把航空和IT技術(shù)引入汽車,風(fēng)河OS為“軟件定義汽車”提速
2024年4月底,在第十八屆北京車展前夕,致力于使出行更安全、更綠色、更互聯(lián)的全球科技公司安波福舉辦了“融合·智行”媒體技術(shù)分享會(huì),推出針對(duì)中國(guó)本土市場(chǎng)的新一代全棧式軟硬件平臺(tái)和產(chǎn)品,助力整車廠商加速將“軟件定義汽車”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
本文引用地址:http://2s4d.com/article/202405/458573.htm會(huì)上,安波福的子公司——風(fēng)河系統(tǒng)公司也首發(fā)了一系列產(chǎn)品技術(shù),包括 VxWorks汽車方案、Helix虛擬化平臺(tái)、容器技術(shù)等,并宣布首次在本地主機(jī)廠部署云原生開(kāi)發(fā)工具鏈等。
汽車業(yè)對(duì)OS平臺(tái)有何特殊要求?以VxWorks為代表的RTOS(實(shí)時(shí)操作系統(tǒng))和Linux相比,各自的優(yōu)勢(shì)是什么,哪個(gè)將會(huì)統(tǒng)領(lǐng)汽車的未來(lái)?為此,EEPW記者訪問(wèn)了風(fēng)河系統(tǒng)中國(guó)區(qū)總經(jīng)理鄒露君先生。
圖1 風(fēng)河系統(tǒng)中國(guó)區(qū)總經(jīng)理鄒露君在發(fā)布會(huì)上
1 汽車業(yè)的特點(diǎn)
風(fēng)河關(guān)注關(guān)鍵任務(wù)型市場(chǎng)。從風(fēng)河角度看,汽車目前有兩大技術(shù)趨勢(shì):①自動(dòng)化的快速發(fā)展。自動(dòng)化技術(shù)及自動(dòng)駕駛技術(shù)需要可確定性和功能安全的操作系統(tǒng)。②隨著電子電氣架構(gòu)的演進(jìn),中央化、域融合的趨勢(shì)需要強(qiáng)大的軟件。
為此,邊緣和云端都需要滿足汽車市場(chǎng)需求的操作系統(tǒng)平臺(tái)。2022年初,安波福收購(gòu)了風(fēng)河公司。風(fēng)河此前在航空航天、工業(yè)等行業(yè)有很強(qiáng)的根基,收購(gòu)后,風(fēng)河更多地了解了汽車用戶的需求,并把其他行業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)入,專門定制了滿足汽車市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。
2 邊緣端:“飛機(jī)大腦”附身“汽車軀體”
風(fēng)河主要瞄準(zhǔn)關(guān)鍵任務(wù)型市場(chǎng)。風(fēng)河的策略是首先選擇一個(gè)注重可確定性、功能安全和實(shí)時(shí)響應(yīng)的細(xì)分市場(chǎng),例如航空業(yè),然后投資開(kāi)發(fā)滿足這個(gè)市場(chǎng)的產(chǎn)品。之后,再把這個(gè)市場(chǎng)的成功經(jīng)驗(yàn)復(fù)制到其他市場(chǎng),這就是后來(lái)向工業(yè)、電信、汽車業(yè)做拓展。航空領(lǐng)域是風(fēng)河最大的業(yè)務(wù)。例如我國(guó)第一架國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919就主要采用了風(fēng)河的操作系統(tǒng)。此次,風(fēng)河把其王牌產(chǎn)品——在航空業(yè)久經(jīng)驗(yàn)證的VxWorks延伸到了汽車業(yè)。
圖2 風(fēng)河的邊緣和云端解決方案
● 首發(fā)VxWorks汽車方案
風(fēng)河在傳統(tǒng)的航空領(lǐng)域非常強(qiáng)的VxWorks操作系統(tǒng)上首發(fā)汽車解決方案,并且在首發(fā)過(guò)程中就直接在國(guó)產(chǎn)芯片上啟動(dòng)了部署。新的汽車解決方案強(qiáng)化了汽車功能。例如對(duì)ADAS做了增強(qiáng),增加了ADAS的開(kāi)源庫(kù);包含了附加POSIX合規(guī)的API和OS API;同時(shí)把AUTOSAR Classic MCAL納入標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品之中。這使得汽車客戶之前為車載開(kāi)發(fā)的一些應(yīng)用軟件,可以非常輕松地植入到風(fēng)河的操作系統(tǒng)之上。
同時(shí),風(fēng)河也同步啟動(dòng)了支持汽車BSP的開(kāi)發(fā),瞄準(zhǔn)國(guó)內(nèi)外的主芯片。
安全性對(duì)汽車也至關(guān)重要。盡管風(fēng)河之前在航空航天業(yè)已經(jīng)過(guò)了最嚴(yán)格的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),但是為了滿足汽車市場(chǎng)的法律法規(guī)的要求,此次專門做了ISO 26262的規(guī)范和認(rèn)證,并且獲得了最高等級(jí)的ASIL-D認(rèn)證。
● Helix虛擬化平臺(tái):首發(fā)汽車方案
同樣的,在首發(fā)過(guò)程中,Helix就在國(guó)產(chǎn)芯片上大展身手。
為什么在汽車上需要虛擬化平臺(tái)?因?yàn)殡S著電子電氣架構(gòu)的演進(jìn),在中央化、域融合的架構(gòu)下,需要在一個(gè)控制器/芯片上去集成更多的應(yīng)用,而這些應(yīng)用的功能安全等級(jí)是各不同的,于是就需要一個(gè)虛擬化平臺(tái)來(lái)做隔離。通過(guò)虛擬化平臺(tái),把不同的操作系統(tǒng)和應(yīng)用按照功能安全等級(jí)去做分類,以此有效地讓他們隔離開(kāi)。
其實(shí)這種方案在10多年前的航空航天場(chǎng)景已有廣泛應(yīng)用。因?yàn)轱w機(jī)對(duì)重量是非常敏感的,在飛機(jī)設(shè)計(jì)之初,就要求高度融合,機(jī)載計(jì)算機(jī)在研發(fā)之初就會(huì)要求盡可能去運(yùn)行更多的應(yīng)用,而不是研制多功能機(jī)。
所以今天風(fēng)河把在航空業(yè)成功的Helix虛擬化平臺(tái)引入汽車,以幫助汽車客戶應(yīng)對(duì)電子電氣架構(gòu)轉(zhuǎn)型中遇到的這類挑戰(zhàn)。
3 云端:把IT業(yè)的“容器”等技術(shù)引入汽車業(yè)
風(fēng)河為什么要做云端平臺(tái)?現(xiàn)在是“軟件定義汽車”的時(shí)代,面對(duì)的主要挑戰(zhàn)是如何降本增效,因此,不能像以往一樣靠996式的辛勤工作去完成,一定要找到一些新的方法和思路。
汽車的軟件定義開(kāi)發(fā)大多數(shù)還是用傳統(tǒng)的瀑布式開(kāi)發(fā)模式,但是要想真正有效地降本增效,就必須將這種傳統(tǒng)的瀑布式的開(kāi)發(fā)模型轉(zhuǎn)變到敏捷開(kāi)發(fā)。而要實(shí)現(xiàn)敏捷開(kāi)發(fā),最重要的是通過(guò)一些新技術(shù)的導(dǎo)入,例如容器、云原生、DevOps工具等高效的開(kāi)發(fā)方式。風(fēng)河過(guò)去多年來(lái)投資在DevOps這種純?cè)圃拈_(kāi)發(fā)工具上,就是為未來(lái)巨大的市場(chǎng)做布局。
此次帶來(lái)的汽車方案的特點(diǎn)如下。
● 首次將容器技術(shù)引入跨域融合的域控開(kāi)發(fā)中
跨域融合現(xiàn)在是一個(gè)熱點(diǎn)。為了降本增效,現(xiàn)在汽車要將智駕、座艙、車身等不同的控制融合在一起,做出成本更低且效果更好的解決方案。
為了做好跨域融合,容器是一種非常重要的技術(shù)。容器的概念來(lái)源于IT業(yè),可使不同的軟件模塊開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)能在不受干擾的條件下并行地進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā),容器內(nèi)的模塊也可以獨(dú)立地維護(hù)、升級(jí)。
通常在跨域融合中,這些不同領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)都是來(lái)自于公司內(nèi)部不同的組織架構(gòu),通常不是一個(gè)部門,通過(guò)利用容器技術(shù),既可以在技術(shù)上方便跨部門協(xié)同,又可以各自獨(dú)立開(kāi)發(fā),容易實(shí)現(xiàn)最后所有軟件的整合。
同時(shí),容器技術(shù)也可以徹底改變軟件開(kāi)發(fā)的方法論,使之前從瀑布模型完全導(dǎo)入到以基于DevOps的開(kāi)發(fā),因?yàn)榛谌萜魉械能浖忍於际窃谠贫碎_(kāi)發(fā),而在云端應(yīng)用DevOps進(jìn)行敏捷的方式去開(kāi)發(fā),將極大地提升軟件的開(kāi)發(fā)效率,降低開(kāi)發(fā)成本。
同時(shí)容器還有一個(gè)非常突出的優(yōu)勢(shì):OTA(空中下載技術(shù))。因?yàn)橥ㄟ^(guò)標(biāo)準(zhǔn)化可以做到軟件復(fù)用,以此給開(kāi)發(fā)者降低很多成本。OTA過(guò)程中,它的尺寸也可以下降很多,可以節(jié)省寶貴的傳輸帶寬和存儲(chǔ)資源。
風(fēng)河和母公司安波福合作,在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了容器在跨域上的融合,這個(gè)方案也首次是在國(guó)產(chǎn)芯片上進(jìn)行布局。例如風(fēng)河和安波福展示了一個(gè)5級(jí)聯(lián)動(dòng)的演示,是國(guó)內(nèi)第一款基于容器的演示,其中通過(guò)多個(gè)不同的容器把多個(gè)不同域的應(yīng)用運(yùn)行在上面。
● 首次在本地主機(jī)廠部署云原生開(kāi)發(fā)工具鏈
國(guó)內(nèi)的一家自主汽車品牌/知名主機(jī)廠也選擇風(fēng)河的云原生的工具鏈Studio進(jìn)行了平臺(tái)化的開(kāi)發(fā)部署,融合成熟的第三方的工具,構(gòu)建業(yè)界領(lǐng)先且高效的從設(shè)備到云端的開(kāi)發(fā)/部署/運(yùn)營(yíng)/服務(wù)體系,實(shí)現(xiàn)持續(xù)集成、持續(xù)交付和持續(xù)部署的能力。
4 節(jié)約1/4軟件開(kāi)銷
風(fēng)河希望通過(guò)已經(jīng)在市場(chǎng)上取得成功的邊緣端產(chǎn)品,加上云端的開(kāi)發(fā)工具鏈,可以給客戶提供一攬子的解決方案,幫助客戶迎接汽車軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中面臨的諸多工程挑戰(zhàn),并且降本增效。
關(guān)于降低成本,以上述的那家自主汽車品牌廠商為例,在開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié),通過(guò)容器化來(lái)隔離軟件部件,提升軟件重用性,約能幫這家主機(jī)廠降低20%的開(kāi)發(fā)和測(cè)試成本。在部署環(huán)節(jié),通過(guò)OTA更新時(shí)以模塊化來(lái)縮小文件,能夠減少數(shù)據(jù)傳輸/存儲(chǔ)成本,比以往方法降低35%的更新成本。在運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié),通過(guò)數(shù)據(jù)環(huán)路、數(shù)據(jù)孿生等,可以實(shí)現(xiàn)車輛數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)可視化,支持軟件缺陷的預(yù)先補(bǔ)救,可以降低維修成本達(dá)20%。綜合起來(lái),通過(guò)全面導(dǎo)入風(fēng)河的云原生Studio,預(yù)計(jì)可以降低25%的軟件開(kāi)發(fā)成本。
5 RTOS和Linux,誰(shuí)將是主宰?
安全性是汽車業(yè)的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。當(dāng)前正出現(xiàn)單芯片上的座艙、智駕融合,所面對(duì)的安全要求不一樣,因此在軟件架構(gòu)上需要有不同的OS操作系統(tǒng),按照不同的安全等級(jí)來(lái)部署。例如風(fēng)河VxWorks達(dá)到了功能安全ASIL-D,因此所有對(duì)安全性和實(shí)時(shí)性要求較高的智駕應(yīng)用程序可以運(yùn)行在VxWorks之上。對(duì)于一些網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)交互比較大的應(yīng)用,可以運(yùn)行在高穩(wěn)定性的風(fēng)河Linux上。座艙、信息娛樂(lè)通常運(yùn)行在安卓的Kernel(內(nèi)核)之上。
VxWorks是RTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),Linux多年來(lái)一直在與其博弈。目前和將來(lái)的走勢(shì)是:RTOS要向Linux的生態(tài)靠,Linux要學(xué)RTOS的安全性。這兩條路線,就看誰(shuí)先走成。
具體而言,Linux有生態(tài)優(yōu)勢(shì),但是在功能安全認(rèn)證維度,Linux的內(nèi)核代碼通常是幾千萬(wàn)行的級(jí)別,在航空航天領(lǐng)域,一行代碼的認(rèn)證成本至少二三百美元,這樣算下來(lái)是非常昂貴的,在經(jīng)濟(jì)上是不可行的。而風(fēng)河的VxWorks是RTOS(實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)),全部代碼加起來(lái)在10萬(wàn)行以內(nèi),因此可做安全認(rèn)證。
未來(lái),如果底層操作系統(tǒng)要全方位地用起來(lái),并且能夠迎接汽車功能安全的挑戰(zhàn),需要做到如下方向。
第一,從Linux角度,需要找到一種新的功能安全的認(rèn)證方法,不能像以前一樣每行都認(rèn)證。例如是否可以采用類似于抽樣的方法?另外,一些Linux公司正在試圖通過(guò)引入新技術(shù),對(duì)Linux進(jìn)行裁剪,裁剪到百萬(wàn)行內(nèi),再增加一些特別的功能安全補(bǔ)丁。
第二,從RTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的角度,例如風(fēng)河的VxWorks,下一代能否做得更像Linux?例如對(duì)象應(yīng)用的接口完全照搬Linux的API,這樣按照Linux開(kāi)發(fā)的軟件不需要很大的移植,就可以直接運(yùn)行在RTOS上。
實(shí)際上,風(fēng)河也有Linux業(yè)務(wù)。風(fēng)河所服務(wù)的電信行業(yè),幾乎所有的操作系統(tǒng)機(jī)會(huì)已從RTOS遷移到了Linux。因?yàn)楝F(xiàn)在電信市場(chǎng)對(duì)生態(tài)的要求非常高,有大量的第三方。凡是有大量第三方的市場(chǎng),就需要一個(gè)大生態(tài)。
而大多數(shù)RTOS公司很難形成自己的生態(tài),因?yàn)槭情]源的。開(kāi)源以后才會(huì)有生態(tài)。有了生態(tài)以后,第三方的資源才會(huì)很豐富。
那么,勝出的OS操作系統(tǒng)能否一統(tǒng)天下?很難說(shuō),因?yàn)槠嚨腛S操作系統(tǒng)不會(huì)像手機(jī)那么集中,主要還是要看性價(jià)比,如果能同時(shí)解決成本問(wèn)題和安全性挑戰(zhàn),肯定會(huì)很快一統(tǒng)天下。
6 中國(guó)區(qū)獨(dú)立運(yùn)營(yíng),樹(shù)立雄心勃勃規(guī)劃
今年,風(fēng)河與母公司安波福一樣,中國(guó)區(qū)成為了獨(dú)立的事業(yè)部。各個(gè)事業(yè)部由原來(lái)向各全球業(yè)務(wù)線匯報(bào),調(diào)整為直接向安波福中國(guó)及亞太區(qū)總裁匯報(bào)工作,以便為中國(guó)區(qū)提供全面的自主決策權(quán)和迅捷精準(zhǔn)的市場(chǎng)響應(yīng)能力,并同步制定了雄心勃勃的業(yè)務(wù)目標(biāo),即在五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)50%的業(yè)務(wù)增長(zhǎng),擴(kuò)大與中國(guó)自主品牌的合作,使相關(guān)業(yè)務(wù)占比達(dá)到70%,進(jìn)一步為“中國(guó)速度”提速。
“安波福1/3的業(yè)務(wù)在中國(guó)市場(chǎng)。當(dāng)然風(fēng)河今天離1/3還有一些差距,所以要加大在中國(guó)市場(chǎng)的投入,主要的營(yíng)收增長(zhǎng)來(lái)源之一就是汽車。” 鄒總說(shuō)道。
實(shí)際上,風(fēng)河在中國(guó)已有將近30年的歷史——在1996年就在華簽約了一家本地代理商來(lái)開(kāi)展業(yè)務(wù)。過(guò)去近30年,公司已建立了一支強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì),包括近200位的開(kāi)發(fā)/研發(fā)工程師。接下來(lái),風(fēng)河會(huì)依托這支強(qiáng)大的本地中國(guó)團(tuán)隊(duì),響應(yīng)中國(guó)客戶的需求,開(kāi)發(fā)中國(guó)本地的產(chǎn)品,并將形成的知識(shí)產(chǎn)權(quán)留在中國(guó)。風(fēng)河希望能夠和本地的生態(tài)伙伴緊密聯(lián)系,能夠全面賦能中國(guó)的產(chǎn)業(yè)鏈,能夠全面的擁抱中國(guó)技術(shù)的生態(tài)圈。
7 安波福此次帶來(lái)的軟硬件全棧產(chǎn)品
風(fēng)河的母公司——安波福本次推出了由本地團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的軟硬件平臺(tái)和產(chǎn)品,包括支持高階自動(dòng)駕駛和電氣化功能的硬件架構(gòu),以及通過(guò)云原生方法實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的軟件架構(gòu),為車輛研發(fā)、制造以及車輛全生命周期內(nèi)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)和功能更新帶來(lái)革命,以本地化的解決方案助推中國(guó)市場(chǎng)引領(lǐng)軟件定義汽車的未來(lái)。
● 智能汽車架構(gòu)SVA(Smart Vehicle Architecture?)
SVA能夠?yàn)檐浖x的汽車提供所需要的硬件及架構(gòu),以軟硬件解耦、輸入輸出與計(jì)算設(shè)備分離、計(jì)算“服務(wù)器化”為技術(shù)特征,可供整車廠商依據(jù)自有的車輛開(kāi)發(fā)體系和供應(yīng)鏈體系進(jìn)行自主抉擇,降低研發(fā)復(fù)雜度與總的制造、運(yùn)營(yíng)成本,從容應(yīng)對(duì)軟件定義汽車時(shí)代“多”、“快”、“好”、“省”的要求。
此次安波福展示了本地開(kāi)發(fā)的、運(yùn)行在SVA硬件架構(gòu)上的SOA(面向服務(wù))軟件方案架構(gòu)。通過(guò)安波福平臺(tái)的中間件可以實(shí)現(xiàn)兩大功能:一是實(shí)現(xiàn)了軟硬件解耦,賦能OEM在不改動(dòng)應(yīng)用軟件的前提下升級(jí)替換硬件;二是實(shí)現(xiàn)了可以跨功能域統(tǒng)一部署的中間件,當(dāng)前SOA進(jìn)程中的一大挑戰(zhàn)就是無(wú)法跨功能域統(tǒng)一部署,安波福提供了包括風(fēng)河的操作系統(tǒng)、容器技術(shù)等在內(nèi)的有效解決方案,能夠幫助OEM在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)新需求的開(kāi)發(fā)、迭代和驗(yàn)證,從而極大提高了開(kāi)發(fā)的效率,以更低的成本、更快的速度賦能OEM,持續(xù)改進(jìn)用戶體驗(yàn)。
● 完整的邊緣到云平臺(tái)——風(fēng)河軟件體系
憑借Wind River Studio、VxWorks、Helix Virtualization Platform、容器化技術(shù)等差異化優(yōu)勢(shì),安波福的風(fēng)河軟件體系為“軟件定義汽車”的開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)提供軟件框架、高安全性的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和完整的工具鏈,不僅能夠確保所有安全關(guān)鍵型應(yīng)用持續(xù)運(yùn)行,更能將其無(wú)縫融入軟件定義汽車的架構(gòu)中,助推混合關(guān)鍵性系統(tǒng)的發(fā)展,賦能汽車實(shí)現(xiàn)更高的智能性和安全性。例如Wind River Studio可實(shí)現(xiàn)云原生技術(shù)的流程自動(dòng)化,并可輕松訪問(wèn)虛擬測(cè)試環(huán)境,從而使開(kāi)發(fā)人員的生產(chǎn)率提高達(dá)25%,并加快了上市速度。這意味著從需求設(shè)定到初步的集成和測(cè)試所需的時(shí)間從數(shù)月縮短到了數(shù)周,如果使用風(fēng)河的中間件來(lái)移植軟件,甚至只需數(shù)天。
這些數(shù)字化平臺(tái)和產(chǎn)品已經(jīng)在汽車行業(yè)成功部署,并在中國(guó)汽車市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目定點(diǎn)落地。風(fēng)河致力于為中國(guó)汽車客戶打造本地化的產(chǎn)品,全面進(jìn)入中國(guó)汽車生態(tài)圈,深度賦能中國(guó)軟件定義汽車的發(fā)展。
● 搭載“中國(guó)芯”的艙行泊一體化融合方案
安波福帶來(lái)了由中國(guó)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)、首個(gè)基于中國(guó)本地的高性能系統(tǒng)級(jí)單芯片打造的跨域融合計(jì)算平臺(tái),覆蓋智能座艙、智能輔助駕駛和自動(dòng)泊車三個(gè)控制域,簡(jiǎn)化了整車電子電氣架構(gòu)和系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì),節(jié)省了研發(fā)成本。作為汽車行業(yè)首個(gè)跨域融合計(jì)算平臺(tái),采用多種風(fēng)河軟件技術(shù)方案,其一芯多控、靈活安全、軟硬解耦的能力為本土整車客戶帶來(lái)了顯著的商業(yè)優(yōu)勢(shì),包括使用DevOps工具以及數(shù)字反饋回路進(jìn)行持續(xù)的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)。安波福提供的解決方案可以實(shí)現(xiàn)最大程度的靈活性,支持不同芯片制造商采用最適合客戶需求的芯片及硬件組合,并在未來(lái)輕松快速地進(jìn)行開(kāi)發(fā)、部署和迭代。
評(píng)論