SOA 降低了軟件開發(fā)難度、提高了效率 定義汽車成發(fā)展趨勢

• 陳博 2023年11月1日 來源：中研網(wǎng) 1327 87
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集中式的E/E架構(gòu)是軟件定義汽車得以實現(xiàn)的硬件基礎(chǔ)，SOA是軟件定義汽車實現(xiàn)的軟件基礎(chǔ)。隨著主機廠開發(fā)車型周期越來越短，面臨的開發(fā)需求更頻繁，車上功能增多，主機廠需要更快速的響應(yīng)時間以滿足市場需求，與此對應(yīng)的是傳統(tǒng)分布式E/E架構(gòu)下，汽車采用的是"面q

SOA帶來軟件新機遇，軟件定義汽車成發(fā)展趨勢。集中式的E/E架構(gòu)是軟件定義汽車得以實現(xiàn)的硬件基礎(chǔ)，SOA是軟件定義汽車實現(xiàn)的軟件基礎(chǔ)。隨著主機廠開發(fā)車型周期越來越短，面臨的開發(fā)需求更頻繁，車上功能增多，主機廠需要更快速的響應(yīng)時間以滿足市場需求，與此對應(yīng)的是傳統(tǒng)分布式E/E架構(gòu)下，汽車采用的是"面向信號"的軟件架構(gòu)，ECU之間通過LIN/CAN等總線進(jìn)行點對點通信。為了真正實現(xiàn)軟件定義汽車，從技術(shù)角度看，汽車軟件架構(gòu)正由"面向信號"的傳統(tǒng)架構(gòu)邁向"面向服務(wù)"的SOA架構(gòu)（Service-OrientedArchitecture）。SOA架構(gòu)核心將每個控制器的底層功能以"服務(wù)"的形式進(jìn)行封裝，一個服務(wù)即是一個獨立可執(zhí)行的軟件組件，并對其賦予特定的IP地址和標(biāo)準(zhǔn)化接口以便隨時調(diào)用，最終通過這些底層功能的自由組合實現(xiàn)某項復(fù)雜智能化的功能。因此需要SOA架構(gòu)具有接口標(biāo)準(zhǔn)化、相互獨立、松耦合三大特點：①各個"服務(wù)"間具有界定清晰的功能范圍，并且留予標(biāo)準(zhǔn)化的訪問接口；②每個服務(wù)之間相互獨立且唯一，均屬于汽車軟件架構(gòu)中的基礎(chǔ)軟件，因此若想升級或新增某項功能只需通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口進(jìn)行調(diào)用即可；③具備松耦合的特性，獨立于車型、硬件平臺、操作系統(tǒng)以及編程語言。可以將傳統(tǒng)中間件編程從業(yè)務(wù)邏輯分離，允許開發(fā)人員集中精力編寫上層的應(yīng)用算法，而不必將大量的時間花費在底層的技術(shù)實現(xiàn)上。

電動化加速滲透帶動智能化加速，自動駕駛滲透率有望先于政策指引達(dá)到。我們預(yù)計智能汽車在未來3-5年時間內(nèi)繼續(xù)保持高速增長態(tài)勢，尤其是新能源汽車更積極采用L2及以上的智能駕駛，以及更傾向應(yīng)用智能座艙新功能，而傳統(tǒng)燃油車也將隨著全新電子電器架構(gòu)的升級，呈現(xiàn)出智能化水平穩(wěn)步提高的趨勢。我們預(yù)計自動駕駛滲透率有望先于政策指引達(dá)到，2025年L2級別達(dá)到55%，L3達(dá)到15%。我們預(yù)計未來2-3年間，L2（含L2+）依舊是主流，L2級別滲透率在2025年達(dá)到55%，預(yù)計2023年至2024年L3進(jìn)入量產(chǎn)的關(guān)鍵窗口期，2025年L3滲透率達(dá)到15%，搭載量將突破400萬輛規(guī)模。

點擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報告《2023-2028年中國車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)市場深度全景調(diào)研及投資前景分析報告》

縱觀整個智能汽車的發(fā)展史，我們更進(jìn)一步深信中國智造的崛起，我們預(yù)計汽車電子將會承載較大產(chǎn)業(yè)鏈增量價值，中國企業(yè)在智能汽車領(lǐng)域具有較多突破機會的子領(lǐng)域。傳統(tǒng)車時代：在中國市場，以均價15萬的傳統(tǒng)車為例，其整車制造部分年產(chǎn)值約1.8萬億元，研發(fā)服務(wù)/銷售服務(wù)/金融服務(wù)/后市場分別為1500/1000/1400/400億元。合計中國傳統(tǒng)車年均總產(chǎn)值2.23萬億元。智能電動車時代：智能化/電動化帶來單車硬件成本增加分別約為0.9/4.3萬元，單車增幅超過50%。綜合考慮傳統(tǒng)車被對沖的傳統(tǒng)動力部分的產(chǎn)值，中國智能電動車產(chǎn)業(yè)年均總產(chǎn)值約為3.2萬億，增加產(chǎn)值近1萬億，增幅為43%，智能化是重要的增量部分。

操作系統(tǒng)跟隨硬件架構(gòu)的跨域融合趨勢數(shù)量在減少，按功能分類可分為車控操作系統(tǒng)、自動駕駛操作系統(tǒng)與智能座艙操作系統(tǒng)。跨域融合方案下，域操作系統(tǒng)正在逐漸形成，傳統(tǒng)操作系統(tǒng)正由獨立的多個操作系統(tǒng)向少數(shù)/一個操作系統(tǒng)發(fā)展。智能汽車操作系統(tǒng)從功能實現(xiàn)角度來看，大致可分為車控操作系統(tǒng)、自動駕駛操作系統(tǒng)與智能座艙操作系統(tǒng)，其中車控操作系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)車身底盤控制、動力系統(tǒng)控制，自動駕駛操作系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)自動駕駛功能，智能座艙操作系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)車載娛樂信息系統(tǒng)功能以及實現(xiàn)HMI相應(yīng)功能。操作系統(tǒng)是軟件定義汽車發(fā)展基石。智能汽車SOA軟件架構(gòu)從上而下分別為應(yīng)用軟件、功能軟件、中間件、底層操作系統(tǒng)（狹義操作系統(tǒng)）、車載芯片軟件（BSP）、虛擬機（Hypervisor）與芯片，其中功能軟件、中間件、底層操作系統(tǒng)、車載芯片軟件與虛擬機組成廣義操作系統(tǒng)，統(tǒng)稱為系統(tǒng)層軟件，是管理和控制智能汽車硬件與軟件資源的底層，提供運行環(huán)境、運行機制、通信機制和安全機制等。

底層操作系統(tǒng)是操作系統(tǒng)的內(nèi)核，提供了最基礎(chǔ)的功能。底層操作系統(tǒng)對內(nèi)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)進(jìn)程和管理軟硬件資源，對外提供接口實現(xiàn)交互，從根本上決定了系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，是系統(tǒng)軟件層的核心。由于開發(fā)難度大且安全性要求最高，市場競爭格局主要以QNX、Linux、Android為主。

中間件是介于底層操作系統(tǒng)與上層應(yīng)用程序之間的軟件模塊，目前自動駕駛與智能座艙的中間件正處于百花齊放的時期。中間件可以簡單地理解成中間層軟件，它和底層軟件緊密結(jié)合，構(gòu)成平臺軟件，由此聯(lián)結(jié)上層應(yīng)用層算法和下層硬件（如芯片、傳感器等）。通過平臺軟件，可以實踐"軟件定義汽車"軟硬件解耦的系統(tǒng)論。應(yīng)用層可以在任何芯片、任何域控上進(jìn)行快速移植和部署，硬件也不需要關(guān)注對應(yīng)的接口匹配。目前市場上主流的中間件方案為AUTOSAR，是汽車行業(yè)內(nèi)應(yīng)用相對成熟的中間件。AUTOSAR中對各功能模塊進(jìn)行了封裝，并對模塊與模塊之間的接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，從而實現(xiàn)汽車軟硬件解耦。ClassicAUTOSAR（AUTOSARCP）方案應(yīng)用于分布式架構(gòu)下的MCU上，擁有更高的功能安全與實時性，適用于動力、制動等傳統(tǒng)ECU；為支持高級自動駕駛需求，AUTOSAR聯(lián)盟推出AdaptiveAUTOSAR（AUTOSARAP），同時基于機器人軟件中間件打造的ROS(2.0)中間件方案也可以用于高級自動駕駛。同時隨著傳感器的數(shù)量增加，數(shù)據(jù)來源增多，多元異構(gòu)數(shù)據(jù)在芯片之間、各任務(wù)進(jìn)程之間的高效、穩(wěn)定傳遞需要引入通信中間件。SOME/IP與DDS是面向服務(wù)的通信協(xié)議，都可以共存于AUTOSARAP中，其中SOME/IP相對閉源，DDS可以用于開源商用，但大多數(shù)DDS商業(yè)版是非車規(guī)的，主機廠需要進(jìn)行二次開發(fā)。自動駕駛與智能座艙領(lǐng)域的中間件目前正處于百花齊放時期，自動駕駛中間件有AUTOSARAP、DDS、ROS(2.0)三種主流方案，主機廠可基于此進(jìn)行二次開發(fā)，而智能座艙目前還沒有形成嚴(yán)格行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與主流方案。百花齊放的行業(yè)狀態(tài)也為本土中間件企業(yè)帶來了發(fā)展機遇，本土企業(yè)可以根據(jù)客戶的需求進(jìn)行定制化開發(fā)，滿足大多數(shù)主機廠目前的"自研"需求，同時定價也更加靈活，具有快速響應(yīng)優(yōu)勢和本土溝通的優(yōu)勢。

欲了解更多中國車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的未來發(fā)展前景，可以點擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報告《2023-2028年中國車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)市場深度全景調(diào)研及投資前景分析報告》。

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