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近期,电子科技大学教授、嵌入式软件工程中心主任罗蕾在2023中国(亦庄)智能网联汽车科技周主题峰会上发表了题为“中国自动驾驶操作系统发展现状与趋势”演讲,从EE架构车用芯片,操作系统及开源方面阐述了智能网联汽车软硬协同创新的现状与趋势。
01
自动驾驶与座舱主控芯片向“中央计算平台”演进
进入智能网联汽车的下半场,IT化、智能化、网联化推动了各种应用的发展,汽车已经成为以个人为中心的移动第三空间。汽车电子电气架构从分布式向中央集中式发展,新架构的发展过程中面临诸多技术挑战:需要高实时、高带宽的主干通信网络,以以太网为核心,同时有支持TSN的能力;需要高性能、高实时支持异构多核心软硬件平台,平台要满足功能安全、网络安全与数据安全的要求。
车规芯片和操作系统是决胜智能网联汽车下半场战略的关键,也是未来汽车产业发展的制高点。随着应用场景的不断丰富,车上芯片的用量越来越大,新能源汽车用量超过1400颗,单车成本或超过1000美元。车用计算控制类芯片目前主要分为三类:车控/域控平台主芯片,典型架构有ARM、RISC-V、PowerPC等,由单核向多核方向发展;车载信息平台主芯片,具有算力较高、接口资源丰富的技术特点;智能驾驶高性能芯片,算力超过100Tops,异构多核,支持多种可靠性。芯片不断地演进,车控/域控平台主芯片逐渐向通用化发展。车载信息平台主芯片和智能驾驶高性能芯片不断提升各种各样的功能,中短期由独立的芯片运算逐步形成双脑结构;预计2030年后,车载信息平台主芯片和智能驾驶高性能芯片将向中央计算平台融合,通过提高芯片的集成度,进一步提高计算效率,同时降低制造成本。
02
发展底层操作系统, 两条路径可以齐头并进
目前操作系统呈现多样化(安全车控、车载、智能驾驶)的态势。面向未来,一定是多操作系统,相互融合的趋势;操作系统需要满足功能安全、信息安全、网络安全、数据安全的要求;支持异构多核,支持AI,支持虚拟化,要支撑软件定义汽车的方向发展。通过与Linux/AGL、RTLinux、QNX、Android对比来看,国内缺乏自主可控、开源、开放,并且满足虚拟化、高等级功能安全认证和网络安全认证需求的底层操作系统。底层操作系统起到了向下支撑芯片,向上支撑中间件和功能软件承上启下的重要作用,应该得到更多的重视,也相信有机会去超越国外同类产品。最近,关于底层操作系统的讨论越来越多,从行业来看解决这个问题有两个技术路径。一是面向新一代架构,基于微内核采用混合内核架构作为基础构建,兼容POSIX,驱动生态借鉴Linux,这个路径是非常重要的;还有一个观点,在Linux下功夫,未来能否解决功能安全的问题,未来国际法规在这个领域是否会有更多的要求,同样要去关注。国内在Linux加强实时性和功能安全领域也有很多技术专家在推动,两条技术路径可以齐头并进。
03
以开源为重要途径,推进智能汽车OS技术及产业生态建设
开源已经发展了30多年,以开放、共享、协同的信息生产方式成为全球信息技术发展的强大推动力,开源软件彻底改变了全球的软件产业格局。近10年来,我国开源发展在部分领域已达到国际先进水平。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》首次明确地将开源写入国家总体规划纲要之中,目前芯片在往开源方向发展,软件走在前面,更应该发展开源。从PC时代到Android时代,移动互联网ARM+Android,到现在数字经济时代,泛在计算的普及导致操作系统无处不在,是传统操作系统的泛化也是延伸,开源一直在推动操作系统发展,也推动了操作系统创新。对于智能网联汽车操作系统来说,开源同样是很重要的途径,最后呼吁大家一起走开源驱动的创新模式,共同来推动智能网联汽车操作系统生态建设,更好地把技术和产业生态建立起来。
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