,传统主机厂一般都是选择找Tier1来研发,而Tier1因为在Android系统上积累了非常多的经验,有了相对成熟的方案,最后考虑到成本、技术、周期等因素,他们会直接将原来成熟的Android方案提供给主机厂。

  归根结底,国内在操作系统上的选择权很少,还是在于国内厂商在这方面的自主研发不足,相关知识产权方面很弱。

  国内目前自主开发操作系统存在一定的难度,最困难的地方是操作系统和硬件的结合,即软件和硬件的一致性问题。软件应用层面大家都是大同小异,无法体现差异性,底层系统软与硬件的结合才是真正实力差距的体现。

  肖华东强调,车机操作系统不单单是软件的开发和应用,它更看重的是如何把软件和硬件完美的结合起来。

  就像是互联网公司在做车机操作系统时有一个明显的短板就是对汽车硬件方面经验匮乏,他们具备深厚的软件研发能力,但在汽车硬件的处理上做的不够好,导致后期测试出现很多问题。

  新特汽车的操作系统之所以定义为DOS而不是UI,也是因为这个系统是软件硬件结合的一体化控制,而不仅仅只是做了交互上的体验。

  此外,为了保证底层车机系统安全流畅运行,新特汽车借鉴了特斯拉的通讯方式,采用复合网络。汽车里面有两种通讯方式,第一种是CAN网络,第二种就是以太网。

  CAN网络的优势在于比较稳定,而且已经使用了很多年,方案很成熟,所以一般车机都是采用CAN网络,但它也有缺点就是通讯的带宽较窄,拓展能力比较差。

  以太网的通信速度比CAN网络快,最明显的问题就是容易丢包,安全稳定性较差,不适合车机网络的要求。

  肖华东表示,新特汽车参考了以太网和CAN网络结合的结构,涉及到整车底层的控制就采用CAN网络,基于多媒体的通信、导航等应用采用以太网,用这样一个复合的网络架构来保证系统的速度和安全稳定。

  新特目前正在做的一件事就是打造一个通用的平台,该平台的主要作用是确保所有体验的一致性和完整性,后面不管是高端车还是低端车型都可以使用这个平台,用这一套系统运行可以为用户提供更好的体验。

  从长远来看,平台在第一代车型的投入的时间、人力和财力的成本将会非常大,但是到后面第二代车型的时候,很多东西已经有了之前的积累,在进行开发时就会缩短周期减少资金投入,形成体系化的进化能力。

  汽车由机械化向电气化转变的过程中,内部的电子电器结构更加复杂,ECU电子控制单元不断增多,目前一辆普通新车的ECU多达60-100个,但随着汽车智能化、电气化的深入发展,ECU的数量不可能会持续增加,因为这样势必会提高整个系统的复杂性。

  肖华东提到,如果汽车ECU过多,一方面会额外增加单片机成本,浪费资源,更重要的是,过多的ECU会导致在内部控制上变得更复杂,这也是近年来域控制技术快速发展的原因。

  域控制简单来讲就是把功能相同的模块做一个集成,达到简化汽车内部软件架构的目的。

  至于之前的汽车没有用到域控制器,就是因为零部件都是不同供应商各自提供,大家之间的合作联系不够紧密,主机厂在整车设计完成后,在进行集成测试的时候,会发现零部件之间无法确保协同一致,可能出现相互干扰的情况,这样额外增加较多的SOP时间。

  但是如果Tier1在最开始就是提供的整体方案,那么主机厂在整车测试的时候只需要在域和域之间做调试,不用细化到每个零部件上,节省了很多时间和人力成本,加快车型的迭代研发周期。

  在智能互联时代,如何把不同的域划分到一起?目前业内还没有一个统一的标准,受限于Tier1零部件研发的周期和成本影响,大家都还是呈现着一个摸索的状态。

  “域这个术语可以被用来作为一种手段,把机械系统与电子系统组合起来。”肖华东提到他对于域的划分的理解,Model 3把仪表和中控大屏集成到一起,就是一个非常好的按域进行功能整合的探索。

  肖华东认为,域的划分应该与不同的车型定位相关,兼顾技术和实际的应用场景,类似于空调照明控制等可以做成一个域的集成,多屏联动的车联网系统、网关和仪表的功能等可以集成到一块。

  肖华东对《高工智能汽车》透露,新特汽车目前已经研发了两款域控制器,预计将搭载在下一款量产车上。“新特汽车不仅仅是坚定走按域控制进行划分的整车研发思路,更为重要的其实是想推动形成智能互联业界的标准,推动汽车电子电器架构的变革。”

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