1.3 Adaptive AUTOSAR——面向高性能車用控制器的新軟件平臺

在過去的三四十年中，無論從功能的數量還是復雜性來衡量，在汽車環境中軟件的使用已從簡單的發動機管理系統發展到車輛平臺中無孔不入。

AUTOSAR經典平臺是針對日益復雜的汽車軟件需求而開發的。該平臺的特點是支持硬實時、高安全性、低資源可用性ECU，因此非常適合傳統的汽車用例。經典平臺（Classic Platform）仍然是功能性汽車ECU的明顯選擇，這些ECU依賴于經典的低資源使用率和實時特性，直接連接到傳感器和執行器。但是，有一些可以明確識別的趨勢推動ECU開發以及E/E架構的未來增長，這些趨勢可以通過以下要求來概括：

1）連接性：連接車輛需要高帶寬動態數據連接，用于故障管理、路邊基礎設施交互、ADAS實時更新前方道路狀況、云端軟件更新等。

2）自動化：ADAS旨在減少駕駛人的工作量。ADAS要求E/E體系結構集成高級傳感器，并支持涉及高性能計算（HPC）的算法，如計算機視覺、傳感器融合的目標模型等。

3）電氣化：支持新型動力系統的要求，例如電池管理、電源分配、范圍增強等。非內燃機動力系統可能要求車輛整體甚至平臺發生重大變化，這意味著更加重視支持變化，以便允許在單一架構上考慮傳統內燃機汽車、混合動力電動汽車和純電動汽車的差異。

在推動下一代汽車電子電氣架構發展的過程中，出現了一系列新的要求，這些需求可統稱為CASE（Connectivity、Automation、Shared services、Electrification），即互聯化、自動化、共享服務化、電子化。這些要求正在快速推動汽車電控單元（ECU）的變革：

1）互聯化（Connectivity）：自動駕駛汽車所有功能的實現均需要動態通信和高效地分發大量數據。例如高級駕駛輔助系統（ADAS）傳感器時刻產生大量圖像與點云數據，控制器必須能夠高效實時地并行處理這些數據集，并與特定的控制執行機構間進行高效通信，從而實現高級輔助駕駛功能。

2）自動化（Automation）：自動駕駛汽車要求實時處理龐大的數據集，例如用于計算機視覺或基于多個傳感器輸入的實際對象模型的推導。為了滿足這種大規模數據處理的需求，應用程序內部需要具備并行性，以有效地利用處理中的并發性并迅速提供解決方案。高性能計算要求平臺能夠支持創新的硬件體系結構，比如異構處理器、GPU、多核處理器、處理器網格體系結構等。這些硬件需要得到平臺和編程語言的支持，以確保應用程序能夠充分發揮新硬件和動態環境的優勢。簡而言之，自動化要求系統具備強大的計算能力，能夠高效處理復雜的數據集，特別是涉及實時決策和對象模型推導的情境。

3）共享服務化（Shared services）：在自動駕駛汽車的域控制器中，共享化要求系統能夠提供可靈活配置和更新的軟件服務。這種靈活性使系統能夠迅速適應新的功能需求或法規要求。具體而言，共享化涉及移動性作為服務的概念，要求軟件在車輛內共享，并能夠根據需要更新，以反映不斷演變的行業標準和技術趨勢。這種共享化的方法確保了整個自動駕駛系統的可維護性和可擴展性，同時降低了對系統進行大規模更改時的復雜性。因此，共享化在實現自動駕駛汽車域控制器的高度靈活性和可更新性方面起到關鍵作用。

4）電氣化（Electrification）：在自動駕駛汽車的電氣化方面，這一要求涉及采用新技術來實現動態高通信帶寬。以太網等技術的引入使得平均通信帶寬不再成為限制因素。電氣化要求系統能夠有效地利用這種高帶寬通信，確保實時、可靠的數據傳輸。這包括對傳感器、執行器和其他關鍵系統組件的高速通信，以支持自動駕駛功能的協同工作?？傮w而言，電氣化要求系統能夠充分利用現代通信技術，以確保車輛內部各個組件之間的協同性，從而提高自動駕駛汽車的性能和響應速度。

目前，人們嘗試運用經典AUTOSAR（Classic AUTOSAR）來應對CASE的要求。例如，一些相對簡單的駕駛輔助系統（如車道跟蹤和自適應巡航控制），已經成功地在經典AUTOSAR中實現。然而，當定義了多個這類系統時，會導致多個電控單元（ECU）可能同時負責影響車輛安全或動態性的決策，例如加速或停車。為了協調多個決策ECU以確保不發生沖突，需要付出巨大的系統復雜性和測試工作。因此，我們急需一種新的高性能、高度靈活的平臺以支持高性能計算、動態通信和增量更改。這樣的平臺應能夠在車輛內執行集中決策角色，以滿足功能ECU的實時和安全要求，超越經典AUTOSAR平臺的限制。