編輯導(dǎo)語：智能化汽車的發(fā)展是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)賦能車輛的結(jié)果展現(xiàn)之一，隨著汽車走向智能化，車輛在使用過程中一定程度上可以給予乘客或用戶更好的交互體驗(yàn)。本篇文章里，作者介紹了智能座艙產(chǎn)品中基礎(chǔ)平臺(tái)的設(shè)計(jì)架構(gòu)，一起來看一下。

一、何為汽車智能化

以智能化和網(wǎng)聯(lián)化的技術(shù)賦能車輛，實(shí)現(xiàn)車輛對(duì)復(fù)雜環(huán)境的有效感知和識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛與駕乘人員、對(duì)其他車輛、對(duì)其他基礎(chǔ)設(shè)施的智能化交互。

二、智能的兩大核心功能：智能化和網(wǎng)聯(lián)化

智能化方面，汽車具備智能的人機(jī)交互，如語音、手勢(shì)、圖像及其他生物特征的交互。

如車上人員可以通過語音或者手勢(shì)，向車輛發(fā)生控制、詢問以及娛樂互動(dòng)等信息，車輛也可以通過語音播報(bào)、回復(fù)問詢和娛樂互動(dòng)，并進(jìn)行主動(dòng)安全駕駛預(yù)警；車輛可以通過駕駛員的生物特征，做身份識(shí)別和個(gè)性化配置，通過監(jiān)測(cè)駕駛狀態(tài)和健康信息，進(jìn)行主動(dòng)安全的預(yù)警和防護(hù)等。

網(wǎng)聯(lián)化方面，智能汽車必須支持多元異構(gòu)化通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸和管理，為車輛提供多網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接入能力，實(shí)現(xiàn)車輛自身數(shù)據(jù)與外界數(shù)據(jù)的融合交互。如通過C-V2X實(shí)現(xiàn)車輛與云端交通生態(tài)的信息傳遞；利用車載WiFi/藍(lán)牙/NB-IoT/手機(jī)投屏等實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)互動(dòng)。

三、智能的四大關(guān)鍵模塊

1. TBOX

TBOX，即Telematics BOX，遠(yuǎn)程信息處理器，平時(shí)簡(jiǎn)稱TBOX。主要提供基礎(chǔ)位置服務(wù)、網(wǎng)聯(lián)服務(wù)及簡(jiǎn)單的車輛控制服務(wù)。

一般車廠提出需求，由供應(yīng)商提供定制開發(fā)，也有少數(shù)公司在結(jié)合自動(dòng)駕駛，開始開發(fā)新的功能。主流的TBOX均采用通信模塊、MCU、接口協(xié)議芯片組成的架構(gòu)，其中通信模塊是核心，要確保聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行浴?/p>

2. 智能網(wǎng)關(guān)

傳統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)+無線通信+新功能\應(yīng)用=智能網(wǎng)關(guān)。是車輛的數(shù)據(jù)中心，負(fù)責(zé)車內(nèi)、車外的數(shù)據(jù)通信，借用互聯(lián)網(wǎng)關(guān)MPU的計(jì)算能力，可以在車端做邊緣計(jì)算，減少對(duì)云端和通信帶寬的要求。

網(wǎng)關(guān)的智能操作系統(tǒng)可以集成多方應(yīng)用程序，支持車身不同域之間的數(shù)據(jù)通信，包括以太網(wǎng)、CAN-FD、LIN網(wǎng)聯(lián)。支撐車輛的無線聯(lián)網(wǎng)，提供遠(yuǎn)程互聯(lián)功能，如遠(yuǎn)程診斷、OTA更新等，同時(shí)提供安全服務(wù)（入侵檢測(cè)和防火墻等）。

3. 交互類設(shè)備

交互類設(shè)備指具備交互接口，能實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)的設(shè)備或模塊，如中控屏、儀表、流媒體后視鏡、電子外后視鏡、HUD、方控等。

過去的傳統(tǒng)汽車?yán)?，這些設(shè)備功能分散、孤立，在交互邏輯上，“指令——響應(yīng)”即可完成。今天，隨智能化的發(fā)展，數(shù)據(jù)更融合，功能更聚合。交互方式的呈現(xiàn)演變?yōu)椤白R(shí)別——服務(wù)”。

當(dāng)然，為支持這種智能化的服務(wù)，座艙要具備高算力的SoC芯片和豐富的傳感器。系統(tǒng)基于識(shí)別引擎的結(jié)果和分析，方能提供智能化的用戶體驗(yàn)。

4. 域控制器

隨著汽車功能的越來越豐富，ECU越來越多，域控制器為實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)和云端的互聯(lián)，以及兼顧先進(jìn)架構(gòu)和低成本，目前域控制器支持更多集成式的功能。需要滿足以下要求，才能滿足智能化的要求：

• 幾個(gè)ECU（多個(gè)SoC或者M(jìn)CU)分工合作功能由一個(gè)SoC完成；
• 支持一芯多屏、多屏互動(dòng)；
• 支持整車OTA；
• 支持域控制器之間以及域控制器與主機(jī)之間可以通信、數(shù)據(jù)共享及功能協(xié)作。

四、?產(chǎn)業(yè)角色 OEM、Tier1、Tier2、Tier0.5、Tier1.5

汽車產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)是由車企、系統(tǒng)集成商以及零部件供應(yīng)商共同參與的。OEM、Tier1、Tier2是最常聽到的角色。

簡(jiǎn)單介紹下三者的關(guān)系：OEM是指整車廠，也叫主機(jī)廠。比如奔馳、寶馬、北汽、上汽、蔚來、小鵬……這些廠家。Tier1是指一級(jí)供應(yīng)商，直接跟OEM簽訂合同。Tier2是指二級(jí)供應(yīng)商，跟Tier1簽訂合同。

需要著重介紹的是當(dāng)前新興的Tier0.5、Tier1.5

過去的傳統(tǒng)汽車供應(yīng)鏈，是一個(gè)自底向上的供應(yīng)商模式，從Tier 2零部件給到Tier1進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，再到OEM整車廠進(jìn)行設(shè)備生產(chǎn)?，F(xiàn)在新興的自動(dòng)駕駛、智能座艙、算法服務(wù)服務(wù)商參與進(jìn)來后，產(chǎn)業(yè)的合作形態(tài)正在出現(xiàn)細(xì)分、交叉與耦合，從而出現(xiàn)了Tier0.5\Tier1.5這樣的供應(yīng)商概念。

例如長(zhǎng)城的仙豆智能、吉利的億咖通等公司，他們從股權(quán)關(guān)系上講，往往隸屬于主機(jī)廠；從業(yè)務(wù)上講往往又是獨(dú)立的，為兄弟OEM公司提供產(chǎn)品、服務(wù)、數(shù)據(jù)支持，這種離OEM比Tier1更近的公司，被稱為Tier 0.5。

而隨著智能融合的趨勢(shì)加速，Tier2提供的單一零部件，已經(jīng)無法滿足Tier1和OEM的更系統(tǒng)化、更融合的方案需求。尤其是自動(dòng)駕駛和視覺領(lǐng)域，應(yīng)運(yùn)而生了一大批創(chuàng)業(yè)公司，這些新興的AI技術(shù)公司不光提供單純的視覺感知產(chǎn)品方案，還會(huì)提供到集成化的決策方案、融合策略以及智能化控制等一系列產(chǎn)品形態(tài)。

比如基于視覺感知技術(shù)和傳感器融合方案的ADAS輔助駕駛系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、HUD融合控制等集成化的車輛智能化升級(jí)方案。我們一般這類定位的企業(yè)理解為Tier1.5,它們?cè)诋a(chǎn)業(yè)鏈中的價(jià)值，是擬合了Tier2和Tier1之間的Gap。

為什么要在本文講上面這個(gè)供應(yīng)鏈呢？這是因?yàn)槲覀兿旅嬉v的汽車智能化平臺(tái)，誕生的一個(gè)重要原因就是要融合、協(xié)同這些產(chǎn)業(yè)關(guān)系。

五、汽車智能化基礎(chǔ)平臺(tái)

鑒于汽車智能化需要OEM、Tier0.5、Tier1、Tier1.5、Tier2這么多的企業(yè)協(xié)同，在面對(duì)以上這些模塊的集成和應(yīng)用時(shí)，如果沒有統(tǒng)一的、通用的軟硬件基礎(chǔ)平臺(tái)，那么，不同的芯片、系統(tǒng)、應(yīng)用、設(shè)備供應(yīng)商與主機(jī)廠在技術(shù)路線、設(shè)計(jì)理念、數(shù)據(jù)權(quán)利等方面就會(huì)存在沖突，產(chǎn)業(yè)協(xié)同難度會(huì)越來越大，同時(shí)也造成重復(fù)投入資源。

為此，構(gòu)建一個(gè)整合主機(jī)廠和各類供應(yīng)商的產(chǎn)品、資源、服務(wù)的通用軟硬件平臺(tái)就顯得尤為必要和重要。

智能化基礎(chǔ)平臺(tái)屬于汽車智能化產(chǎn)品開發(fā)的中間產(chǎn)品平臺(tái)，包括硬件平臺(tái)、系統(tǒng)軟件和功能軟件三個(gè)部分。

1. 硬件平臺(tái)由異構(gòu)芯片組成，并采用模塊化設(shè)計(jì)，是平臺(tái)的基礎(chǔ)；
2. 系統(tǒng)軟件由設(shè)備管理程序、操作系統(tǒng)、基礎(chǔ)服務(wù)軟件（如協(xié)議棧）等組成，是保證系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心；
3. 功能軟件運(yùn)行在系統(tǒng)軟件之上，主要用于實(shí)現(xiàn)平臺(tái)各類基礎(chǔ)服務(wù)，為應(yīng)用程序的開發(fā)提供支撐。

在智能汽車的技術(shù)體系中，智能基礎(chǔ)平臺(tái)定位為車內(nèi)外互聯(lián)、人機(jī)交互的中樞，支撐智能汽車的動(dòng)態(tài)地圖、云控、計(jì)算平臺(tái)等系統(tǒng)應(yīng)用的開發(fā)，主要功能包含：

1. 網(wǎng)聯(lián)通信：具備多模式的通信能力，實(shí)現(xiàn)車輛自身數(shù)據(jù)與環(huán)境以及云端數(shù)據(jù)的傳輸；
2. 智能交互：提供應(yīng)用層APP與車輛底層數(shù)據(jù)的接口，服務(wù)于計(jì)算平臺(tái)及車載APP功能的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)；
3. 多模式定位：提供多模式、緊耦合的高精度定位服務(wù)能力；
4. 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化：提供車輛異源、異構(gòu)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)話管理及對(duì)外服務(wù)接口等。

六、智能化基礎(chǔ)平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)要求

智能化服務(wù)平臺(tái)基于通用的硬件平臺(tái)、軟件框架和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范接口，同時(shí)使用車內(nèi)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)、CAN總線和車外網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)各個(gè)項(xiàng)目的需求，指導(dǎo)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)，搭載通用的系統(tǒng)架構(gòu)和系統(tǒng)軟件以及應(yīng)用框架軟件，再配合安全解決方案和工具鏈。從而向上支撐智能化體驗(yàn)的產(chǎn)品開發(fā)，支撐最終的產(chǎn)品交付，如下圖。

七、智能化基礎(chǔ)平臺(tái)架構(gòu)的核心內(nèi)容

1. 異構(gòu)分布硬件架構(gòu)

硬件架構(gòu)是異構(gòu)芯片板集成的基礎(chǔ)，硬件架構(gòu)需要支撐芯片選型靈活、可配置擴(kuò)展、算力可堆砌等要求。硬件主要包括智能交互單元、通信單元、網(wǎng)關(guān)單元。

智能交互單元實(shí)現(xiàn)傳感器及交互類硬件的數(shù)據(jù)處理，包含多個(gè)SoC。隨著座艙信息娛樂功能的豐富，音頻、影像、屏顯、車內(nèi)Iot設(shè)備的連接，智能Soc的集成度也越來越高，CPU以及GPU的處理能力也在不斷加強(qiáng)。

通信單元實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)，包含GSM/GPRS/C-V2X、GPS、WIFI以及藍(lán)牙等的無線連接。

網(wǎng)關(guān)單元要保障座艙域內(nèi)安全可靠的數(shù)據(jù)傳輸、內(nèi)置存儲(chǔ)和常用網(wǎng)關(guān)接口。網(wǎng)關(guān)接口包括車載以太網(wǎng)（ETH）、控制器局域網(wǎng)（CAN、CANFD）、本地互聯(lián)網(wǎng)（LIN）和FlexRay等接口。同時(shí)網(wǎng)關(guān)單元還要具備硬件安全模塊（HSM）和安全的OTA升級(jí)。

2. 車載操作系統(tǒng)

車載操作系統(tǒng)側(cè)重與人與車、車與車、車與互聯(lián)網(wǎng)的信息交互和交互體驗(yàn)，是智能化和網(wǎng)聯(lián)化的基礎(chǔ)。

車載操作系統(tǒng)是指運(yùn)行于車載的專用中央處理器，基于車身總線系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，形成的車載綜合信息處理系統(tǒng)，能承載3D導(dǎo)航、實(shí)時(shí)路況、輔助駕駛、故障監(jiān)測(cè)、車輛信息查看、車身控制與設(shè)置、藍(lán)牙電話、WiFi互聯(lián)、在線娛樂以及TSP服務(wù)等一系列應(yīng)用，為駕乘人員提供娛樂、導(dǎo)航、通信以及駕駛服務(wù)等各項(xiàng)服務(wù)。

車載操作系統(tǒng)包含系統(tǒng)層、服務(wù)層和框架層的整體基礎(chǔ)軟件框架。

目前在體驗(yàn)端會(huì)發(fā)現(xiàn)，艙內(nèi)多應(yīng)用融合以及大數(shù)據(jù)分析，逐漸成為智能座艙系統(tǒng)迭代方向。如合儀表展示、前后排信息娛樂、座艙控制、ADAS、APA等多項(xiàng)服務(wù)，在體驗(yàn)上逐步聚合。

3. Adaptive AutoSAR

Adaptive AutoSAR 是一種適用于高級(jí)自動(dòng)駕駛的軟件架構(gòu)平臺(tái)，提要提供高性能的計(jì)算和通信，提供靈活的軟件配置，支撐應(yīng)用的更新。

Adaptive AutoSAR 的主要架構(gòu)分為硬件層、ARA（AutoSAR Run-timeFor Adaptive實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境）以及應(yīng)用層。

應(yīng)用層包含的應(yīng)用程序模塊（AA）運(yùn)行在ARA之上，每個(gè)AA以獨(dú)立的進(jìn)程運(yùn)行。ARA由功能集群提供的應(yīng)用接口組成，他們屬于自適應(yīng)平臺(tái)。自適應(yīng)平臺(tái)提供Adaptive AutoSAR 的基本功能和標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)。每個(gè)AA可以向其他AA發(fā)生服務(wù)。基于這種架構(gòu)，整車的功能之間可以解耦。

4. 分布式通信

在智能基礎(chǔ)平臺(tái)里，多個(gè)分布的信息源與多個(gè)接收這些源的分布網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了異構(gòu)分布式網(wǎng)絡(luò)。其要求通信具備高效率、實(shí)時(shí)性、高安全性。

目前解決異構(gòu)分布式系統(tǒng)之間的互聯(lián)和互操問題通常采用中間件技術(shù)。數(shù)據(jù)分布服務(wù)DDS（Data Distribution Service）滿足多種分布式實(shí)時(shí)通信要求。DDS屬于通用概念。車載操作系統(tǒng)需要建立跨多單元、高速、高效的DDS機(jī)制，DDS可采用發(fā)布/訂閱架構(gòu)。

5. 車載移動(dòng)通信

車載移動(dòng)通信主要是指車內(nèi)通信、車際通信、車云通信，實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)間、本地?cái)?shù)據(jù)與環(huán)境數(shù)據(jù)、本地?cái)?shù)據(jù)與云端數(shù)據(jù)的傳輸和交互。通過數(shù)據(jù)的深度融合，支撐智能座艙、自動(dòng)駕駛、行車控制以及在線娛樂的等需求。

一般按照應(yīng)用場(chǎng)景可分為覆蓋中、短距離的車內(nèi)通信系統(tǒng)；中距離的無線通信系統(tǒng)（如V2X），其中V2X可以細(xì)化基于4G LTE、基于5G NR的技術(shù)。在對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品服務(wù)上，4G主要解決主動(dòng)安全問題，即車車、車人、車路之間的信號(hào)傳輸，5G可以在4G的基礎(chǔ)上增加車輛的編隊(duì)行駛、傳感器數(shù)據(jù)融合、遠(yuǎn)程駕駛、駕駛服務(wù)等新場(chǎng)景。

車輛本身的毫米波雷達(dá)、攝像頭、采集車輛周邊的環(huán)境，另外通過V2X獲取更多豐富的環(huán)境參數(shù)，如十字路口、斜坡信息、道路狀況等，形成更多技術(shù)認(rèn)知，提升主動(dòng)安全性。

比如V2V車車提供的防碰撞預(yù)警系統(tǒng)，車輛之間的安全距離可以進(jìn)一步縮短；通過V2I車路獲取的交通管制信息，可以控制車輛的速度和加減速的時(shí)機(jī)；V2P車人可以保障形容安全……

6. 面向服務(wù)的基礎(chǔ)架構(gòu)

SOA（Service-OrientedArchitecture）是一種基于業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的粗粒度松耦合的面向服務(wù)的分布式架構(gòu)，即實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和技術(shù)的分離，又實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和技術(shù)的自由組合。

以位置服務(wù)為例，很多車內(nèi)應(yīng)用會(huì)用到位置信息，像天氣、拍照、導(dǎo)航，這些應(yīng)用根據(jù)自身服務(wù)有不同的需求，對(duì)位置信息的處理各不相同，SOA就可以很好地解決這個(gè)問題。

智能汽車是一個(gè)跨行業(yè)、多領(lǐng)域技術(shù)高度融合的產(chǎn)品，技術(shù)體系復(fù)雜、產(chǎn)業(yè)鏈常，總體規(guī)模龐大，在產(chǎn)品技術(shù)規(guī)劃時(shí)需要考慮監(jiān)管、資源整合、多方協(xié)同的要求。

智能化基礎(chǔ)平臺(tái)便是統(tǒng)籌和融合不同行業(yè)參與者而產(chǎn)生的一個(gè)結(jié)果。除此之外，智能汽車還包含信息安全基礎(chǔ)平臺(tái)、高精動(dòng)態(tài)地圖基礎(chǔ)平臺(tái)、云控基礎(chǔ)平臺(tái)、計(jì)算基礎(chǔ)平臺(tái)。鑒于我本職為智能座艙產(chǎn)品經(jīng)理，對(duì)于其他四個(gè)平臺(tái)了解甚少，暫不擴(kuò)展。

后續(xù)文章，開始介紹一些具體模塊的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和落地。

本文由 @賽博七號(hào) 原創(chuàng)發(fā)布于人人都是產(chǎn)品經(jīng)理，未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載。

題圖來自Unsplash，基于 CC0 協(xié)議