【摘要】為了適應(yīng)軟件定義汽車(chē)發(fā)展新趨勢(shì)，促進(jìn)汽車(chē)電子電氣架構(gòu)變革升級(jí)，闡述了軟件定義汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵特征，深入研究了未來(lái)汽車(chē)新型電子電氣硬件架構(gòu)，探討了面向服務(wù)軟件架構(gòu)（Service-Oriented Architecture，SOA）設(shè)計(jì)理念、分層模型和部署平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上，搭建了軟件定義汽車(chē)整體技術(shù)框架，并對(duì)未來(lái)軟件定義汽車(chē)開(kāi)發(fā)新流程及應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了探討，以期為未來(lái)汽車(chē)全新電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考。
軟件定義汽車(chē)已經(jīng)成為汽車(chē)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。汽車(chē)行業(yè)的演變經(jīng)歷了從機(jī)械定義汽車(chē)到電子定義汽車(chē)，如今正邁向軟件定義汽車(chē)[1]。軟件定義汽車(chē)是指軟件深度參與汽車(chē)定義、架構(gòu)、開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證、銷(xiāo)售、服務(wù)等全生命周期過(guò)程中，不斷推動(dòng)各階段的改進(jìn)和優(yōu)化，旨在持續(xù)提升駕乘體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)價(jià)值持續(xù)增值。
在此背景下，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)正面臨全面重構(gòu)，以硬件為主導(dǎo)的傳統(tǒng)汽車(chē)正向著以軟件為主導(dǎo)的智能移動(dòng)終端轉(zhuǎn)型。軟件定義汽車(chē)技術(shù)是推動(dòng)傳統(tǒng)汽車(chē)升級(jí)為智能汽車(chē)的核心，作為一種全新的整車(chē)設(shè)計(jì)、研發(fā)、銷(xiāo)售和服務(wù)模式，其將相應(yīng)地引起整車(chē)軟硬件技術(shù)架構(gòu)的升級(jí)和變革。
20 世紀(jì)80 年代，汽車(chē)工業(yè)企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)開(kāi)始對(duì)智能汽車(chē)的軟件系統(tǒng)框架開(kāi)展早期探索[2]。歐洲、美國(guó)和日本等國(guó)家和地址發(fā)展軟件定義汽車(chē)技術(shù)較早，形成了先發(fā)優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，隨著我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，國(guó)家高度重視并大力推進(jìn)軟件定義汽車(chē)的發(fā)展。在各國(guó)政策與資本的加持下，互聯(lián)網(wǎng)科技公司、信息通信技術(shù)（Information Communications Technology，ICT）科技公司等科技型公司也紛紛開(kāi)展軟件定義汽車(chē)智能座艙、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、導(dǎo)航等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)[3-6]。
目前車(chē)輛架構(gòu)正朝著以通用計(jì)算平臺(tái)為基礎(chǔ)、面向服務(wù)架構(gòu)的方向發(fā)展[7]，軟件定義汽車(chē)與基于服務(wù)的軟件設(shè)計(jì)理念成為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的基石[8]。傳統(tǒng)汽車(chē)電子電氣架構(gòu)已不能夠支撐當(dāng)前的技術(shù)挑戰(zhàn)及市場(chǎng)需求[9]，未來(lái)的汽車(chē)電子電氣架構(gòu)必須能夠支撐汽車(chē)“新四化”的發(fā)展[10]。
當(dāng)前行業(yè)內(nèi)各主機(jī)廠對(duì)面向服務(wù)的架構(gòu)（Service-Oriented Architecture，SOA）的開(kāi)發(fā)尚處于初步階段，并無(wú)統(tǒng)一或絕對(duì)正確的標(biāo)準(zhǔn)[11]。本文提出了一種基于SOA理念的新型軟件定義汽車(chē)電子電氣架構(gòu)，可以為未來(lái)汽車(chē)全新電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考。
（1）汽車(chē)“新四化”發(fā)展需求。汽車(chē)將向著電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和共享化的方向快速發(fā)展。新能源動(dòng)力系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)共享和移動(dòng)出行，均極大地依賴軟件技術(shù)的支持與推動(dòng)。目前，智能座艙、智能駕駛和智能車(chē)控已應(yīng)用于多種車(chē)型，軟件在其中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，未來(lái)軟件在汽車(chē)中的比重和價(jià)值將會(huì)持續(xù)提高。
（2）汽車(chē)價(jià)值鏈轉(zhuǎn)移。在傳統(tǒng)汽車(chē)領(lǐng)域，硬件系統(tǒng)的同質(zhì)化問(wèn)題限制了差異化的發(fā)展。然而，隨著車(chē)載應(yīng)用軟件增多，軟件體系的差異化逐漸成為汽車(chē)價(jià)值差異化的關(guān)鍵因素，未來(lái)軟件和服務(wù)能力將成為各大車(chē)企的核心競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)空中下載（Over the Air，OTA）技術(shù)，車(chē)輛可以持續(xù)進(jìn)行功能優(yōu)化升級(jí)，維護(hù)和提升品牌價(jià)值，促進(jìn)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)優(yōu)化。
（3）消費(fèi)者需求。近年來(lái)，汽車(chē)消費(fèi)者的關(guān)注焦點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向體驗(yàn)化、個(gè)性化和數(shù)字化。汽車(chē)不再是單一出行工具，而發(fā)展成為個(gè)性化體驗(yàn)型產(chǎn)品，軟件在這一轉(zhuǎn)變過(guò)程中發(fā)揮重要作用。傳統(tǒng)汽車(chē)軟件和硬件的高度耦合，限制了車(chē)輛功能的持續(xù)迭代更新。通過(guò)將汽車(chē)軟件更新與車(chē)型發(fā)布分離，軟件更新與整車(chē)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，可以對(duì)已量產(chǎn)的車(chē)輛進(jìn)行迭代優(yōu)化，覆蓋汽車(chē)的整個(gè)生命周期，進(jìn)而滿足消費(fèi)者不斷變化的長(zhǎng)尾需求。同時(shí)，消費(fèi)者可通過(guò)訂閱服務(wù)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的個(gè)性化配置，進(jìn)一步提升整體消費(fèi)體驗(yàn)。
（1）軟硬件解耦。軟硬件解耦是軟件定義汽車(chē)架構(gòu)最核心的特征。傳統(tǒng)汽車(chē)軟硬件高度耦合，而軟件定義汽車(chē)則是基于SOA實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的軟硬件解耦，從而實(shí)現(xiàn)軟件可以跨車(chē)型、跨平臺(tái)重復(fù)使用，可支持汽車(chē)應(yīng)用快速開(kāi)發(fā)和持續(xù)發(fā)布。
（2）系統(tǒng)開(kāi)放和生態(tài)融合。系統(tǒng)開(kāi)放和生態(tài)融合是軟件定義汽車(chē)架構(gòu)的顯著特征。軟件定義汽車(chē)架構(gòu)促使汽車(chē)向互通的網(wǎng)聯(lián)模式轉(zhuǎn)型，滿足人-車(chē)-路-網(wǎng)-云產(chǎn)業(yè)融合、協(xié)同發(fā)展要求。通過(guò)開(kāi)放系統(tǒng)，汽車(chē)能夠與智能交通、智能城市和信息娛樂(lè)等更多領(lǐng)域深度融合，催生全新的汽車(chē)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新生態(tài)。
2.1.1 傳統(tǒng)分布式電子電氣架構(gòu)
傳統(tǒng)汽車(chē)的電子電氣架構(gòu)是一種面向信號(hào)的架構(gòu)，采用分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示。
圖1 分布式電子電氣架構(gòu)
在汽車(chē)電子電氣架構(gòu)中，系統(tǒng)功能通常被劃分為多個(gè)獨(dú)立模塊，如動(dòng)力總成、底盤(pán)、車(chē)身和信息娛樂(lè)。各模塊控制器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)均基于其特定的功能需求，控制器之間通過(guò)控制器局域網(wǎng)（CAN）和局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Local Interconnect Network，LIN）總線傳遞信息，以實(shí)現(xiàn)信息的交流和傳遞，協(xié)調(diào)各控制器的運(yùn)作，確保汽車(chē)各項(xiàng)功能正常執(zhí)行。
傳統(tǒng)汽車(chē)架構(gòu)軟硬件高度嵌套，當(dāng)需要在現(xiàn)有架構(gòu)中增加一項(xiàng)新功能時(shí)，需改變與其相關(guān)的ECU 軟件，這增加了系統(tǒng)升級(jí)和提升車(chē)輛功能的復(fù)雜度。對(duì)于汽車(chē)制造商而言，集成驗(yàn)證新增功能也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。特別是在實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜功能時(shí)，需要同時(shí)開(kāi)發(fā)多個(gè)控制器才能完成驗(yàn)證。因此，在傳統(tǒng)架構(gòu)下，很難通過(guò)軟件定義汽車(chē)新功能，硬件之間難以形成較強(qiáng)協(xié)同性，汽車(chē)軟件的可復(fù)用性差，OTA升級(jí)能力較弱，難以滿足未來(lái)智能汽車(chē)的發(fā)展要求。
2.1.2 跨域集中式電子電氣架構(gòu)
目前，汽車(chē)制造商已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)和應(yīng)用新型電子電氣架構(gòu)。跨域集中式電子電氣架構(gòu)已經(jīng)成為一種典型的發(fā)展趨勢(shì)。如圖2所示，在該架構(gòu)中，整車(chē)功能被劃分為若干個(gè)功能域，例如車(chē)輛控制域、智能駕駛域以及智能座艙域。每個(gè)功能域都配備了相應(yīng)的域控制器，部分域控制器可負(fù)責(zé)2個(gè)或2個(gè)以上的功能域集中控制，進(jìn)一步提高了集成化程度以及傳統(tǒng)架構(gòu)性能。
圖2 跨域集中式電子電氣架構(gòu)
2.1.3 新型中央集中式電子電氣架構(gòu)
為了滿足汽車(chē)產(chǎn)業(yè)“新四化”發(fā)展的更高標(biāo)準(zhǔn)，新一代電子電氣架構(gòu)必須滿足高性能計(jì)算需求，實(shí)現(xiàn)車(chē)載算力高度集中，具備多源算力分配、多核處理多任務(wù)的能力。其可以提供開(kāi)放式軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的架構(gòu)軟硬件解耦，為“軟件定義汽車(chē)”奠定基礎(chǔ)。
新型中央集中式電子電氣架構(gòu)摒棄了按照功能部署的傳統(tǒng)方式，見(jiàn)圖3，中央計(jì)算平臺(tái)作為最高決策機(jī)構(gòu)，可以調(diào)用各層資源，直接面向應(yīng)用和服務(wù)。然而，若所有傳感器和執(zhí)行器都接入中央計(jì)算平臺(tái)，平臺(tái)需要支持的接口過(guò)多，同時(shí)汽車(chē)線束也會(huì)相應(yīng)增多。為了簡(jiǎn)化通信并減少線束，可以按照就近接入和供電原則，圍繞中央計(jì)算平臺(tái)依據(jù)物理位置劃分區(qū)域。根據(jù)汽車(chē)的地理位置劃分區(qū)控制器，充當(dāng)網(wǎng)關(guān)的作用，負(fù)責(zé)分配數(shù)據(jù)和電力。對(duì)于一些時(shí)延敏感的功能，區(qū)控制器可以就近集成部分控制功能，以優(yōu)化響應(yīng)速度和系統(tǒng)效率。
圖3 中央集中式電子電氣架構(gòu)
2.2.1 SOA設(shè)計(jì)理念
SOA 架構(gòu)開(kāi)發(fā)是整車(chē)企業(yè)未來(lái)必須掌握的關(guān)鍵核心技術(shù)。SOA 設(shè)計(jì)理念是將車(chē)端的不同功能以及相應(yīng)硬件的能力劃分為服務(wù)，對(duì)不同服務(wù)組件的接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化封裝。通過(guò)既定的協(xié)議，服務(wù)可以相互訪問(wèn)和擴(kuò)展組合。整車(chē)制造商可以將智能汽車(chē)原生能力封裝為標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)接口，并以服務(wù)的形式供應(yīng)用層調(diào)用，實(shí)現(xiàn)資源的充分共享。應(yīng)用層可以在不同的車(chē)型上實(shí)現(xiàn)復(fù)用，同時(shí)基于標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)接口，可以實(shí)現(xiàn)新功能的快速迭代和更新。因此，借助SOA架構(gòu)設(shè)計(jì)，并結(jié)合未來(lái)新型集中式電子電氣架構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車(chē)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
2.2.2 汽車(chē)SOA軟件分層模型
如圖4所示，在面向服務(wù)的架構(gòu)中，需要對(duì)服務(wù)進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，至少包括原子服務(wù)、組合服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)。
圖4 汽車(chē)SOA軟件分層模型
（1）原子服務(wù)是SOA中的最小服務(wù)單元和單一執(zhí)行實(shí)體（如傳感器、執(zhí)行器），是對(duì)底層邏輯的封裝，是架構(gòu)中可通用、可復(fù)用的功能單元，不具有再拆分的價(jià)值[12]。原子服務(wù)為應(yīng)用提供單一功能服務(wù)接口，一次開(kāi)發(fā)可多次重用，構(gòu)成了SOA架構(gòu)中的底層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。例如，將車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量傳感器、空調(diào)執(zhí)行器的基本接口封裝為原子服務(wù)，并將車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)、空調(diào)和空氣凈化系統(tǒng)狀態(tài)等封裝為原子服務(wù)，為上層服務(wù)架構(gòu)提供支持。
（2）組合服務(wù)由多個(gè)原子服務(wù)組合而成，組合服務(wù)可以訪問(wèn)和調(diào)用原子服務(wù)，擴(kuò)大業(yè)務(wù)范圍。通過(guò)組合服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)某種策略或控制邏輯，例如根據(jù)原子服務(wù)層車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)評(píng)估車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量。
（3）應(yīng)用服務(wù)基于原子服務(wù)和組合服務(wù)，旨在為智能汽車(chē)提供多場(chǎng)景下的整車(chē)服務(wù)、應(yīng)用功能，并優(yōu)化用戶體驗(yàn)。原子服務(wù)和組合服務(wù)的設(shè)計(jì)側(cè)重于架構(gòu)的靈活性和可復(fù)用性，而應(yīng)用服務(wù)則專(zhuān)注于實(shí)現(xiàn)具體功能和優(yōu)化用戶體驗(yàn)。例如，在實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)和自動(dòng)凈化功能的應(yīng)用服務(wù)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在檢測(cè)到車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量下降時(shí)自動(dòng)觸發(fā)響應(yīng)機(jī)制，如開(kāi)啟空調(diào)外循環(huán)和啟動(dòng)空氣凈化系統(tǒng)，從而確保車(chē)內(nèi)持續(xù)保持較高的空氣質(zhì)量。
2.2.3 SOA服務(wù)接口
SOA服務(wù)的能力和特征由其服務(wù)接口定義[13]。服務(wù)接口是一種通信內(nèi)容定義，通過(guò)定義SOA 服務(wù)接口，可以將服務(wù)從功能架構(gòu)過(guò)渡到軟件技術(shù)架構(gòu)，其決定服務(wù)之間的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交互以及業(yè)務(wù)邏輯的行為和能力。接口定義獨(dú)立于通信協(xié)議，其建立了2個(gè)服務(wù)間的通信機(jī)制。SOA 服務(wù)具有定義明確的可調(diào)用接口，通過(guò)配置服務(wù)映射關(guān)系，按照定義調(diào)用相關(guān)服務(wù)，可以形成業(yè)務(wù)流程。因此，服務(wù)接口定義構(gòu)成SOA架構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。
2.2.4 SOA汽車(chē)軟件部署平臺(tái)
隨著新型集中式電子電氣架構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用，新架構(gòu)將成為部署SOA設(shè)計(jì)的最佳選擇，其主要原因如下。
（1）新架構(gòu)平臺(tái)可以搭載汽車(chē)開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)（Automotive Open System Architecture，AUTOSAR）中 間件。應(yīng)用軟件可以直接調(diào)用公共標(biāo)準(zhǔn)接口，消除了應(yīng)用軟件針對(duì)不同操作系統(tǒng)接口的適配或變更需求，實(shí)現(xiàn)真正意義上的SOA“軟硬分離”特性。
（2）新架構(gòu)域控制器平臺(tái)間可以通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其高帶寬特性可助力實(shí)現(xiàn)SOA 的跨域協(xié)作。
（3）新架構(gòu)平臺(tái)具備多線程、高算力以及可在多核處理器上并發(fā)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，能夠處理大量邊緣觸發(fā)型數(shù)據(jù)。
因此，基于域控制器的集中式電子電氣架構(gòu)和車(chē)載以太網(wǎng)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)，可以滿足軟件定義汽車(chē)對(duì)信息處理計(jì)算能力、網(wǎng)絡(luò)帶寬的新需求，實(shí)現(xiàn)高算力支持，促進(jìn)軟件應(yīng)用持續(xù)升級(jí)[14]。
新型軟件定義汽車(chē)整體技術(shù)框架呈現(xiàn)為“四橫三縱”布局，如圖5所示。
圖5 新型軟件定義汽車(chē)整體技術(shù)框架
注：應(yīng)用程序編程接口（Application Programming Interface，API），操作系統(tǒng)（Operating System，OS），微控制單元（Micro Controller Unit，MCU），微處理器（Micro Processor Unit，MPU），系統(tǒng)級(jí)芯片（System on Chip，SOC）。
新型整體技術(shù)框架橫跨功能架構(gòu)、軟件架構(gòu)、物理架構(gòu)和集中式電子電氣架構(gòu)，縱貫數(shù)據(jù)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和安全架構(gòu)。子架構(gòu)之間互相依賴、協(xié)同運(yùn)作，共同構(gòu)成新型軟件定義汽車(chē)宏觀電子電氣架構(gòu)。
功能架構(gòu)包括動(dòng)力系統(tǒng)、底盤(pán)系統(tǒng)、智能駕駛、智能座艙和車(chē)身各功能區(qū)域的應(yīng)用接口以及應(yīng)用功能，是用戶功能的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)載體。功能架構(gòu)著重于滿足用戶需求，提供具體細(xì)化的解決方案，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，主要包括用戶功能方案設(shè)計(jì)、子系統(tǒng)劃分、邏輯組件劃分和接口關(guān)系定義。
軟件架構(gòu)借助軟件模塊實(shí)現(xiàn)上層功能需求，即通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)上層功能架構(gòu)中已明確的用戶需求解決方案，主要包括代碼服務(wù)定義、操作系統(tǒng)定義、OS 適配、中間件協(xié)議棧、硬件驅(qū)動(dòng)和虛擬機(jī)。
物理架構(gòu)借助傳感器、執(zhí)行器和ECU等電子電氣物理載體實(shí)現(xiàn)子架構(gòu)的約束需求，使功能邏輯實(shí)例可執(zhí)行，即通過(guò)電子電氣硬件連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、信息交互，將用戶場(chǎng)景需求實(shí)體化。
在新型集中式電子電氣架構(gòu)下，物理架構(gòu)的核心在于區(qū)域控制器，通過(guò)區(qū)域整合，原本分散的汽車(chē)硬件可以實(shí)現(xiàn)信息交互和資源共享，軟件可升級(jí)，硬件可進(jìn)行功能擴(kuò)展。
數(shù)據(jù)架構(gòu)的核心在于挖掘車(chē)輛數(shù)據(jù)，釋放和充分發(fā)揮數(shù)據(jù)價(jià)值，主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)應(yīng)用等。
網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)借助CAN、LIN、FlexRay、5G和以太網(wǎng)等信息傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)各電子單元之間的交互，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)功能需求，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)貫穿于功能架構(gòu)、軟件架構(gòu)和物理架構(gòu)中。
安全架構(gòu)借助整車(chē)級(jí)、系統(tǒng)級(jí)安全技術(shù)確保整體架構(gòu)的安全性，主要包括功能安全架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)，安全架構(gòu)同樣貫穿功能架構(gòu)、軟件架構(gòu)和物理架構(gòu)中，保障整體安全性。
上述子架構(gòu)共同構(gòu)成了新型軟件定義汽車(chē)整體技術(shù)框架。在“四橫”布局中，集中式電子電氣架構(gòu)為基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)，為其他架構(gòu)提供基礎(chǔ)。軟件架構(gòu)在橫向布局中則發(fā)揮了關(guān)鍵的承接作用，向下為物理架構(gòu)建立統(tǒng)一的底層軟件平臺(tái)，向上為功能架構(gòu)建立應(yīng)用軟件平臺(tái)，提供可復(fù)用的應(yīng)用軟件支撐。在“三縱”布局中，數(shù)據(jù)架構(gòu)縱貫功能架構(gòu)、軟件架構(gòu)和物理架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘和釋放。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)同樣貫穿功能架構(gòu)、軟件架構(gòu)和物理架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)跨層間的信息交互。安全架構(gòu)則為其他架構(gòu)提供安全保障。
3.2.1 開(kāi)發(fā)流程與模式
相比傳統(tǒng)汽車(chē)，軟件定義汽車(chē)的開(kāi)發(fā)流程具有以下3個(gè)方面的明顯不同。首先，軟件開(kāi)發(fā)在整車(chē)開(kāi)發(fā)中的比重將顯著增加，采用軟硬件并行開(kāi)發(fā)的方式，實(shí)現(xiàn)了相互解耦、高效協(xié)同。在開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段，軟件都可以即時(shí)發(fā)布，不必依賴硬件。其次，硬件開(kāi)發(fā)在車(chē)企平臺(tái)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)架構(gòu)化，以便在共用零部件的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中的通用方法。最后，軟件定義汽車(chē)采用閉環(huán)開(kāi)發(fā)模式，根據(jù)用戶的個(gè)性化需求指導(dǎo)新功能或新車(chē)型開(kāi)發(fā)，借助OTA技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能的持續(xù)迭代和更新。
傳統(tǒng)汽車(chē)一般遵循V型開(kāi)發(fā)模式，無(wú)法滿足軟件定義汽車(chē)快速更新迭代的需求。而軟件定義汽車(chē)開(kāi)發(fā)模式為首先進(jìn)行整車(chē)系統(tǒng)解耦，對(duì)各子系統(tǒng)開(kāi)展需求分析，然后根據(jù)系統(tǒng)需求分析，進(jìn)行并行開(kāi)發(fā)和持續(xù)集成，最后完成發(fā)布。新開(kāi)發(fā)模式使整車(chē)開(kāi)發(fā)貫穿于汽車(chē)產(chǎn)品全生命周期。
3.2.2 軟件定義汽車(chē)應(yīng)用場(chǎng)景
軟件定義汽車(chē)使整車(chē)場(chǎng)景更加智能化、體驗(yàn)化和個(gè)性化，在智能場(chǎng)景中，車(chē)、云和人得到有機(jī)結(jié)合，以下是3種典型應(yīng)用場(chǎng)景。
（1）自動(dòng)駕駛場(chǎng)景：軟件定義汽車(chē)將為自動(dòng)駕駛提供技術(shù)支撐。獨(dú)立于硬件的軟件可以進(jìn)行快速的迭代和升級(jí)，自動(dòng)駕駛應(yīng)用的新算法、新增功能可以直接更新到汽車(chē)上，推動(dòng)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)持續(xù)完善和進(jìn)化，加速高級(jí)別自動(dòng)駕駛應(yīng)用落地。例如：消費(fèi)者在購(gòu)車(chē)時(shí)若選擇安裝自動(dòng)駕駛功能包，可以通過(guò)OTA軟件升級(jí)持續(xù)提升車(chē)輛自動(dòng)駕駛能力。當(dāng)車(chē)企研發(fā)出新的智能召喚功能或針對(duì)特定極端工況更新了自動(dòng)駕駛算法，這些新功能和新算法均可以通過(guò)OTA快速升級(jí)到車(chē)輛中。
（2）智能網(wǎng)聯(lián)場(chǎng)景：隨著車(chē)用無(wú)線通信（Vehicle to Everything，V2X）技術(shù)的快速發(fā)展，軟件定義汽車(chē)將不再是信息孤島，而是人、車(chē)、路、網(wǎng)、云互聯(lián)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。例如：汽車(chē)的控制功能將不局限于汽車(chē)本身，可實(shí)現(xiàn)與智能家居產(chǎn)品的互聯(lián)互通。消費(fèi)者可以通過(guò)車(chē)機(jī)系統(tǒng)或車(chē)輛語(yǔ)音指令提前控制家中的空調(diào)、掃地機(jī)器人等設(shè)備，享受舒適的家居環(huán)境。在家中，也可通過(guò)智能音箱語(yǔ)音指令查詢車(chē)輛狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛與家居的智能互動(dòng)。
（3）智能交互應(yīng)用：基于軟件定義汽車(chē)，開(kāi)發(fā)者可通過(guò)調(diào)用原子服務(wù)實(shí)現(xiàn)多樣化場(chǎng)景應(yīng)用。如圖6 所示，汽車(chē)一鍵休憩服務(wù)允許車(chē)主通過(guò)APP、按鍵或語(yǔ)音控制發(fā)送指令，汽車(chē)將自動(dòng)調(diào)整車(chē)內(nèi)環(huán)境至休憩模式，如關(guān)閉車(chē)窗、打開(kāi)遮陽(yáng)簾、調(diào)節(jié)氛圍燈、將座椅調(diào)整到舒適休息位置。
圖6 智能交互應(yīng)用實(shí)例
隨著智能汽車(chē)應(yīng)用的不斷豐富，汽車(chē)應(yīng)用商城將對(duì)應(yīng)用進(jìn)行分類(lèi)，用戶根據(jù)個(gè)人需求在應(yīng)用商城訂閱服務(wù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化用戶體驗(yàn)。
（1）智能駕乘體驗(yàn)：基于智能底盤(pán)傳感器信息，車(chē)輛可以獲取車(chē)輛當(dāng)前運(yùn)動(dòng)工況。通過(guò)軟件對(duì)底盤(pán)控制進(jìn)行優(yōu)化，可以顯著提升乘坐舒適性。此外，還能夠引入更多創(chuàng)新的駕駛體驗(yàn)，例如坦克調(diào)轉(zhuǎn)行駛方式、汽車(chē)90°橫移等。
（2）用戶自定義場(chǎng)景模式：軟件定義汽車(chē)允許用戶根據(jù)個(gè)人喜好自定義場(chǎng)景模式，以滿足個(gè)性化的需求。例如，用戶可以自定義影院模式，在該模式下，座椅、空調(diào)、氛圍燈、娛樂(lè)系統(tǒng)將自動(dòng)執(zhí)行用戶的預(yù)設(shè)設(shè)置。用戶也可以自定義洗車(chē)場(chǎng)景模式，在該模式下，汽車(chē)可以自動(dòng)執(zhí)行提醒天氣狀況、自動(dòng)關(guān)閉車(chē)窗、關(guān)閉天窗、折疊后視鏡等一系列自定義動(dòng)作，以簡(jiǎn)化洗車(chē)流程。
（3）后市場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景：軟件定義汽車(chē)的新模式也將為后市場(chǎng)帶來(lái)創(chuàng)新應(yīng)用場(chǎng)景，為用戶提供更全面的車(chē)輛后市場(chǎng)服務(wù)和其他拓展服務(wù)，例如智慧城市、智慧充電、智慧停車(chē)等出行服務(wù)，車(chē)載社群、車(chē)載游戲等生態(tài)服務(wù)。
軟件定義汽車(chē)已成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，其傳統(tǒng)的架構(gòu)迫切需要?jiǎng)?chuàng)新與升級(jí)。本文對(duì)新型汽車(chē)架構(gòu)的關(guān)鍵特征進(jìn)行了深入分析，并對(duì)未來(lái)新型軟件定義汽車(chē)的硬件技術(shù)架構(gòu)和軟件技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)探討。在此基礎(chǔ)上，搭建了一個(gè)新型軟件定義汽車(chē)整體技術(shù)框架，并對(duì)軟件定義汽車(chē)的開(kāi)發(fā)流程和可應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了研究。
軟件定義汽車(chē)將引領(lǐng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)邁向新的發(fā)展階段。未來(lái)汽車(chē)將具有更高的可持續(xù)性和環(huán)境效率，實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛能力，并在整個(gè)生命周期中持續(xù)進(jìn)化。未來(lái)汽車(chē)將提供更多服務(wù)、功能、體驗(yàn)和應(yīng)用，推動(dòng)人-車(chē)-路-網(wǎng)-云萬(wàn)物互聯(lián)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
參 考 文 獻(xiàn)
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