软件定义汽车，架构定义软件

在 汽车 的电动化、网联化、智能化、共享化的发展趋势下， 汽车 逐步由机械驱动向软件驱动过渡， 汽车 电子电气架构 的变革也使得 汽车 的硬件体系趋于集中化，软件体系的差异化成为 汽车 价值差异化的关键。商业模式上也从出售 汽车 硬件转为出售硬件与后续服务的转变；研发流程也从软硬件集成开发转变为软硬件解耦的单独开发。新的整车电子架构构成了未来智能网联车的核心，而软件和服务能力将成为未来 汽车 产业里最重要的竞争力。

软件在 汽车 产品的比重在持续增加， 汽车 架构也从分布式走向集中式架构， 汽车 从信息孤岛模式走向网联互通模式， 这些都标志着软件定义 汽车 时代的到来。软件定义 汽车 架构下，可以通过OTA服务持续的为车辆升级完善，使车辆不断进 化，具备自有的品牌价值。软硬件解耦式开发与后端云平台的持续服务赋予了 汽车 开发的创新生态。

智能 汽车 软件化即智能软件将深度参与到 汽车 定义、开发、验证、销售、服务等过程中，并不断改变和优化各个过程，实现体验持续优化、过程持续优化、价值持续创造。智能 汽车 软件产业技术体系复杂、价值链长、产业交叉较为融合，布局从基础控制的系统层软件，遍布进阶功能的智能座舱软件、车联网软件、自动驾驶软件。软件架构的关键技术使得车辆控制系统在开发过程中逐渐与硬件解耦，让用户体验摆脱对于系统环境的依赖，赋予用户新体验与 汽车 新价值。

自动驾驶的基本过程分为三部分：感知、决策、控制。其关键技术为自动驾驶的软件算法与模型，通过融合各个传感器的数据，不同的算法和支撑软件计算得到所需的自动驾驶方案。自动驾驶中的环境感知指对于环境的场景理解能力，例如 障碍物的类型、道路标志及标线、行车车辆的检测、交通信息等数据的分类。

定位是对感知结果的后处理，通过定位功能 帮助车辆了解其相对于所处环境的位置。环境感知需要通过多传感器获取大量的周围环境信息，确保对车辆周围环境的 正确理解，并基于此做出相应的规划和决策。目前两种主流技术路线，一种是以特斯拉为代表的以摄像头为主导的多传感技术融合方案；另一种是以谷歌、百度为代表的以激光雷达为主导，其他传感器为辅助的技术方案。决策是依据驾驶场景认知态势图，根据驾驶需求进行任务决策，接着能够在避开存在的障碍物前提之下，通过一些特定的约束条件，规划出两点 之间多条可以选择的安全路径，并在这些路径当中选择一条最优的路径，决策出车辆行驶轨迹。

执行系统则为执行驾驶指令、控制车辆状态，如车辆的纵向控制及车辆的驱动和制动控制，横向控制是方向盘角度的调整以及轮胎力的控制，实现 了纵向和横向自动控制，就可以按给定目标和约束自动控制车运行。

智能座舱主要涵盖座舱内饰和座舱电子领域的创新与联动，从消费者应用场景角度出发而构建的人机交互(HMI)体系。 智能座舱通过对数据的采集，上传到云端进行处理和计算，从而对资源进行最有效的适配，增加座舱内的安全性、 娱乐 性 和实用性。当前智能座舱主要满足座舱功能需求，在原有的基础上，对现有的功能或是分散信息进行整合，提升座舱性 能，改善人机交互方式，提供数字化服务。 智能座舱的未来形态是“智能移动空间”。在5G和车联网高度普及的前提下， 智能座舱与高级别的自动驾驶相融合，逐渐进化成集“家居、 娱乐 、工作、社交”为一体的智能空间。

现阶段， 汽车 产品主要作为移动代步工具，中期内导航功能是智能座舱相关应用软件的关键，大多数软件均基于定位 和地图信息进行开展和应用。除传统的路径规划和车道导航功能外，到现阶段智能座舱导航软件主要有四大应用趋势：

一 是与车联网功能结合，通过与云端数据平台实时通信，获取实时交通路况信息以及停车场、充电桩实时使用状况等辅助信 息，纳入车辆行驶路径规划决策算法中，提供更智能全面的路径规划；

二是与车机、液晶仪表、W-HUD等智能座舱硬件相 结合，提供AR导航功能；

三是获取高精度的定位信息辅助车辆自动驾驶功能，通过GNSS、RTK、陀螺仪、加速等结合 软件算法，提供厘米级的定位信息，同时融合高精地图和车辆环境传感器数据，辅助车辆自动驾驶软件的决策算法；

四是 与社交和 娱乐 软件相结合构建应用服务软件生态，与附近车辆车主进行实时通信互通，提供求助、答疑、预警等社交类功能，丰富智能座舱的软件生态。

车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在“人-车-路-云”之间 进行无线通讯和信息交换的大系统网络，是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络，是物联网技术在交通系统领域的典型应用。在网联化层面，按照网联通信内容的不同将其划分为网联辅助信息交互、 网联协同感知、网联协同决策与控制三个等级。目前行业内处于网联辅助信息交互阶段，即基于车-路、车-后台通信，实现导航等辅助信息的获取以及车辆行驶与驾驶人 *** 作等数据的上传。因此现阶段车联网主要指基于网联辅助信息交互技术 衍生的信息服务等，如导航、 娱乐 、救援等，但广义车联网除信息服务外，还包含用于实现网联协同感知和控制等功能的 V2X相关技术和服务等。

高精地图是指绝对精度和相对精度均在分米级的高精度、高新鲜度、高丰富度的导航地图，简称HD Map（High Definition Map）或HAD Map（Highly Automated Driving Map）。高精地图所蕴含的信息丰富，含有道路类型、曲率、车道 线位置等道路信息，以及路边基础设施、障碍物、交通标志等环境对象信息，同时包括交通流量、红绿灯等实时动态信 息。不同地图信息的应用场景和对实时性的要求不同，通过对信息进行分级处理，能有效提高地图的管理、采集效率及广 泛应用。

与传统车载电子地图相比，高精地图精细程度更高，动态要素更为丰富。且车载地图的体积受到嵌入式系统的存储容量限制。目前，自动驾驶用高精度地图（厘米级），存储密度非常高，整体容量已远远超出目前主流控制器方案的存储容 量，所以需要借助云储存及云分发的形式才能得以实现。除此之外，传统导航电子地图的更新频率为静态数据（通常更新 频率为季度更新或月更新），准静态数据（频率为日更新）。而高精度地图对数据的实时性要求较高，更新频率通常为准动 态数据（频率为分钟更新），实时动态数据（频率为秒或毫秒更新）。

*** 作系统是管理和控制智能 汽车 硬件与软件资源的底层，提供运行环境、运行机制、通信机制和安全机制等。目前车载 *** 作系统可分为四个层次：基础型 *** 作系统、定制型 *** 作系统、ROM型 *** 作系统和中间件。

基础型 *** 作系统包括系统内核、底层驱动等，提供 *** 作系统最基本的功能，负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性；目前底层 *** 作系统为开源框架，暂不受版权和知识产权的影响，一般不属于企业考虑开发的技术范围。

定制版 *** 作系统则是在基础型 *** 作系统之上进行深度定制化开发，如修改内核、硬件驱 动、运行时环境、应用程序框架等，属于自主研发的独立 *** 作系统。ROM则是基于发行版修改后的系统服务与系统 UI。

ROM型 汽车 *** 作系统是基于Linux或安卓等基础型 *** 作系统进行有限的定制化开发，不涉及系统内核更改，一般只修改更 新 *** 作系统自带的应用程序等。大部分的主机厂一般都选择开发ROM型 *** 作系统，国外主机厂多选用Linux作为底层 *** 作 系统，国内主机厂则偏好Android应用生态。

中间件是处于应用和 *** 作系统之间的软件，实现异构网络环境下软件互联和 互 *** 作等共性和问题，提供标准接口、协议，并具有较高的移植性。

智能化、网联化、电动化、共享化的已成为 汽车 产业变革的必然趋势， 汽车 产品逐步由传统代步机械工具向新一代具备感知和决策能力的智能终端转变。“四化”变革趋势需求催生 汽车 的电子电气架构由分布式处理器架构逐步向域控制器架 构和中央计算平台架构演变， 汽车 软件将成为定义整车功能的关键。在此变革趋势下，现有的 汽车 产业格局和供应链体系 受到冲击，对于具备 汽车 软件研发能力的企业是发展的重大机遇。我国互联网与软件产业基础较好，把握产业变革机遇， 发挥应用软件领域优势，是实现我国 汽车 产业由大变强、换道先行的关键。

共享汽车地理信息系统原理是采用蓝牙锁原理。

与共享单车设计理念类似，共享汽车是采用蓝牙锁原理，可以通过手机APP实现开锁，需要选择可用汽车，预约成功之后，在规定的时间内找到车辆，然后通过手机点击开锁使用即可。

汽车共享，是指许多人合用一辆车，即开车人对车辆只有使用权，而没有所有权，有点类似于在租车行里短时间包车。

编者按：本文转载自微信公众号： 汽车 电子与软件。 汽车 之心经授权转载。

8月26日，江铃 汽车 CTO兼总裁助理黄少堂受邀出席 “SAE 2020 汽车 电子与软件技术论坛”，发表《软件定义汽车，架构定义软件》的主旨演讲。系统地阐述了软件定义 汽车 的背景、机会和挑战，并分析了顶层设计和实际执行中的痛点。

汽车 圈内人士更习惯称他黄堂主，笔者听过很多CTO的演讲，很少有黄堂主这样，纯干货、零带货的。听众评价他的演讲，不仅有掌声，还有笑声，掌声代表礼貌和敬意，笑声才是内心的共鸣。

本文是根据现场演讲整理而写，尚不能领悟黄堂主精髓是万一，仅供交流、参考。

01

为什么强调软件定义 汽车 ？

今天所处的 汽车 时代，我们前人从来没有这么幸运过，也从来没有这么焦虑过，更没有体验过。每一天都不一样，即使我这样有几十年 汽车 电子经验的老行家，面对今天这样从未经历过的世界，又能好到哪去了？

最近，我们一直在思考，为什么业内突然兴起软件定义 汽车 ，而且如此红火。事实上，过去几年，如发动机的点火、喷油、排放，已经是软件控制了，底盘的AEB，还有自动刹车控制，包括自动转向。其实从底盘、传动、动力、车身，软件已经渗透到了几乎所有的 汽车 系统。但过去从没有像今天这样强调软件定义 汽车 。

为什么今天突然间强调软件？最近我拿了一台华为的P40，内存到达516G，相当于一台电脑。因为得益于芯片、互联网、大数据等技术的发展，在硬件的基础上，我们才得以在小的空间内做很多的事情。

另外，消费电子对 汽车 行业的冲击，人们的消费习惯和生活方式已经发生变化，促使人们的期望值不断的增加，人们不再忍受开一个豪华车，还用一个手机去导航。特别是90后、00后的消费者，他不再像我们这一代人买个宝马、奔驰，做点小生意，他们更强调个性化的展现。而当我们打开 汽车 行业的软件库时，发现我们的软件代码量已经超过了飞机，并不在其他行业之下。

02

特斯拉效应

记得2003年特斯拉成立的时候，当时我们在美国通用，对它不屑一顾，觉得它就像小孩玩玩具，闹不了几年的。时至今日，还有哪一个老牌 汽车 企业敢轻视特斯拉？人家只卖36万辆车，还不用赚钱，而大众、宝马、奔驰、通用、福特，这些传统车企加起来卖2000多万辆，但他们加起来的市值却抵不过特斯拉。说明 社会 不认可传统车企在创造价值。包括国内的新势力，别看车子只卖几万辆，甚至亏本，但与国内领头的销售几百万辆的车企，市值相差并不多。

在国外，上市企业经营的目的就是为股票的拥有者创造价值，经营者的工资是以股价来论的。你可以想象传统车企的管理者的压力，当初的通用贱卖土星、庞蒂亚克、悍马也是不得以而为之，华尔街的人坐在你办公室，你不卖，就得自己下岗。克莱斯勒当初也是因为股票不景气，迫使被菲亚特接收。

像我这样早期对特斯拉不屑一顾的，今天再来看他们，Model S的网络架构拓扑图，非常规矩，这样的拓扑图很好，拿到一个拓扑图，用一个CANoe或者Vehicle Spy工具可以立项他的原始结构。第二代适当加了一个集成，到了第三代，你再用传统的电子电气拓扑图去画，画不了，也立项不了，简直就是杂乱扔在一起的。它的能力在域控制器里面，在软件里面，你从外表去仿画他的架构，很难做到。 特斯拉重新换了一种不遵守 汽车 行业传统法则的方式，自己单跑了 。杂乱中，其实彰显了它的软件能力。

03

架构定义软件

我们注意到，最近各大车企成立软件中心，但很难招到人，IT的人做嵌入式软件是一个鸿沟，虽然都是软件，但不用的平台，不同的应用，有着相当大的差异。从架构到云管端，因为结构不同，控制方法不一样。我们通常讲结构下的软件。我们先要定义软件架构本身，再定义功能，再建立通讯网路。

首先要定义好架构，然后针对场景的设计，比如自动驾驶的场景、路面， 娱乐 系统，商用车、物流车的场景跟乘用车又不一样，场景定义就不一样。回顾 汽车 网络架构，以前只有电器架构，没有什么电子和软件。比如发动机点火就是用一个高压线圈，开关一d，能量释放，产生火花，点火。油是共轨的，哪个阀门开了，就滴到哪个油缸里。后来才有了基于发动机的电子模块，也就有了电子电器架构。现在，随着智能网联 汽车 的发展，特别是自动驾驶以后，将演变成车、路、人协同电子架构。

在传统 汽车 人看来，Model 3 的架构简直是一个大杂烩，而传统的车企，如大众MEB的架构就比较规矩，很难说谁的更好。但用户其实并不关心你背后的设计，这就是我们需要思考的。

打通任督二脉的关键恰恰在于整体架构，而软件是架构的关键要素，软件实现是战术，架构是战略。

车云一体电子架构是我们今后要做的事情，我们以前总是在做车上测试、网络测试、模块之间的测试。既然车云已经形成了，为什么不把车网跟后端网一起进行测试呢，每个信息传到后面如何保证是正确的。我们的测试流程里并没有涵盖ISO 26262，IOS 26262只是定义到车上的，如今的 汽车 哪里只是车上的呢？

所以你说特斯拉完全不遵守26262和AUTOSAR，也有一定的道理。 当他发现传统标准局限的时候，就需求创造出自己的路。

同样，车云一体的电子架构，他们各模块之间的协同，有哪个现有的标准可以参考呢？标准体系并没有完全跟上行业发展和产品的需要。我曾经当过两年ISO的编委，召集一帮人讨论两三年，究到每一个0和1, 严肃性是有的，但你可想而知，每个企业派出去的人，一般也不是最有价值、最忙的，我们不必将标准当成是圣经。我们需要尊重标准，但如果仅是知其然不知其所以然的使用，消费者并不会为这个买单。在传统的主机厂，上万人，最顶端的很难知道下面的事情。

我们的中央计算器，一定程度上要感谢芯片商的能力， 芯片能力的提升，促使电子架构向区域架构发展，从而为软件功能迭代提供硬件平台。 我们最早做ADAS，一个机械式的毫米波雷达的成本是3000美元，只有凯迪拉克上能配，今天已经下降到了两三百人民币。硬件成本的大幅度下降，才让智能 汽车 成为现实。我们今天谈智能，并不是我们的前辈很蠢，而是没有如今的整个技术环境支撑。

Model 3 的中央计算模块，采取区域控制，不是功能域控制，有人说是为了节省线束的成本。我的理解是，它把模块、智能配电、传统保险，都用电子保险控制了。而我们传统的网络架构，控制0和1，起步、唤醒、休眠。如果把电源都控制了，就不存在休眠、唤醒了，一通电都醒了，一断电都休了。既然把电分开了，就必须有前、左、右控制，如果把所有的保险都放一个盒子里，就变成烤箱了，所以有几级分电。这是基于功能的需要进行这样的定义。

传统的软件架构，有以下特点：

如果我要更新一个ABS，那关联的BCM、仪表、网关都要改，而且都分属于不同的供应商，代码也是别人写的。从这一点也应证传统车企被供应商绑架了。

新的软件架构下：

今天，在域控制器的概念下，关键的模块都是自己开发的，你要改一个节点，或者要改不同的节点，可以通过功能定义，不再以模块去刷新一个，而是以服务包的形式进行更新。而且软件还可以进行整个生命周期的收费，改变车企的运行模式。原来 汽车 卖出去以后，跟车厂就没有多大关系了。

当我们具备软件基础能力，软件模块需要做什么，车企的应用软件如何建立？

按传统思维，我们总希望通过智能驾驶一个方案做所有的，很多模块是一个公司做。按新的模式，做感知的、做定位的、做决策的、还有做执行的，用一个渐进的方式，不需要大，这样供应商就不是做一个模块，而是重复的流水线。我们所合作的企业并不一定要大，但是要精，然后不断地完善。这个时候软件就变成了一个标准化的工具。但我们需要把层级定义清楚，把接口定义清楚。

同样，智能座舱领域也是一样，我么把它分成几个模块，把底层定义清楚，主机厂有能力的多做一下，能力弱的少做一些。

软件的另一个核心是OTA，没有OTA软件的更新，软件也无法定义 汽车 。通过更新，可以不断地满足用户的体验，重新定义数据形态，根据软件更新的范围，内容，安全度，让 汽车 在生命周期内有再生命力。具体体现在：

OTA结合5G，再加上车路协同，整个生态链和供应链也将被重新定义。在这个全新的产业生态中，4S店的模式可能会发生颠覆。当你有大数据，有GPS定位，可以通过线上诊断、线下换件的形式。如果是涉及到软件更新，在家里就可以通过OTA修复BUG。

04

软件定义 汽车

我理解的软件定义 汽车 是： 软件深度参与整个 汽车 的定义、开发和验证流程，并不断优化客户体验，持续创造价值。

传统车企开发一个车往往需要三年，包括概念设计、定义方案，再冻结、下车体制做、样车制造、三高测试、标定等。如果软件定义 汽车 还在这样的流程下进行，三年前开发的软件，在三年后可能就已经被淘汰了。因此，软件定义 汽车 要颠覆整个 汽车 开发流程。这将是很多车企巨大的挑战，大公司制定流程往往是很大的梯队，而管理层中，基本都是做底盘、车身等传统部件的出身的，他们的软件的概念还比较缺乏。固化的流程让传统 汽车 人很安全、很可靠。这就制约了组织的更新和发展。

要实现软件定义 汽车 ，要没有一个革命性的，从组织架构，CEO层面变革，只可能被淘汰。

我读MBA的时候，去过芬兰的诺基亚。当时，整个芬兰为诺基亚自豪，这么小的国家，诞生如此成功的企业，它的手机以质量著称，充电可以用一个星期。苹果出来的时候，我们都笑了，不小心掉地上，屏碎了，每天还要跟祈祷一样，把电源插上去充电。其实诺基亚并没有做错事，当初MBA的范例都是它的成功。如果我现在再去读MBA的话，范例会不会是它如何失败的。时代在变，即使你没有做错事，但别人做的比你更好。

很多机械类的东西，要改一个字，开一个模，到今天仍然需要上千万成本。而软件只需要一次开发费。并且可以个性化的定制，借用其他行业的生态。 软件定义 汽车 的驱动因素 具体表现在：

用户层面：

OEM层面：

舒适的驾乘环境，改变未来出行方式

软件定义 汽车 赋能整个生命周期内，可以学习用户、车辆自身、周围环境并适时作出适应性调整。

05

软件定义 汽车 的要素

传统开发模型：

面向软件 汽车 的开发模型：

有人问，可不可以一步到位？虽然我们想这样，但一方面是自己没有这个能力，另一方面是供应商不是这么排的，而且这个过程是要跟供应商及整个供应链讨论的。你有多大的市场？怎么玩？谁有权力去定义这个规则？有权力定义规则的人生活已经很舒服了，为什么要颠覆自己呢？对于大多数传统车企，比较现实的策略是渐进式变革。

电气架构、远程升级、网络安全、大数据是软件定义 汽车 的基石。

智能互联和智能驾驶推动了 汽车 行业的升级。需要全新的网络架构，寻找新的合作伙伴，更广泛的生态系统和平台。比如芯片厂商、运营商、BAT等互联网公司，过去这些与 汽车 没有联系的企业都渗透到了 汽车 行业。再往后，公路局、收费站，国家检测局都将加入 汽车 生态圈。

06

软件定义 汽车 带来的挑战

随着软件越来越多，越来越复杂，软件之间的交互、测试，需要行业的共同努力，如果每个车厂都搞个自己的 *** 作系统，都认为自己是最牛的，打开一看，其实都是抄了别人的，就改了两个字，把一个完美的东西改成了不完美的东西。

软件开发模式仍然 苦难重重 ：

短期阵痛：

软件定义 汽车 中长期挑战：

07

结语

我们今年所经历的时代是 汽车 行业前所未有的，在软件定义 汽车 层面，中国与世界同步甚至走在前列，没有对标与参考，在焦虑的同时，也是幸运的。需要行业同仁齐心协力、共同努力，我们要共享、讨论、坦诚布公，才可能取得共同的、共有的进步！

最后借用一句七绝：

百舸争流千帆竞

借海扬帆奋者先

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