1.3 Adaptive AUTOSAR——面向高性能车用控制器的新软件平台

在过去的三四十年中，无论从功能的数量还是复杂性来衡量，在汽车环境中软件的使用已从简单的发动机管理系统发展到车辆平台中无孔不入。

AUTOSAR经典平台是针对日益复杂的汽车软件需求而开发的。该平台的特点是支持硬实时、高安全性、低资源可用性ECU，因此非常适合传统的汽车用例。经典平台（Classic Platform）仍然是功能性汽车ECU的明显选择，这些ECU依赖于经典的低资源使用率和实时特性，直接连接到传感器和执行器。但是，有一些可以明确识别的趋势推动ECU开发以及E/E架构的未来增长，这些趋势可以通过以下要求来概括：

1）连接性：连接车辆需要高带宽动态数据连接，用于故障管理、路边基础设施交互、ADAS实时更新前方道路状况、云端软件更新等。

2）自动化：ADAS旨在减少驾驶人的工作量。ADAS要求E/E体系结构集成高级传感器，并支持涉及高性能计算（HPC）的算法，如计算机视觉、传感器融合的目标模型等。

3）电气化：支持新型动力系统的要求，例如电池管理、电源分配、范围增强等。非内燃机动力系统可能要求车辆整体甚至平台发生重大变化，这意味着更加重视支持变化，以便允许在单一架构上考虑传统内燃机汽车、混合动力电动汽车和纯电动汽车的差异。

在推动下一代汽车电子电气架构发展的过程中，出现了一系列新的要求，这些需求可统称为CASE（Connectivity、Automation、Shared services、Electrification），即互联化、自动化、共享服务化、电子化。这些要求正在快速推动汽车电控单元（ECU）的变革：

1）互联化（Connectivity）：自动驾驶汽车所有功能的实现均需要动态通信和高效地分发大量数据。例如高级驾驶辅助系统（ADAS）传感器时刻产生大量图像与点云数据，控制器必须能够高效实时地并行处理这些数据集，并与特定的控制执行机构间进行高效通信，从而实现高级辅助驾驶功能。

2）自动化（Automation）：自动驾驶汽车要求实时处理庞大的数据集，例如用于计算机视觉或基于多个传感器输入的实际对象模型的推导。为了满足这种大规模数据处理的需求，应用程序内部需要具备并行性，以有效地利用处理中的并发性并迅速提供解决方案。高性能计算要求平台能够支持创新的硬件体系结构，比如异构处理器、GPU、多核处理器、处理器网格体系结构等。这些硬件需要得到平台和编程语言的支持，以确保应用程序能够充分发挥新硬件和动态环境的优势。简而言之，自动化要求系统具备强大的计算能力，能够高效处理复杂的数据集，特别是涉及实时决策和对象模型推导的情境。

3）共享服务化（Shared services）：在自动驾驶汽车的域控制器中，共享化要求系统能够提供可灵活配置和更新的软件服务。这种灵活性使系统能够迅速适应新的功能需求或法规要求。具体而言，共享化涉及移动性作为服务的概念，要求软件在车辆内共享，并能够根据需要更新，以反映不断演变的行业标准和技术趋势。这种共享化的方法确保了整个自动驾驶系统的可维护性和可扩展性，同时降低了对系统进行大规模更改时的复杂性。因此，共享化在实现自动驾驶汽车域控制器的高度灵活性和可更新性方面起到关键作用。

4）电气化（Electrification）：在自动驾驶汽车的电气化方面，这一要求涉及采用新技术来实现动态高通信带宽。以太网等技术的引入使得平均通信带宽不再成为限制因素。电气化要求系统能够有效地利用这种高带宽通信，确保实时、可靠的数据传输。这包括对传感器、执行器和其他关键系统组件的高速通信，以支持自动驾驶功能的协同工作。总体而言，电气化要求系统能够充分利用现代通信技术，以确保车辆内部各个组件之间的协同性，从而提高自动驾驶汽车的性能和响应速度。

目前，人们尝试运用经典AUTOSAR（Classic AUTOSAR）来应对CASE的要求。例如，一些相对简单的驾驶辅助系统（如车道跟踪和自适应巡航控制），已经成功地在经典AUTOSAR中实现。然而，当定义了多个这类系统时，会导致多个电控单元（ECU）可能同时负责影响车辆安全或动态性的决策，例如加速或停车。为了协调多个决策ECU以确保不发生冲突，需要付出巨大的系统复杂性和测试工作。因此，我们急需一种新的高性能、高度灵活的平台以支持高性能计算、动态通信和增量更改。这样的平台应能够在车辆内执行集中决策角色，以满足功能ECU的实时和安全要求，超越经典AUTOSAR平台的限制。