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ADAS/自动驾驶系统的汽车系统平台

2019-08-30 18:11:37·  来源：Astroys  
　
目前，汽车系统平台、软件和IT是汽车行业创新的主要驱动力。目前普通汽车的ECU约超过80个，而高端和豪华品牌则大概有100多个这样的嵌入式计算机系统。某些功能（
目前，汽车系统平台、软件和IT是汽车行业创新的主要驱动力。目前普通汽车的ECU约超过80个，而高端和豪华品牌则大概有100多个这样的嵌入式计算机系统。某些功能（如发动机或动态控制）是硬实时功能，反应时间要求短至几毫秒。实际上，所有其它功能，例如Infotainment和Telematics，至少需要软实时反应能力。
 
ADAS/AD时代的集中式架构
 
车辆的每个域都有自己对计算速度、可靠性、网络安全、安全性、灵活性和可扩展性的要求。汽车电子系统将诸如制动、动力总成或照明控制等功能映射到单个软件系统和物理硬件上。但这样的分布式架构目前已达到了复杂性、成本和重量的极限，急需改变。
 
自动驾驶（AD）需要具有多传感器融合的高度交互式服务，而这其实是从当前功能彼此隔离的分布式ECU架构转变来的。因此，为了降低复杂性、成本与系统重量，就需要用于ADAS/AD的集中式控制解决方案。


汽车安全系统的功能复杂性逐年增加 ……
目前来看，主流市场正在开发和部署L2自动驾驶功能。车辆配备了ADAS ECU，支持ACC、AEB和PA等功能。到2025年，在L2产品基础上，市场又会转向支持HAD（高度自动驾驶）和AD的ECU。另外，许多OEM还准备跳过L3直接进入L4级，以避免在AD系统和驾驶员之间切换的复杂性。
 
ISO 26262
 
ISO 26262标准给出了降低系统开发失败风险和处理E/E系统复杂性的要求和建议。但要满足该标准对公司提出了很大挑战，因为ISO 26262设定了要求和建议，但没有定义如何在特定应用的背景下，以有效的方式实施。因此还需要具备功能安全方面的专业知识，以便对ISO 26262针对特定的应用进行考虑和文档化的解释。
 
ISO 26262标准规定“ISO 26262不涉及E/E系统的标称性能，即使这些系统存在专用的功能性能标准（例如主/被动安全系统、制动系统、ACC）”。ASIL不是AD系统功能的其它系统属性（例如可维护性、可靠性、可用性）的标称性能指标。
 
ISO 26262提供了基于V模型的系统自上而下的工程方法。是从SoS（System-of-System）级别开始到硬件和软件模块的规范。在硬件和软件的执行和验证之后，在V模型的右侧进行自下而上的集成：集成硬件和软件模块（如ECU中的硬件和软件）、组件中的组件子系统（如高压电池中的ECU）、子系统到系统（如动力系中的高压电池）、SoS系统（车辆中的动力系统）。
 
ISO/PAS 211448 or SOTIF
 
ISO/PAS 211448或SOTIF（Safety of the Intended Functionality Scenario Identification）是为了探索AD系统行为、该行为是否适用于预期的操作域而设立的。
 
此外，2019年1月制定的ISO/PAS 21448重点关注L1/L2的ADAS功能；涵盖由技术或系统限制引起的非故障条件下的潜在危险行为，包括对合理可预见的误用的评估；为设计、验证和验证措施提供指导；作为公开可用规范（PAS）发布，而不是作为ISO标准，以便更快地发布；包括对SOTIF分析中实现的目标的高级要求及如何实现这些目标的信息指导。
 
ISO 21448的工作最初始于2018年11月，并计划将这项工作扩展到更高的自动驾驶水平（达到L5级）。因此，这项工作引起了人们的极大兴趣，有18个国家正在开展这项工作并为这项工作做出了贡献，有来自全球OEM、Tier 1、Tier 2及政府机构的80多位专家参与。未来，SOTIF的发表目标是在2022年。
 
AUTOSAR
AUTOSAR（AUTomotive Open System ARchitecture）汽车开放系统架构定义了汽车系统开发的参考架构和方法，并为其架构模型提供了语言。
 
汽车系统的物理结构通常分布在许多ECU上。ECU通过不同类型的电子总线连接，例如CAN、FlexRay和以太网，并且负责执行逻辑架构中定义的一个或多个高级车辆功能。这是通过分布的负责实现ECU功能的逻辑软件组件来完成的，从而将它们转换成可运行的ECU应用软件组件。每个逻辑组件分配给至少一个ECU。
 
除了由多个ECU组成的物理系统架构外，每个ECU都有自己的物理架构，包括以下主要部分：应用软件由许多分布的软件组件构成，负责执行该ECU实现的车辆功能（例如，检测车辆轨迹上的行人）；中间件软件，负责为应用软件提供服务（例如，在电子总线上传输/接收数据，以及跟踪诊断错误）；硬件包括许多负责控制不同硬件单元的驱动程序（例如电子总线和ECU的CPU/GPU/FPGA）。

 
ADAS开发的V-模型
 
V-模型（下图）是由安全关键系统开发的国际行业标准规定，如ISO/IEC 26262。
 
在下图中可以看出OEM与其供应商的责任之间的主要区别。这种区别很重要，因为它通常是在供应商和OEM之间接触的阶段，在合同谈判期间体现出来的。在此背景下，详细、明确和正确的需求规范可防止因OEM和供应商之间的误解导致的需求变化相关的潜在不必要的成本。
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