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「软件定义汽车」?听听英特尔和一汽是怎么说的

发布日期:2020-09-06

极客出行

16min read

「软件定义汽车」?听听英特尔和一汽是怎么说的

于本一2019/10/01

摘要

从智能座舱切入,进而实现集成式计算平台系统的搭建,英特尔和一汽完成了软件定义汽车的第一步。

软件定义汽车(Software Defined Vehicles,简称 SDV)是前百度高级副总裁、自动驾驶事业部总经理王劲提出的概念,其核心思想在于:未来定义汽车价值的不再是传统的技术与性能指标,而是以人工智能为核心的软件技术。换句话说,未来人们买车将不会把油耗、功率等传统参数作为唯一标准,而是像现在购买智能手机那样,更加关心汽车的智能体验、安全性等。

根据摩根士丹利的预估,未来汽车 60% 的价值来自于软件。换句话说,汽车将由软件定义 | NIST         


以传统的汽车座舱为例。现在很多 OEM 都喜欢标榜自己的车型拥有「智能座舱」的配置,而传统意义上来说,座舱主要由仪表盘和中控娱乐系统组成,各自背后都有相应的控制器模块。但随着座舱内多个触控屏的加入,现在基本都使用的是一套高性能处理器模式,使其带动多屏工作。而在这样一套复杂的系统中,对软件要求越来越高,而如何利用软件技术实现上述系统设计,是芯片供应商英特尔正在做的事情,即「软件定义座舱」。

目前英特尔联合一汽、东软开发的智能座舱系统在红旗 HS7 上量产。作为新红旗品牌布局 SUV 战略的重磅车型,HS7 也是目前全球首款应用虚拟化技术的豪华 C 级 SUV,实现了在一个 CPU 上运行两个独立操作系统。它整合了车内车外信息,集成全液晶仪表、车载信息娱乐系统、后排娱乐系统,实现四屏互联互通。

         英特尔联合一汽、东软开发的智能座舱系统在红旗 HS7 上量产 | 官方供图


「下一代产品我们希望把用户体验做得越来越**,会把很多对于图形、语音、手势控制、人工智能、VR、高清图形处理等方面的技术加入到智能座舱系统的开发中。」英特尔汽车产品销售事业部中国区总经理徐伟杰告诉极客公园(ID:geekpark)。

除了车内座舱这个功能域之外,英特尔认为还可以把像驾驶辅助这个同样单独的域控制器整合进来,集成到更大的平台上去。其他的像车身一些小的控制模块、控制单元也可以往更大的平台堆积,使其拥有一个集中计算的平台。这是目前整个汽车行业都比较认可的发展方向。

只不过车载集中计算平台尽管热门,但它相比智能座舱系统的搭建,任务重且复杂多样化,所以无论是对主机厂还是系统集成商或者像英特尔这样的芯片供应商而言,完成这样的系统设计十分不易。目前大家都在朝着这个方向尝试,英特尔有自己的参考设计方案,同时希望和潜在客户合作,进行关键技术的开发验证。

ACRN Hypervisor 虚拟化技术运行示意图 | ACRN


其中有一项关于虚拟化的技术,是在进行座舱的软件定义时十分关键的技术。因为你要考虑在多任务实现时如何进行资源的调度工作,即如何让这个系统用最小的资源发挥最大的作用。

英特尔之前推出了 ACRN 虚拟化开源平台,是一款灵活的、轻量级的参考 hypervisor,以实时性和关键的安全性为设计出发点,并且通过开源平台为精简嵌入式开发进行优化。使用 ACRN 作为参考实现,供应商可以构建解决方案,包括仪表盘、车载娱乐系统(IVI)、一个或者更多的后排乘客娱乐系统(RSE)等。考虑到整体系统安全问题,IVI 和 RSE 系统可以作为隔离的虚拟机(VM)运行。

据徐伟杰介绍,基于 ACRN 开发的车载虚拟化产品经过 100 个工程师两年的开发,今年三月份发布了正式可量产的 PV 版本,不同的客户可根据自己的需求完成相应产品的部署。「这项虚拟化技术得到了各方验证,我们有信心通过在智能座舱的验证,可以把它搬到集中计算更大的平台上去。」徐伟杰表示。

当然,在应对平台搭建复杂性方面,除了虚拟化技术外,英特尔还引入了包括容器等核心的 know-how,并在此之上进行了功能安全的设计考量。据了解,整个系统,包括提供给客户的软件,英特尔计划今年年底进行功能安全 ASIL-B 的认证。

         2019 英特尔•一汽技术体验日现场 | 官方供图


在 9 月 24 日的英特尔•一汽技术体验日上,英特尔展示了在智能互联汽车领域的思考,包括英特尔车载解决方案,ACRN,OpenVINO,SDC 解决方案等。同时,英特尔与一汽和东软等中国本土客户在智能网联汽车行业的合作成果也进行了展示。

极客公园有幸与英特尔汽车产品销售事业部中国区总经理徐伟杰、一汽集团智能网联开发院院长李丰军进行对话,就软件定义汽车、智能座舱、自动驾驶等话题进行了深入讨论。下面是极客公园记者整理的采访内容,并进行了不影响原意的删改:

         一汽集团智能网联开发院院长李丰军 | 官方供图


Q1 :从 2016 年开始,英特尔和一汽共同提出智能驾舱这个概念以来,你们对智能驾舱的认识也是在不断深化的,包括它的技术难题,包括比如说是偏硬件还是软件,包括未来智能驾驶舱可能会扩展到整个车载平台上去,你对这样一个发展趋势是怎么看的,能不能举个例子,其他的国际化的汽车厂商是不是也在往这个方向上走,从技术趋势上能不能再给我们勾勒一下?

徐伟杰:以我们与一汽合作的项目为例,我们也做了整整三年了。三年前我们携手去做这样一个智能驾舱的平台,其实这样做的车厂是不多的。一汽当时是和我们合作的第一个客户,是我们第一个这样的项目。所以说在这个市场领域中,一汽还是走在非常前面的。我记得三年前之前,那个时候大家都还没有一个明确的概念到底怎么做智能驾舱这一块,而我就觉得「软件定义驾舱」的希望特别大,觉得未来就是在这个方向上,所以那个时候我就加入了英特尔想要去做这样一个市场。

后来就非常巧,和一汽有机会合作 Alfus 2.0 这个项目。作为国产汽车的***,一汽对科技具有非常**的前瞻性,这个项目当时取得了三个第一:国内第一个采用虚拟化技术,第一个一拖四的屏幕,也是第一个上市的。这三年走过来非常不容易,但是从结果来看,我们始终是让它落地了。其实这个对大家都是挑战,因为整个行业里用到这么新技术也是第一个。

李丰军:实际上说到和英特尔的合作,是从 2016 年开始,是我们要建立一个车机系统,车机是非常复杂的,导航只是其中一个方面,我们所有的语音入口,包括远程控车等等都是从这个地方切入的。我们称之为一个平台,这个平台建好之后,今年投产的三款车都是用的这一个平台。

当时在选芯片时是觉得最难的,我们在全球范围内进行选择,最后是选到了英特尔。其实当时英特尔的这个产品是正在开发过程中的产品,我们也冒了很大的风险。一般对汽车而言都是要用成熟的,是已经量产过、并且已经成熟到一定程度的才会采用。我们为了追求产品的性能,还是选择了英特尔芯片。也正因为这个选择,使我们成为了全球最早出厂的车型。

当时确实在开发过程当中是很难的,克服了虚拟化技术,实际上这是一项一机拖四屏的技术,这在当时是没有的。这一路走过来,确实在我们现在的产品上,无论是 HS5 还是 HS7,现在我们每个月卖一万多台红旗,目前都是装的都是英特尔的产品。搭载此项技术的这两款 SUV 加上一款电动车也都是十分畅销的。

实际上刚刚说到「软件定义驾舱」,你可以这样来看。今年投产的三款车上基本上配置了 50 多个控制器,有的是 54 个,有的是 53 个,因为这三款车不太一样,有的配置高,有的配置低。像明年我们 E115 这款具备 L3、L4 自动驾驶能力的汽车,控制器是正好 100 个。我们有一个相当于数字化的汽车,把所有的控制器都放在这面进行模拟仿真,这个过程是非常复杂的。按道理来说是域控制、集中控制,把这 100 个控制器未来可能就是一个车控的,一个支架的,一个座舱的,会变成三个。现在我们正在和英特尔在下一步域控制器、集中控制器怎么来做,我们也在进行预研和合作。也就是说未来我们算力需求会更大,然后把它们都集中到一起。

为什么说是软件定义?这么多的控制器,每一个控制器除了硬件、基础软件还有上层的应用层,应用层所有的功能都是由软件来定义的。而且我们现在的车,包括今年投产的 HS5,已经实现了所有的控制器都可以远程的软件刷新的功能,就像手机一样,我想更新一个软件下一个东西是很容易的,我们的车也可以,有一些新功能可以直接远程下载到车当中,同时也支持增值服务。

其实不只是一汽,很多的车厂都在从汽车制造商向移动出行服务商转型升级,倘若你没有这些软件,没有这些服务产品肯定是不行的。所以这个都在往这方面转,所以我们对算力的要求不断增加,对软件的需求也在不断增加。目前我们的软件人员,我们现在新招的员工 70%-80% 都是做软件的。

比如说车内的空气环境控制,我们车中的空气是富含负氧离子的。还有车内氛围的智能推荐,你心情好的时候给你一种氛围,或者是歌曲,或者是新闻,都可以智能推荐的。这些都是要通过车机来达成的,甚至是通过一些生理的传感,然后进行智能推荐,很多技术在下一代车上都要开始投入使用了。为什么说「软件定义汽车」,我们的汽车能懂你,能知道你想干什么。


Q2:软件定义汽车的发展,是从部署应用更加便捷还是说成本更加降低,我们是基于什么方面来考虑的?

李丰军:主要是从需求,通过软件的解决方案来满足功能的需求,当然这都需要算力和硬件的支撑,算力不够肯定是不行的。比如说可以通过机器视觉的识别,可以了解你是不是困了,如果困了给你一个提醒。甚至是了解你的情绪,或者是喝没喝酒都可以进行识别。主要是从满足需求和客户体验上做得更好,并不是说我的车卖的越来越便宜。


Q3:从部署来说是不是也可以更加便捷?

李丰军:这个也是,为什么我们现在软件的人要这么多?原来 100 个控制器如果说要增加一个车内气味或者是车内空气清洁的功能要改 9 个控制器,这就非常的麻烦,时间也长,我需要和 9 家去沟通,跟他们说每一个怎么改。如果说变成域控制了,底下不动的是一部分,动的这一部分软件都是车厂来负责的,我只要把我的逻辑通过软件体现,只需要跟域控制器打交道就可以了,不需要和 9 个控制器去打交道,只需要把信号给你,你去执行就可以了。这确实是有降低开发周期、降低开发成本以及提高效率的作用的,这也是我们车厂要关注的。

尤其是一些「卡脖子」的技术,比如说红旗今年投产的 4 个自动驾驶功能,其中有一个是自动出车,自动泊车的功能。有两款车的信号供应商给我们开放了,这两款车的驾驶员可以不在车里进而实现自动泊车,自动出车。但是有一款车的信号不给我们开,就是人在泊车的时候人的脚不能离开刹车,那我们的人就下不来了,所以这个功能就无法实现了。未来,这种事就不会发生了,应用层的软件都将由我们自主掌控的,除了提高效率,降低成本,同时也解决了卡脖子的问题。


Q4:在车联网时代,与 BAT 相互之间的竞争你怎么看?

李丰军:这个我觉得还是大家互相取长补短,互相促进的。像我们与百度,如果说他们没有我们,他们对车当中的改造肯定是会很粗的,而且是有很多漏洞的。但是百度确实在人工智能感知的算法方面是有优势的,所以线控底盘是我们的,上面感知的部分是百度的,这个车才敢去跑。因此,我认为大家互相之间不是有你没我,有我没你的关系。

你看我们为什么叫聚合的云平台,这是很关键的。智能网联汽车不仅是一个原来的物理的车,原来的车都是冷冰冰的,是没有情感的。现在的车是有情感的,除了物理的车之外,一定是有服务在跟着的,这个服务有的是智能化的服务,有的是固定的服务。这个服务有的是我们自己的,比如说远程控车技术,在冬天非常冷的时候,如果说我们车停在室外,一进去是非常冷的,我们通过远程控车技术可以先把发动机,暖风打开,然后就可以把车进行预热。在夏天特别热的时候,我们可以通过远程控制把空调打开,这些都是我们车厂自己做的。但是有一些比如说歌曲,比如说一些交通路况信息、天气情况,甚至是加油站,哪里有餐饮服务,我饿了一说,它就告诉你什么地方是你经常去吃的,这些东西一定是要利用第三方服务的,我们不可能每一个都去自己做,而且也没有必要,这个一定是一个相互补充的关系。

但是数据方面,比如说第三方数据,未来是很核心的。而车的数据是车厂的,是他们也拿不到的。但是这个用户喜欢吃什么,喜欢听什么歌,这种数据我们需要知道,也需要把这些数据传回到服务提供方的。所以数据是很关键的,有的时候数据和他们会有一些争执,但是这个东西需要大家谈,大家共赢。

如果说你拿着这些数据就是放在那里也是没用的,但是这些数据确实是非常有用的,比如说我们通过车辆数据可以进行驾驶员行为分析,驾驶员行为分析之后,就可以开发出很多的应用。就像计算机一打开的时候,说你的开机速度打败了全国 95% 什么的。我们那个一开机就可以说,你的驾驶水平在整个红旗圈当中你是什么样的,这就是根据驾驶员的行为给他一个评价。还可以指导驾驶员的驾驶,比如说现在开车用自动挡,尽管是自动挡,如果说你在红灯的时候,还把档位还放在 D 挡,不放在空挡上,那你看你的怠速油耗一定是 1.5、1.6,如果说你把挡位放在 N 挡上,将会降到 1。如果说他总是放到 D 挡上,你就可以进行善意的提醒,比如说你放在空挡上,你会省更多的油,有的人是不知道这些信息的。因此你就可以指导驾驶员一些正确的驾驶模式来省油,来减少危险。

驾驶行为分析有了,也可以对保险金融起作用,比如说 UBI 保险找我们,我们的算法加上它的算法,两者一融合就变成了 UBI 保险的业务了。还有车辆的健康管理,以后我们的车不是放在高速公路上,然后再去救援。未来所有车辆的信息都是在线的,有哪些数据不正常,比如说电压,堵了电压就会升高,电流就会有变化,马上我们的后台就会告诉你哪一个地方堵了,有问题了,你赶紧去检查维修,不至于说在停在高速上,这个我们称之为车辆的健康管理。包括电动车的电池信息,甚至有一些软件的优化,开到一定程度应该再调什么软件,这些东西都是通过后面数据的分析来实现对前端用户更好的服务,这些是非常关键的。


Q5:这是技术方面的,其实大家对中国实现自动驾驶都是非常悲观的,因为中国的路况非常的不容乐观。虽然我们在技术上,比如说可以实现 L3、L4,真正的应用呢?

李丰军:确实实现满大街跑 L3、L4 是很遥远的,但是在特定的区域里,比如说高速上,高速上车都是很规范地跑,也没有行人干扰。像我们明年自动驾驶 L3,就是高速公路上的主动变道超车,包括跟车。这相当于什么样的场景呢?比如说我们几家出去旅游,有一个前面的人开车,后面的实际上就可以跟着走了,那后面的人就轻松了,当然要在法律允许的情况下,车是具备这样的功能的。你要超车的话自己可以车,如果说前面的车速确实慢的话,可以自己超车走,这就是在高速的条件下。

像我们的代客泊车,就是在特定的停车场,从我们技术中心前面大门那里下车,我一点手机就去自己找车位了,我出来一叫车就过来了,这就相当于是一个 L4 级的自动驾驶。具备这一个功能,或者是 L3 的功能,我们就说这个车就可以具备 L3、L4 功能了,而不是说满大街跑,满大街跑是不可能的。

但是在一些旅游区,比如说我们在博鳌论坛的时候,实际上博鳌周围也是可以的,但是当时各国元首都在,安全是第一位的,所以我们就在乐城公路上来回跑,有一些领导包括外宾就去看了,有一汽的,上汽的,宇通的,我们一共是去了 5 台车。所以我们说要在特定的区域,比如说杭州在科技城要有一个数字化轨道,实际上它是把有一段路装上 5G 的设施,然后我们的车在上面走,它有一个云控的监控平台,就在那里来回的运人。


Q6:您刚刚谈到了博世的自主泊车案例时,我们感兴趣的一个问题是,如果说未来能够有更多软件定义的相当于解决方案去融入到汽车当中的话,是不是对传统的一级供应商、二级供应商的供应链会产生很大的影响?这个对车厂来说,有哪些机遇和挑战?

李丰军:机遇是我们刚刚说到的,你自己的一些策略就可以通过你的软件能力迅速体现到车上去,你的开发周期和开发费用都很低。比如说我们以前做插电式混合动力,发动机的电控系统原来是国外的,DCT 变速器软件是我们自己的。所有的策略都是我们一汽做好了,然后告诉对方发动机的电控系统怎么改,然后给他好几千万,然后他还爱理不理的。DCT 是我们自己的软件,我们 20 多天就做完了,实际上他真要做 20 多天也可以做完,但是他做了一年,还要了那么多钱。我们现在已经实现了发动机的电控系统软件也全由自己掌控了,我们进一步掌控了自主权。

包括在发动机电控系统,最早我们柴油机的电控系统想用博世的柴油机电控系统,那是在国 III 的时候,想匹配上去就要你 1.5 亿。当时我们制订了「斩首行动」,实施起来确实很难,当时在摩托罗拉的帮助下,我们联合开发,用了 10 年的时间开发出第一款柴油机的电控系统,只能控制电控单机泵,满足国 III 排放,这是第一代的。

一汽在 2000 年的时候意识到了,「汽车电子会是未来汽车的核心竞争力,汽车电子也是一汽的核心竞争力。」这是李骏院士,在我们的电子实验室两边墙上写的。我们从 2000 年的时候开始投入,柴油机电控系统是第一项成果。我们整个生命周期实际生产了 18 万套,与买博世的相比,节省资金 3.8 亿。因为有了这个电子控制之后,原来的都是机械泵,我们扶植的是衡阳本地的国内企业,要没有我们这个电子控制的话,就像汽油的化油器一样,电控来了,化油器这个产业就没有了,就像胶卷和数码相机的关系一样。因为有了这个,也把这个企业的产业延续了很长一段时间。

第一代开发我们用了 10 年,第二代国 IV、国 V 的,我们用了两年时间,不仅可以控制电动单体泵,还可以控制共轨及控制五种后处理。博世的后处理 2 万多元,我们自己的是 2000 多块钱。如果说你没有这个电子控制器的话,他说选你的,那我的这个软件控制不了你的,那你就用不上了。所以我们有了自己的电子控制器之后,我们就用自己的,这个竞争力就增强了。在国 VI 的时候,这个芯片还有一个特点,国 IV、国 V 当时是飞思卡尔的单核,到国 VI 的时候是英飞凌的多核,性能比单核的好还便宜了,那个只用了一年时间就开发完了。

现在我们开发出的柴油机这一套已经到国 VI 的第三代了,其他的像 AMT、电机、电池,汽油机的,后续就都是自己来了,现在就差转向制动,底盘还差一点,因为这个卡脖子了,今年我们马上要把转向制动的部分给攻克了,其他的部分也就没有什么问题了。自动驾驶我们已经和国外基本上同步了,甚至有一些部分是超前的。


Q7:李院长刚刚提到电子电气是我们未来的核心竞争力,下一代电子电气架构是怎么样的,现在从分布式到集中式,这个也是适应「新四化」的发展要求的,比如说一汽在新一代的电子电气架构发展当中,比如说会减线束、降成本,但是它同时对芯片算力和产品安全性也提高了很多要求。一汽和英特尔在新一代电子电气架构上有什么样的合作,有什么样的想法?

李丰军:现在我们叫架构 2.0,3.0 是往你这个方向去走了。但是,这个与你自身能力是相关的。如果说你把这些东西都集中在这三个地方,在车控方面有动力的,有底盘的转向制动、悬架、车身舒适,这些东西如果说不基本掌控你就做不了这个东西,你合不到一起去,即便算力有了有合不到一起去。因此,这需要根据企业的情况循序渐进,你先是域控制还是能到哪一个程度。像我们的动力系统,所有的软件都是我们的,包括发动机、变速器、电机、电池都是我们的,动力系统我们已经不是问题了,但是底盘就是问题了,博世不配合你,你怎么放到一起呢?所以这个就需要自己再把这一块攻克了之后,才可以把这一块集中上来。所以这个是一个问题。

第二个问题,你集中了算力、安全,实际上在安全方面,这几个是其实是互相校验的,刚刚提到芯片和芯片校验,控制器和控制器还要校验,比如说自动驾驶如果说有问题,这当中还有一个备份,这就是一个设计的问题,要互相校验。这种初步的设计之后,我们也和英特尔在考虑硬件怎么先预研一个,因为这个东西对我们来说也是一个预研的项目,也不知道未来可以做成什么样,但是这个趋势是对的。所以我们和英特尔有一个协议,大家先预研一下。现在是 100 个控制器,怎么变成 10 个、6 个、3 个,用英特尔的技术先做出一个。看看你当初说的线束可以省多少,性能可以提升多少,把它验证出来。车厂还是需要有一个初步的成熟度之后才可以决定我们下一步怎么走。

这个不仅是一汽在做,全世界都在做,但是谁可以做成什么样就有学问了,水平高就做得好一点,水平低的可能就做得差一点。但是我们肯定是需要循序渐进的,一段一段来做,不会一下子切过去,因为有的时候你是做不出来的。


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