软件定义汽车技术体系的研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.04.002

摘要/Abstract

摘要：

当今，智能汽车已成为全球汽车产业的战略发展方向，汽车技术与工程核心逐渐从传统硬件层面转移到软件层面，软件定义汽车成为未来汽车发展的重要趋势。本文中通过对比分析传统汽车与软件定义汽车，提出软件定义汽车整车开发、整车物理结构和整车信息结构，以及技术体系。

关键词: 软件定义汽车, 技术体系, 整车开发, 整车物理结构, 整车信息结构

Abstract:

At present， intelligent vehicle has become the strategic development direction of the global automotive industry. The core of automotive technology and engineering is shifting from traditional hardware layer to software layer. Software defined vehicle （SDV） has become an important trend of automotive development in future. By comparing SDV with traditional vehicle， the development， the physical structure and the cyber structure as well as the technical system of SDV are proposed in this paper.

Key words: software defined vehicles, technical system, vehicle development, vehicle physical structure, vehicle cyber structure

孟天闯,李佳幸,黄晋,杨殿阁,钟志华. 软件定义汽车技术体系的研究[J]. 汽车工程, 2021, 43(4): 459-468.

Tianchuang Meng,Jiaxing Li,Jin Huang,Diange Yang,Zhihua Zhong. Study on Technical System of Software Defined Vehicles[J]. Automotive Engineering, 2021, 43(4): 459-468.

图/表 17

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参考文献 38

1	中华人民共和国国家发展和改革委员会，等. 关于印发《智能汽车创新发展战略》的通知［EB/OL］. 2020.
2	McKinsey. Rethinking car software and electronics architecture［R］. 2018.
3	EPAM. Decoupling hardware from software in the next generation of connected vehicles［R］. 2018.
4	彭剑，项娇. 整车产品开发流程浅析［J］.上海汽车， 2010（8）：43-47，51.
5	LAMPÓN J F， CABANELAS P， GONZÁLEZ⁃BENITO J. The impact of modular platforms on automobile manufacturing networks［J］.Production Planning & Control， 2017， 28（4） 335-348.
6	KHURRAM M ， KUMAR H ， CHANDAK A ， et al. Enhancing connected car adoption： security and over the air update framework［C］. Internet of Things. IEEE， 2017.
7	NUGROHO S ， HADI S ， HAKIM L. Comparative analysis of software development methods between parallel， V⁃shaped and iterative［J］. International Journal of Computer Applications， 2017， 169（11）：7-11.
8	陈家瑞. 汽车构造（下册）［M］. 北京：人民交通出版社， 2002.
9	欧阳明高. 我国节能与新能源汽车发展战略与对策［J］. 汽车工程， 2006，28（4）：317-321.
10	PADEN B， CAP M， YONG S Z， et al. A survey of motion planning and control techniques for self⁃driving urban vehicles［J］. IEEE Transactions on Intelligent Vehicles， 2016， 1（1）：33-55.
11	JVAN BRUMMELEN， O’BRIEN M， GRUYER D， et al. Autonomous vehicle perception： the technology of today and tomorrow［J］. Transportation Research Part C： Emerging Technologies， 2018， 89： 384-406.
12	CHEN S， HU J， SHI Y， et al. Vehicle⁃to⁃everything （V2X） services supported by LTE⁃based systems and 5G［J］. IEEE Communications Standards Magazine， 2017， 1（2）： 70-76.
13	LIU S， TANG J， ZHANG Z， et al. Computer architectures for autonomous driving［J］. Computer， 2017， 50（8）： 18-25.
14	WANG D， GANESAN S. Automotive domain controller［C］. 2020 International Conference on Computing and Information Technology （ICCIT-1441）. IEEE， 2020.
15	李升波，李克强，王建强，等. 非奇异快速的终端滑模控制方法［J］. 信息与控制， 2009， 38（1）： 1-8.
	LI Shengbo， LI Keqiang， WANG Jianqiang， et al. Nonsingular and fast terminal sliding mode control method［J］. Information and Control， 2009， 38（1）：1-8.
16	LI Shengbo， et al. Nonsingular fast terminal⁃sliding⁃mode control method and its application on vehicular following system［J］. Control Theory & Applications， 2010， 27（5）：543-550.
17	WANG Y， BIN Y， LI K. Longitudinal acceleration tracking control of low speed heavy⁃duty vehicles ［J］. Tsinghua Sci & Tech， 2008， 13（5）： 636-643.
18	HELLSTROM E， IVARSSON M. Look⁃ahead control for heavy trucks to minimize trip time and fuel consumption ［J］. Contr Eng Practice， 2008， 17（2）： 245-254.
19	FERRARA A， PISU P. Minimum sensor second⁃order sliding mode longitudinal control of passenger vehicles ［J］. IEEE Trans Intell Transp Syst， 2004， 5（1）： 20-32.
20	李亮，王翔宇，程硕，陈翔，等. 汽车底盘线控与动力学域控制技术［J］. 汽车安全与节能学报， 2020，11（2）：143.
	LI Liang， WANG Xiangyu， CHENG Shuo， et al. Technologies of control⁃by⁃wire and dynamic domain control for automotive chassis ［J］. Journal of Automotive Safety and Energy， 2020，11（2）：143.
21	BERGER R， ROBOTICS H. 智能座舱发展趋势白皮书［R/OL］. 2019-11. .
22	呼布钦，秦贵和，刘颖，等. 下一代汽车网络：车载以太网技术现状与发展［J］. 计算机工程与应用， 2016， 52（24）：29-36.
	HU Buqin， QIN Guihe， LIU Ying， et al. Next generation automotive network：technology status and development of automotive ethernet in⁃vehicle network ［J］. Computer Engineering and Applications， 2016， 52（24）：29-36.
23	FARSI M， RATCLIFF K， BARBOSA M. An overview of controller area network［J］. Computing & Control Engineering Journal， 1999， 10（3）： 113-120.
24	RUFF M. Evolution of local interconnect network （LIN） solutions［C］.2003 IEEE 58th Vehicular Technology Conference. VTC 2003-Fall （IEEE Cat. No. 03CH37484）. IEEE， 2003， 5： 3382-3389.
25	COOPERATION M. Media oriented system transport⁃MOST specification［J］. Rev， 2004， 3： 76185.
26	MAKOWITZ R， TEMPLE C. FlexRay⁃a communication network for automotive control systems［C］.2006 IEEE International Workshop on Factory Communication Systems. IEEE， 2006： 207-212.
27	STOLZ W， KORNHAAS R， KRAUSE R， et al. Domain control units⁃the solution for future E/E architectures？［C］. SAE Paper 2010-01-0686.
28	METCALFE R M， BOGGS D R. Ethernet： distributed packet switching for local computer networks［J］. Communications of the ACM， 1976， 19（7）： 395-404.
29	HANK P， MÜLLER S. Automotive ethernet： in⁃vehicle networking and smart mobility［C］. 2013 Design， Automation & Test in Europe Conference & Exhibition （DATE）. IEEE， 2013.
30	HEINECKE H， SCHNELLE K P， FENNEL H， et al. Automotive open system architecture⁃an industry⁃wide initiative to manage the complexity of emerging automotive e/e⁃architectures［C］. SAE Paper 2004-21-0042.
31	AUTOSAR. Layered Software Architecture［EB/OL］. 2017. .
32	AUTOSAR. Explanations of adaptive platform design［EB/OL］. 2017. .
33	FÜRST S， SPOKESPERSON A. Autosar the next generation–the adaptive platform［C］. CARS@ EDCC2015， 2015.
34	SLANSKY L，SCHARNHORST T. AUTOSAR for intelligent vehicles［EB/OL］. 2018.
35	程刚，郭达. 车联网现状与发展研究［J］. 移动通信， 2011（17）：20-23.
36	LEE K C， LEE U， GERLA M， et al. Geo⁃opportunistic routing for vehicular networks［J］. IEEE Communications Magazine， 2010（5）：164-170.
37	IMT-2020（5G）推进组C-V2X工作组. C-V2X白皮书［R/OL］. 2018-06..
38	《中国公路学报》编辑部. 中国汽车工程学术研究综述·2017［J］. 中国公路学报， 2017， 30（6）：1-197.
	Editorial Department of China Journal of Highway and Transport. Review on China’s automotive engineering research progress： 2017［J］. China Journal of Highway and Transport， 2017， 30（6）：1-197.

车载网络类型	主要作用	最大传输速度
CAN	控制数据传输	1 Mb/s
LIN	车门、天窗、座椅等控制	20 Kb/s
MOST	多媒体流数据传输	150 Mb/s
FlexRay	可容错线控制动等底盘系统应用、辅助驾驶应用	10 Mb/s