何为自主可控？“傲娇”的算法，“掐脖子”的架构设计“GGAI布道”

未来自动驾驶汽车的神经系统——由电线和连接器组成的配电系统、数据传输系统，可能比编写完美的代码更难解决。而以“软件为中心”背后的“门槛”更值得深思。

过去的几年，全球参与自动驾驶领域创新的公司，大多数把注意力放在了感知、计算以及相应的软件/算法的挑战上。

然后，在准备大规模量产之前，仍需要解决一个问题：整车架构，应该如何重新设计。“移动的未来取决于我们重新构建汽车神经系统的集成能力。”这是安波福CTO的一句话。

现在，每辆车配备100多个控制器，2亿行代码，超过1000个汽车功能依赖于多个控制器，这些数字不言自明。今天建立在传统架构上的汽车系统在面向自动驾驶时代，将变得难以设计、开发、验证和维护。

在他看来，全球只有大约5家公司能够设计和制造端到端体系结构，这其中只有安波福同时拥有大脑(软件和计算)、神经系统(传感器和电源/数据分配)。

2000年，一辆普通汽车的总电耗相当于一台吹风机。今天，汽车所必需的电力相当于一个家庭的水平。汽车内的数据传输速度曾经在每秒150千比特的范围内。我们现在的速度是每秒十亿字节。

另一个有趣的事实，五年前，汽车的电路比现在的汽车少25%。五年后，这个数字将再增加30%。但这些都还没有接近未来全自动汽车所需要的速度。

整车架构有三个要素，软件或软件体系结构的设计，传感、计算和控制硬件，以及车辆上的信号和数据分布。

过去，当一个新功能被添加到汽车上时，方法只是简单地添加一个ECU(电子控制单元)，多一点电线和线束布线，然后嵌入固件和软件。最后，也是最难的部分——找到放置它的最佳位置。

如今，整车的空间已经非常拥挤，包括100多种不同的ECU，整车线束长度从1.5英里增加到2.5英里。

从开发的角度来看，确保所有这些都能完美地协同工作是一个难以置信的挑战。尤其是面向自动驾驶量产时，很明显这种架构方法行不通——已经没有更多的空间了。

在博世看来，一个可伸缩的E/E架构，以处理越来越多的计算密集型和跨领域的功能，这是增加连接性、动力系统多样化和自动化驾驶所必需的。

博世此前分享过其在整车电子电气架构方面的战略图，被分为了6个阶段：模块化阶段（一个功能一个ECU硬件），功能集成阶段，中央域控制器阶段，跨域融合阶段，车载中央电脑和区域控制器，车载云计算阶段。

为此，安波福提出了“smart architecture”的概念。软件、传感和计算平台、数据和电力分配以及连接服务——所有这些都是这个架构的基本元素。

目前，整车电子架构主要有四种，其中去中心化、集中域（Domain centralized）最为常见，但从L3开始，这样的方式并非最经济有效的解决方案。这也意味着从2021年开始，我们需要为下一代自动驾驶准备更为灵活的架构。

而面向域/混合区域（domain oriented / mixed zone）正在成为满足更高等级自动驾驶的需求，其中，混合区域架构更适合拥有有限数量平台的OEM，而面向域架构则适合拥有多个平台的OEM。

随着汽车安全自动化程度的提高，对可靠和故障安全系统的巨大需求来提供信号和电力分配。从本质上讲，故障安全操作意味着在发生故障时，车辆仍然可以安全运行。

安波福为此推出了一个名为：智能汽车架构的平台，Smart Vehicle Architecture (SVA)，这不仅仅是一个面向L4/L5的架构。

安波福最初的想法是为L4/L5自动驾驶汽车重新构思架构。然而，他们意识到很多客户已经在L3自动驾驶汽车上遇到了架构问题。

SVA的目标，是在三个关键方面改变现状。

1、SVA从软件中抽象出硬件。

使用SVA，您可以创建独立的生命周期、更快的软件启动以及在需要时更简单的硬件验证和更新。此外，完全定义的接口简化了软件开发和硬件交互。

2、SVA将I/O从计算中分离出来。

SVA允许您从昂贵的域控制器中删除输入/输出(I/O)，并将它们放置在区域对接站中，同时还利用环形网络和拓扑优化电源和数据分布。

3、SVA支持计算的“服务器化”。

使用SVA，您可以将计算功能集中到四个或五个物理计算平台中，同时通过逻辑操作作为一个中央计算“集群”来支持资源共享。

SVA意味着什么？简单+可扩展=可持续

电力数据中心(PDC)包括沿SVA拓扑外圈布置的4到6个区域控制器，充当传感器的“通用对接站”，并将车辆分成可管理的区域，每个区域都有自己的本地电源分配控制和功能。

统一的电源和数据主干。这种物理上简化的、模块化的、可自动化的线束技术仅在长度上随车辆的不同而变化，并且通过其双环拓扑结构为冗余网络设计。

然后我们来到中央计算集群，这是一个通用的计算平台，在这里集成了安全、信息娱乐、动力和底盘以及连接的安全网关等关键域控制。基于中间件，这些域控制器能够共享计算并根据需要动态分配资源。

简单地说，这三个SVA解决方案解决了主要技术限制，其结果是在车辆和平台的生命周期内实现了可持续的体系结构。

当然，自动驾驶汽车，架构设计仍需要考虑安全第一。

在新的车辆架构下，也需要重新设计安全系统，以便在某个架构组件发生故障时保护车辆安全。SVA有一个三层的故障操作设计，应用于计算、网络、电源中。

1、计算：当计算机出现严重故障时会发生什么？我们意识到我们不能依赖一个集中的计算节点，所以我们将足够的冗余计算能力整合到架构中，使车辆安全停车。

2、网络：如果车辆内的网络连接出现故障，会发生什么？我们知道无法创建一个完整的冗余网络，这就需要一个双环拓扑系统。SVA的环形拓扑结构每个节点连接到其他两个节点，形成一个连续的路径(环形)，以便信号通过每个节点。

这种方法比传统的星型拓扑更高效，处理更重的负载，允许我们以一种负担得起的方式实现所需的冗余。

3、电源：我们能像传统汽车那样只依靠一种动力吗？智能汽车架构解决方案包括智能、双电源与智能保险丝，从而提供故障操作性能。

此外，今天汽车技术的发展方向是整合电子控制单元，让位于模块化的面向服务的体系结构(SOA)。

其中，基础层用于处理来自安装在汽车上的各种传感器的数据。中间层用于ECU内部和内部数据交换的扩展，这一层负责传感器数据融合，包括定位和传感器数据的解释、决策。之上的就是应用程序层，它使用所有这些数据来控制操作某些功能。

首先，封装和分层支持更大的可伸缩性，为将来汽车技术的快速创新带来的挑战做好准备。采用SOA方法还降低了系统的复杂性，并促进了通用计算平台的使用。这为系统级优化提供了机会，并促进了跨车辆变体和多代的软件组件重用。

它还允许开发人员跨层使用统一的开发方法，包括敏捷开发和针对接口的可靠性测试。这种统一化大大减少了未来汽车开发环境中在设计原则、流程和工具方面的碎片化。开发人员可以更容易地通过虚拟集成应用持续集成和早期集成测试。

这意味着E/E架构驱动未来汽车的设计，从汽车的外观、内部物理架构到软件的构造。这种变化的主要驱动因素是复杂度的降低、布线重量的降低（成本下降）和功能的灵活扩展。

也正是因此，E/E架构是未来汽车技术开发的关键，对E/E架构师及相关人才的需求将在未来几年出现爆发式增长。