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2021年中国汽车基础软件发展白皮书.pdf
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1、指导单位:工业和信息化部装备工业一司 工业和信息化部装备工业发展中心发布单位:中国汽车工业协会 中国汽车基础软件生态委员会(AUTOSEMO)2021.09在智能汽车时代,新一代的电子电气架构形成和面向 SOA 的软件架构将是未来汽车的大脑中枢。中国汽车产业面临百年未遇之大变局,整车企业和零部件企业与终端用户之间的关系将被重塑,汽车产业正在由传统的以整车企业为主体的“链式关系”向以生态主导型企业为核心的“网状生态”转变。如今,智能汽车企业用软件定义汽车,强化协同创新,打造全新的电子电气架构、操作系统、高算力芯片等通用化的平台成大势所趋;汽车企业相继致力于构建数字座舱智慧生态系统,提升用户智享体
2、验;提高自动驾驶过程中的场景体验,加快突破高性能传感器技术,加快关键元器件自主产业形成。在过去 20-30 年汽车产业发展的进程中,软件开发通常用以解决工程耦合、功能实现问题为首要任务,未能与消费者的使用感受产生深入关联。而当软件以创新、以提升消费者的使用感受为目标并随着不断迭代和完善,源源不断的为消费者贡献更多体验和价值时,软件对于汽车产业模式本质的改变,成为了当今软件定义汽车(SDV:Software Define Vehicles)生态能够快速发展的核心。汽车基础软件需要不断迭代,支持车企自身软件的开发和升级,汽车基础软件供应商需要与汽车企业、汽车电子转型企业、新兴汽车软件企业共同协作,
3、共同推动汽车软件生态的繁荣和发展。一、聚焦智能网联汽车发展的重点2021 年 3 月 11 日,工业和信息化部副部长辛国斌在智能网联汽车推进组(ICV-2035)成立座谈会中指出智能网联汽车是未来产业发展的战略制高点,当前正处于技术快速演进、产业加速布局的关键阶段,为有效汇聚各方力量、推动解决重大问题、加快产业发展步伐至关重要。同时,智能网联汽车正在成为移动储能单元和数字空间,将会带动能源、交通、出行等领域巨大变革,产业生态全面重塑,发展速度日新月异,要以时不我待的自觉抢抓发展机遇、加强战略谋划。深入实施新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年),聚焦重点领域,加快推动新型电子电气架构、
4、操作系统等关键核心技术研发,研究制定急需技术标准和准入管理要求,持续优化政策环境,打造创新产业生态,加快推动智能网联汽车产业发展。目前,国内主机厂在软件开发的投入逐渐的加大,能力不断提升。与汽车产品性能发展变化相适应,其内在的电子、电气、感知、判断、执行系统也有重大的技术进步。国内主机厂正在不断以电动化、智能网联化为核心发展方向,中国自主的软件平台系统研发正在与日俱进,这将是中国汽车产业赶超世界先进水平的重要赛道。因此,持续加快发展具有我国自主知识产权的汽车基础软件生态体系,构建完整的产业生态链条,加快汽车软件技术创新是推进中国汽车产业与中国智能网联汽车快速发展的关键因素。二、中国汽车基础软件
5、生态委员会(AUTOSEMO)的工作职责中国科学院院士梅宏曾在 2020 年曾经指出:“软件正在对传统物理世界基础设施和社会经济基础设施进行重塑和重构,通过软件定义的方式赋予其新的能力和灵活性,成为促进生产方式升级、生产关系变革、产业升级、新兴产业和价值链的诞生与发展的重要引擎。”前PREFACE言中国汽车基础软件生态委员会(简称:AUTOSEMO),自2020年7月22日成立以来,持续围绕着智能网联的应用构建软件的架构研究边界标准的规范,近期由 AUTOSEMO组织的相关会员单位展开的关于 SOA(Servise Oriented Architecture 即面向服务的结构)软件框架的研究及
6、实践,于 2021 年 6 月发布的SOA 架构标准技术规范 1.0是围绕SOA 架构技术概述、面向服务计算的目的和价值、SOA 架构特征及优缺点、SOA 国内外技术应用现状作做概述分析。同时,在产业生态建设发展的过程中,同内部成员单位共同探讨基础软件商业模式、基础软件人才培养等关键共性问题。旨在承担中国汽车产业变革中的生态发展任务,以汽车基础软件为核心,不断推进汽车基础软件走向通用标准化,提出标准的面向 SOA的软件架构的同时中间件平台也将逐步清晰,加速汽车产业走向智能化,为将来具有多要素、多维度、多层次的更加错综复杂的汽车产业做出贡献。三、中国汽车基础软件的重要角色在全球汽车软件产业开启竞
7、争后,智能汽车将跟软件琴瑟和鸣地展现在社会的视野中。汽车产业需要不断的跨界融合、构建横跨车内各域、纵跨车云 的软件平台。这充分显示了基础软件的重要性,当通用化硬件不断涌现,“AUTOSAR Adaptive+Classic+中间件”软件架构趋于稳定,并通过工程化服务完成适配工作后,应用软件开发将快速的繁荣,芯片的能力、属性以及需要满足的功能和框架可以被清晰的定义,芯片产业可以在更加明确的轨道上发展,“摩尔定律”会随着应用的拉动在汽车工业领域中出现。围绕汽车智能化,软件定义汽车的生态体系将迎来高速发展期,这是世界汽车产业百变大变革中,中国汽车产业走向崛起的重要时点。四、中国汽车基础软件发展白皮书
8、 2.0 主要内容本次中国汽车基础软件发展白皮书白皮书 2.0是继 2020 年在世界智能网联汽车大会上发布中国汽车基础软件发展白皮书 1.0之后,在工业和信息化部装备工业一司和装备工业发展中心的指导下第二次发布中国基础软件白皮书。在 1.0 版本的基础之上,本次中国汽车基础软件发展白皮书白皮书 2.0是联合中国汽车芯片产业创新战略联盟以及 AUTOSEMO 组织下的 46 家成员单位,通过在汽车智能化发展背景下,根据生态领域积累和总结的经验,结合目前汽车软件产业发展现状,围绕中国汽车基础软件领域中的关键技术和关键标准研究进展进行总结。内容涵盖市场发展情况,关键汽车软件技术趋势、关键标准研究情
9、况、汽车软件产业生态发展建议等方面。鼓励行业内的技术交流学习,实现汽车基础软件的应用及传播,并在行业中形成共识,共同推动汽车产业向智能化加速迭代发展。中国汽车基础软件发展白皮书 2.0I一、软件定义汽车发展情况概述 011.1 中国智能汽车发展现状 011.1.1 智能汽车的定义 021.1.2 中国传统车厂在智能汽车中的实践 021.1.3 产业环境与政策导向 051.1.4 中国智能汽车的产业现状 071.2 软件对智能汽车的影响 071.2.1 软件对自动驾驶的影响 071.2.2 软件对智能交互的影响 091.2.3 软件对智能服务的影响 101.2.4 SOA 软件平台框架的实践 1
10、11.2.5 小结 141.3 未来 E/E 架构的发展情况 141.3.1 软硬件及通讯发展影响 E/E 架构走向 141.3.2 E/E 架构现在及未来趋势 15二、SOA 架构概述 192.1 Web 服务 SOA 相关技术规范概述 192.1.1 技术标准组织 192.1.2 技术标准的形成 202.2 AUTOSAR-AP 平台 SOA 相关技术规范概述 20三、AUTOSEMO Service Framework(ASF)233.1 总体概述 233.1.1 面向整车的服务 233.1.2 服务类型 233.1.3 服务实现方式 233.2 服务框架 243.3 基础型服务和功能型
11、服务 253.3.1 基础型服务 253.3.2 功能型服务 25CONTENTS目录中国汽车基础软件发展白皮书 2.0II3.4 服务定义方式 263.4.1 静态服务定义 263.4.2 动态服务定义 26四、软件定义汽车下 OEM 的应用领域及对策 274.1 通用硬件的分类与定义(域控制器)274.1.1 通用硬件分类 274.1.2 通用硬件定义 274.1.3 动力域控制器 284.1.4 底盘域控制器 284.1.5 智能座舱域控制器 304.1.6 自动驾驶域控制器 314.1.7 车身域控制器 314.2 自动驾驶领域的创新与实践(感知、决策、线控)324.2.1 感知 35
12、4.2.2 决策 384.2.3 线控 414.3 车云一体是 OEM 个性化功能的创新焦点 434.3.1 车云一体的基本概念 434.3.2 车云一体应用价值 434.3.3 车云一体领域的业内应用实践案例 454.4 OTA 应用场景 474.4.1 产品现状:474.4.2 技术路线 484.4.3 发展趋势 49五、汽车芯片与基础软件 525.1 汽车芯片的发展概述 525.1.1 功能芯片持续巩固汽车控制性能和安全 525.1.2 主控芯片成为汽车行业竞争制高点 535.1.3 车载 SOC 计算芯片典型架构 555.2 汽车基础软件的关键要素 575.2.1 车载 SOA 的技术
13、基础架构 585.2.2 汽车芯片的生态现状概述 605.2.3 汽车操作系统的生态关系 625.3 总结 66六、AUTOSEMO 的标准发展情况概述 676.1 SOA 基础服务标准设计与接口定义工作 67中国汽车基础软件发展白皮书 2.0III6.2 整车 SOA 架构设计与软件平台框架定义工作 676.3商用车线控底盘接口规范工作 676.4 自动驾驶视觉感知接口规范工作 686.5 商用车自动驾驶框架参考规范工作 68七、未来展望 70八、主要贡献单位 71中国汽车基础软件发展白皮书 2.001一、软件定义汽车发展情况概述1.1 中国智能汽车发展现状1886 年卡尔.本茨发明的第一辆
14、汽车,标志着汽车的正式产生。人类的出行从马车进入汽车时代,汽车进一步解放了人类的自由。汽车起源于欧洲,壮大于美洲,普及于亚洲,随着智能时代的到来,中国汽车工业迎来新的发展契机。电动化、网联化、智能化、共享化已成汽车产业的发展潮流和趋势,我国正加快推动智能网联汽车发展。国家多次出台配套政策标准推动行业发展,当前中国智能汽车数量超千万辆;推动智能汽车发展需要提升智能道路基础设施水平,试点城市先行发展发挥领头作用。智能汽车领域正成为新一轮科技革命和产业革命的战略高地,我国智能汽车行业迎来了发展的黄金期,预计 2025 年中国智能汽车数量有望达2800万辆。根据2020年2月发布的 智能汽车创新发展战
15、略,智能汽车是指通过搭载先进传感器等装置,运用人工智能等新技术,具有自动驾驶功能,逐步成为智能移动空间和应用终端的新一代汽车,智能汽车通常又称为智能网联汽车、自动驾驶汽车等。近些年来,能源、环境、安全以及交通拥塞等问题日益凸显,智能汽车能够综合实现安全、节能、环保以及舒适行驶,逐渐成为中国乃至全世界的研究热点。随着物联网、云计算、大数据与移动互联网的发展,汽车加速往智能化、网联化和电动化发展,“软件定义汽车”的时代已经来临。云管端一体化 SOA 软件平台实现核心技术自主研发和五大产品创新:包括自研 SOVP(AP)平台、SOA 软件平台框架、云管端一体化车辆抽象层、SOA 开发者平台、工具链支
16、持平台等。图1-1 智能汽车定义中国汽车基础软件发展白皮书 2.002 1.1.1 智能汽车的定义智能汽车由单车智能与车联网组成,是指通过搭载先进传感器、控制器、执行器等装置,融合信息通信、物联网、大数据、云计算、人工智能等新技术,实现车内网、车外网、车际网的智能信息交换、共享,具备信息共享、复杂环境感知、智能化决策、自动化协同控制功能,与智能公路与辅助设施共同组成智能移动空间和应用终端的新一代智能出行系统。智能汽车相较于传统汽车,其核心区别在于具有较为先进的自动驾驶辅助系统、智能座舱系统和车联网系统,最显著的特征是智能化、网联化与共享化。智能汽车通过其搭载的软硬件逐步由单纯的交通运输工具向智
17、能移动空间转移,从而最终实现“以人为中心”的智能移动空间。目前“智能汽车”主要由三大要素组成即智能交互、智能驾驶以及智能服务。图1-2 智能汽车三大要素智能汽车的智能驾驶、智能交互及智能服务的实现,在具备智能摄像头、激光雷达及人工智能芯片等先进硬件的基础上,还需具备统筹系统、先进算法以及运行稳定的软件系统。智能汽车在软件系统的不断更新迭代下,使其更加懂用户需求,更加智能以及更加安全。当“智能汽车”搭载的智能硬件逐渐标准化后,“智能汽车”的核心竞争力则变为其内部搭载的“大脑”(软件系统+芯片)。因此,在快速发展的“智能汽车”行业,软件起到至关重要的作用,软件对智能汽车的影响主要体现在自动驾驶、智
18、能交互以及智能服务方面。1.1.2 中国传统车厂在智能汽车中的实践(1)广汽智能汽车实践:以面向服务的车云一体电子电器架构为基础,通过智能驾驶和数字座舱技术,依托丰富的网联生态服务,实现产品智能化、功能定制化、交互数字化、服务商品化,最终形成具有广汽特色的移动生活空间。图1-3 广汽智能座舱中国汽车基础软件发展白皮书 2.0032019 年 7 月,广汽集团正式发布 ADiGO(智驾互联)生态系统,该生态系统包含了 ADiGO 自动驾驶系统、ADiGO 智能物联系统、ADiGO 云平台、ADiGO 大数据平台等子系统;是一个由广汽主导,腾讯、华为等多个战略合作伙伴支持,自主研发的,集智能工厂生
19、态、自动驾驶系统、物联系统于一身的智驾互联生态系统。战略层面,该系统为广汽集团实现智能化、向移动出行服务提供商战略转型提供了重要支撑,在“汽车+互联网”探索上迈出了坚实的一步。在技术层面,该系统代表了广汽集团对智能网联技术重构汽车产业价值链的前瞻性思考。它将引领广汽集团智驾互联技术的进步;并将有力推动汽车行业智能网联技术的发展。在用户价值创造层面,首先,该系统首次实现软硬全链路打通,相对于传统以硬件集成的研发而言,有着划时代的突破;其次,新系统的设计以用户为中心,以场景为考量,大幅提升产品体验;第三,新系统将让用户与产品的黏性大大增强,把产品价值提升到新高度。用户不仅能够获得持续提升的、更优质
20、的产品使用体验,还能通过系统,搭建与其他车主的社交渠道,真正体验到移动生活价值的乐趣。ADiGO 智能物联系统融合了大数据、人工智能等世界级前沿技术,系统基于用户驾驶行为和使用场景,重新定义了信息框架,让交互更前瞻,让驾驶更安全。ADiGO 智能物联系统将搭载 FACE ID、ADiGO E-plan、ADiGO Pilot 增强现实仪表、ADiGO Space 智能沉浸剧场、智能 AI 伙伴、ADiGO World生态养成游戏等核心功能。ADiGO 智能物联系统将搭载在广汽传祺和广汽埃安的的全系列车型上。ADiGO 自动驾驶系统将智能驾驶分为三条赛道:驾驶辅助赛道、高级智能驾驶辅助赛道、无人
21、驾驶赛道,不同赛道部署了不同的开发策略。驾驶辅助赛道是 L2 及以下的简单驾驶辅助,广汽已率先量产驾驶辅助产品并逐步推广;无人驾驶赛道是 L4 及以上的全自动驾驶,广汽重在前瞻预研和技术攻关,等待市场的到来;高级智能驾驶辅助赛道介于驾驶辅助和无人驾驶之间,广汽根据成本和实施路径部署了高算力平台和中算力平台,逐步实现向无人驾驶过渡。广汽高级智能驾驶辅助的目标是打造支持点到点的全程辅助驾驶,包括高速公路、城区和停车场场景,功能上支持单车道巡航、自动变道、自动上下匝道、路口直行左转右转调头、环岛和收费站通行等,同时不断升级主动安全功能,包括更多场景、更精准的制动辅助、转向辅助、安全提醒等,为用户提供
22、安全保障。总结:广汽新一代电子电器架构将加速软件定义汽车,L4 自动驾驶、5G 互联等新场景、新功能的落地。ADiGO 智能物联系统已实现全球领先的智能座舱四屏联动、应用双开及四音区智能语音交互功能,未来将进一步结合科技与美学,通过 AI、大数据赋能,实现千人千面的内容服务推荐。5G V2X 是广汽自主研发的全球首个车载智能通讯系统,2020 年已搭载于广汽埃安 AION V。G-OS 操作系统是广汽在智能座舱领域核心软件的新布局,由广汽集团与科大讯飞合资成立的星河智联汽车科技有限公司开发,具备全局化基础平台能力和车联网服务能力。自主研发的L4自动驾驶Robotaxi目前已开始常态化运营测试。
23、L2+领航驾驶辅助系统逐步实现完整点对点驾驶任务,致力于实现未来出行的极致智能体验。(2)上汽智能汽车实践:上汽集团响应国家“十四五”规划,在智能方面,则希望在 2025 年覆盖大部分细分市场的车型中做到 L2 Plus 级别,同时还要让上汽自己的第三代电子电气架构适配更多的车型,第四代电子电气架构也要顺利进行。此外还要推进相关智能体系和工厂的建设,因为软件定义汽车,现在一辆车有这么多软件引入,整个设备工厂相关的体系也要进行改造,还有整个智能车的全生命周期经营运作的体系,以时时刻刻触达每个用户,甚至不断 OTA 等,也都需要非常庞大的投入。有国家推动汽车智能化的行业大势,有全情投入的决心,有足
24、够的行业号召力,有集全集团之力的人才队伍,更有细致的落地规划,从整车相关的硬件技术软件技术,上汽,作为从传统汽车时代一步步摸爬滚打走出来的代表品牌,依托上汽联创中国汽车基础软件发展白皮书 2.004电子的创新平台,上汽已经孵化出智能网联的 4i 核心硬件系统平台并实现产品化应用,同时,上汽研发的 5G 车联网产品“IBOX”让 Marvel R 成为全球首款 5G 汽车;而智能驾驶计算平台 iECU 则是国内首款车规级智能驾驶域控制器;另外还有智能线控制动系统 iBS,是国内首个实现量产应用的线控制动产品。(3)长城智能汽车实践:面对智能汽车发展大趋势,长城汽车的实践过程中,搭载咖啡智能的全新
25、车型 WEY 摩卡汽车,是全球首款智能汽车“人”。WEY 摩卡汽车以用户感受为中心,可学习、可成长、可参与,带来千人千乘的驾驶体验。从设计角度:天穹智慧中控设计,由科技主宰,围绕四块智能科技屏幕展开。主仪表屏幕略小,驾驶视野中为充满梦幻感、来自未来太空战舰的黑科技AR-HUD 增强现实抬头显示技术;更符合人机工程学的横向的中控台分为上下两层,线条象征着天际线;车机系统为双屏系统。四屏联动,带来不同的智能体验。图1-4 长城智能座舱从智能化角度:摩卡实现了“一个中心,三智融合”“以用户为中心”,从“智能驾驶”、“智能座舱”和“智能服务”三大核心要素打造三智融合移动智能空间,在用户感知、数据处理、
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