自動(dòng)駕駛中間件：量產(chǎn)落地的關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)于初入自動(dòng)駕駛行業(yè)的人來(lái)說(shuō)，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(dòng)駕駛未來(lái)實(shí)現(xiàn)的重中之重，對(duì)于中間件大多數(shù)人可能都不太熟悉，有些甚至從未聽(tīng)說(shuō)過(guò)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(dòng)駕駛這件事能不能真正落地。尤其是隨著自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的深入，量產(chǎn)紛紛被各家企業(yè)提上日程，越來(lái)越多人意識(shí)到中間件的重要性和必要性。何為自動(dòng)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(gè)部分或不同的應(yīng)用，能夠達(dá)到資源共享、功能共享的目的。自動(dòng)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(duì)軟硬件資源進(jìn)行管理、分配和調(diào)度的平臺(tái)，充當(dāng)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(kāi)發(fā)和運(yùn)行所需的環(huán)境，方便開(kāi)發(fā)者快速、高效、靈活地開(kāi)發(fā)和集成自動(dòng)駕駛軟件。中間件的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)各類應(yīng)用軟件模塊之間的通信以及對(duì)系統(tǒng)資源的調(diào)度。它的優(yōu)點(diǎn)，是可以大大降低應(yīng)用層軟件的開(kāi)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(kāi)發(fā)上。總的來(lái)說(shuō)，中間件是整個(gè)軟件架構(gòu)的核心組成部分。自動(dòng)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(guò)對(duì)計(jì)算平臺(tái)、傳感器等資源進(jìn)行抽象，對(duì)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(kāi)發(fā)人員能夠?qū)Ｗ⒂诟髯詷I(yè)務(wù)層面的開(kāi)發(fā)，無(wú)需了解無(wú)關(guān)細(xì)節(jié)，從而極大提升算法開(kāi)發(fā)效率。對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，智能駕駛中間件使開(kāi)發(fā)者們無(wú)需考慮底層的OS內(nèi)核是什么，也無(wú)需考慮硬件環(huán)境是什么，即不僅實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用軟件與OS的解耦，也實(shí)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(shí)時(shí)地傳輸、資源進(jìn)行合理的調(diào)度。在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，中間件的功能涉及到通信、模塊升級(jí)、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(kāi)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?，F(xiàn)階段，SOME/IP和DDS是自動(dòng)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(shí)間比較長(zhǎng)，而DDS則是一個(gè)工業(yè)級(jí)別的強(qiáng)實(shí)時(shí)的通信標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用在自動(dòng)駕駛上，DDS具備了高度的靈活性和擴(kuò)展性、實(shí)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(chǎng)景等特點(diǎn)，也漸漸被行業(yè)人員所了解與接受。事實(shí)上，DDS和SOME/IP盡管存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，但也是可以共存的。有的主機(jī)廠既用了DDS，也用了SOME/IP，只是使用的場(chǎng)景不一樣——有時(shí)候是在一個(gè)核上的進(jìn)程之間進(jìn)行通信，有時(shí)候是核與核之間進(jìn)行通信，有的時(shí)候是域控制器和其他的車載娛樂(lè)系統(tǒng)進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，因此SOME/IP在之前的使用率會(huì)稍微高一些，DDS也是近兩年才慢慢被多家的造車新勢(shì)力和傳統(tǒng)主機(jī)廠所采納。但從趨勢(shì)來(lái)看，未來(lái)，DDS的市場(chǎng)占有率較于SOME/IP是具備明顯優(yōu)勢(shì)的。中間件在自動(dòng)駕駛中的機(jī)會(huì)開(kāi)發(fā)自動(dòng)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(huì)越多，通行的速度也會(huì)更快。如果中間件能打下一個(gè)好的基礎(chǔ)，那么整個(gè)自動(dòng)駕駛方案開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的質(zhì)量、效率也都會(huì)有不錯(cuò)的保障。自動(dòng)駕駛需要接收不同的傳感器信號(hào)，然后進(jìn)行感知、規(guī)劃和控制，并由轉(zhuǎn)向、油門和制動(dòng)這些硬件系統(tǒng)來(lái)完成整個(gè)過(guò)程。所以自動(dòng)駕駛的中間件會(huì)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(dòng)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(shí)時(shí)、安全、開(kāi)放的自動(dòng)駕駛中間件平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)這些的關(guān)鍵之一，同時(shí)也是推動(dòng)“軟件定義汽車”的重要基礎(chǔ)。在現(xiàn)階段，國(guó)外廠商和開(kāi)源中間件占據(jù)了絕大部分的市場(chǎng)份額。但是未來(lái)國(guó)產(chǎn)第三方軟件廠商的機(jī)會(huì)正在來(lái)臨。由于中間件行業(yè)特殊，多數(shù)時(shí)候需要針對(duì)不同客戶的不同需求進(jìn)行針對(duì)性的改造與適配，這對(duì)于國(guó)外廠商來(lái)說(shuō)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(duì)于開(kāi)發(fā)者非常不友好。國(guó)產(chǎn)廠商可以抓住這個(gè)痛點(diǎn)，來(lái)更好地服務(wù)好客戶，從而打開(kāi)國(guó)產(chǎn)化的大門?？偨Y(jié)對(duì)于想要量產(chǎn)智能駕駛功能的主機(jī)廠來(lái)說(shuō)，中間件是必不可缺的，而自研不僅耗時(shí)耗力，消費(fèi)者也很難直觀感受到其成果，因此最好的