車載模組技術發(fā)展白皮書 2023

車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）1概述 11.1發(fā)展現(xiàn)狀 11.2發(fā)展趨勢 22應用場景 32.1數(shù)據(jù)傳輸類場景 32.1.1車輛數(shù)據(jù)采集 32.1.2OTA升級 42.2智能座艙類場景 42.2.1超高清視頻場景 42.2.2沉浸式場景 52.3智能駕駛類場景 52.3.1出行服務類場景 62.3.2交通管理類場景 62.3.3安全預警類場景 62.3.4監(jiān)控遙控類場景 72.3.5協(xié)作通行類場景 73關鍵技術和能力 83.1通信技術 83.1.1Uu蜂窩通信技術 83.1.2PC5直連通信技術 83.1.3網(wǎng)絡質(zhì)量保障 93.1.4通信安全 93.2業(yè)務能力 103.2.1計算能力 103.2.2定位能力 113.2.3雙機互聯(lián) 123.3硬件接口 123.4軟件架構 133.4.1操作系統(tǒng) 133.4.2虛擬化技術 143.4.3中間件 154測試認證 155總結與展望 16縮略語列表 18參考文獻 20參編單位及人員 221車載模組是將芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，并提供標準接口的功能模塊。車載模組作為汽車的關鍵底層硬件之一，是連接智能網(wǎng)聯(lián)汽車感知層與應用層的關鍵環(huán)節(jié)。近年來，隨著車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的快速發(fā)展，智能網(wǎng)聯(lián)汽車滲透率快速增長，車載模組需求加速釋放，市場規(guī)模迅速上升。在汽車EEA（電子電氣架構）升級和芯片技術進步的驅(qū)動下，車載模組由原來的單一通信模組，向智能化、融合化發(fā)展，以滿足車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、智能座艙、智能駕駛等應用需求。車聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能交通系統(tǒng)的核心技術之一。當前，車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)加速發(fā)展，智能網(wǎng)聯(lián)汽車滲透率快速增長。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2022年，中國汽車產(chǎn)銷量分別為2702.1萬輛和2686.4萬輛，其中新增網(wǎng)聯(lián)汽車超1600萬臺，網(wǎng)聯(lián)率超60%。圖2-1中國汽車銷量及網(wǎng)聯(lián)率情況預測智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，推動車載模組需求加速釋放，市場快速增長。據(jù)中信證券統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球前裝車載蜂窩通信模組市場規(guī)模，2021年約為98億元，2025年將達到293億元；中國前裝車載蜂窩通信模組市場規(guī)模，2021年約為34億元，2025年將達到153億元。2022年起，5G車載模組成為了車載蜂窩通信市場增長的主要驅(qū)動力。車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）2圖2-2中國及全球車載模組市場規(guī)模（億元）在產(chǎn)業(yè)方面，國際車載模組廠商起步早，曾經(jīng)占據(jù)全球車載模組市場的主導地位。近年來，國內(nèi)模組廠商快速崛起，技術實力不斷提升，市場份額持續(xù)擴大。移遠、廣和通、高新興、美格智能、芯訊通、中信科智聯(lián)、中興通訊、阿爾卑斯阿爾派等模組廠商結合自身優(yōu)勢，匹配不同業(yè)務需求，陸續(xù)推出車載通信模組、車載智能模組，逐漸被汽車企業(yè)選擇。車載模組市場分為前裝市場和后裝市場。前裝市場中，自2020年開始，基于Uu和PC5通信技術的量產(chǎn)車型陸續(xù)推出，以支持智能駕駛、智能座艙等應用。從通信模式上看，雖然4G車載模組仍是車企選擇的主流，但其目前主要應用于中低端車型；自2020年起5G車載模組逐漸起量，市場份額有望持續(xù)提升。后裝市場方面，基于Uu車載模組的智能后視鏡等后裝車載產(chǎn)品，可支持地圖、導航、紅綠燈信息推送、交通事件提醒等車聯(lián)網(wǎng)應用，有效提高了車聯(lián)網(wǎng)的滲透率。伴隨汽車電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化的發(fā)展，汽車電子電氣架構由分布式向域集中甚至高度集成的整車集中式架構演進，智能駕駛、座艙、車身等功能域呈現(xiàn)計算平臺融合的發(fā)展趨勢。作為車載平臺核心之一的車載模組，正逐步向融合化、智能化方向演進，逐漸出現(xiàn)車載通信模組、車載智能模組、車載全能模組等形態(tài)，以滿足汽車行業(yè)的不同需求。車載通信模組主要提供通信連接服務，可應用于T-Box、V-Box、車載網(wǎng)關、車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）3OBU、OBD等車載終端。車載智能模組，除具備基本通信能力外，還集成了主控芯片和存儲等單元，支持Android、Linux等操作系統(tǒng)，擁有較強大的處理能力、計算能力和豐富的接口，具備高分辨率顯示屏驅(qū)動、攝像頭驅(qū)動等娛樂中控一體化能力，可支持多屏異顯、車機互聯(lián)、沉浸式導航等應用。車載全能模組，主要面向未來的域集中、整車集中式EE架構，基于多SoC甚至單SoC芯片方案，進一步提升車載模組的處理能力及計算能力，具備支持智能網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)據(jù)的感知、通信、計算等全方位能力，實現(xiàn)智能座艙和智能駕駛等一體化應用。當前，智能化和電動化顛覆了汽車的固有形態(tài)，網(wǎng)聯(lián)化則幫助汽車獲得交通信息，更好地融入交通系統(tǒng)。汽車的變革衍生出車載娛樂、智能駕駛等新的應用場景。按照服務對象和服務內(nèi)容的不同，我們將智能網(wǎng)聯(lián)汽車應用場景分為面向車企的數(shù)據(jù)傳輸類場景，以及面向個人的智能座艙類和智能駕駛類場景。三類場景對車載模組的通信、算力、安全、定位等需求各有不同。2.1數(shù)據(jù)傳輸類場景2.1.1車輛數(shù)據(jù)采集智能網(wǎng)聯(lián)汽車數(shù)據(jù)包含車輛的狀態(tài)信息、用戶行為以及各種應用場景相關的特征數(shù)據(jù)，這些特征數(shù)據(jù)從車輛采集后上傳至云端，以便由汽車企業(yè)為用戶提供車輛狀態(tài)檢測、監(jiān)測、故障分析等服務；同時隨著高級別自動駕駛車輛的出現(xiàn)，更多脫敏數(shù)據(jù)（如服務接口數(shù)據(jù)、結構化數(shù)據(jù)、非結構化傳感器原始數(shù)據(jù)等）有望被采集，用作大數(shù)據(jù)分析、自動駕駛功能訓練等用途。車輛數(shù)據(jù)采集的能力需求如表2-1所示。表2-1汽車數(shù)據(jù)采集的能力需求業(yè)務應用主要場景端到端時延可靠性定位精度車輛數(shù)據(jù)采集遠程車輛狀態(tài)監(jiān)控（故障信息）30,000>99.99車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）42.1.2OTA升級OTA升級通過無線網(wǎng)絡下載遠程服務器上的升級包，從而對汽車系統(tǒng)或應用進行升級的技術。一般來說，OTA分為三類，一種是FOTA（固件在線升級指的是給一個車輛設備、ECU（電子控制單元）閃存下載完整的固件鏡像，或者修補現(xiàn)有固件、更新閃存。第二種是SOTA（軟件在線升級），指的是對操作系統(tǒng)、地圖等應用程序進行更新升級。第三類是COTA（配置在線升級），付費購買服務后，通過OTA方式打開車輛上某項功能權限。OTA升級的通信需求如表2-2所示。表2-2OTA升級的通信需求業(yè)務應用主要場景（Mbps/單用戶）端到端時延（ms）可靠性OTA升級娛樂系統(tǒng)升級、智能駕駛功能升級上行帶寬:≥200Mbps>90下行帶寬:≥500Mbps(信息更新200Mbps+地圖更新300Mbps)2.2智能座艙類場景智能座艙主要包括座艙內(nèi)飾和座艙電子領域，以及HMI（人機交互）系統(tǒng)。智能座艙對圖像、語音等數(shù)據(jù)進行采集，上傳至云端進行處理、計算，為用戶 提供場景化服務，增加座艙的安全性、娛樂性和實用性。智能座艙的終極形態(tài)，將是通過語音交互、機器視覺、觸覺監(jiān)控等多模態(tài)交互方案，實現(xiàn)車內(nèi)感知計算，成為集家庭、娛樂、工作、社交為一體的“智能移動空間”。典型的智能座艙類場景包括超高清視頻、沉浸式場景等。2.2.1超高清視頻場景超高清視頻指分辨率在4K（3840*2160）以上的視頻。畫面幀率、抽樣比、壓縮比、碼率均會影響到用戶的體驗，如色彩豐富性、畫面生動性等。超高清視頻場景的通信需求如表2-3所示。車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）5表2-3超高清視頻的通信需求業(yè)務應用主要場景（Mbps/單用戶）端到端時延可靠性超高清視頻超高清視頻<1502.2.2沉浸式場景沉浸式交互方式能夠讓用戶更深入地與虛擬世界進行交互，并通過視覺、聽覺等多種感官感受豐富的虛擬內(nèi)容，更好地體驗數(shù)字化帶來的變化。典型的沉浸式交互方式包括AR（增強現(xiàn)實）、VR（虛擬現(xiàn)實）等。目前在汽車領域，以AR-HUD（增強現(xiàn)實抬頭顯示）為代表的AR技術最為成熟，已經(jīng)在多家車企的智能座艙中落地應用。AR-HUD采用投影的方式，融合虛擬圖像與現(xiàn)實環(huán)境，實現(xiàn)HUD虛像與道路實景相結合，在駕駛員視野前方顯示導航、路線、速度，以及充電站等環(huán)境位置信息，幫助駕駛員在安全駕駛的前提下獲取豐富的信息，提升駕駛體驗。與AR技術作為駕駛輔助技術不同，目前VR在智能座艙領域的應用更多是作為一種娛樂方式，更好地滿足乘客的娛樂需求。VR可以讓乘客在車輛行駛時享受完全跟隨車輛移動的VR娛樂內(nèi)容，為乘客帶來全新的娛樂體驗。沉浸式場景的通信需求如表2-4所示。表2-4AR/VR的通信需求業(yè)務應用主要場景（Mbps/單用戶）端到端時延可靠性AR業(yè)務AR-HUD>60<20VR業(yè)務VR（8K高清視頻）>250<202.3智能駕駛類場景智能駕駛不僅能提升用戶駕駛體驗，有效減少人類駕駛員因疲勞駕駛等引起的事故，而且還為人類出行與智慧交通帶來極大的變化。目前，無錫、上海、蘇州等地已實現(xiàn)部分開放道路、封閉/半封閉園區(qū)的智能化升級改造，配備高精度地圖和北斗高精度定位系統(tǒng)，搭建數(shù)字交通平臺，構建完善的集車、路、網(wǎng)、云、圖于一體的生態(tài)體系，實現(xiàn)出行服務、交通管理、安全預警、監(jiān)控遙控等車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）6智能駕駛類場景。2.3.1出行服務類場景出行服務類場景為用戶的智能出行提供交通信息、路面信息等服務，幫助用戶獲得更好的出行體驗。典型的出行服務類場景包括闖紅燈預警、道路危險狀況提示、限速預警等交通信息提醒服務。出行服務類場景的業(yè)務需求如表2-5所示。表2-5出行服務類場景的業(yè)務需求主要場景車速范圍（km/h）通信距離數(shù)據(jù)更新頻率端到端時延定位精度0~705道路危險狀況提示0~13050~13012.3.2交通管理類場景交通管理類場景為城市交通管理者提供交通管理輔助信息和管理建議，幫助提升城市交通通行安全及效率。典型的交通管理類場景包括浮動車數(shù)據(jù)采集、動態(tài)車道管理、基于大數(shù)據(jù)的紅綠燈配時優(yōu)化等。交通管理類場景的業(yè)務需求如表2-6所示。表2-6交通管理類場景的業(yè)務需求業(yè)務應用主要場景車速范圍（km/h）端到端時延通信范圍定位精度交通管理浮動車數(shù)據(jù)采集0~120動態(tài)車道管理0~70基于大數(shù)據(jù)的紅綠燈配時優(yōu)化0~120-2.3.3安全預警類場景安全預警類場景主要借助車聯(lián)網(wǎng)幫助智能駕駛車輛提前獲取安全預警信息，提高駕駛員及車輛對危險的感知能力，降低發(fā)生事故的風險。典型的安全預警類場景包括交叉路口碰撞預警、左轉(zhuǎn)輔助等。車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）7安全預警類場景的業(yè)務需求如表2-7所示。表2-7安全預警類場景的業(yè)務需求業(yè)務應用主要場景端到端時延可靠性通信范圍定位精度安全預警交叉路口碰撞預警左轉(zhuǎn)輔助2.3.4監(jiān)控遙控類場景監(jiān)控遙控類場景主要借助車聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對車輛狀態(tài)等的監(jiān)控以及對車輛的遠程控制。典型的監(jiān)控遙控場景包括病患乘車監(jiān)控、遠程遙控駕駛等。監(jiān)控遙控類場景的業(yè)務需求如表2-8所示。表2-8監(jiān)控遙控的業(yè)務需求主要場景（Mbps/單用戶）端到端時延（ms）可靠性病患乘車15Mbps（視頻）64kbps（語音）1Mbps（病人監(jiān)測數(shù)據(jù)）-遠程遙控（4路視頻+目標信息）2.3.5協(xié)作通行類場景協(xié)作通行類場景主要借助車輛與車輛間、車輛與路側設施之間的協(xié)作實現(xiàn)安全通行。典型的協(xié)作通行場景包括協(xié)作式變道、協(xié)作式匯入、協(xié)作式交叉口通行等。協(xié)作通行類場景的業(yè)務需求如表2-9所示。表2-9協(xié)作通行類場景的業(yè)務需求主要場景車速范圍(km/h)通信距離(m)數(shù)據(jù)通信頻率(Hz)端到端時延側向精度(m)移動方向精度(m)協(xié)作式變道0~120-協(xié)作式車輛0~120協(xié)作式交叉0~70-車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）83關鍵技術和能力車聯(lián)網(wǎng)通信技術包含Uu蜂窩通信技術和PC5直連通信技術。Uu蜂窩通信技術主要指借助于運營商的4G和5G網(wǎng)絡實現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)和智能駕駛的能力，其具有部署成本低、覆蓋廣等優(yōu)勢。PC5直連通信技術是通過廣播等方式實現(xiàn)的通信方式，相比Uu蜂窩通信技術，在車車之間通信具有低時延等特點。3.1.1Uu蜂窩通信技術Uu蜂窩通信技術從1G發(fā)展到現(xiàn)在的5G，經(jīng)歷了從語音業(yè)務到高速寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務的飛躍式發(fā)展。當前Uu蜂窩通信技術主要指4G和5G，目前5G網(wǎng)絡已基本實現(xiàn)全國主要地區(qū)的覆蓋。同時，5G具有高速率、低時延、廣覆蓋、低成本等優(yōu)勢，可以更好滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車的數(shù)據(jù)傳輸、智能座艙及智能駕駛的需求。5G網(wǎng)絡切片具有“網(wǎng)絡功能按需定制、自動化、業(yè)務安全隔離”的典型特征，能夠?qū)⑽锢砭W(wǎng)絡切割成多個虛擬的端到端網(wǎng)絡，每個虛擬網(wǎng)絡切片都可以獲得獨立的網(wǎng)絡資源，且各切片之間相互隔離。為滿足車聯(lián)網(wǎng)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的多種業(yè)務場景的差異化需求，在車聯(lián)網(wǎng)應用中引入5G切片技術，提供更智能的網(wǎng)絡資源和更可靠的安全隔離，適配不同的車聯(lián)網(wǎng)應用。隨著5G商用的發(fā)展，5G車載模組日漸成熟，目前已在部分高端車型應用。隨著5G模組產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，5G車載模組將占據(jù)越來越高的比重，發(fā)揮更大的作用。3.1.2PC5直連通信技術PC5直連通信技術包括基于LTE的LTE-V2X直連通信技術以及基于5G的NR-V2X直連通信技術。目前LTE-V2X直連通信技術已集成在部分車載模組中，但產(chǎn)業(yè)界尚無支持NR-V2X直連通信的芯片。LTE-V2X直連通信技術通過廣播的方式實現(xiàn)車車、車路之間的低時延通信。車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）9根據(jù)資源分配方式，LTE-V2X直連通信分為基站資源分配模式（Mode3）和用戶設備自主資源選擇模式（Mode4）。在Mode3中，基站集中調(diào)度UE的數(shù)據(jù)傳輸資源，由于基站可以獲得比UE感知范圍更廣的資源占用信息，可以很好地避免資源沖突問題。此外，通過基站的集中調(diào)度，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院托室部梢缘玫教嵘?。在Mode4中，UE自主分配數(shù)據(jù)傳輸資源，不通過基站調(diào)度，避免了基站調(diào)度的信令開銷，滿足車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務低時延的需求。3.1.3網(wǎng)絡質(zhì)量保障車聯(lián)網(wǎng)具有高移動性、業(yè)務類型多、業(yè)務連續(xù)性要求高等特點，對通信網(wǎng)絡的服務質(zhì)量保障有較高需求。對車聯(lián)網(wǎng)用戶來說，網(wǎng)絡質(zhì)量保障是提供高質(zhì)量網(wǎng)絡服務的基礎，在車聯(lián)網(wǎng)應用落地和規(guī)模商用中發(fā)揮關鍵作用。為了滿足車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務網(wǎng)絡質(zhì)量的需求，業(yè)界加緊研究端到端的網(wǎng)絡質(zhì)量保障方案，為用戶提供更好的服務。車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡質(zhì)量保障通常包括“感知/監(jiān)測、分析、決策、執(zhí)行”等流程。在“感知/監(jiān)測”流程中，可以在車側引入網(wǎng)絡質(zhì)量探針，采集車載終端的設備狀態(tài)、網(wǎng)絡狀態(tài)、業(yè)務質(zhì)量等關鍵指標，對端側數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡側數(shù)據(jù)進行聯(lián)合處理，使面向用戶感知的網(wǎng)絡質(zhì)量保障更為完善。在“分析”和“決策”流程中，可以引入輕量化運維等技術，以網(wǎng)絡質(zhì)量探針數(shù)據(jù)為核心，輔以隨流監(jiān)測、業(yè)務模擬撥測、分段撥測等方案，實現(xiàn)網(wǎng)絡健康度評估、終端掉線以及網(wǎng)絡/業(yè)務質(zhì)量差等常見故障的粗定界和初定位，加快網(wǎng)絡故障響應的速度。在“執(zhí)行”流程中，面向車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務在時延、帶寬和確定性等方面的差異化網(wǎng)絡需求，引入網(wǎng)絡切片、QoS保障等關鍵技術，實現(xiàn)低時延、大帶寬、高可靠性的網(wǎng)絡性3.1.4通信安全當前，車輛通信安全風險日益突出，主要存在假冒網(wǎng)絡、假冒終端、數(shù)據(jù)竊聽、信息偽造/篡改/重放、隱私泄露等安全風險。Uu蜂窩通信技術采用3GPP車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）定義的安全架構與機制，安全性主要通過蜂窩網(wǎng)的現(xiàn)有安全機制來保障。PC5直連通信以廣播方式發(fā)送交互的消息，保證消息的安全性是安全實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)應用的基本前提。為了確保PC5直連通信中消息的真實性、內(nèi)容的完整性，目前國內(nèi)外標準組織普遍采用數(shù)字證書通過數(shù)字簽名/驗簽的方式，對消息進行保護。為了實現(xiàn)上述機制，車載模組中通常預置HSM（硬件安全模塊），或利用現(xiàn)有的USIM卡作為存儲介質(zhì)，以安全的方式完成密碼公私鑰對、數(shù)字證書等敏感參數(shù)的初始配置，并存儲于HSM或USIM中。該過程對設備的生產(chǎn)環(huán)境有著較為嚴格的安全要求，給車企或車載模組生產(chǎn)廠家?guī)砹颂魬?zhàn)。GBA（通用認證機制）是3GPP組織定義的一種網(wǎng)絡安全標準解決方案，已被5GAA(5G汽車協(xié)會)標準組織采納，成為安全數(shù)據(jù)初始配置方案之一?；贕BA的車聯(lián)網(wǎng)數(shù)字證書在線申請和下載，是基于USIM卡中的根密鑰以及蜂窩網(wǎng)對外提供的GBA安全認證能力，與CA服務平臺對接，在設備與CA服務平臺之間建立起最為初始的安全關聯(lián)及安全通信通道，實現(xiàn)數(shù)字證書等安全數(shù)據(jù)的在線申請及下載，并存儲于HSM或USIM卡中?；贕BA的解決方案能夠有效降低車企或模組生產(chǎn)企業(yè)對生產(chǎn)環(huán)境的安全改造成本，是現(xiàn)有基于生產(chǎn)線安全預配置方案的有效補充，滿足部分車企或供應商快速部署實現(xiàn)生產(chǎn)安全性的需要。3.2.1計算能力隨著人工智能技術在汽車智能駕駛與智能座艙的感知、交互等應用逐漸豐富，車載算力成為整車技術與產(chǎn)品智能化的核心驅(qū)動之一。車載模組計算能力逐步提升，未來有望承擔車載計算平臺的角色，為智能駕艙提供算力基礎。面向域集中式甚至整車集中式EE架構，車載模組的算力主要應用于視覺建模、自然語言處理、傳感器數(shù)據(jù)感知、智能交互、機器學習等算法，同時提供簡單易用的神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化算子，并通過蜂窩網(wǎng)絡高速率傳輸，與云端相結合，打造更好的情景感知、更高層級的自然交互與更個性化的駕乘體驗。車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）目前車載模組的綜合算力已超過14Tops，伴隨智能網(wǎng)聯(lián)汽車的持續(xù)迭代升級，車載模組算力需求將持續(xù)增長。存算一體等技術是突破算力瓶頸的關鍵技術，未來有望引入車載芯片和模組中，提升計算效率、降低功耗，滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車日益增長的算力需求。3.2.2定位能力定位技術是支撐車聯(lián)網(wǎng)應用的關鍵技術之一，多數(shù)車聯(lián)網(wǎng)應用需依賴車輛的定位信息，定位準確度會直接影響應用呈現(xiàn)的效果，如高等級智能駕駛，較大定位誤差甚至會影響行車安全。車輛定位技術的重要性與日俱增。車輛定位通常包含GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）、慣性導航等技術，通過衛(wèi)星可以提供全局定位信息，慣性導航則可以提供不依賴于環(huán)境的定位信息。兩者取長補短、互相配合，共同構成車聯(lián)網(wǎng)定位系統(tǒng)。現(xiàn)階段，大部分車載模組支持衛(wèi)星定位技術，部分模組支持慣性導航技術。在衛(wèi)星定位方面，傳統(tǒng)衛(wèi)星定位實現(xiàn)簡單且成本低，但其精度受到諸多因素的影響，如衛(wèi)星信號穿過對流層、電離層時發(fā)生的折射，遇到建筑物時的反射等。目前常用差分定位法來提升定位精度，其中最常用的為RTK（實時動態(tài)差分）技術，對覆蓋在一定范圍內(nèi)的多個基準站的同步觀測數(shù)據(jù)進行處理，生成差分數(shù)據(jù)并通過通信網(wǎng)絡播發(fā)，該區(qū)域內(nèi)的車輛接收衛(wèi)星信號和差分信號，實現(xiàn)實時動態(tài)定位。RTK定位精度可達到厘米級，滿足大多數(shù)智能駕駛類場景在慣性導航方面，當車輛進入隧道或停車場時，室內(nèi)環(huán)境下衛(wèi)星信號急速衰弱甚至丟失，無法為車輛提供高可靠、高精度的定位信息，因此需要具有高精度、高效率、高準確度的室內(nèi)定位系統(tǒng)。慣性導航系統(tǒng)是一種不依賴外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航系統(tǒng)，利用加速度計、陀螺儀等慣性傳感器測量載體的比力及角速度信息，結合給定的初始條件，與衛(wèi)星定位等系統(tǒng)融合，實現(xiàn)車輛速度、位置、姿態(tài)等參數(shù)的動態(tài)連續(xù)更新，為車輛提供室內(nèi)定位導航信息。車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）3.2.3雙機互聯(lián)汽車逐漸成為人們工作生活中的“第三空間”，用戶對車機各類功能、車內(nèi)文娛體驗的要求越來越高，智能座艙的業(yè)務場景越來越豐富。同時，人們工作生活中對手機的粘性越來越高，“手機分離焦慮”等問題日益凸顯。如何為用戶駕駛中提供安全、便捷的手機和車內(nèi)終端交互體驗，成為產(chǎn)業(yè)界的關注焦雙機互聯(lián)指在汽車內(nèi)部實現(xiàn)車機終端與手機終端互聯(lián)互通的一種技術方案。雙機互聯(lián)有助于連接智能座艙中各類終端，以支持更加豐富的車載娛樂服務，如手機屏、中控屏、副駕屏、后駕屏等不同屏幕之間的實時交互、全車音視頻內(nèi)容的協(xié)同連接等。由于車機和手機的生態(tài)系統(tǒng)存在差異，兩者的協(xié)議適配、便捷互通、數(shù)據(jù)安全等方面一直是業(yè)界關注的熱點。如果將用戶手機SIM卡與車機SIM卡進行綁定，依托手機及車機終端OS層標識、車內(nèi)短距通信參考標識及第三方APP服務標識等數(shù)據(jù)，提供一種安全的雙機互聯(lián)鑒權認證能力，可以便捷支持車機終端與手機終端的導航、音視頻、游戲娛樂、社交等第三方APP的協(xié)同登錄，進而實現(xiàn)人車賬號統(tǒng)一，進一步優(yōu)化用戶體驗，實現(xiàn)不同生態(tài)下的手機與車機的協(xié)同操作。3.3硬件接口為解決不同廠家、不同通信制式、不同芯片平臺之間的兼容性問題，業(yè)界逐漸對車載模組硬件進行標準化設計，通過統(tǒng)一封裝、統(tǒng)一對外接口，統(tǒng)一模組核心器件質(zhì)量標準，縮小硬件尺寸，降低模組供應、質(zhì)量、安全等風險。例如，目前車載模組通常采用LGA（柵格陣列封裝）封裝方式，此封裝形式可滿足汽車應用解決方案對高可靠性及狹小空間的需求。同時，車載模組具有豐富的標準接口，包括VBAT、SPI、USB、UART、IIC、GPIO等。在此基礎上，車載模組還可以提供CSI、DSI等接口，用于外接觸摸屏、攝像頭等設備，實現(xiàn)圖像顯示與多路高清圖像采集等功能。車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）汽車軟件在整車中占比逐步提升，軟件定義汽車成為產(chǎn)業(yè)共識。車載模組承載的軟件功能不斷演進，軟件架構逐漸向分層化、模塊化的方向發(fā)展，使車聯(lián)網(wǎng)應用能夠快速在不同車型、不同硬件平臺上復用，實現(xiàn)快速迭代升級。典型的車載模組軟件架構分為四層，即虛擬化、操作系統(tǒng)、中間件、應用服務，如圖3-1所示。其中虛擬化、操作系統(tǒng)、中間件集成在車載智能或全能模組中，應用服務由車企或終端廠商實現(xiàn)。圖3-1車載模組軟件架構3.4.1操作系統(tǒng)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車軟件架構中，操作系統(tǒng)屬于系統(tǒng)軟件的一部分，負責管理系統(tǒng)的進程、內(nèi)存、時鐘、中斷、設備驅(qū)動程序、文件和網(wǎng)絡等。從系統(tǒng)架構上，一般可以將操作系統(tǒng)分為宏內(nèi)核和微內(nèi)核兩類。宏內(nèi)核架構操作系統(tǒng)在智能駕駛和智能座艙領域有大量應用。宏內(nèi)核的特點是將所有傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)服務全部在內(nèi)核態(tài)運行，從而能夠直接操控硬件，系統(tǒng)服務間的內(nèi)部調(diào)用效率相對較高。宏內(nèi)核可以實現(xiàn)用戶程序和內(nèi)核的安全隔離保護，采用合適的進程調(diào)度機制時，能夠滿足車用領域的硬實時性任務要求，并能支持虛擬化等新技術。車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）為了保證內(nèi)核的穩(wěn)定性，微內(nèi)核架構主張將宏內(nèi)核的功能進行解耦，為這些剝離到用戶態(tài)的服務提供各種通信機制，即使單個服務出錯或者被攻破，也不會導致內(nèi)核崩潰或者出現(xiàn)系統(tǒng)安全問題。微內(nèi)核“最小內(nèi)核”和“機制與策略分離”的設計原則不僅提高了安全性，而且有利于硬實時系統(tǒng)的調(diào)度。目前微內(nèi)核架構系統(tǒng)在汽車、工業(yè)等高實時、高可靠和高安全領域得到了廣泛應用。在智能座艙領域，大部分業(yè)務屬于軟實時業(yè)務，且對功能安全等級要求比安全車控和智能駕駛應用要低，宏內(nèi)核系統(tǒng)和微內(nèi)核系統(tǒng)都可以勝任此類應用。在中控和儀表分離的智能座艙解決方案中，功能安全等級要求較高的虛擬儀表主要選擇QNX系統(tǒng)，而中控娛樂系統(tǒng)則選擇Android較多；在虛擬儀表和中控一體化的解決方案當中，QNX系統(tǒng)占多數(shù)，也有少數(shù)方案選擇Linux宏內(nèi)核。在智能駕駛領域，能夠滿足高功能安全（ASIL-D）和高性能要求的微內(nèi)核實時操作系統(tǒng)將被廣泛應用。與此同時，為滿足機器學習和視覺AI算法的操作系統(tǒng)層接口要求，基于宏內(nèi)核的安全操作系統(tǒng)也可能被引入。此外，宏內(nèi)核系統(tǒng)也在一直不斷進行內(nèi)核的裁剪優(yōu)化，以滿足高功能安全等級和高可靠性的智能駕駛場景要求。3.4.2虛擬化技術在汽車電子電氣架構集中化發(fā)展的趨勢下，智能駕駛、智能座艙、車身等功能域呈現(xiàn)計算平臺融合的趨勢。但不同功能的業(yè)務具有不同的技術需求，如座艙域IVI業(yè)務強調(diào)交互體驗、應用生態(tài)，通常選用Android操作系統(tǒng)；儀表盤、輔助駕駛有實時性、可靠性要求，則更傾向于QNX、RTLinux操作系統(tǒng)；智駕域強調(diào)大算力融合感知、推演規(guī)劃，也有實時性、可靠性要求，RTLinux則更為合適。為了保證關鍵業(yè)務的安全可靠，虛擬化技術可以對車載模組主控SoC芯片的資源進行切分并安全隔離，并發(fā)運行多種操作系統(tǒng)。虛擬化技術處于SoC硬件平臺之上，將實體資源轉(zhuǎn)換為虛擬資源，按需分配給每個虛擬機，允許它們獨立地訪問已授權的虛擬資源。虛擬化技術實現(xiàn)了硬件資源的安全隔離，使應用程序依托不同的內(nèi)核環(huán)境和驅(qū)動運行，從而滿足汽車領域多元化應用場景的需求。未來，虛擬化技術將持續(xù)向輕量高效、安全車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）可靠、邊界適配等方向發(fā)展。3.4.3中間件模組的上層應用與底層操作系統(tǒng)之間存在大量的交互需求，底層操作系統(tǒng)的多樣化則給這些交互帶來了諸多不變。車載模組中間件位于上層應用軟件和底層操作系統(tǒng)之間，向下適配不同操作系統(tǒng)，屏蔽底層復雜性的功能，向上提供統(tǒng)一的標準接口，負責各類應用軟件之間的通信以及底層系統(tǒng)資源的調(diào)度，為上層應用屏蔽復雜的底層，使開發(fā)人員能在不同平臺上實現(xiàn)上層應用和算法未來隨著汽車架構的進一步發(fā)展，車載模組將集成更強的算力，中間件的功能也將更加豐富，車載模組能力將進一步拓展。車載模組中間件除傳統(tǒng)功能外，還將包括部分智能駕駛、車載娛樂系統(tǒng)等功能，并將逐步向操作系統(tǒng)、配置工具和解決方案等領域拓展，滿足汽車智能化發(fā)展的要求。4測試認證不同于消費級和工業(yè)級電子產(chǎn)品的制造工藝要求，汽車對車載模組的環(huán)境適應性、可靠性、安全性和使用壽命等提出了更高的要求，需滿足車規(guī)級電子對溫度、濕度、震動、粉塵等要求，如車身工作環(huán)境需要滿足-40℃至85℃的溫度，排氣口附近則需滿足105℃的高溫，故障率往往要求百萬分之一（PPM）~十億分之一（PPB），甚至追求零PPM的故障率，使用壽命往往要求長達十年以上，供貨周期達15年以上。同時車規(guī)級模組需要充分考慮各種邊界情況，通過冗余設計，避免運行過程出錯，確保功能和網(wǎng)絡安全。因此車載模組在研發(fā)過程中需兼顧可靠性與安全性要求，滿足車規(guī)級認證需求。車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）A-SPICE品質(zhì)管理系統(tǒng)認證可靠性驗證安全性認證A-SPICE品質(zhì)管理系統(tǒng)認證可靠性驗證安全性認證ISO16750車企規(guī)范ISO21434道路車輛-網(wǎng)絡IATF16949質(zhì)量管理體系(APQP、FEMA、MSA、PPAP、SPC)AEC-Q100/104/200ISO26262道路車輛-功能圖4-1車規(guī)級模組認證要求為滿足嚴苛的車規(guī)級要求，車載模組需遵循IATF16949規(guī)范、A-SPICE、ISO-26262、ISO-21434等多個標準規(guī)范，達到AEC-Q104測試標準要求，同時滿足車企、Tier1（汽車零部件一級供應商）等廠商針對具體車型的特定技術指標要求。IATF16949質(zhì)量管理體系，主要針對生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，定義了汽車相關產(chǎn)品的設計和開發(fā)、生產(chǎn)、裝配、安裝以及相關服務的質(zhì)量管理體系要求。A-SPICE，即汽車軟件過程改進及能力評定，主要針對汽車軟件開發(fā)環(huán)節(jié)，其目的是為了指導汽車零部件廠商的軟件開發(fā)流程，保證開發(fā)過程的質(zhì)量以及持續(xù)優(yōu)化，確保最終交付的產(chǎn)品質(zhì)量。AEC-Q系列標準是針對車規(guī)級元器件的通用測試標準，其中AEC-Q104是專門針對車載模組的測試標準，定義了車載模組可靠性的最低要求以及測試條件，包括加速環(huán)境應力測試、加速壽命模擬測試、封裝組合完整性測試、芯片晶元可靠度測試、電氣特性確認測試等八大類測試。ISO26262是一種功能安全標準，用于規(guī)范開發(fā)功能安全的汽車電子系統(tǒng)。它規(guī)定了創(chuàng)建、驗證和維護電子系統(tǒng)、軟件和硬件的過程，并確保其能夠在發(fā)生故障的情況下以安全的方式運行。ISO21434標準則從網(wǎng)絡安全方面定義了網(wǎng)絡安全認證標準，其目的在于保護汽車電子系統(tǒng)免受黑客攻擊、非法訪問、非授權控制、病毒感染等網(wǎng)絡安全風險。車載模組作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車重要的組成部分，發(fā)揮著推動汽車電動化、智車載模組技術發(fā)展白皮書（2023）能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展的重要作用。隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展和智能駕駛業(yè)務的普及，車載模組將匯聚車輛的感知、通信、計算、智能、控制等能力，不僅可以實現(xiàn)汽車的車輛基本信息、傳感器等數(shù)據(jù)的采集與計算，更能支持人-車-路-網(wǎng)-云-圖的全方位協(xié)同，其價值將日益顯著。本白皮書在深入分析智能網(wǎng)聯(lián)汽車市場、產(chǎn)業(yè)、技術發(fā)展趨勢的基礎上，提出了車載通信模組、車載智能模組、車載全能