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智能化背景下域控制器软硬件发展趋势

盖世直播 荟荟 2022-11-21 09:10:50

如今汽车智能化已然成为消费者购车时的重要考虑因素,用户希望汽车能够具备更多智能化功能,从单一的出行工具转变成生活、工作和娱乐的百变智能空间。

2022年11月14日,由盖世汽车主办,上海虹桥国际中央商务区管委会、上海闵行区人民政府指导,上海南虹桥投资开发(集团)有限公司协办的2022第二届智能汽车域控制器创新峰会上,小鹏汽车嵌入式系统副总监黎锦锋表示,在智能化背景下,小鹏汽车认为未来域控制器将在小型轻量化、算力优化、软件融合、通信提速和安全的环境中发展。

在软件开发方面,未来整车的多数软件功能将极有可能集成于域控制器,软件架构设计也将基于SOA的服务化框架、将底层的硬件服务、整车的原子服务和应用层软件进行分层解耦开发,使软件开发、集成和测试更加高效,持续为用户创造更好的应用体验。

智能化背景下域控制器软硬件发展趋势

黎锦锋 | 小鹏汽车嵌入式系统副总监

以下为演讲内容整理:

汽车智能化背景

当前,汽车智能化已经成为消费者购车时的重要考虑因素。需求报告调研显示,自动驾驶、人工智能交互、车载5G网络、智能功能已经成为95后消费者群体的购车关键点。用户认为汽车具备更多智能化功能,能够让用车体验更加便捷和舒适,也希望汽车能从单一的出行工具转变成生活、工作和娱乐的百变智能空间。

小鹏汽车在汽车智能化理念和运用上一直走在行业前列。我们最新发布的智能化功能搭载了3D UI人机交互,全场景智能语音2.0和5D音乐座舱。这套人机交互系统能以3D形式展示在车内屏幕上,用户通过触碰屏幕就能很方便地完成车内操作,驾驶信息也能实时逼真地呈现,为用户带来沉浸式的座舱交互体验。另外我们这套3D UI由游戏级别的渲染引擎进行图形渲染,画面质感更细腻。

在语音交互方面,小鹏汽车也在不断地进化,从小鹏P5的“可见即可说”到现在G9的“说到即做到”,小鹏G9的全场景智能语音2.0已经达到了毫秒级响应,刚下完语音指令小P就可以马上执行。另外也可以一次性下达打开空调、车窗等多条指令,且中间无需停顿,小P会按照数据一一执行。全场景智能语音2.0还支持服务车内四位用户,能准确识别用户的指令,做到互不干扰。

5D音乐座舱提供高品质音效,并且真实还原了真实场景。我们还配备了超低频的律动座椅、氛围灯和空调香氛,可以打造沉浸式的全场景5D感官体验。

在智能驾驶方面,G9搭载了全新一代的智能驾驶控制器,算力高达508Tops,感知元器件多达31个,包括800万像素的摄像头和激光雷达。与上一代相比,小鹏G9在硬件、软件和数据方面做了全面升级,在算力、感知、体验等方面都有了全面提升。

G9具备端到端的智能辅助驾驶能力,能从起步停车场到终点停车场打造全过程的智能辅助驾驶,可实现城市道路、园区内部道路、停车场等各种日常场景的全覆盖,智驾出行更安全、更连续。

智能化背景下域控制器软硬件发展趋势

图片来源:小鹏汽车

作为智能化的落地全支撑点,在整车架构的基础上我们搭载了小鹏汽车最新的域控架构X-EEA 3.0。在我们这套新的架构里,硬件架构上我们采用了中央超算+区域控制器的架构,通过大集成打造更强的硬件生态能力,支持更强的算力、更少的回路和更短的线束。在软件层面上,我们推出了分层式软件平台,重构优化了业务功能逻辑,支持功能更快迭代,也开放了平台能力,打造更好的软件应用生态。

在通信架构上,我们采用以太网作为通信主干,支持更快的数据传输效率,支持多通信协议,基于更加规范的设计和更标准的测试,让通信的可靠性大幅提升。

在数据方面,我们提供整车智能检验、整车智能诊断和无感化OTA,多个控制器可以同步刷新软件,大幅缩短OTA的时间,带来更好的用户体验。另外,整车可以根据用户场景进行按需配电,大幅降低休眠、唤醒、待机状态下的功耗,为用户延长整车续航里程。

域控制器发展趋势

目前域控制器的开发面临哪些问题?根据我们多年的开发经验,目前域控制器主要面临五大类问题:

第一,控制器的体积过大、接口多;第二,算力上存在需求增长过快、算力不匹配以及算力分散的问题;第三,在通信上也存在着通信速率慢、实时性不足的问题;第四,在软件上存在着软件主体多、开发周期长、实现复杂和成本高的问题;最后,在安全层面,存在安全机制复杂度高、安防组件分散的问题。

基于这几个问题,我们认为未来域控制器将在小型轻量化、算力优化、软件融合、通信提速和安全的环境中发展。下面展开逐个细说。

现在汽车的智能化日益增长,整个域控制器需要有更多的功能模块。同时域控制器和其他功能模块的交互接口多,导致域控制器的零部件较多,这也进一步加大了整个域控制器的尺寸,从而加大了整车布置的困难。

随着小尺寸的元器件、先进封装技术的导入,以及芯片功能集成度的提升,电子连接器也正朝着小尺寸、低高度、窄边距、高集成的方向跟进。另外随着跨域融合的演进,域控制器的小型轻量化也成为了技术趋势。

谈到智能汽车域控制器就不可避免地要谈到芯片的性能。随着智能化的规模化发展,车端感知设备精度越来越高,数据量越来越大,导致整个域控的算力需求也在快速增长。且不同定位的车型对于智能化的功能配置需求也有差别,因此域控制器对算力也有不同的需求,然而通用芯片的性能通常是一样的,这就出现了算力需求供需不匹配的问题。随着电力电气架构的优化,虽然ECU数量已经大大减少,但仍然存在几个域控制器分散各自的算力,不能有效统筹利用的问题。

在未来的发展趋势中,软件需要持续地优化模型算法,减少对硬件需求的算力依赖,提升整体费效比,降低成本。

在芯片的开发使用上,芯片厂和车厂要更加紧密地结合起来,芯片厂要提供可裁减的定制化配置,满足不同定位的整车需求,尽可能实现一套芯片平台覆盖不同车型。在算力的统筹使用上,需打破算力资源的限制,基于算力融合的中央大脑,我们认为会是域控制器的发展趋势。

智能化背景下域控制器软硬件发展趋势

图片来源:小鹏汽车

在域控制器的通信方面,伴随着整车域融合的演进,通信速率也在快速提升。在当前的域控制器架构中,通信方式主要以以太网为主,通信速率大概是100Mbps-1Gbps左右。随着连接器、BTB等技术的稳定性和可靠性提升,控制器融合将逐渐成为主流,届时跨域通信也将以PCle为主,相比过去的以太网通信效率可提升到几十个G。从长期发展趋势来看,随着芯片在功能集成度、性能资源和安全性方面的提升,跨域的芯片融合将成为未来发展趋势,届时整个通信也会变成片内通信,速率会更快。

软件开发应用虽然相比过去已经大有改善,但依然存在着较多问题,比如整车软件主体数量较多,并且有多个操作系统,彼此功能互相独立,软件工程也各自独立,因此导致整个功能的实现链条较长,相关方和协作方较多,跨域功能实现复杂,开发成本比较高。

智能化背景下域控制器软硬件发展趋势

图片来源:域控制器

随着芯片能力的提升,虚拟化技术的成熟和跨域融合的演进,我们认为未来整车的大多数软件功能都极有可能集成在域控制器,软件的架构设计也将基于SOA的服务化框架进行分层解耦开发,使软件开发、集成和测试更加高效,持续高效地为用户创造更好的应用体验。

在安全方面,随着国家和行业安全法规的发布实施,功能安全和信息安全将变得越来越重要,这也对域控制器的设计和开发提出了更高要求。在功能安全方面,过去更多是强调需要满足Fail-Safe,但随着自动驾驶功能的普及和整体提升,对可靠性的要求也大大提升。未来更多要求的是Fail-Operaional,这就要求域控制器需具备更强的处理能力,需支持更高的诊断率和覆盖机制,覆盖尽可能全的场景和事件。在安全的开发方面,为了充分考虑域控器的功能安全平台化,需支持可选的标准化手段,降低整体开发成本,这也需要功能安全的软件服务套件支持更灵活的安全机制使用和配置方法。

在信息安全方面,随着信息安全威胁不断升级,基于已知规则的保护可能会失效,为了应对未来的未知风险,信息安全机制需要从被动防御转变为主动防御,需对车辆进行实质性的安全监测,使其具备提前感知、提前决策、提前处置的信息安全防御能力。在整车和各个域控制器层面,需要继承更多统一的域控安全组件,例如SECOC、TLS,保证数据和通信的完整性、真实性和机密性。通过主动监测、主动分析和早期预警构建起可靠性的信息安全体系,来应对未知的威胁,保证用户的用车安全。

总体而言,未来的域控制器需要变得更小、更经济、更高效、更安全,小鹏汽车愿和各位行业伙伴一起推动域控制器的发展。

(以上内容来自小鹏汽车嵌入式系统副总监黎锦锋于2022年11月14日由盖世汽车主办,上海虹桥国际中央商务区管委会、上海闵行区人民政府指导,上海南虹桥投资开发(集团)有限公司协办的2022第二届智能汽车域控制器创新峰会发表的《智能化背景下域控制器软硬件发展趋势》主题演讲。)

《智能网联汽车产业分析月刊》

本文地址:https://auto.gasgoo.com/news/202211/21I70322206C601.shtml

 
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