自動(dòng)駕駛、電氣化和與云端連接的趨勢(shì)正在使軟件成為優(yōu)先事項(xiàng),這就是為什么汽車(chē)設(shè)計(jì)師正在重塑現(xiàn)代汽車(chē)的架構(gòu)并向軟件定義的汽車(chē)遷移。
如今汽車(chē)內(nèi)的許多系統(tǒng)是具有獨(dú)立功能的電子控制單元(ECU)的集合。這些ECU通過(guò)傳統(tǒng)的控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、本地互連網(wǎng)絡(luò)和其他低帶寬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。ECU也被劃分為各種功能域,如動(dòng)力系統(tǒng)控制等。然而,高端汽車(chē)中的一百個(gè)或更多的ECU使得在每個(gè)ECU中實(shí)現(xiàn)下一代功能是不現(xiàn)實(shí)的。
為了解決這一限制,一種方法是用幾個(gè)計(jì)算平臺(tái)取代ECU。例如,車(chē)輛結(jié)構(gòu)可以采用一個(gè)計(jì)算平臺(tái)來(lái)控制內(nèi)部機(jī)艙的功能,如信息娛樂(lè)系統(tǒng)或儀表盤(pán)。另一個(gè)計(jì)算平臺(tái)控制車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)。軟件定義的車(chē)輛架構(gòu)能夠在汽車(chē)的各個(gè)功能域帶來(lái)各種好處,包括更簡(jiǎn)單的開(kāi)發(fā)和部署新功能,車(chē)輛內(nèi)更有效的通信,以及通過(guò)邊緣處理訪(fǎng)問(wèn)云計(jì)算等。
以ECU為中心的汽車(chē)架構(gòu)的局限性之一是增加新功能和能力時(shí)的復(fù)雜性。向現(xiàn)有系統(tǒng)添加功能的過(guò)程可能是復(fù)雜、緩慢且容易出錯(cuò)的。在車(chē)輛的各個(gè)功能域中進(jìn)行軟件升級(jí),可以簡(jiǎn)化汽車(chē)的更新維護(hù)和用戶(hù)功能。
一個(gè)軟件定義的汽車(chē)架構(gòu)將功能和系統(tǒng)組合成功能域。與其單獨(dú)對(duì)待單個(gè)ECU或系統(tǒng),OEMs可以將其視為一個(gè)單一的平臺(tái)。一旦OEM開(kāi)發(fā)了新的功能,軟件定義的車(chē)輛架構(gòu)使其更容易添加各種功能。
傳統(tǒng)上,司機(jī)購(gòu)買(mǎi)的車(chē)輛的功能是固定的。更新它們的過(guò)程是困難和昂貴的。軟件定義的汽車(chē)架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)OTA更新。更新過(guò)程不再是涉及數(shù)百個(gè)ECU的復(fù)雜工作,而是更加簡(jiǎn)單明了。OEM可以向客戶(hù)提供廣泛的軟件服務(wù),并將這些服務(wù)作為一個(gè)收入來(lái)源。通過(guò)OTA,添加和更新功能可以像向手機(jī)或平板電腦添加功能一樣簡(jiǎn)單。
用SOA進(jìn)行更新
在軟件定義的車(chē)輛中,面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA)由松散耦合的服務(wù)組成,這些服務(wù)通過(guò)簡(jiǎn)單的、可互操作的接口進(jìn)行通信,通常是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)。例如,在一輛汽車(chē)中,GPS功能可以通過(guò)車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。SOA的一些好處包括硬件獨(dú)立、簡(jiǎn)化測(cè)試、更快的部署和跨領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。
SOA在其他市場(chǎng)上也有很長(zhǎng)的歷史,如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、SaaS和PaaS,也就是所謂的云計(jì)算。另一個(gè)汽車(chē)的例子是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用來(lái)提供輪胎壓力數(shù)據(jù)的ECU。有可能取代輪胎壓力ECU或?qū)⑵淙蝿?wù)整合到一個(gè)更大的多功能ECU中。上游應(yīng)用使用抽象接口與ECU進(jìn)行通信,因此改變ECU或通過(guò)SOA將任務(wù)整合到另一個(gè)ECU中并不影響它們。在胎壓系統(tǒng)中,輪胎壓力傳感器系統(tǒng)的組件可以來(lái)自不同的供應(yīng)商或使用不同的傳感技術(shù),因?yàn)檩喬毫?shù)據(jù)被聚集在一個(gè)較小的ECU中。
機(jī)器學(xué)習(xí)可以幫助完成駕駛輔助和預(yù)測(cè)性維護(hù)等任務(wù)。機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)被廣泛用于工業(yè)環(huán)境中,對(duì)機(jī)器的監(jiān)測(cè)可以檢測(cè)并幫助預(yù)測(cè)故障的發(fā)生。將機(jī)器學(xué)習(xí)整合到車(chē)輛本身是可能的,但遠(yuǎn)程處理中心可能提供額外的機(jī)器學(xué)習(xí)功能。另一種可能性是使用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心來(lái)訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)算法,然后通過(guò)OTA更新將數(shù)據(jù)上傳到智能系統(tǒng)中。
軟件定義的汽車(chē)中的處理器需要大量的計(jì)算能力、高帶寬通信、功能安全和信息安全。計(jì)算資源可以進(jìn)一步分成用于實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)功能的資源。一個(gè)已實(shí)現(xiàn)的功能(如解鎖車(chē)門(mén))的高層邏輯對(duì)時(shí)間不敏感,而一個(gè)防鎖死的剎車(chē)系統(tǒng)是時(shí)間敏感的。剎車(chē)的調(diào)制速度必須足夠快,以避免打滑。