解惑 | 关于自动驾驶车辆的一些问答（长文警告）

解惑 | 关于自动驾驶车辆的一些问答

• • 01李骏院士：为什么说智能汽车科技创新是国家工程
  • 02我国智能汽车“卡脖子”技术有哪些/li>
  • 03汽车电子：拥抱软件或落后
  • 04软件定义汽车时代（SDV）电子电气架构（EEA）的思考
  • 05ADAS/AD-域控制器的当前与未来

01李骏院士：为什么说智能汽车科技创新是国家工程

“实施智能汽车创新战略是国家工程，需要举国体制的创新。”——中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长李骏

2020年8月29日，由汽车评价研究院、北京隐形独角兽信息科技院联合主办的首届中国（青岛）智能汽车创新发展战略高峰论坛在青岛举行。论坛上，中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长李骏在做主旨报告时首次提出：“实施智能汽车创新战略是国家工程，需要举国体制的创新。”

李骏院士表示，当前有国际组织已经将网联自动驾驶汽车列为CADV系统工程，我们国家还没有列为系统工程。所以，他要提出，智能网联汽车的创新是国家系统工程，绝不是一个公司或者一个基金就能够完成的。

目前，我国正在制定面向2035的创新规划，李骏院士担任第17组（能源交通组）的组长。他对能源交通领域的创新进行了系统思考，总结提炼得出，建设交通强国和汽车强国是社会主义现代化的必要保障，智能汽车的科技创新是国家工程。

智能汽车的科技创新，要成为国家系统工程，可以从三个方面来论证。

01首先，从全球科技创新发展趋势看，智能汽车科技创新是国家工程。

李骏院士对与汽车领域深度相关的这12项重大创新技术分别进行了分析。比如，物联网技术：汽车作为未来的移动终端，是构成物联网的重要一环，IOT与汽车的结合将催生出变革性的汽车新技术和新模式；还有机器人与自动化技术：什么是自动驾驶是在车上装了一个机器人来驾驶汽车，最强相关的。所以，对这样的代表技术，机器学习、传感器与控制系统、人机交互，都是自动驾驶汽车最典型的技术。

02其次，在汽车科技发展新趋势下，下一代汽车具备的科技创新特征。

李骏院士指出，在这一轮全球汽车科技创新发展的大潮中，已经产生了五个领跑者，分别是特斯拉、美国加州的Robo-Taxi、丰田e-Palette代表的移动生活空间理念、欧盟5G汽车、美国Nikola Tre氢燃料电池智能卡车。

结合汽车科技发展趋势，以及领跑者的特点，李骏院士总结出下一代智能汽车具备的科技创新六大特征：一是零排放；二是汽车成为数据终端和IOT移动节点；三是软件驱动整车产品研发与企业生产经营；四是大数据及AI赋能；五是汽车要进入新的象限，从一般代步工具向自主运载场景发展；六是共享经济，汽车参与共享经济，是共享经济中最大的收益。

03最后，作为国家工程，我国智能汽车应该如何发展线图应该是怎样的/strong>

李骏院士指出：“我国发展智能网联汽车，首先要有自己的标准。因为欧盟等制定相关标准，并没有让中国参与其中，我们需要结合自己国情和法律体系，建立中国标准。”

具体来说，李骏院士介绍了我国智能汽车发展路线图的总体思路，“3-4-2-1”发展战略。

实施3大布局：宏观层面，进行中国特色的支撑自动驾驶汽车的智慧城市设施布局。在整个城市中进行布局，而不是单建示范区；中观层面，进行中国特色的支撑自动驾驶汽车的智慧交通设施布局；微观层面，进行下一代汽车科技创新与自主研发体系布局。

强化4大融合：“智慧城市+智能交通+智慧能源+智能汽车”融合一体化。

实现2大创新：前瞻性技术创新+颠覆性技术创新。

最终实现1个目标：打造世界领先水平的中国标准智能网联汽车。

02我国智能汽车“卡脖子”技术有哪些/h2>

吉利汽车旗下的浙江亿咖通科技高级研究员冯奇认为，在智能网联汽车核心技术方面有三个可能存在“卡脖子”的问题。第一是传感器，在感知方面大量依赖进口，可能会受到外国技术的影响；第二是运算能力，涉及到芯片，目前大部分芯片还是国外的厂商，这个是比较劣势的；第三是整车操作系统，即软件方面的导入。未来是软件定义汽车、软件数据驱动产品升级的时代，软件可能是卡脖子状态。

“芯片确实是目前比较卡脖子的事情。”地平线创始人余凯谈到，在自动驾驶领域，国内整车企业只能妥协于国外厂商。“国内核心的技术和好的产品，不仅仅是研发出来，还需要在应用场景中不断打磨。比如现在的操作系统和芯片，中国是能造出来的，质量都不错，只是没有机会产业化。”

除智能化核心技术外，车辆本身的技术和开发方面也需要提升和突破。北京航空航天大学教授徐向阳指出：在智能汽车的关键技术上，大家更多只强调智能，而忽略了车。车的关键技术也非常重要，例如执行层面就做的还不够，这方面还有很多需要攻克的技术难关，核心的零部件还需要依靠国外供应商。其次，与智能系统相关的领域也不能忽视。例如传感器、OS、硬件、芯片、控制软件，以及开发工具，目前还没有完全自主。如果这时候不突破，就会成为发展的掣肘。所以在开发工具上，必须要有大的突破，才能真正在智能汽车的关键技术上实现自主可控。

03汽车电子：拥抱软件或落后

汽车电子正逐渐成为软件定义的系统…

回顾过去的五十年，包括所有的机械，机电和电子系统在内，汽车一直是批量生产中最复杂的产品。在这个时间范围内，电子系统已经增加和/或替换了机械和机电系统，并且还有更多。

这意味着汽车的电子系统迟早会成为批量生产中最复杂的电子设备，并且可能已经达到了这种区别。是的，飞机可能具有更多的零件复杂性，而超级计算机可能具有更多的电子复杂性，但是它们的年产量却没有几千万。

汽车电子产品已迅速增加了所有汽车中的软件内容，有的比其他更多。有许多文章声称，一辆先进的汽车拥有超过1亿行软件代码。我还没有看到1亿美元数字的详细分类，如果有人拥有这样的数据，那将非常有用。毫无疑问，随着高级驾驶员辅助系统（ADAS），连接性，网络安全性，自动驾驶和其他功能的扩展，汽车电子和软件的内容将在未来显着增长。

04软件定义汽车时代（SDV）电子电气架构（EEA）的思考

过去汽车行业对软件没有那么的重视，原因之一是认知的问题。普遍存在观点是，汽车是1个轮子加4个沙发，靠硬件卖钱的。随着软件和整个ICT技术的发展，让汽车行业有了新的利润增长点。虽然软件在汽车上的比重越来越多，但大多数的汽车工程师并没有真正开发过软件。

最近两年国内兴起的电子电气架构，传统的架构非常简单，一个网关加几个控制器，并没有真正的架构设计概念。

架构到底是什么是采集各种各样的输入信息，然后控制输出，做一些执行操作。小的如钥匙、开关，都是整车的输入，车上的发动机、各种电机都是整车输出。从整车的角度来看，中间处理的部分，可以由一个控制器完成，也可以由好几个控制器完成。从单独的一个控制器或一个功能来说，也可以使用IPO模型，其本质都是采集一些输入，控制一些输出，中间做一些逻辑的处理。从这个角度来看，我们现在变化的更多的是处理的部分，输入、输出变化的并不多。可能网联技术的应用，会增加输入的部分，比如一些移动数据。对自动驾驶来说，多的输入就是各种传感器的信息。在输入和输出在变化的时候，中间处理的部分也要做相应的变化。这些变化正是设计电子电气架构应该考虑的部分。

电子电气架构演进

过去通常采用以中央网关为主的架构，在中央网关下面，带着一些控制器，底层还是输入、输出。现在很多车已经上了域控制器，域这个概念，在中文容易混淆，是按功能还是区域划分前通常是以功能划分的域。比如ADAS，信息娱乐，车身。我觉得这是由于目前的供应商体系和主机厂能力所决定的，只能这么分。因为跨域的功能整合，是需要大量的能耗和经验的。目前还很少有主机厂能做到把功能跨域整合。整合的前提是要把原来的控制器里的功能都抽取出来打散，然后进行软硬件解耦，最后再重新组装。这样操作起来的难度非常大，汽车行业过去几十年做的特别成功的东西，如果要一下子推到、重塑，是不现实的。

下一代是中央计算机的阶段，中央计算机往往要几个区域控制器。因为在中央有一个特别大的计算机，车上还有上百个传感器，执行器，这些不可能直接通过线束连接到中央计算机，这就相当有了一个中央政府，还得有很多区、县，把小的信号进行采集、处理，包括供电。处理完之后，通过高速总线输送到中央计算机。这也是目前车载以太网很火的原因，大家都在研究以太网延时和可靠性的问题。

最后可能是中央计算机，输出很多总线，每个区域有区域网关，区域网关和区域控制器不太一样。因为区域控制器还需要一些处理运算的功能。而区域网关只需要做信号的传输，这样车上绝大多数的线束就仅剩下电源线和总线了。然而这种方式目前还是有些距离，只有当芯片，尤其是大功率驱动芯片的成本足够低的时候，直接将芯片贴到每个电机或传感器上，这个理想才有可能实现。

我理解的架构

对于架构的讨论，可能最多的就是网络拓扑图，觉得网络拓扑图就是架构。其实网络拓扑图仅是一个表象，就像一栋楼盖地好不好，不能只从外表去看，其实里面看不到的东西才是决定好与坏、先进与否的关键。还有一个是所谓的电气架构，指的是车上电器分布。一个电气架构需要考虑的不仅是控制器，还要考虑线速、电源分配，包括这些控制器在车上分布位置，还有如保险丝盒是什么样子的，这些都是电气架构需要整体考虑的。至于控制器里面的细节，如使用什么样的处理器，反倒不是电气架构优先考虑的。电气架构更像一张设计图纸，是顶层设计的工作。

而真正影响电气架构本质的东西，也就是冰山以下的东西，首先是功能架构。也就是这个电气架构要承载多少功能，比如所谓的L3/L4，不仅仅是等级的区别，更是它的功能和安全角度上不一样。还如一个普通的机械式的汽车仪表和一个12.3寸的全液晶的仪表，它们也不仅是表面上的不一样，更是本质上的功能不一样，12.3寸可以显示各种各样的信息，这是普通仪表不具备的。把这些功能搞清楚了，你想要做什么样子的功能，然后这些功能在整个架构下如何分配，他们之间如何关联，这些才是架构设计要优先考虑和解决的问题。随着功能的不断增加，电气架构也需要与之匹配地不断演讲。

最下层是软件架构，无论软件是使用C写的还是C++写的，只要实现上面的功能都是可以的。选择什么样的编程语言，工具链是要基于整个行业的生态、技术的发展等综合因素考虑的。

05ADAS/AD-域控制器的当前与未来

域控制器当前仍旧是在基于按“域”划分的传统电子电气架构基础上的小迭代。相应的，OEM的组织架构设置上，仍旧是按照发动机（新能源OEM的“三电”部门）、底盘部、电子电器部、智能网联部等“域”的概念划分的。如果想按照中心&区控制（图1）等新型车辆EEA的方式去开发车辆，甚至按照软件的开发思路来开发（从按“域”分割开发任务转向按“层”分割开发任务，应用层、感知层、决策层、网络层、驱动层、硬件层、整车层等），恐怕开发任务丢到OEM组织里，工作也不好分配。

域控制器之后，就是EEA（以及EEA的实体-线束）的变革了。相关论述也比较多了，这里就不论述了。很期待Model Y的电子电气架构以及号称100米长度不到的线束。既省了线束，减了整车重量和成本；集中化的E/E也省了ECU，又省了成本；关键是，线束简化了，就减少了人工犄角旮旯的布线，提高了效率，马一龙的强迫症也减轻了（心心念的自动化产线又可以正常运行了），他梦想的智能汽车终于又从笨重的线束时代向半导体时代进了一步。

以上。（部分来源于博文，目的解答一些困惑，侵联删）

来源：Frank学习路上