当今，智能汽车已成为环球汽车财富的计谋发达目标，汽车技巧与工程重点慢慢从古板硬件层面移动到软件层面，软件界说汽车成为来日汽车发达的首要趋向。本文中通过

当今，智能汽车已成为环球汽车财富的计谋发达目标，汽车技巧与工程重点慢慢从古板硬件层面移动到软件层面，软件界说汽车成为来日汽车发达的首要趋向。本文中通过比较说明古板汽车与软件界说汽车，提出软件界说汽车整车拓荒、整车物理构造和整车音信构造，以及技巧体例。

枢纽词：软件界说汽车；技巧体例；整车拓荒；整车物理构造；整车音信构造序言：新一轮科技革命和财富改变旭日东升，行动新技巧集成运用最佳载体之一的汽车正加快向智能化转型，智能汽车已成为环球汽车财富发达的计谋目标。

整车电子体系成效庞杂度呈指数级上升，软件占比陆续增大。稀有据显示，2010 年主流车型约含1 000 万源代码行数，而2016 年到达约1.5 亿行。2018 年软件约占D 级车或大型乘用车整车价钱的10%，据摩根士丹利估算，来日软件价钱占比将到达60%足下。整车技巧与工程重点正从古板硬件层面移动到软件，公共汽车透露，软件更始将占来日汽车更始的90%足下。

车辆架构正朝着以通用筹算平台为基本、面向效劳架构的目标发达。来日车辆分别化将更众显示正在软件和进步电子技巧赋能的用户交互界面和体验层面，软件将鼓动汽车技巧改正，引颈产物分别化。软件界说汽车（software defined vehicles，SDV）是局势所趋。

软件界说汽车全部是指正在模块化和通用化硬件平台支柱下，以人工智能为重点的软件技巧决议整车成效的来日汽车。软件界说汽车成效的增添与升级可通过软件的长途摆设与更新来告竣，汽车硬件将成为模块化、通用化的平台和资源池，支柱整车软件众样化拓荒与摆设。软件界说汽车已惹起业表里寻常眷注，但尚未有文献提出软件界说汽车的整车拓荒、整车物理构造、整车音信构造，软件界说汽车技巧体例也无明了架构。本文中提出软件界说汽车整车拓荒、整车物理构造以及整车音信构造，并总结提出软件界说汽车技巧体例。本文实质构造如下：第1 章争论软件界说汽车整车拓荒；第2 章争论软件界说汽车整车物理构造；第3章争论软件界说汽车整车音信构造；第4章提出软件界说汽车技巧体例；第5章举行总结。整车拓荒流程界定一辆汽车从观念计划经历产物计划、工程计划到创制、结尾转化为商品的总共进程中各交易部分的义务和举止，是修筑汽车研发体例的重点。古板汽车拓荒流程寻常包蕴筹办阶段、观念计划阶段、工程计划阶段、样车试验阶段和量产阶段。目前，国际汽车厂商的研发流程已有成熟模板，图1显示了通用汽车的环球整车拓荒流程。

软件拓荒比重将大幅增添。据摩根士丹利揣度，来日软件价钱占比也许达60%足下。另外，公共汽车透露，到2030 年软件拓荒本钱将占整车拓荒本钱的一半足下。软硬件拓荒解耦，但陆续协同，如图2 所示。软件界说汽车通过软硬件拓荒的有用解耦与陆续协同，使软件拓荒、验证、交付等不依赖于整车硬件拓荒进度，正在拓荒各个阶段都能即时开释软件产物。

硬件拓荒向架构化、模块化、器械箱政策趋向发达，如图3所示。此刻国表里要紧车企正在整车拓荒上都看重发达平台化，将差异产物的子体系、零部件通用化。架构化、模块化的观念则基于平台化，当平台数目过众时会导致冗余虚耗，通过考虑平台间的闭联，造成同一架构整合各平台。平台化的观念注重于物理上的共用零件，而架构化的观念注重于计划进程上的同手法和创制进程中的模块化。器械箱政策则是指非论车辆尺寸和功能，种种车型都可能通过已有整车拓荒器械箱内的模块集成拼装构成。

从拓荒政策与汽车等第的闭联角度来看，平台化是单汽车等第的协同增效，底盘件共用等政策化仅合用于特定汽车等第的拓荒，架构化和模块化合用于众汽车等第的拓荒，器械箱政策则掩盖全豹汽车等第的拓荒需求。用户需求导向的定制化拓荒。软件界说汽车将从简单交通器械蜕化为用户的第三存在空间，整车拓荒将愈加看重用户需求，以用户需求为导向。总体上，软件界说汽车整车拓荒流程是双闭环拓荒流程，蕴涵车辆拓荒与软件迭代两个层面，如图4 所示。车辆拓荒要紧是指新车的拓荒阶段，总体上蕴涵筹办阶段、观念计划阶段、工程计划阶段、样车试验阶段、量产阶段等；软件迭代要紧是指正在用户利用阶段，通过交互评议数据搜聚、用户画像修筑指引软件拓荒，诈骗OTA 长途升级等技巧举行软件长途更新迭代。

软件界说汽车整车拓荒流程造成双闭环，第一个闭环是指通过交互评议数据搜聚、用户画像修筑可指引新车拓荒，另一个闭环是指用户利用阶段可能借助OTA技巧告竣软件陆续更新迭代。正在车辆全人命周期中，软件迭代进程陆续举行，是以整车拓荒也成为具备人命力的陆续拓荒进程，直至车辆报废。古板汽车整车拓荒形式是一种V 型拓荒形式，如图5所示。V型左侧涵盖需求说明，右侧对应模块测试，可正在软硬件模子无缺修筑前实行集成测试计划计划，并有用确保测试手法与对应模块的兼容性，高效定位测试题目。但古板V型拓荒形式中“整车-体系-子体系-软硬件”的拓荒计划按次部分于有明了需求导向的整车拓荒，难以符合软件界说汽车成效急速迭代的需求。

软件拓荒对软件界说汽车整车拓荒形式的修筑举足轻重。古板迭代式软件拓荒形式下，每一次迭代都遍历需求说明、说明计划和测试等流程，并发作最终产物的一个子集。众期不间断的迭代使产物更符合众变的需求。另外，灵巧拓荒、螺旋式拓荒等软件拓荒形式也能擢升软件产物的拓荒效能。软件界说汽车整车拓荒形式如图6 所示，将连接古板软件拓荒和整车V 型拓荒形式的好处，具备急速迭代、陆续集成、并行拓荒、众平台合用及用户特性化等特征。软件界说汽车拓荒形式中，首进步行体系解耦说明，将整车解耦为子体系举行需求说明，然晚生入陆续集成拓荒阶段，遵照“计划-拓荒-测试-颁发”轮回往返举行，陆续将软硬件集成至体系主干上，最终实行颁发。正在陆续集成拓荒阶段，各种拓荒器械平台如CarSim、PreScan、CARLA 等的合用性可使整车拓荒效能大大擢升。

整车加入利用后，按照用户反应状况举行急速迭代，再次遍历“体系需求说明-陆续集成”的流程并通过OTA技巧实行成效颁发。软件界说汽车整车拓荒形式经受了古板软件拓荒形式的上风，通过并行拓荒、陆续集成，高效诈骗众拓荒器械平台的上风，可极大擢升整车体系的拓荒和测试效能。同时，诈骗急速迭代的软件拓荒形式可利用户特性化需求取得最大水平的知足，使整车拓荒贯穿全产物利用周期。整车物理构造全部是指车辆中的物理硬件死板构造，蕴涵动力体系硬件、底盘硬件、传感器、左右器、推行器、车身和座舱等。

发起机是古板汽车的心脏，为汽车供给动力。底盘有劲支承、安设发起机及其各部件、总成，造成汽车的全体制型，承袭发起机动力，确保寻常行驶。电气配置有劲起动左右、点燃左右、照明与信号体系、电动辅助左右等，要紧蕴涵蓄电池、发电机、起动系、灯光与信号体系、音信显示体系、辅助电气体系、电子左右体系等。车身蕴涵车窗、车门、驾驶舱、旅客舱、发起机舱、行李舱等。软件界说汽车整车物理构造要紧蕴涵动力体系、境遇感知体系、决议筹办体系、左右体系、智能座舱等。值得注意的是，软件界说汽车整车物理构造具有可被界说性与可被界说级别。软件界说汽车整车物理构造行动通用化的硬件资源池，援手种种软件成效的告竣。软件界说根据软件成效品种、庞杂度的差异具有差异级别，进而对整车物理构造的哀求差异，于是整车物理构造可被软件界说。整车物理构造的可被界说级别越高，整车能援手越众、越庞杂的软件成效。从整车拓荒角度来看，整车物理构造的可被界说级别将成为一个拓荒选项，或许针对差异需求的用户群体举行特意拓荒，督促整车硬件拓荒的定制化。

近年来，众国赓续出台禁售燃油车或援手新能源汽车的计谋，电动化具有督促能源众样化、提升能量转换效能、具备更大减排潜力等好处，是汽车动力体系的来日发达趋向。正在我国，新能源汽车蕴涵纯电动汽车、插电式混杂动力汽车与燃料电池汽车。比拟古板汽车以发起机为主的动力体系，来日软件界说汽车将以上述电动化动力体系为主。

主动驾驶技巧是车辆智能化的重点显示，要紧蕴涵境遇感知、决议筹办和车辆左右3 大个人，软件界说汽车整车物理构造将涵盖境遇感知体系、决议筹办体系和左右体系。

境遇感知体系要紧蕴涵车身状况感知、交通状况感知、车辆同全豹交通插足者（vehicle to everything，V2X）网联通讯等。

车身状况感知要紧有车辆速率、角度传感器、组合导航体系等，通过传感器获取车辆及时运转状况，并行动输入音信供给给后续模块。

交通状况感知要紧蕴涵种种境遇感知传感器，如相机、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等。众种传感器可通过数据调和技巧制服简单传感器缺陷，擢升感知归纳功能。

V2X网联通讯使自车或许与外界车辆（车车通讯，vehicle to vehicle，V2V）、道道措施（车道通讯，vehicle to infrastructure，V2I）、行人（车人通讯，vehicle to pedestrian，V2P）等举行通讯。V2X 网联通讯夸大车辆、道道和利用者3 者之间的相干，通过及时获取交通音信，擢升安适性和效能。

决议筹办体系硬件要紧是高功能的筹算单位，如CPU、GPU、FPGA、ASIC 等。车辆内行驶进程中，筹算单位有劲及时处置传感器搜聚的数据。

正在主动驾驶算法初研阶段可采用工控机集入彀算。其集结式筹算架构有利于初期算法研发，但体积大、功耗高、不适于量产的差错也节制了进一步的运用。

嵌入式域左右器是合用于算法较成熟后的主动驾驶筹算处分计划。软件界说汽车内部筹算量明显增大，通过将汽车划分为成效域，各域包蕴一个域左右器有劲该域的筹算，可淘汰各模块及成效间的互相扰乱，擢升安适性。

另外，调和固化的算法筑制专用芯片，可有用集成传感器和算法，直接处置原始数据，从而减轻后端筹算平台的筹算负荷，消重芯片功耗。

左右体系有劲左右车辆速率与转向，使车辆跟踪预先筹办的速率弧线与希望途径。古板左右手法蕴涵PID 左右、滑模左右、隐隐左右、模子预测左右、自符合左右、鲁棒左右等。

与古板车辆比拟，线控技巧将被更众地用来左右车辆转向、制动、油门等，其要紧特性是推行机构与专揽机构没有直接的死板联贯，驾驶员的驾驶妄图将直接转换成对应的电信号驱动推行机构的精准运动。线控体系技巧哀求对底盘举行线控改装，目前已具备自符合巡航左右、危机制动、主动泊车等成效的车辆可借用原有体系而不必过众改装，通过车载汇集即可告竣左右。

来日汽车座舱具备成为用户的第三存在空间的宏壮潜力。新一代通讯技巧、人工智能、大数据、人机交互、汽车芯片与操作体系等技巧先进将激动智能座舱不休发达，成为软件界说汽车整车物理构造的首要构成。

整车音信构造全部是指车辆中涉及车表里音信通讯、软件成效等的构造，蕴涵整车电子电气架构和车载汇集、软件架构、车联网等。

软件界说汽车整车音信构造自下而上可分整车电子电气架构及车载汇集、软件架构和车联网等3层，如图8 所示。整车电子电气架构与车载汇集支柱车内音信通讯，软件架构告竣全部软件成效，车联网则告竣车内网、车际网与车载搬动互联网的调和。

第1 代散布式电子电气架构采用点对点的链接办法，第2 代散布式电子电气架构告竣了成效模块化，第3 代散布式电子电气架构增添了中间网闭，告竣更寻常的差异成效子体系之间的通讯，如图10所示。

ntroller area network，CAN）是汽车专用总线程序，要紧用于左右数据传输，是目前正在汽车行业运用最寻常的程序。当地互联汇集（local interco

nnect network，LIN）是一种低本钱通用串行总线，要紧用于车门、天窗等左右。面向媒体的体系传输总线（media oriented system transport，MOST）要紧用于众媒体流数据传输。FlexRay 车载汇集要紧用于容错境遇下的线左右动等底盘体系运用。

散布式电子电气架构使汽车财富发作了宏壮改变，但目前该架构的差错和部分性也越来越显着，如ECU 底层代码兼容性差、代码冗余、代码复用性差、庇护更新难题等，另外，软件界说汽车对高带宽与低延迟的需求明显增进，此刻总线汇集已不行知足需求。

目前正正在发达中的新一代电子电气架构是基于域左右器和以太网通讯汇集的集结式电子电气架构，如图11 所示，这种架构可改进古板电子电气架构及车载汇集的题目，符合软件界说汽车需求。

ntrol unit，DCU），域左右器集成了庞杂且相对集结的成效，并集成了网闭成效。域左右器的重点上风是其芯片筹算材干的大幅擢升，庞大的筹算材干使域左右器或许接受域内ECU 的音信筹算处置成效，集结汇总、同一处置运算ECU 的数据音信，并将处置后的数据音信发回给ECU推行，这也将督促擢升ECU的整合水平。

基于域左右器的集结式电子电气架构利用以太网行动主干通讯汇集，正在域左右器下面可保存如CAN、LIN等古板车载汇集以太网，以俭仆本钱。

以太网具备高带宽，采用精巧的星型联贯拓扑，每条链道可专享100 Mb/s及以上的带宽。以太网程序绽放、容易，符合来日汽车与外界洪量通讯和汇集联贯的发达趋向。以太网精巧、带宽可扩展，适合联贯各个子体系，督促车载体系的汇集化运营治理。以太网或许消重期间、坐蓐和效劳本钱，督促财富落地。

基于域左右器的集结式电子电气架构和基于车载以太网的车载汇集或许知足软件界说汽车对音信处置筹算材干、汇集带宽的新需求，告竣高算力，支柱软件运用陆续升级，并加强与云端配合的散布式筹算材干。是以，基于域左右器的集结式电子电气架构和基于车载以太网的车载汇集很适合成为软件界说汽车的电子电气架构与车载汇集。

古板汽车电子体系的软件和硬件耦合正在沿道，ECU 软件的拓荒测试依赖于硬件，导致拓荒测试难度较大、精巧性很差。

基于此，AUTOSAR Classic 程序被提出，可知足日益庞杂的汽车软件需求，正在差异的硬件平台上利用近似的软件计划，共享软件组件。

AUTOSAR Classic 采用分层体例架构，正在微左右器层上分为3 层，即运用软件层、中央件RTE、基本软件，如图12所示。

AUTOSAR 分层体例架构告竣了软硬件模块独立。中央运转境遇RTE 有用间隔了上基层软硬件，擢升了软件拓荒测试效能。

面向主动驾驶技巧的电子电气架构哀求装备具有高功能筹算材干的左右器，此刻左右器的算力及通讯的带宽均需宏壮升级。高功能筹算材干（高含糊量，高通讯带宽）除了需求硬件架构上如异构众核处置器、GPU加快等援手，也需求适配新的软件架构来援手跨平台的筹算处置材干、高功能微左右器的筹算以及长途诊断等。另外，V2X 通讯运用涉及动态通讯及洪量数据的有用分派，哀求软件架构或许援手云交互以及非AUTOSAR体系的集成。

AUTOSAR Classic 无法符合这些新需求，是以正在其基本上又展示AUTOSAR Adaptive，基础架构如图13 所示，要紧蕴涵运用层、运转层、基本效劳层。

AUTOSAR Adaptive 面向高功能筹算处置器架构，其硬件层的算力更高，具有更高的含糊量。正在确保安适等第、消重小个人及时性的状况下，可知足非及时性的架构体系软件的需求，并大大提升了高功能筹算处置材干，援手大数据的并行处置、智能互联运用成效。

AUTOSAR Classic 及AUTOSAR Adaptive 架构针对差异的运用场景可告竣共存和配合，来日汽车很也许采用包蕴AUTOSAR Classic 以及AUTOSAR Adaptive的异构软件架构。

软件界说汽车软件架构如图14所示。软件界说汽车软件架构将经受AUTOSAR Classic 与AUTOSAR Adaptive的好处，既援手高安适性、高及时性运用场景，又支柱大数据并行处置、高功能筹算运用场景。正在构造上延续软件分层架构，遵照处分计划设定、软件拓荒需求的差异，筑立差异的观念层。

软件界说汽车的中央件将督促运用步调与硬件判袂，负担车辆重构、软件安设升级的成效，激动软件笼统化和虚拟化，激动汽车向面向效劳的架构蜕化。

软件界说汽车底层操作体系对车企来说具有首要的计谋位置，来日缺乏己方操作体系的车企也许只可成为代工本质的企业。

软件界说汽车正在车端将朝着所有主动驾驶的智能网联汽车目标发达，如图15 所示，智能网联汽车属于智能汽车与车联网的交集，是以车联网将成为软件界说汽车整车音信构造里的首要一环。

车联网是指车辆物联网，是物联网技巧运用于智能交通界限的产品。车联网可告竣车与车、车与道、车与人、车与效劳平台之间的全方位汇集联贯，周到擢升汽车智能化水准。

本节提出软件界说汽车技巧体例，如图16 所示，软件界说汽车技巧体例总体上蕴涵整车物理构造、整车音信构造、整车成效层、软件拓荒、硬件拓荒、评议体例等。

整车物理构造层要紧蕴涵电子硬件、车辆硬件等，整车物理构造层行动模块化、通用化的平台和资源池，为整车音信构造以及整车成效层供给底层援手。软件拓荒进程看重用户说明、灵巧拓荒、定制化拓荒等，要紧诈骗OTA 等技巧举行软件长途摆设与更新。整车音信构造蕴涵车联网、软件架构、整车电子电气架构及车载汇集。软件架构为分层架构，蕴涵运用软件层、中央件、基本软件层等。整车成效层包蕴全部的整车成效，如音信文娱成效、智能人机交互、主动驾驶成效、体系更新升级等。用户利用进程中，可通过评议体例对整车成效举行评估，蕴涵主观评议与客观评议等。通过用户说明与评议数据反应，连接人工智能与大数据说明等技巧，举行用户画像修筑，进一步指引软件拓荒。

软硬件正在构造上和拓荒上均告竣了有用解耦。正在总共进程中，整车成效的界说与告竣要紧通过软件驱动，整车物理构造不再与某个特定成效集成绑定，而是被笼统成可能被软件和效劳共享的资源池，从而使汽车由软件来界说。

总体上，软件界说汽车技巧体例具备以下枢纽特征：整车软硬件的解耦性、整车物理构造的通用支柱性、整车物理构造的可被界说性、整车成效的软件界说性、整车软件的可长途迭代升级性和交互与评议的数据可采性。

整车物理构造的通用支柱性是指整车物理构造成为模块化、通用化的平台和资源池，具备支柱整车软件众样化拓荒与摆设的材干。

整车物理构造的可被界说性使整车物理构造按照其软件界说水平的差异而差异，可被界说级别成为拓荒选项，使整车物理构造具备精巧性和可定制性，以知足众样化需求。

整车成效的软件界说性是指整车成效将要紧由软件来界说和告竣，也即软件界说汽车的基础寄义与目的。

整车软件的可长途迭代升级性是指软件可通过OTA 等技巧告竣长途迭代升级，从而改革产物利用形式以及整车拓荒形式，使汽车具有全周期人命力。

交互与评议的数据可采性是指或许搜聚用户交互与评议体例数据，告竣用户说明，知足特性化定制需求。

软件界说汽车是局势所趋，本文平分析提出软件界说汽车整车拓荒、整车物理构造和整车音信构造，并总结提出软件界说汽车技巧体例。

正在软件界说汽车技巧体例中，软件界说汽车双闭环拓荒流程与并行拓荒形式长远浸透软硬件拓荒，使汽车成为具有人命力的产物，使整车拓荒正在车辆全人命周期陆续迭代举行，整车物理构造与整车音信构造告竣有用解耦，整车成效的界说与告竣要紧通过软件驱动，整车物理构造不再与特定成效绑定，而是被笼统成可能被软件和效劳共享的资源池，支柱软件众样化拓荒与摆设，从而告竣汽车由软件界说。

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