2022中国汽车论坛｜刘威：基于开放SOA架构的自动驾驶域控制器

2022年11月8日至10日，由中国汽车工业协会主办的第十二届中国汽车论坛在上海嘉定举行作为党的二十大后汽车行业的首次盛会，本届论坛以凝心聚力，蓄势待发为主题，设置了一场闭门峰会+一场会议论坛+16场主题论坛以汽车产业高质量发展为主线，与行业精英一起落实新精神，研判新形势，共商新举措其中，11月10日下午，主题论坛12:跨界融合，使能自动驾驶落地，东软睿驰副总经理刘伟通过视频发表了精彩演讲

以下为现场演讲实录:

感谢中汽协的邀请，很荣幸出席2022中国汽车论坛我是东软睿驰汽车科技上海有限公司的刘伟，很高兴有机会和同行，专家们分享交流

我今天演讲的题目是基于开放式SOA架构的自动驾驶域控制器。

在介绍自动驾驶领域控制器之前，我们先来看看自动驾驶行业的发展趋势。

从整车的E/E架构来看，逐渐向域控制发展过去我们可以看到传统汽车有上百个ECU来完成一些汽车功能现在逐渐转向三域控制，向自动驾驶，智能驾驶舱，底盘动力进化未来还将向客舱驾驶一体化和中央计算单元进化

从软件架构的演进来看，最初的单片架构，分布式架构逐渐向SOA，微服务架构演进。

单体架构是传统汽车常见的架构，根据不同的硬件形式分别定制它有自己专有的软件架构，更面向流程，满足单一功能伴随着汽车集中化程度的逐步提高，单片架构已经不能满足多功能集成开发和灵活部署的要求因此，它过渡到面向对象的分布式体系结构，也称为垂直体系结构未来，伴随着中央计算单元的发展，为了在满足车辆的SOP后，灵活方便地提供更多新的功能服务，软件架构开始向SOA架构和微服务架构演进

然后从车辆智能化的需求出发，传感器也在逐步升级我们可以看到，从自动驾驶的级别，包括L1级别到L5级别，传感器配置的数量和方案也伴随着自动驾驶级别的不同而变化最多在L4，L5级别之后，整车传感器数量已经进化到30—40个

从自动驾驶的技术要求来看，它还处于不断的变化中，在这里我们可以看到几个重要的变化从传感器的变化来看，过去行车和停车的传感器是分开的我们看到在越来越多的高级自动驾驶中，行车和停车传感器的分工已经逐渐模糊开车时，驻车传感器也发挥作用那么传感器功能的通用化逐渐成为未来的发展趋势

此外，从发展形态来看，过去软硬件一体化提供整体解决方案的产品，已经逐渐过渡到大域控制，中心计算的软硬件分离的发展模式未来，软硬件分离将成为未来整个发展的发展趋势从职能分布来看，正在向集中化整合过去，这种分布式功能单元已经逐渐集成到域控制和中央计算中

从供应商和主机厂的合作模式来看，也有不断变化和演变的趋势特别是从过去的黑箱，封闭发展到白箱或灰箱开放发展过去一个供应商和两个供应商合作完成的一个产品，逐渐变成多个功能提供者合作提供不同功能进行开发的方式

从数据的方式来说，过去因为有些数据很少上传，最多是一些触发数据，比如存储在云端的EDR数据，为函数的使用提供一些辅助事实上，我们可以看到，伴随着自动驾驶功能水平的提高，越来越多的数据驱动开发方式逐渐演变为一种新的开发方式还突出了一个新的需求，就是信息安全的需求，功能安全的需求，包括数据脱敏，一些新的安全需求如OTA应运而生

此外，我们可以看到，伴随着自动驾驶域控制器功能水平的提升，其计算能力也在逐步提升从过去的几个top到几十个top，甚至现在的几百个top，几千个top，越来越多的域控制器需要通过多核，异构的方式提供如此大的计算能力来支持这些越来越复杂的功能因此，开发控制器的难度也陡然上升

从自动驾驶的发展模式中，我们可以看到越来越多的变化开始出现以前是主机厂提供需求，供应商完成功能和产品的开发现在，我们可以看到越来越多的OEM厂商在构建自己的软件来参与整个产品的初步设计多方联合开发的方式正在改变整个汽车生态圈的面貌

我们可以看到，过去是典型的扁平化开发，各个功能硬件独立开发基于信号的架构在设计之初就已经被锁定，但实际上我们可以看到越来越多的停车导航一体化的新产品形态，越来越多的采用立体化开发，软件架构横向分层开放同时，面向服务的灵活扩展和部署，过去单一的ECU现在越来越多地被集成ECU所取代从底层软件到中间件，再到上面的功能应用，分层的方式越来越明显

尤其是面对中央计算时，越来越复杂的功能和应用被解耦，多维立体的发展成为未来明显的发展趋势。

近两年来，人们一直在谈论软件定义汽车的模式事实上，我们可以看到，汽车消费市场的需求不断推动着软件定义汽车SDV的变革，从而为消费者提供更多更好的多元化智能体验智能体验的落地需要一个开放迭代的SOA架构，既能实现软件与硬件的分离，又能为上面提到的新型合作开发模式提供实现基础

可以看到一个典型的软件定义车的SOA架构，自下而上，硬件到适配工厂实现软硬件分离，以区分不同硬件的差异有一个标准化的AUTOSAR软件，有一个通用的基础中间件来支持不同功能域的开发，有一个功能域中间件来屏蔽不同功能应用的一些差异化开发在顶层，它可以支持服务和灵活迭代的业务层，包括自动驾驶，车辆控制和驾驶舱的应用这也是OEM厂商吸引终端用户的一个重要的个性化，差异化应用开发层

在这里，我们还总结了开放式SOA架构的一些特征包括SOA，其中我们提到了不同的通信，共享的设计和组件来实现软硬件的分离这里是一个自我进化的架构，满足功能安全和信息安全的要求同时，它应该是一个能够实现端云联动，支持跨域的集成架构，能够实现不同服务的发布和订阅

根据上面提到的趋势和要求，一个好的自动驾驶领域控制器的架构应该是安全的，软硬件分离的，面向服务的，开放的，面向开发者的，能够自我进化的，多功能通用化的传感器。

下面简单介绍一下东软睿驰自动驾驶的SOA软件架构。

整个架构分为三层:硬件层，软件平台层和服务应用层。

我们通过NeuSAR实现软硬件分离，通过服务应用层提供服务APP，通过配置实现传感器服务，自动驾驶服务，视频服务，场景服务其中，场景的服务用于自我进化，并嵌入了一些corner case模型自动驾驶数据收集机制来处理长尾问题

在软件平台层，采用面向服务的思想，封装各种组合服务，实现跨平台操作系统和跨车辆控制在这里，我们可以看到一些典型的功能模块，如框架，核心，模块和EAL同时，我们还提供信息安全模块，包括安全启动

下面我们一步步介绍全平台层的自动驾驶专用中间件。

框架主要负责为服务APP和模块提供一些运行环境，以及实体间的通信，包括一些服务管理，模块管理，故障管理，模式切换管理等等。

EAL的自动驾驶专用中间件封装了一些底层环境，包括底层硬件，操作系统，车辆环境和云互联，因为这些东西是差异化的不同的车型，不同的主机厂可能会采用不同的操作系统和车载环境，通过我们的EAL封装来提供服务，从而保证更好的软硬件分离

在核心模块中，我们实际上是来为一些通用服务定义一些真正为我们外部环境部署的结构，同时提供自动驾驶系统的通用功能一般功能包括资源管理，坐标变换，AI和高性能处理，包括一些ADAS项目ADAS项目包括数据记录的管理，一些诊断服务的管理等等

除此之外，我们还在模块中提供了自动驾驶开发的一些基本模块，包括感知，地图定位，规划和控制我们提供不同的开发工具，产品和一些售后服务包，可以帮助我们开发者更专注于应用层的开发

同时，我们还提供了两种不同的架构一个是轻量级对于功能相对简单，成本敏感的用户，采用左轻量级架构我们在域控制内整合通信方式，形成以数据流为核心的软件架构在域外通信时，我们可以使用一些/IP方法例如，我们可以通过某种/IP方法与驾驶舱，BCM和T—BOX进行通信

我们内部集成了多种通信方式，也可以实现数据和数据提供者的解耦数据使用者不需要关心数据是谁提供的，或者用的是哪种通讯方式，只要用它的数据就好我们封装了感知定位的一些算法，做了一些服务，方便升级更换全车域架构，根据云端发布的规则，由触发器触发，可以按需上传数据

另外，对于一些功能复杂，自动驾驶水平较高的域控制，可以采用右边更可靠的架构对外，我们支持一些/IP和DDS协议，可以根据整体需要进行配置内部采用DDS提供更好的数据服务质量，满足自动驾驶复杂场景的需求我们通过DataBankAPI统一发布和订阅不同地点的数据，实现软件的灵活部署

在软硬件分离的层面，东软睿驰提供了基础软件NeuSAR来实现自己SOA的设计NeuSAR也是2111的最新版本，符合最新标准我们可以使用协议栈进行SOA通信，包括机器内部和机器之间的通信服务像我们典型的ARA—COM，协议栈，功能安全，网络安全等服务，包括S2S，模块都可以标准化的方式提供

我们面向功能安全的软件还在不同的软件模块和算法中嵌入了功能安全机制除了硬件方面，我们的软件也满足功能安全性东睿驰已经通过了ASIL—D工艺的认证，比如我们的基础软件产品已经通过了ASIL—D的认证，还有智能产品，比如智能前置摄像头DMS，DMS是支持高级自动驾驶的DMS，也是满足功能安全的ASIL—DASIL—D域控制器产品也增加了实现硬件

在我们整个SOA架构中，还提供了信息安全模块，可以实现防火墙，安全启动，IDS，安全存储，安全OTA，安全数据通信和信息安全机制同时，东软睿驰也是中国第一批通过ISO21434过程认证的企业，这些认证在我们的产品中全面落实

我们的SOA软件架构支持不同产品的开发和应用L0—L2甚至L3等产品都在应用这样的软件架构，在不同档次的产品之间做适当的缩减

我们的产品也实现了一定的标准化我们的L2+域控制器和L2++域控制器不仅可以支持不同的标准传感器，还预置了标准的AutoSAR，控制器的接口是标准的I/O接口我们还预置了标准的系统底层软件，帮助我们的车企和开发者快速入门，开发应用层，专注于个性化和创新功能的实现

我们在自动驾驶的发展模式上也实现了开放的生态合作我们可以提供不同层次的不同软件能力，最大程度地满足可移植性，可维护性和系统健壮性的要求，可以提供不同硬件平台的支持，如TI，瑞萨，恩智浦，英伟达，地平线的标准化芯片我们可以预置OS相关的基础软件，为自动驾驶提供实时处理框架，包括标准I/O接口，算法软件包，应用层功能软件我们还在云端实现了我们整个数据驱动的闭环云服务

我们可以提供智能驱动云上的仿真工具和轻量级的仿真工具，包括一些数据标注，数据采集，数据脱敏，数据转换，以及方案在数据触发器动态配置下的一些机制通过这些方式，我们可以实现一个开放的，迭代的SOA软件架构和整个产品的开发方法

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