汽車產業進入「軟體定義」時代

隨著智能網聯和自動駕駛汽車技術的發展，「軟體定義汽車」 （Software Defined Vehicle，SDV）成為重要發展趨勢。軟體帶動著汽車技術的革新，引領汽車產品差異化發展潮流，正逐漸成為汽車信息化、智能化發展的基礎和核心。

軟體定義汽車所搭建的是汽車智能化和自動駕駛汽車的基礎。隨著技術創新與軟體升級的協同，軟體將重構再造汽車。也就是說，軟體不只是控制汽車底層的硬體運行，而將使汽車具備自學習能力、拓展豐富可能性的智能系統。軟體不僅驅動輔助駕駛，必將成為車輛的中樞與靈魂。

趙世佳 賽迪研究院 裝備工業研究所

本文發表於《中國工業評論》雜誌2018年第2-3期

通過發展智能汽車引領和推動新一輪科技革命和產業變革，已成為美國、日本、歐洲等國家和地區的共識。

近年來，世界汽車強國紛紛完善頂層設計，大力支持智能汽車的發展，在國家戰略的引導下推動跨部門、跨領域的協同合作，以國家級科技研究計劃作為支撐，為技術創新及產業化營造環境。美國、歐洲、日本以及韓國積極開展相關法律法規的制訂、修訂工作，制定鼓勵智能汽車上路測試和商業化應用的法規。國際標準化組織也加快智能汽車關鍵技術標準的研製工作，以期搶佔標準話語權。各國政府均在推動智能汽車測試場建設和開展公共道路測試等方面做了大量工作。在政府的大力支持下，汽車企業巨頭持續加大在智能汽車領域的投入，紛紛以產業聯盟、收購、投資等多種方式進行跨界合作，不斷完善在自動駕駛領域的技術創新和產業布局。

我國也高度重視智能汽車的發展。2017年4月，工信部聯合國家發改委、科技部發布的《汽車產業中長期發展規劃》指出，未來我國汽車強國建設路線上以智能網聯汽車為重要突破口，引領整個產業轉型升級。2018年1月國家發改委印發的《智能汽車創新發展戰略》（徵求意見稿）提出，到2020年智能汽車新車佔比達到50%，我國智能汽車發展迎來前所未有的機遇期。

麥肯錫發布的《展望2025：決定未來經濟的12大顛覆技術》研究報告指出，智能汽車排名第六，並預估其在2025年的潛在經濟價值為2000億~19000億美元。美國諮詢機構IHS預測，智能汽車將在2025年左右走進尋常百姓家，2035年銷量將超過1000萬輛，占同期全球汽車市場總銷量的9%。

「軟體定義汽車」 成為重要發展趨勢

隨著智能網聯和自動駕駛汽車技術的發展，「軟體定義汽車」 （Software Defined Vehicle，SDV）成為重要發展趨勢。軟體帶動著汽車技術的革新，引領汽車產品差異化發展潮流，正逐漸成為汽車信息化、智能化發展的基礎和核心。

《軟體和信息技術服務業發展規劃(2016-2020年)》提出，以數據驅動的「軟體定義」正在成為融合應用的顯著特徵，通過軟體定義硬體、軟體定義存儲、軟體定義網路、軟體定義系統等，帶來更多的新產品、服務和模式創新，催生新的業態和經濟增長點。

根據美國電氣和電子工程師協會與IHS諮詢公司報告，上世紀80年代初，一輛轎車的電子系統只有5萬行代碼，而現在高端豪華汽車的電子系統就有6500萬行程序代碼，提升了1300倍。目前，汽車軟體的價值佔比僅有10%，而摩根斯坦利估算未來自動駕駛汽車60%的價值將源於軟體。

車控軟體

車控軟體通過ECU（電子控制單元）直接向執行機構發送指令，以控制車輛轉向機構、制動機構等關鍵部件協同工作，屬於複雜測控系統。如果系統任務的響應不及時或延遲過大，就可能導致嚴重的損失。例如，在車輛發生碰撞的很短時間內（毫秒級），汽車安全氣囊如不能快速打開，就無法對乘車人員起到保護作用。可見，汽車ECU必須是高穩定性的嵌入式實時操作系統。目前為止，以歐美為主導，國外車控操作系統已經進行了兩輪標準化工作，較有影響力的標準則有OSEK/VDX和AUTOSAR兩個。

OSEK/VDX由德國和法國在1994年發布，隨後成為ISO國際標準。這個標準旨在制定汽車電子標準化介面，主要定義了三個組件：實時操作系統（OSEK-OS），通信系統（OSEK-COM）和網路管理系統（OSEK-NM）。第一個商業化的OSEK操作系統由德國3 Soft公司開發，最早應用於奧迪A8的儀錶控制器。

AUTOSAR是汽車開放式系統架構，發起於2003年，是全球汽車製造商、汽車電子部件供應商、汽車軟體和工具服務商以及半導體製造商聯合成立的一個標準聯盟組織，致力於為汽車工業開發一個開放的、標準化的軟體架構。AUTOSAR兼容OSEK/VDX標準，增加了新的系統模塊，同時隱含地提出了「軟體定義電控系統」的概念，逐漸成為主流的汽車軟體開發標準協議，車輛控制的具體操作依賴於不同的MCAL（微控制器抽象層）實現。

AUTOSAR的分層架構設計很大程度上提供汽車電子嵌入式軟體開發的可移植性，使得軟體復用性增強。在整個系統架構中，上層應用的實現完全獨立於硬體開發，具有絕對的復用性。目前AUTOSAR已經陸續推出了 1.0、2.0、3.0 和 4.0 四個系列版本，並且通過不斷的版本更新來保證技術上的進步。目前，寶馬、沃爾沃等OEM都相繼推出了基於AUTOSAR 標準的車型。

操作系統

自動駕駛軟體

自動駕駛軟體包括自動駕駛核心軟體和應用軟體。智能汽車的軟體架構可以分為應用軟體層和軟體平台層。較高級別的應用軟體層包含主要的認知軟體功能（例如，交通狀況的高級識別，其他交通參與者的行為的預測，車輛的操縱規劃）用於自動駕駛。這部分體現出整車企業和零部件供應商的區別。軟體平台層提供基本服務，例如軟體功能之間的通信和具體計算硬體的抽象，這是兩者之間無差別的部分。其中，軟體平台層又分為平台基礎層和平台服務層。

平台基礎層由公開API到應用軟體組件的系統軟體模塊組成，並實現基本平台功能，如硬體抽象、大容量存儲、網路通信、電源管理和過程式控制制。此外，還提供了諸如時間和空間隔離，強制訪問控制和運行時監視等低級安全和其他安全機制。平台服務層由實現高級管理和監控功能的軟體組件組成，如狀態管理、空中更新、診斷和實時入侵檢測。該層也應該使用開源方法實現，並應儘可能重用現有的軟體。軟體平台層還允許應用軟體組件的分區，並提供防禦惡意攻擊，設計缺陷和硬體故障的彈性保護機制。

ADAS作為車輛智能化的初級階段產品，率先普及並商業化。根據技術條件和產業化發展階段判斷，目前還處於輔助駕駛向半自動駕駛推進的階段。主要的ADAS技術包括自適應巡航ACC、車道偏離預警LDW、車道保持輔助LKA、前裝預警FCW、自動緊急制動AEB、盲點探測BSD、自動泊車AP等。

可見，隨著汽車產業的快速發展，汽車將由過去的技術與性能為評價標準逐步轉向軟體定義汽車，軟體將成為汽車差異化競爭的焦點。

強化汽車軟體核心技術掌控能力

總體而言，我國軟體產業的發展起步比國外軟體強國晚了近半個世紀，無論是傳統的PC端，還是移動終端軟體系統，國外跨國公司均掌握了大多數的關鍵技術，並設置了較高的進入壁壘。我國已經出台了《中國製造2025》《關於積極推進「互聯網+」行動的指導意見》《關於深化製造業與互聯網融合發展的指導意見》《促進大數據發展行動綱要》《國家信息化發展戰略綱要》《軟體和信息技術服務業發展規劃(2016-2020年)》等政策指導。就我國智能汽車軟體企業而言，汽車軟體總體發展規模小，技術尚不成熟，在技術研發等方面同國外軟體巨頭差距較大。應積極鼓勵我國軟體和互聯網企業發揮核心技術研發能力強、產品迭代速度快，汽車企業熟悉相關軟體需求和特點的優勢，聯合起來共同探索互聯網開放模式下的智能網聯汽車軟體技術、產品及服務創新。

制定汽車軟體行業規範和標準

我國在智能輔助駕駛系統，雷達、攝像頭等感測系統方面，車載終端操作系統、車聯網通信協議等關鍵共性技術上還沒有形成統一標準，應用軟體的介面協議混亂，沒有形成行業應用軟體介面規範，在很大程度上制約了我國智能汽車軟體的發展。在車控軟體、操作系統、自動駕駛領域，積極了解和掌握國外相關規範和標準，結合我國汽車和軟體產業的發展態勢，制定具有我國特色的行業標準，將對我國汽車軟體和智能汽車發展具有重要的推動作用。

提升國產軟體信息安全水平

智能汽車智能化、網聯化程度的發展對軟體開發提出更高要求。每個網路接入點都意味著新風險點的引入，大幅增加了車輛的安全風險。攻擊者只要修改軟體系統某一環節的數據，就可能使系統做出錯誤判斷，並引發車輛事故。應積極搭建智能汽車軟體檢測和評估平台，衡量信息安全保護管理措施和技術措施是否符合信息安全保護需求，通過測試排查信息安全隱患和薄弱環節，明確整改要求，提升安全防護能力。

培養汽車軟體研發複合型人才

摘自：工評圈

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