辜 云，劉 欽，張小波，陳江波，張 懿，謝小春

（江鈴汽車(chē)股份有限公司，江西 南昌 330001）

隨著高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)ADAS、車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)IVI的量產(chǎn)裝配，大量數(shù)據(jù)的傳輸對(duì)汽車(chē)總線傳輸帶寬和速度提出了更高的要求[1]。無(wú)人駕駛技術(shù)和新汽車(chē)座艙技術(shù)的發(fā)展，使得汽車(chē)芯片算力從多個(gè)分布式向中央集成式發(fā)展[2]?？罩邢螺d（Over The Air，OTA）技術(shù)的發(fā)展，使車(chē)云一體架構(gòu)及軟件空中升級(jí)逐漸成為可能。隨著“軟件定義汽車(chē)”成為業(yè)界共識(shí)，面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）設(shè)計(jì)思想也逐步替代面向信號(hào)的設(shè)計(jì)思想，成為汽車(chē)新一代電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)思想的主流[3]。

1 車(chē)云一體化服務(wù)技術(shù)分析

隨著電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化已經(jīng)成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)公認(rèn)的未來(lái)發(fā)展方向，高計(jì)算性能、高通信帶寬、高功能安全性、高信息安全性、軟件持續(xù)更新等新的技術(shù)需求出現(xiàn)對(duì)整車(chē)電子電氣架構(gòu)開(kāi)發(fā)提出了更高的要求。面向服務(wù)架構(gòu)的車(chē)云一體化搭載了智能場(chǎng)景引擎，可以構(gòu)建多種場(chǎng)景，提供個(gè)性化、情感化、場(chǎng)景化的用戶需求?；趫?chǎng)景，用戶可以滿足私人定制及情感化的需求，對(duì)車(chē)的互動(dòng)形成用戶黏性。智能場(chǎng)景引擎關(guān)聯(lián)了眾多汽車(chē)功能，利用車(chē)上布置的傳感器和執(zhí)行器，形成對(duì)應(yīng)的服務(wù)庫(kù)與場(chǎng)景庫(kù)，最后通過(guò)場(chǎng)景引擎賦能給最終用戶使用。智能場(chǎng)景引擎在云端部署了有場(chǎng)景引擎的能力中臺(tái)，在車(chē)端和手機(jī)端分別集成場(chǎng)景引擎SDK（Software Development Kit），能夠把車(chē)端能力從服務(wù)的角度管理起來(lái)，這也是整車(chē)的SOA化結(jié)合起來(lái)的點(diǎn)。所有服務(wù)的能力、云端的能力都可以同步，同時(shí)在云端建立可視化的管理平臺(tái)，對(duì)所有集成場(chǎng)景引擎SDK的車(chē)型進(jìn)行管理，包括每個(gè)車(chē)型的能力庫(kù)、每個(gè)車(chē)型相關(guān)的場(chǎng)景庫(kù)以及當(dāng)前各場(chǎng)景使用的情況。智能場(chǎng)景引擎也支持大數(shù)據(jù)分析，做主動(dòng)場(chǎng)景推送，把個(gè)人相關(guān)的智能家居、IoT（Internet of Things）設(shè)備信息關(guān)聯(lián)進(jìn)來(lái)，包括車(chē)上的數(shù)據(jù)埋點(diǎn)、使用APP的數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)用戶做畫(huà)像，精準(zhǔn)識(shí)別到用戶喜好。用戶手機(jī)端可以同步對(duì)應(yīng)場(chǎng)景，并根據(jù)喜好和習(xí)慣自行編制專(zhuān)屬場(chǎng)景，通過(guò)車(chē)云一體化將個(gè)性化的場(chǎng)景直接下放到車(chē)端執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)即可用、即編即用的過(guò)程。智能場(chǎng)景引擎構(gòu)建智能場(chǎng)景，給用戶帶來(lái)車(chē)能懂人的體驗(yàn)，形成很好的人車(chē)互動(dòng)。

2 面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

SOA服務(wù)化設(shè)計(jì)首先需要研究功能架構(gòu)開(kāi)發(fā)流程，考慮在以往功能開(kāi)發(fā)流程的基礎(chǔ)上做哪些更新內(nèi)容，將用戶需求轉(zhuǎn)化為合理的功能實(shí)現(xiàn)方案，并融入服務(wù)分層理念，映射到子系統(tǒng)的邏輯層、軟件架構(gòu)層，并部署到域控及ECU硬件中去。SOA功能開(kāi)發(fā)流程示意如圖1所示。

圖1 SOA功能開(kāi)發(fā)流程示意圖

服務(wù)化的設(shè)計(jì)需要從用戶需求出發(fā)，對(duì)新功能的需求開(kāi)發(fā)內(nèi)容進(jìn)一步剖析，包括用戶場(chǎng)景分析（Use Case）、對(duì)標(biāo)分析、法規(guī)需求、分段場(chǎng)景分析（Segment Case）、功能設(shè)計(jì)需求、用例和法規(guī)對(duì)應(yīng)需求映射等，將對(duì)用戶的價(jià)值點(diǎn)進(jìn)行提煉，全面以用戶為中心，定義滿足用戶使用場(chǎng)景的功能目標(biāo)需求。

根據(jù)需求分析結(jié)果，結(jié)合對(duì)標(biāo)車(chē)型功能設(shè)計(jì)方案、新技術(shù)供應(yīng)商方案及自身項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)涉及的子系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的功能交互設(shè)計(jì)。分析SOA功能策略設(shè)計(jì)，描述系統(tǒng)間交互的需求，對(duì)強(qiáng)相關(guān)的子系統(tǒng)進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，對(duì)配合的子系統(tǒng)進(jìn)行能力要求，為子系統(tǒng)服務(wù)化設(shè)計(jì)作鋪墊。功能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)需要研究子系統(tǒng)劃分的合理性，在車(chē)云一體SOA服務(wù)化的設(shè)計(jì)理念下，考慮之前的功能域劃分和子系統(tǒng)劃分是否需要合理化更新。

子系統(tǒng)設(shè)計(jì)需滿足以下要求：①研究將功能設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的需求映射到相應(yīng)的SOA軟件組件，對(duì)軟件模組進(jìn)行SOA軟件架構(gòu)分層設(shè)計(jì)，依據(jù)模組的功能交互設(shè)計(jì)定義內(nèi)部軟件組件SWC及其服務(wù)接口，服務(wù)接口及其數(shù)據(jù)類(lèi)型的設(shè)計(jì)需符合AUTOSAR；②研究從多個(gè)功能的FR整合出重疊及類(lèi)似的需求，形成SOA軟件服務(wù)接口表和映射關(guān)系，考慮服務(wù)接口表與下游網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)生成的關(guān)聯(lián)關(guān)系；③形成SOA服務(wù)開(kāi)發(fā)及實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)規(guī)范，內(nèi)容包含面向服務(wù)介紹、服務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、服務(wù)通信技術(shù)、服務(wù)測(cè)試與分析等，詳細(xì)說(shuō)明整車(chē)和云端服務(wù)開(kāi)發(fā)的各項(xiàng)技術(shù)要求、軟件架構(gòu)實(shí)現(xiàn)SOA的原理和機(jī)制、通信的相關(guān)技術(shù)、測(cè)試的方法和分析過(guò)程等；④研究文檔的可塑性和可讀性，對(duì)同步架構(gòu)工具建模的兼容性以及更新迭代的便利性；⑤考慮SOA與非SOA的子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的兼容性，以及典型服務(wù)化的覆蓋程度和服務(wù)化進(jìn)程的規(guī)劃。

SOA服務(wù)化設(shè)計(jì)需在多個(gè)功能點(diǎn)進(jìn)行拓展開(kāi)發(fā)，特別是適合服務(wù)化的車(chē)身域、座艙域及網(wǎng)聯(lián)域，是初期服務(wù)化的重點(diǎn)覆蓋內(nèi)容，是智能駕駛和部分實(shí)時(shí)性低的新能源功能點(diǎn)。其中，車(chē)身域包含外部燈光、內(nèi)部燈光、雨刮洗滌、車(chē)窗天窗、座椅、后視鏡、方向盤(pán)、門(mén)&鎖、空調(diào)、喇叭等；車(chē)輛控制域包含車(chē)輛模式、低壓能量管理、遠(yuǎn)程診斷、整車(chē)綜合控制等；部分座艙智駕網(wǎng)聯(lián)包含各類(lèi)典型HMI（信息顯示、車(chē)輛設(shè)置、人工智能）、導(dǎo)航娛樂(lè)、網(wǎng)聯(lián)服務(wù)，以及典型的智駕預(yù)警和泊車(chē)場(chǎng)景等。

關(guān)于功能和對(duì)應(yīng)的功能點(diǎn)，在服務(wù)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要研究其需求分析文檔、SOA功能設(shè)計(jì)、SOA軟件設(shè)計(jì)、通信設(shè)計(jì)、SOA服務(wù)接口文檔數(shù)據(jù)庫(kù)、PV建?？尚行?、軟件/配置/通信的數(shù)據(jù)庫(kù)生成可行性、不同的部署實(shí)現(xiàn)路徑。

所有的流程和設(shè)計(jì)內(nèi)容要能映射到架構(gòu)建模工具中去，形成平臺(tái)化的數(shù)據(jù)成果，并導(dǎo)出支持下一步軟件實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)文件，從而定義實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化組合服務(wù)和原子服務(wù)，形成面向服務(wù)的分層式中央集成式域控平臺(tái)[4]。如圖2所示。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)化組合服務(wù)和原子服務(wù)定義示意圖

3 車(chē)云一體化服務(wù)部署技術(shù)路線

車(chē)云一體化服務(wù)部署技術(shù)路線如圖3所示。

圖3 車(chē)云一體化服務(wù)部署技術(shù)路線圖

車(chē)云一體化服務(wù)部署技術(shù)則是需要依托車(chē)輛功能設(shè)計(jì)前期所提煉出的SOA服務(wù)[5]進(jìn)行場(chǎng)景引擎和大數(shù)據(jù)分析的車(chē)云一體化設(shè)計(jì)，包括云端接口設(shè)計(jì)和遠(yuǎn)程原子微服務(wù)設(shè)計(jì)。車(chē)云一體化服務(wù)部署技術(shù)方案示意如圖4所示。

圖4 車(chē)云一體化服務(wù)部署技術(shù)方案示意圖

用戶或工程設(shè)計(jì)人員可通過(guò)Web端、手機(jī)APP、車(chē)機(jī)端自定義期望場(chǎng)景的條件和執(zhí)行項(xiàng)，并讓車(chē)輛在相應(yīng)條件下實(shí)現(xiàn)車(chē)身、車(chē)輛控制、能量管理等方面的功能，讓更多的人可以利用車(chē)上基礎(chǔ)功能的重新排列組合，達(dá)到高效產(chǎn)生的新功能，用以適配多變的新場(chǎng)景需求的目的。場(chǎng)景引擎用于實(shí)現(xiàn)與多端的連接、同步、解析、執(zhí)行場(chǎng)景腳本，包括與之相關(guān)的功能仲裁、回滾以及通知等周邊功能。研究場(chǎng)景引擎可以將部分上層用戶體驗(yàn)相關(guān)的車(chē)輛控制邏輯預(yù)留給用戶進(jìn)行編輯，同時(shí)也方便開(kāi)發(fā)人員后臺(tái)對(duì)一些固化或推薦的場(chǎng)景快速更新迭代，從云端快速（Flash Over the Air，F(xiàn)OTA）刷寫(xiě)至車(chē)端，做到千人千面和常用常新。

大數(shù)據(jù)分析服務(wù)化，設(shè)計(jì)將相關(guān)數(shù)據(jù)組合并上傳云端分析，數(shù)據(jù)包含法規(guī)數(shù)據(jù)、工程數(shù)據(jù)、診斷數(shù)據(jù)、用戶使用功能數(shù)據(jù)等。

1）法規(guī)數(shù)據(jù)方面主要是針對(duì)新能源法規(guī)要求網(wǎng)聯(lián)上傳國(guó)家平臺(tái)的信息進(jìn)行服務(wù)化設(shè)計(jì)和融合，挑選適合形成原子服務(wù)的專(zhuān)一信息數(shù)據(jù)，根據(jù)不同時(shí)期或車(chē)型更新迭代的法規(guī)需求形成組合服務(wù)，將此類(lèi)組合服務(wù)標(biāo)記為可變配置型服務(wù)，便于量產(chǎn)階段應(yīng)用軟件通過(guò)配置工具便可更新迭代。

2）工程數(shù)據(jù)方面和法規(guī)數(shù)據(jù)的定義方式相似，制定的工程數(shù)據(jù)采集不同的數(shù)據(jù)的使用用途，可以建立大數(shù)據(jù)模型，對(duì)車(chē)輛的動(dòng)態(tài)標(biāo)定提供大量的可靠數(shù)據(jù)支撐，對(duì)智能駕駛方面有較大意義。

3）診斷數(shù)據(jù)方面用以太網(wǎng)DoIP代替?zhèn)鹘y(tǒng)的CANFD/CAN進(jìn)行診斷調(diào)用，提升云端對(duì)車(chē)端診斷的數(shù)據(jù)量和速度，診斷指令的觸發(fā)可以是根據(jù)故障服務(wù)信息的調(diào)用，也可以是后臺(tái)的主動(dòng)診斷需求。

4）用戶使用數(shù)據(jù)是將用戶的各類(lèi)HMI操作定義為服務(wù)并進(jìn)行融合，在云端后臺(tái)通過(guò)調(diào)用服務(wù)知曉用戶的使用習(xí)慣，對(duì)數(shù)據(jù)的編排知曉哪些功能點(diǎn)是用戶常用的，哪些設(shè)置項(xiàng)是大眾偏愛(ài)的，哪些內(nèi)容是大家不常使用的，對(duì)于整車(chē)廠對(duì)未來(lái)車(chē)型的設(shè)計(jì)規(guī)劃、新功能的需求分析、已開(kāi)發(fā)功能的需求變更有較大意義。

將場(chǎng)景引擎和大數(shù)據(jù)服務(wù)化作為車(chē)云一體服務(wù)化的設(shè)計(jì)目標(biāo)，將服務(wù)實(shí)現(xiàn)到車(chē)輛端的域控制器和云端中。在車(chē)輛端研究以中央計(jì)算單元作為服務(wù)實(shí)現(xiàn)的硬件載體，搭載符合AuotoSAR CP和AP的基礎(chǔ)軟件作為軟件平臺(tái)[6]，將設(shè)計(jì)導(dǎo)出的ARXML作為服務(wù)實(shí)現(xiàn)的輸入，將設(shè)計(jì)的服務(wù)部署到中間件和上層的應(yīng)用軟件中，達(dá)成車(chē)端服務(wù)部署的目標(biāo)。在云端研究服務(wù)的消費(fèi)和部分網(wǎng)聯(lián)服務(wù)的部署，以及場(chǎng)景引擎的編輯平臺(tái)和同步平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)車(chē)端和云端的業(yè)務(wù)融合，真正意義上實(shí)現(xiàn)車(chē)云一體和智能網(wǎng)聯(lián)化汽車(chē)量產(chǎn)落地。

4 結(jié)論

以面向服務(wù)的車(chē)云一體化服務(wù)部署技術(shù)開(kāi)發(fā)，全面提升新一代電子電氣架構(gòu)，中央域控計(jì)算性能、網(wǎng)絡(luò)通信帶寬、架構(gòu)功能安全性、通信信息安全性等性能，推動(dòng)車(chē)云一體化平臺(tái)部署產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，對(duì)擺脫國(guó)外Tier1設(shè)計(jì)商的技術(shù)捆綁和設(shè)計(jì)依賴，支撐汽車(chē)領(lǐng)域“智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化”實(shí)現(xiàn)具有重要意義。