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編輯導語：智能化汽車的發展是互聯網技術賦能車輛的結果展現之一，隨著汽車走向智能化，車輛在使用過程中一定程度上可以給予乘客或用戶更好的交互體驗。本篇文章里，作者介紹了智能座艙產品中基礎平臺的設計架構，一起來看一下。

一、何為汽車智能化

以智能化和網聯化的技術賦能車輛，實現車輛對復雜環境的有效感知和識別，實現對車輛與駕乘人員、對其他車輛、對其他基礎設施的智能化交互。

二、智能的兩大核心功能：智能化和網聯化

智能化方面，汽車具備智能的人機交互，如語音、手勢、圖像及其他生物特征的交互。

如車上人員可以通過語音或者手勢，向車輛發生控制、詢問以及娛樂互動等信息，車輛也可以通過語音播報、回復問詢和娛樂互動，并進行主動安全駕駛預警；車輛可以通過駕駛員的生物特征，做身份識別和個性化配置，通過監測駕駛狀態和健康信息，進行主動安全的預警和防護等。

網聯化方面，智能汽車必須支持多元異構化通信網絡的數據傳輸和管理，為車輛提供多網絡的數據接入能力，實現車輛自身數據與外界數據的融合交互。如通過C-V2X實現車輛與云端交通生態的信息傳遞；利用車載WiFi/藍牙/NB-IoT/手機投屏等實現設備互聯互動。

三、智能的四大關鍵模塊

1. TBOX

TBOX，即Telematics BOX，遠程信息處理器，平時簡稱TBOX。主要提供基礎位置服務、網聯服務及簡單的車輛控制服務。

一般車廠提出需求，由供應商提供定制開發，也有少數公司在結合自動駕駛，開始開發新的功能。主流的TBOX均采用通信模塊、MCU、接口協議芯片組成的架構，其中通信模塊是核心，要確保聯網的穩定性和數據傳輸的有效性。

2. 智能網關

傳統的網關+無線通信+新功能\應用=智能網關。是車輛的數據中心，負責車內、車外的數據通信，借用互聯網關MPU的計算能力，可以在車端做邊緣計算，減少對云端和通信帶寬的要求。

網關的智能操作系統可以集成多方應用程序，支持車身不同域之間的數據通信，包括以太網、CAN-FD、LIN網聯。支撐車輛的無線聯網，提供遠程互聯功能，如遠程診斷、OTA更新等，同時提供安全服務（入侵檢測和防火墻等）。

3. 交互類設備

交互類設備指具備交互接口，能實現人機互動的設備或模塊，如中控屏、儀表、流媒體后視鏡、電子外后視鏡、HUD、方控等。

過去的傳統汽車里，這些設備功能分散、孤立，在交互邏輯上，“指令——響應”即可完成。今天，隨智能化的發展，數據更融合，功能更聚合。交互方式的呈現演變為“識別——服務”。

當然，為支持這種智能化的服務，座艙要具備高算力的SoC芯片和豐富的傳感器。系統基于識別引擎的結果和分析，方能提供智能化的用戶體驗。

4. 域控制器

隨著汽車功能的越來越豐富，ECU越來越多，域控制器為實現以太網和云端的互聯，以及兼顧先進架構和低成本，目前域控制器支持更多集成式的功能。需要滿足以下要求，才能滿足智能化的要求：

• 幾個ECU（多個SoC或者MCU)分工合作功能由一個SoC完成；
• 支持一芯多屏、多屏互動；
• 支持整車OTA；
• 支持域控制器之間以及域控制器與主機之間可以通信、數據共享及功能協作。

四、?產業角色 OEM、Tier1、Tier2、Tier0.5、Tier1.5

汽車產品的研發生產是由車企、系統集成商以及零部件供應商共同參與的。OEM、Tier1、Tier2是最常聽到的角色。

簡單介紹下三者的關系：OEM是指整車廠，也叫主機廠。比如奔馳、寶馬、北汽、上汽、蔚來、小鵬……這些廠家。Tier1是指一級供應商，直接跟OEM簽訂合同。Tier2是指二級供應商，跟Tier1簽訂合同。

需要著重介紹的是當前新興的Tier0.5、Tier1.5

過去的傳統汽車供應鏈，是一個自底向上的供應商模式，從Tier 2零部件給到Tier1進行集成設計，再到OEM整車廠進行設備生產。現在新興的自動駕駛、智能座艙、算法服務服務商參與進來后，產業的合作形態正在出現細分、交叉與耦合，從而出現了Tier0.5\Tier1.5這樣的供應商概念。

例如長城的仙豆智能、吉利的億咖通等公司，他們從股權關系上講，往往隸屬于主機廠；從業務上講往往又是獨立的，為兄弟OEM公司提供產品、服務、數據支持，這種離OEM比Tier1更近的公司，被稱為Tier 0.5。

而隨著智能融合的趨勢加速，Tier2提供的單一零部件，已經無法滿足Tier1和OEM的更系統化、更融合的方案需求。尤其是自動駕駛和視覺領域，應運而生了一大批創業公司，這些新興的AI技術公司不光提供單純的視覺感知產品方案，還會提供到集成化的決策方案、融合策略以及智能化控制等一系列產品形態。

比如基于視覺感知技術和傳感器融合方案的ADAS輔助駕駛系統、自動駕駛系統、HUD融合控制等集成化的車輛智能化升級方案。我們一般這類定位的企業理解為Tier1.5,它們在產業鏈中的價值，是擬合了Tier2和Tier1之間的Gap。

為什么要在本文講上面這個供應鏈呢？這是因為我們下面要講的汽車智能化平臺，誕生的一個重要原因就是要融合、協同這些產業關系。

五、汽車智能化基礎平臺

鑒于汽車智能化需要OEM、Tier0.5、Tier1、Tier1.5、Tier2這么多的企業協同，在面對以上這些模塊的集成和應用時，如果沒有統一的、通用的軟硬件基礎平臺，那么，不同的芯片、系統、應用、設備供應商與主機廠在技術路線、設計理念、數據權利等方面就會存在沖突，產業協同難度會越來越大，同時也造成重復投入資源。

為此，構建一個整合主機廠和各類供應商的產品、資源、服務的通用軟硬件平臺就顯得尤為必要和重要。

智能化基礎平臺屬于汽車智能化產品開發的中間產品平臺，包括硬件平臺、系統軟件和功能軟件三個部分。

1. 硬件平臺由異構芯片組成，并采用模塊化設計，是平臺的基礎；
2. 系統軟件由設備管理程序、操作系統、基礎服務軟件（如協議棧）等組成，是保證系統運轉的核心；
3. 功能軟件運行在系統軟件之上，主要用于實現平臺各類基礎服務，為應用程序的開發提供支撐。

在智能汽車的技術體系中，智能基礎平臺定位為車內外互聯、人機交互的中樞，支撐智能汽車的動態地圖、云控、計算平臺等系統應用的開發，主要功能包含：

1. 網聯通信：具備多模式的通信能力，實現車輛自身數據與環境以及云端數據的傳輸；
2. 智能交互：提供應用層APP與車輛底層數據的接口，服務于計算平臺及車載APP功能的開發和實現；
3. 多模式定位：提供多模式、緊耦合的高精度定位服務能力；
4. 數據標準化：提供車輛異源、異構數據的標準話管理及對外服務接口等。

六、智能化基礎平臺架構設計要求

智能化服務平臺基于通用的硬件平臺、軟件框架和標準規范接口，同時使用車內傳統網絡、以太網、CAN總線和車外網絡，根據各個項目的需求，指導硬件平臺設計，搭載通用的系統架構和系統軟件以及應用框架軟件，再配合安全解決方案和工具鏈。從而向上支撐智能化體驗的產品開發，支撐最終的產品交付，如下圖。

七、智能化基礎平臺架構的核心內容

1. 異構分布硬件架構

硬件架構是異構芯片板集成的基礎，硬件架構需要支撐芯片選型靈活、可配置擴展、算力可堆砌等要求。硬件主要包括智能交互單元、通信單元、網關單元。

智能交互單元實現傳感器及交互類硬件的數據處理，包含多個SoC。隨著座艙信息娛樂功能的豐富，音頻、影像、屏顯、車內Iot設備的連接，智能Soc的集成度也越來越高，CPU以及GPU的處理能力也在不斷加強。

通信單元實現互通互聯，包含GSM/GPRS/C-V2X、GPS、WIFI以及藍牙等的無線連接。

網關單元要保障座艙域內安全可靠的數據傳輸、內置存儲和常用網關接口。網關接口包括車載以太網（ETH）、控制器局域網（CAN、CANFD）、本地互聯網（LIN）和FlexRay等接口。同時網關單元還要具備硬件安全模塊（HSM）和安全的OTA升級。

2. 車載操作系統

車載操作系統側重與人與車、車與車、車與互聯網的信息交互和交互體驗，是智能化和網聯化的基礎。

車載操作系統是指運行于車載的專用中央處理器，基于車身總線系統和互聯網服務，形成的車載綜合信息處理系統，能承載3D導航、實時路況、輔助駕駛、故障監測、車輛信息查看、車身控制與設置、藍牙電話、WiFi互聯、在線娛樂以及TSP服務等一系列應用，為駕乘人員提供娛樂、導航、通信以及駕駛服務等各項服務。

車載操作系統包含系統層、服務層和框架層的整體基礎軟件框架。

目前在體驗端會發現，艙內多應用融合以及大數據分析，逐漸成為智能座艙系統迭代方向。如合儀表展示、前后排信息娛樂、座艙控制、ADAS、APA等多項服務，在體驗上逐步聚合。

3. Adaptive AutoSAR

Adaptive AutoSAR 是一種適用于高級自動駕駛的軟件架構平臺，提要提供高性能的計算和通信，提供靈活的軟件配置，支撐應用的更新。

Adaptive AutoSAR 的主要架構分為硬件層、ARA（AutoSAR Run-timeFor Adaptive實時運行環境）以及應用層。

應用層包含的應用程序模塊（AA）運行在ARA之上，每個AA以獨立的進程運行。ARA由功能集群提供的應用接口組成，他們屬于自適應平臺。自適應平臺提供Adaptive AutoSAR 的基本功能和標準服務。每個AA可以向其他AA發生服務?；谶@種架構，整車的功能之間可以解耦。

4. 分布式通信

在智能基礎平臺里，多個分布的信息源與多個接收這些源的分布網絡節點構成了異構分布式網絡。其要求通信具備高效率、實時性、高安全性。

目前解決異構分布式系統之間的互聯和互操問題通常采用中間件技術。數據分布服務DDS（Data Distribution Service）滿足多種分布式實時通信要求。DDS屬于通用概念。車載操作系統需要建立跨多單元、高速、高效的DDS機制，DDS可采用發布/訂閱架構。

5. 車載移動通信

車載移動通信主要是指車內通信、車際通信、車云通信，實現本地數據間、本地數據與環境數據、本地數據與云端數據的傳輸和交互。通過數據的深度融合，支撐智能座艙、自動駕駛、行車控制以及在線娛樂的等需求。

一般按照應用場景可分為覆蓋中、短距離的車內通信系統；中距離的無線通信系統（如V2X），其中V2X可以細化基于4G LTE、基于5G NR的技術。在對應的產品服務上，4G主要解決主動安全問題，即車車、車人、車路之間的信號傳輸，5G可以在4G的基礎上增加車輛的編隊行駛、傳感器數據融合、遠程駕駛、駕駛服務等新場景。

車輛本身的毫米波雷達、攝像頭、采集車輛周邊的環境，另外通過V2X獲取更多豐富的環境參數，如十字路口、斜坡信息、道路狀況等，形成更多技術認知，提升主動安全性。

比如V2V車車提供的防碰撞預警系統，車輛之間的安全距離可以進一步縮短；通過V2I車路獲取的交通管制信息，可以控制車輛的速度和加減速的時機；V2P車人可以保障形容安全……

6. 面向服務的基礎架構

SOA（Service-OrientedArchitecture）是一種基于業務實現的粗粒度松耦合的面向服務的分布式架構，即實現業務和技術的分離，又實現業務和技術的自由組合。

以位置服務為例，很多車內應用會用到位置信息，像天氣、拍照、導航，這些應用根據自身服務有不同的需求，對位置信息的處理各不相同，SOA就可以很好地解決這個問題。

智能汽車是一個跨行業、多領域技術高度融合的產品，技術體系復雜、產業鏈常，總體規模龐大，在產品技術規劃時需要考慮監管、資源整合、多方協同的要求。

智能化基礎平臺便是統籌和融合不同行業參與者而產生的一個結果。除此之外，智能汽車還包含信息安全基礎平臺、高精動態地圖基礎平臺、云控基礎平臺、計算基礎平臺。鑒于我本職為智能座艙產品經理，對于其他四個平臺了解甚少，暫不擴展。

后續文章，開始介紹一些具體模塊的產品設計和落地。

本文由 @賽博七號 原創發布于人人都是產品經理，未經許可，禁止轉載。

題圖來自Unsplash，基于 CC0 協議