何為自主可控？「傲嬌」的演算法，「掐脖子」的架構設計「GGAI佈道」

未來自動駕駛汽車的神經系統——由電線和連接器組成的配電系統、數據傳輸系統，可能比編寫完美的代碼更難解決。而以「軟體為中心」背後的「門檻」更值得深思。

過去的幾年，全球參與自動駕駛領域創新的公司，大多數把注意力放在了感知、計算以及相應的軟體/演算法的挑戰上。

然後，在準備大規模量產之前，仍需要解決一個問題：整車架構，應該如何重新設計。「移動的未來取決於我們重新構建汽車神經系統的集成能力。」這是安波福CTO的一句話。

現在，每輛車配備100多個控制器，2億行代碼，超過1000個汽車功能依賴於多個控制器，這些數字不言自明。今天建立在傳統架構上的汽車系統在面向自動駕駛時代，將變得難以設計、開發、驗證和維護。

在他看來，全球只有大約5家公司能夠設計和製造端到端體系結構，這其中只有安波福同時擁有大腦(軟體和計算)、神經系統(感測器和電源/數據分配)。

2000年，一輛普通汽車的總電耗相當於一台吹風機。今天，汽車所必需的電力相當於一個家庭的水平。汽車內的數據傳輸速度曾經在每秒150千比特的範圍內。我們現在的速度是每秒十億位元組。

另一個有趣的事實，五年前，汽車的電路比現在的汽車少25%。五年後，這個數字將再增加30%。但這些都還沒有接近未來全自動汽車所需要的速度。

整車架構有三個要素，軟體或軟體體系結構的設計，感測、計算和控制硬體，以及車輛上的信號和數據分布。

過去，當一個新功能被添加到汽車上時，方法只是簡單地添加一個ECU(電子控制單元)，多一點電線和線束布線，然後嵌入固件和軟體。最後，也是最難的部分——找到放置它的最佳位置。

如今，整車的空間已經非常擁擠，包括100多種不同的ECU，整車線束長度從1.5英里增加到2.5英里。

從開發的角度來看，確保所有這些都能完美地協同工作是一個難以置信的挑戰。尤其是面向自動駕駛量產時，很明顯這種架構方法行不通——已經沒有更多的空間了。

在博世看來，一個可伸縮的E/E架構，以處理越來越多的計算密集型和跨領域的功能，這是增加連接性、動力系統多樣化和自動化駕駛所必需的。

博世此前分享過其在整車電子電氣架構方面的戰略圖，被分為了6個階段：模塊化階段（一個功能一個ECU硬體），功能集成階段，中央域控制器階段，跨域融合階段，車載中央電腦和區域控制器，車載雲計算階段。

為此，安波福提出了「smart architecture」的概念。軟體、感測和計算平台、數據和電力分配以及連接服務——所有這些都是這個架構的基本元素。

目前，整車電子架構主要有四種，其中去中心化、集中域（Domain centralized）最為常見，但從L3開始，這樣的方式並非最經濟有效的解決方案。這也意味著從2021年開始，我們需要為下一代自動駕駛準備更為靈活的架構。

而面向域/混合區域（domain oriented / mixed zone）正在成為滿足更高等級自動駕駛的需求，其中，混合區域架構更適合擁有有限數量平台的OEM，而面向域架構則適合擁有多個平台的OEM。

隨著汽車安全自動化程度的提高，對可靠和故障安全系統的巨大需求來提供信號和電力分配。從本質上講，故障安全操作意味著在發生故障時，車輛仍然可以安全運行。

安波福為此推出了一個名為：智能汽車架構的平台，Smart Vehicle Architecture (SVA)，這不僅僅是一個面向L4/L5的架構。

安波福最初的想法是為L4/L5自動駕駛汽車重新構思架構。然而，他們意識到很多客戶已經在L3自動駕駛汽車上遇到了架構問題。

SVA的目標，是在三個關鍵方面改變現狀。

1、SVA從軟體中抽象出硬體。

使用SVA，您可以創建獨立的生命周期、更快的軟體啟動以及在需要時更簡單的硬體驗證和更新。此外，完全定義的介面簡化了軟體開發和硬體交互。

2、SVA將I/O從計算中分離出來。

SVA允許您從昂貴的域控制器中刪除輸入/輸出(I/O)，並將它們放置在區域對接站中，同時還利用環形網路和拓撲優化電源和數據分布。

3、SVA支持計算的「伺服器化」。

使用SVA，您可以將計算功能集中到四個或五個物理計算平台中，同時通過邏輯操作作為一個中央計算「集群」來支持資源共享。

SVA意味著什麼？簡單 可擴展=可持續

電力數據中心(PDC)包括沿SVA拓撲外圈布置的4到6個區域控制器，充當感測器的「通用對接站」，並將車輛分成可管理的區域，每個區域都有自己的本地電源分配控制和功能。

統一的電源和數據主幹。這種物理上簡化的、模塊化的、可自動化的線束技術僅在長度上隨車輛的不同而變化，並且通過其雙環拓撲結構為冗餘網路設計。

然後我們來到中央計算集群，這是一個通用的計算平台，在這裡集成了安全、信息娛樂、動力和底盤以及連接的安全網關等關鍵域控制。基於中間件，這些域控制器能夠共享計算並根據需要動態分配資源。

簡單地說，這三個SVA解決方案解決了主要技術限制，其結果是在車輛和平台的生命周期內實現了可持續的體系結構。

當然，自動駕駛汽車，架構設計仍需要考慮安全第一。

在新的車輛架構下，也需要重新設計安全系統，以便在某個架構組件發生故障時保護車輛安全。SVA有一個三層的故障操作設計，應用於計算、網路、電源中。

1、計算：當計算機出現嚴重故障時會發生什麼？我們意識到我們不能依賴一個集中的計算節點，所以我們將足夠的冗餘計算能力整合到架構中，使車輛安全停車。

2、網路：如果車輛內的網路連接出現故障，會發生什麼？我們知道無法創建一個完整的冗餘網路，這就需要一個雙環拓撲系統。SVA的環形拓撲結構每個節點連接到其他兩個節點，形成一個連續的路徑(環形)，以便信號通過每個節點。

這種方法比傳統的星型拓撲更高效，處理更重的負載，允許我們以一種負擔得起的方式實現所需的冗餘。

3、電源：我們能像傳統汽車那樣只依靠一種動力嗎？智能汽車架構解決方案包括智能、雙電源與智能保險絲，從而提供故障操作性能。

此外，今天汽車技術的發展方向是整合電子控制單元，讓位於模塊化的面向服務的體系結構(SOA)。

其中，基礎層用於處理來自安裝在汽車上的各種感測器的數據。中間層用於ECU內部和內部數據交換的擴展，這一層負責感測器數據融合，包括定位和感測器數據的解釋、決策。之上的就是應用程序層，它使用所有這些數據來控制操作某些功能。

首先，封裝和分層支持更大的可伸縮性，為將來汽車技術的快速創新帶來的挑戰做好準備。採用SOA方法還降低了系統的複雜性，並促進了通用計算平台的使用。這為系統級優化提供了機會，並促進了跨車輛變體和多代的軟體組件重用。

它還允許開發人員跨層使用統一的開發方法，包括敏捷開發和針對介面的可靠性測試。這種統一化大大減少了未來汽車開發環境中在設計原則、流程和工具方面的碎片化。開發人員可以更容易地通過虛擬集成應用持續集成和早期集成測試。

這意味著E/E架構驅動未來汽車的設計，從汽車的外觀、內部物理架構到軟體的構造。這種變化的主要驅動因素是複雜度的降低、布線重量的降低（成本下降）和功能的靈活擴展。

也正是因此，E/E架構是未來汽車技術開發的關鍵，對E/E架構師及相關人才的需求將在未來幾年出現爆髮式增長。

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