汽车软件融合分析

随着汽车智能化、互联化的不断发展，软件在汽车中的重要性日益彰显。从硬件定义汽车，到软件定义汽车，再到AI定义汽车，汽车产业的变革正在加速进行。在这一变革中，软件融合成为了一个重要的趋势。本文将从多个角度对汽车软件融合进行深入分析。

一、软件融合的背景与必要性

1. 智能化需求

   随着智能化需求的增加，传统分布式电子电气架构开始向域集中式架构转变。大量相同功能的ECU（电子控制单元）进行整合，交由域控制器进行统一的管理调度。这一转变使得开发人员能够完全独立于底层硬件进行上层软件的开发，实现了软硬件解耦范围的进一步扩大。

2. 软硬件解耦

   软硬件解耦趋势下，汽车计算平台正从“信号导向”向“服务导向（SOA）”转变。基础硬件与嵌入式软件的传统强耦合关系被打破，底层软件与上层应用开始呈现标准化、相互独立、松耦合的特点。这意味着在修改或新增某一软件功能时，只需对上层服务组件进行代码编写，无需进行底层软件重复开发，提高了效率。

3. 汽车性能提升

   未集成的汽车软件存在诸多弊端，如系统功能呈现碎片化状态，导致汽车性能无法充分发挥，操作也趋于复杂，进而大幅增加驾驶的安全隐患。因此，汽车软件融合势在必行。通过软件融合，可以提高系统的准确性和可靠性，提升车辆的功能性，为未来的自动驾驶、车辆控制和安全性提供强有力的支持。

二、软件融合的关键技术

1. 传感器融合

   传感器融合是指将来自不同传感器的数据整合在一起，以获得更为精准和全面的信息。这种技术的应用提高了车辆的功能性，为自动驾驶、车辆控制和安全性提供了支持。NIRA Dynamics作为传感器融合软件行业的佼佼者，通过先进的传感器融合技术，实现了对现有传感器的高效利用，降低了生产成本，并提供了多种新颖的安全和性能增强功能。

2. SOA软件架构

   SOA（面向服务的架构）是一种软件架构模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。SOA软件架构使得开发人员能够独立于底层硬件进行上层软件的开发，提高了软件的可复用性和可扩展性。智能汽车SOA软件架构从上而下分别为应用软件、功能软件、中间件、底层操作系统、车载芯片软件（BSP）、虚拟机（Hypervisor）与芯片。

3. 中间件技术

   中间件是连接上层应用和底层硬件的桥梁，它提供了数据通信、资源管理、安全控制等功能。随着汽车智能化和网联化的发展，对ECU的通信速率与计算能力提出了更高的要求。目前市场上主流的中间件方案为AUTOSAR，包括Classic AUTOSAR（CP）和Adaptive AUTOSAR（AP）。此外，还有基于机器人软件中间件打造的ROS（2.0）中间件方案。

4. 车载操作系统

   车载操作系统是汽车软件的核心要素之一，它负责管理硬件资源、提供用户接口、运行应用程序等。随着域融合方案的发展，域操作系统正在逐渐形成，传统操作系统正由独立的多个操作系统向少数/一个操作系统发展。目前，智能座舱底层操作系统主要由QNX、Linux、Android组成，自动驾驶领域中的操作系统则更多地使用了Linux。

三、软件融合的应用场景

1. 车辆融合

   车辆融合是利用新一代的电子电气架构解决方案，将车、路、云与用户连为一体，打通硬件、软件、功能场景，提升车辆行驶安全性、交通运行便捷性和用户体验。车辆融合的特征首先是车辆本身的跨域功能融合，传统的分布式架构中，独立的ECU之间信息交互链路复杂、效率低且算力低下，无法满足汽车智能化和网联化所需要的信息共享和数据协同。因此，以整车计算平台+区域控制器的区域化架构方案，打破了功能域的范畴，实现了高度的数据通信和信息交互。

2. 车人融合

   车人融合体现在充分的人车交互上。汽车通过中央大脑（如VCP）分析用户平时的驾驶习惯，根据用户个性化特征配置车辆功能参数，传递指令到区域控制器（如ZECU），主动调整座椅位置和角度、自动设定最佳空调温度等功能。这种主动交互的功能与模式丰富了用户体验。

3. 车路融合

   车路融合的核心在于能够感知道路信息及车辆状态。中央大脑可以同时接入路面信息、环境信息与云平台相关数据，如实时气象信息、交通路况信息、高精地图等，进而对数据整合、处理、建模、决策，最终实现对车辆状态的控制调节。例如，车辆行驶前方遇到坑洼地和减速带等造成振动时，车端传感器自动采集处理信号，传输云端建模运算，根据车辆状态和振动幅度完成悬架自适应软硬调整，确保驾乘舒适性。

四、软件融合的挑战与机遇

1. 挑战

   • 成本控制：随着软件规模的增加，如何在小规模的硬件平台去分摊这么大规模的软件投入成为了一个重大的挑战。
   • 技术标准化：基础软件和中间件需要标准化，以构建成乐高式的基础软件模块，便于不同厂商之间进行拼装和生态合作。
   • 信息安全：特别是用户的隐私信息安全需要单独研究，在我国汽车出口量逐渐提升的过程中，这将有助于我国汽车产品的全球化推广。

2. 机遇

   • 创新空间：软件融合为汽车制造商提供了更大的创新空间，可以通过优化现有传感器、提供多种新颖的安全和性能增强功能等方式提升车辆的整体表现。
   • 生态合作：面对更加大的产业规模和更加开放的创新环境，从车企到主要的Tier 1都需要用生态力量去定义应用，才能在汽车环境中找到核心的价值。
   • 政策支持：政策引导下，行业联盟的价值日渐凸显。政府层面的支持和引导将促进AI、大数据等前沿技术在智车软件中的深度融合，推动软硬件协同发展。

五、软件融合的未来发展趋势

1. 技术迭代

   随着AI和大数据技术的不断进步，传感器融合技术将继续在汽车行业发挥重要作用。NIRA Dynamics等领先企业将持续推动传感器融合软件的创新，为汽车制造商提供更强大的解决方案。

2. 生态构建

   构建开放共享的汽车软件生态是未来的重要趋势。行业应联合起来建立自动驾驶场景库、制定行业标准、关注信息安全等，为自动驾驶提供更好的法律支撑和技术支持。

3. 用户体验

   软件融合将进一步提升用户体验。通过优化现有传感器、提供智能的驾驶体验、简洁的操作界面等方式，用户可以快速获取所需信息，增强驾驶的安全性和乐趣。

4. 全球化推广

   随着中国汽车出口量的提升，软件融合技术将有助于我国汽车产品的全球化推广。特别是在信息安全和隐私保护方面，需要更加关注国际标准和法规的要求。

六、结论

汽车软件融合是汽车产业智能化、网联化发展的重要趋势。通过传感器融合、SOA软件架构、中间件技术、车载操作系统等关键技术的应用，可以实现车辆融合、车人融合和车路融合等应用场景。然而，软件融合也面临着成本控制、技术标准化、信息安全等挑战。未来，随着技术的不断进步和政策的支持引导，软件融合将进一步提升用户体验、推动生态构建和全球化推广。汽车制造商和供应商需要抓住这一机遇，加强技术创新和生态合作，共同推动汽车产业的智能化升级。