自動駕駛中間件：量產(chǎn)落地的關(guān)鍵技術(shù)

對于初入自動駕駛行業(yè)的人來說，各色各樣的新型傳感器、線控系統(tǒng)、芯片域控制器、算法軟件似乎是自動駕駛未來實現(xiàn)的重中之重，對于中間件大多數(shù)人可能都不太熟悉，有些甚至從未聽說過其存在。但中間件卻也是極為重要的一環(huán)，它一定程度上決定了自動駕駛這件事能不能真正落地。尤其是隨著自動駕駛產(chǎn)業(yè)化進程的深入，量產(chǎn)紛紛被各家企業(yè)提上日程，越來越多人意識到中間件的重要性和必要性。何為自動駕駛中間件中間件是介于應(yīng)用系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件之間的一類軟件，它使用系統(tǒng)軟件所提供的基礎(chǔ)服務(wù)，銜接網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用系統(tǒng)的各個部分或不同的應(yīng)用，能夠達到資源共享、功能共享的目的。自動駕駛的中間件，也屬于廣義上的操作系統(tǒng)，但是它和QNX、Linux這些底層系統(tǒng)并不一樣。本質(zhì)上它是介于上層應(yīng)用和底層系統(tǒng)之間的一套軟件框架，是對軟硬件資源進行管理、分配和調(diào)度的平臺，充當著軟件和硬件解耦的關(guān)鍵角色。它為上層的應(yīng)用軟件提供開發(fā)和運行所需的環(huán)境，方便開發(fā)者快速、高效、靈活地開發(fā)和集成自動駕駛軟件。中間件的主要任務(wù)是負責各類應(yīng)用軟件模塊之間的通信以及對系統(tǒng)資源的調(diào)度。它的優(yōu)點，是可以大大降低應(yīng)用層軟件的開發(fā)難度，使研發(fā)工程師可以完全把注意力集中到功能算法的開發(fā)上?？偟膩碚f，中間件是整個軟件架構(gòu)的核心組成部分。自動駕駛為什么需要中間件中間件存在的最重要的功能便是通過對計算平臺、傳感器等資源進行抽象，對算法、子系統(tǒng)、功能采取模塊化的管理，并提供統(tǒng)一接口，讓開發(fā)人員能夠?qū)Ｗ⒂诟髯詷I(yè)務(wù)層面的開發(fā)，無需了解無關(guān)細節(jié)，從而極大提升算法開發(fā)效率。對于軟件開發(fā)者來說，智能駕駛中間件使開發(fā)者們無需考慮底層的OS內(nèi)核是什么，也無需考慮硬件環(huán)境是什么，即不僅實現(xiàn)了應(yīng)用軟件與OS的解耦，也實現(xiàn)了應(yīng)用軟件與硬件的解耦；而后者則確保了數(shù)據(jù)能夠安全實時地傳輸、資源進行合理的調(diào)度。在自動駕駛領(lǐng)域，中間件的功能涉及到通信、模塊升級、任務(wù)調(diào)度、執(zhí)行管理，但其最主要的功能還是通信。通信中間件的引入整體上可以幫助開發(fā)人員提高工作效率。通信中間件初探通信中間件非常重要，也是目前各家智能駕駛企業(yè)非常關(guān)注與重視的方向。目前通信中間件主要有SOME/IP，DDS和MQTT。現(xiàn)階段，SOME/IP和DDS是自動駕駛上用得最多的兩類通信中間件。二者都是面向服務(wù)的通信協(xié)議，都采用了“以數(shù)據(jù)為中心”的發(fā)布-訂閱模式。SOME/IP在汽車領(lǐng)域深耕的時間比較長，而DDS則是一個工業(yè)級別的強實時的通信標準。應(yīng)用在自動駕駛上，DDS具備了高度的靈活性和擴展性、實現(xiàn)軟硬件解偶、多種QoS（質(zhì)量服務(wù)策略）、豐富的應(yīng)用場景等特點，也漸漸被行業(yè)人員所了解與接受。事實上，DDS和SOME/IP盡管存在競爭關(guān)系，但也是可以共存的。有的主機廠既用了DDS，也用了SOME/IP，只是使用的場景不一樣——有時候是在一個核上的進程之間進行通信，有時候是核與核之間進行通信，有的時候是域控制器和其他的車載娛樂系統(tǒng)進行通信等等。目前在多數(shù)企業(yè)中，由于SOME/IP本身就是為汽車行業(yè)制定的通信標準，因此SOME/IP在之前的使用率會稍微高一些，DDS也是近兩年才慢慢被多家的造車新勢力和傳統(tǒng)主機廠所采納。但從趨勢來看，未來，DDS的市場占有率較于SOME/IP是具備明顯優(yōu)勢的。中間件在自動駕駛中的機會開發(fā)自動駕駛的中間件，就像是修公路一樣，如果修得寬、修得好，那它能通行的車也會越多，通行的速度也會更快。如果中間件能打下一個好的基礎(chǔ)，那么整個自動駕駛方案開發(fā)和應(yīng)用的質(zhì)量、效率也都會有不錯的保障。自動駕駛需要接收不同的傳感器信號，然后進行感知、規(guī)劃和控制，并由轉(zhuǎn)向、油門和制動這些硬件系統(tǒng)來完成整個過程。所以自動駕駛的中間件會涉及到ECU管理、傳感器管理、車輛模型管理、通信管理、任務(wù)管理、數(shù)據(jù)管理、安全管理、診斷管理、OTA管理、可視化管理。自動駕駛的應(yīng)用有著高可靠、高性能、高并發(fā)以及模塊化的需求特征，而實時、安全、開放的自動駕駛中間件平臺是實現(xiàn)這些的關(guān)鍵之一，同時也是推動“軟件定義汽車”的重要基礎(chǔ)。在現(xiàn)階段，國外廠商和開源中間件占據(jù)了絕大部分的市場份額。但是未來國產(chǎn)第三方軟件廠商的機會正在來臨。由于中間件行業(yè)特殊，多數(shù)時候需要針對不同客戶的不同需求進行針對性的改造與適配，這對于國外廠商來說技術(shù)支持很難跟上，往往只是提供一系列不可更改的整套解決方案，對于開發(fā)者非常不友好。國產(chǎn)廠商可以抓住這個痛點，來更好地服務(wù)好客戶，從而打開國產(chǎn)化的大門?？偨Y(jié)對于想要量產(chǎn)智能駕駛功能的主機廠來說，中間件是必不可缺的，而自研不僅耗時耗力，消費者也很難直觀感受到其成果，因此最好的