把航空和IT技術(shù)帶入汽車， 風(fēng)河OS為“軟件定義汽車”賦能

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，推出針對中國本土市場的新一代全棧式軟硬件平臺和產(chǎn)品，助力整車廠商加速將“軟件定義汽車”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

會上，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、容器技術(shù)等，并宣布首次在本地主機(jī)廠部署云原生開發(fā)工具鏈等消息。

汽車業(yè)對OS 平臺有何特殊要求？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)勢是什么，哪個(gè)將會統(tǒng)領(lǐng)汽車的未來？為此，EEPW 記者訪問了風(fēng)河系統(tǒng)中國區(qū)總經(jīng)理鄒露君先生。

圖1 風(fēng)河系統(tǒng)中國區(qū)總經(jīng)理鄒露君在發(fā)布會上

1 汽車業(yè)的特點(diǎn)

風(fēng)河關(guān)注關(guān)鍵任務(wù)型市場。從風(fēng)河角度看，汽車目前有兩大技術(shù)趨勢：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、域融合的趨勢需要強(qiáng)大的軟件。

為此，邊緣和云端都需要滿足汽車市場需求的操作系統(tǒng)平臺。2022 年初，安波福收購了風(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需求的產(chǎn)品。

圖2 風(fēng)河的邊緣和云端解決方案

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。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，例如航空業(yè)，然后投資開發(fā)滿足這個(gè)市場的產(chǎn)品。之后，再把這個(gè)市場的成功經(jīng)驗(yàn)復(fù)制到其他市場，這就是后來向工業(yè)、電信、汽車業(yè)做拓展的原因。航空領(lǐng)域是風(fēng)河最大的業(yè)務(wù)。例如我國第一架國產(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)。

2.1 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，并且直接在國產(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ADAS做了增強(qiáng)，增加了ADAS 的開源庫；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 的開發(fā)，瞄準(zhǔn)國內(nèi)外的主芯片。

安全性對汽車也至關(guān)重要。盡管風(fēng)河之前在航空航天業(yè)已經(jīng)過了最嚴(yán)格的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，但是為了滿足汽車市場的法律法規(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的ASIL-D 認(rèn)證。

2.2 Helix虛擬化平臺：首發(fā)汽車方案

同樣，在首發(fā)過程中，Helix 就在國產(chǎn)芯片上大展身手。

為什么在汽車上需要虛擬化平臺？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)用的功能安全等級是各不相同的，于是就需要一個(gè)虛擬化平臺來做隔離。通過虛擬化平臺，把不同的操作系統(tǒng)和應(yīng)用按照功能安全等級進(jìn)行分類，以此有效地讓它們隔離開。其實(shí)這種方案在10多年前的航空航天場景已有廣泛應(yīng)用。因?yàn)轱w機(jī)對重量是非常敏感的，因此在飛機(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)之初就會要求盡可能去運(yùn)行更多的應(yīng)用，而不是研制多個(gè)功能機(jī)。所以今天風(fēng)河把在航空業(yè)成功的Helix 虛擬化平臺引入汽車，以幫助汽車客戶應(yīng)對電子電氣架構(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？現(xiàn)在是“軟件定義汽車”的時(shí)代，面對的主要挑戰(zhàn)是如何降本增效，因此，不能再像以往一樣靠996式的辛勤工作去完成，一定要找到一些新的方法和思路。

汽車的軟件定義開發(fā)大多數(shù)還是用傳統(tǒng)的瀑布式開發(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)的瀑布式的開發(fā)模型轉(zhuǎn)變成敏捷開發(fā)。而要實(shí)現(xiàn)敏捷開發(fā)，最重要的是通過一些新技術(shù)的導(dǎo)入，例如容器、云原生、DevOps 工具等高效的開發(fā)方式。風(fēng)河過去多年來投資在DevOps 這種純云原生的開發(fā)工具上，就是為未來巨大的市場做布局。

此次帶來的汽車方案的特點(diǎn)如下。

3.1 首次將容器技術(shù)引入跨域融合的開發(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)。容器的概念來源于IT 業(yè)，可使不同的軟件模塊開發(fā)團(tuán)隊(duì)在不受干擾的條件下并行地進(jìn)行軟件開發(fā)，容器內(nèi)的模塊也可以獨(dú)立地維護(hù)、升級。

通常在跨域融合中，這些不同領(lǐng)域的開發(fā)團(tuán)隊(duì)都是來自于公司內(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發(fā)的方法論，使之前從瀑布模型完全導(dǎo)入到基于DevOps 的開發(fā)，因?yàn)榛谌萜鞯能浖忍於际窃谠贫碎_發(fā)的，而在云端應(yīng)用DevOps 進(jìn)行敏捷開發(fā)將極大地提升軟件的開發(fā)效率，降低開發(fā)成本。

同時(shí)容器還有一個(gè)非常突出的優(yōu)勢：OTA（空中下載技術(shù)）。因?yàn)橥ㄟ^標(biāo)準(zhǔn)化可以做到軟件復(fù)用，以此給開發(fā)者降低很多成本。OTA過程中，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資源。風(fēng)河和母公司安波福合作，在國內(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 級聯(lián)動(dòng)的演示，是國內(nèi)第一款基于容器的演示，其中通過多個(gè)不同的容器把不同域的應(yīng)用運(yùn)行在上面。

3.2 首次在本地主機(jī)廠部署云原生開發(fā)工具鏈

國內(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)行了平臺化的開發(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)備到云端的開發(fā)/ 部署/ 運(yùn)營/ 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軟件開銷

風(fēng)河希望通過已經(jīng)在市場上取得成功的邊緣端產(chǎn)品，加上云端的開發(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發(fā)過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，在開發(fā)環(huán)節(jié)，通過容器化來隔離軟件部件，提升軟件重用性，約能幫這家主機(jī)廠降低20% 的開發(fā)和測試成本。在部署環(huán)節(jié)，通過OTA 更新時(shí)以模塊化來縮小文件，能夠減少數(shù)據(jù)傳輸/ 存儲成本，比以往方法降低35%的更新成本。在運(yùn)營環(huán)節(jié)，通過數(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，通過全面導(dǎo)入風(fēng)河的云原生Studio，預(yù)計(jì)可以降低25%的軟件開發(fā)成本。

5 RTOS和Linux，誰主未來？

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來部署。例如風(fēng)河VxWorks 達(dá)到了功能安全ASIL-D，因此所有對安全性和實(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多年來一直在與其博弈。目前和將來的走勢是：RTOS要向Linux的生態(tài)靠，Linux要學(xué)RTOS的安全性。這兩條路線，就看誰先走成。

具體而言，Linux有生態(tài)優(yōu)勢，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行的級別，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)），全部代碼加起來在10 萬行以內(nèi)，因此可做安全認(rèn)證。

未來，如果底層操作系統(tǒng)要全方位地用起來，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公司正在試圖通過引入新技術(shù)，對Linux進(jìn)行裁剪，裁剪到百萬行內(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 ？例如對象應(yīng)用的接口完全照搬Linux的API，這樣按照Linux開發(fā)的軟件不需要很多移植，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)會已從RTOS 遷移到了Linux。因?yàn)楝F(xiàn)在電信市場對生態(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，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。開源以后才會有生態(tài)。有了生態(tài)以后，第三方的資源才會很豐富。

那么，勝出的OS 操作系統(tǒng)能否一統(tǒng)天下？很難說，因?yàn)槠嚨腛S 操作系統(tǒng)不會像手機(jī)那么集中，主要還是要看性價(jià)比，如果能同時(shí)解決成本問題和安全性挑戰(zhàn)，肯定會很快一統(tǒng)天下。

6 中國區(qū)獨(dú)立運(yùn)營，樹立雄心勃勃規(guī)劃

今年，風(fēng)河與母公司安波福一樣，中國區(qū)成為了獨(dú)立的事業(yè)部。各個(gè)事業(yè)部由原來向各全球業(yè)務(wù)線匯報(bào)，調(diào)整為直接向安波福中國及亞太區(qū)總裁匯報(bào)工作，以便為中國區(qū)提供全面的自主決策權(quán)和迅捷精準(zhǔn)的市場響應(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，擴(kuò)大與中國自主品牌的合作，使相關(guān)業(yè)務(wù)占比達(dá)到70%，進(jìn)一步為“中國速度”提速?！鞍膊ǜ?/3 的業(yè)務(wù)在中國市場。當(dāng)然風(fēng)河今天離1/3還有一些差距，所以要加大在中國市場的投入，主要的營收增長來源之一就是汽車?！?鄒總說道。

實(shí)際上，風(fēng)河在中國已有將近30年的歷史——在1996年就在華簽約了一家本地代理商來開展業(yè)務(wù)。過去近30年，公司已建立了一支強(qiáng)大的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，包括近200位的開發(fā)/ 研發(fā)工程師。接下來，風(fēng)河會依托這支強(qiáng)大的本地中國團(tuán)隊(duì)，響應(yīng)中國客戶的需求，開發(fā)中國本地的產(chǎn)品，并將形成的知識產(chǎn)權(quán)留在中國。風(fēng)河希望能夠和本地的生態(tài)伙伴緊密聯(lián)系，能夠全面賦能中國的產(chǎn)業(yè)鏈，以全面擁抱中國技術(shù)的生態(tài)圈。

7 安波福此次帶來的軟硬件全棧產(chǎn)品

風(fēng)河的母公司——安波福本次推出了由本地團(tuán)隊(duì)開發(fā)的軟硬件平臺和產(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)營維護(hù)和功能更新帶來革命，以本地化的解決方案助推中國市場引領(lǐng)軟件定義汽車的未來。

7.1 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)營成本，從容應(yīng)對軟件定義汽車時(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)。通過安波福平臺的中間件可以實(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)新需求的開發(fā)、迭代和驗(yàn)證，從而極大提高了開發(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)。

7.2 完整的邊緣到云平臺——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，安波福的風(fēng)河軟件體系為“軟件定義汽車”的開發(fā)和運(yùn)營提供軟件框架、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，并可輕松訪問虛擬測試環(huán)境，從而使開發(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)河的中間件來移植軟件，甚至只需數(shù)天。

這些數(shù)字化平臺和產(chǎn)品已經(jīng)在汽車行業(yè)成功部署，并在中國汽車市場實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目定點(diǎn)落地。風(fēng)河致力于為中國汽車客戶打造本地化的產(chǎn)品，全面進(jìn)入中國汽車生態(tài)圈，深度賦能中國軟件定義汽車的發(fā)展。

7.3 搭載“中國芯”的艙行泊一體化融合方案

安波福帶來了由中國團(tuán)隊(duì)開發(fā)、首個(gè)基于中國本地的高性能系統(tǒng)級單芯片打造的跨域融合計(jì)算平臺，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，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了顯著的商業(yè)優(yōu)勢，包括使用DevOps工具以及數(shù)字反饋回路進(jìn)行持續(xù)的開發(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，并在未來輕松快速地進(jìn)行開發(fā)、部署和迭代。

（本文來源于《EEPW》202406）