如何優(yōu)化智能網(wǎng)聯(lián)汽車系統(tǒng)架構(gòu)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車從汽車的演進開始，從汽車1.0到2.0到信息機電一體化的3.0，汽車智能網(wǎng)聯(lián)發(fā)展經(jīng)歷了機械化、電氣化到現(xiàn)在的智能網(wǎng)聯(lián)化，涉及到很重要標志。有觀點提到智能網(wǎng)聯(lián)汽車時代已經(jīng)屬于一個以信息物理系統(tǒng)為標準的4.0時代，這將使未來的智能網(wǎng)聯(lián)汽車以及未來智能網(wǎng)聯(lián)交通系統(tǒng)發(fā)生革命性的變化。

未來的智能網(wǎng)聯(lián)汽車是汽車交通信息以及通訊系統(tǒng)深度融合的一個典型的復雜的信息物理系統(tǒng)。我們所說的智能網(wǎng)聯(lián)汽車的信息物理系統(tǒng)，不單純是指智能網(wǎng)聯(lián)汽車本身內(nèi)部的信息物理架構(gòu)，而是把整個汽車放在未來智慧城市，以及未來智慧交通一個整體的環(huán)境下來考慮。

重視體系架構(gòu)

加大投入力度

為什么我們這么重視智能網(wǎng)聯(lián)汽車未來整體性架構(gòu)，架構(gòu)設(shè)計的必要性是什么？

第一是多領(lǐng)域、多層次的協(xié)同控制。我們傳統(tǒng)的車輛控制大部分以車載軟件嵌入式系統(tǒng)作為控制，比如說像傳統(tǒng)的ABS、TCS、AEB等。到了智能網(wǎng)聯(lián)汽車時代，會以一種車路協(xié)同的方式對車輛進行控制，其中涉及到深層次多角度的融合控制。

第二是保證架構(gòu)高安全性、高可靠性。智能網(wǎng)聯(lián)汽車上路的前提，毋庸置疑，一定是安全。若無法保證安全，則離真正落地恐怕還要很久。

第三是支持虛擬化軟件定義，在傳統(tǒng)車輛的設(shè)計過程中，一旦硬件定型后，想要在生產(chǎn)、制造過程中改變就會很難，而智能網(wǎng)聯(lián)汽車階段可以通過軟件方式來改變未來汽車設(shè)計。

第四是面向未來的業(yè)務(wù)，可拓展、可更新、可靈活地進行裁減。

第五個就是整個架構(gòu)設(shè)計到技術(shù)的完備，包括未來架構(gòu)的持續(xù)演進。最后一個就是系統(tǒng)的可規(guī)?；瘮U展。

那么，我們?yōu)槭裁匆度脒@么大力度，去構(gòu)建未來智能網(wǎng)聯(lián)汽車復雜系統(tǒng)呢？

第一，架構(gòu)設(shè)計可以為規(guī)劃者提供頂層建議，這個主要指國家層面或者行業(yè)層面，提供整體的戰(zhàn)略規(guī)劃以及建設(shè)設(shè)計提供參考性框架;第二，可以按照梳理產(chǎn)業(yè)利益相關(guān)方的要求，定義系統(tǒng)建設(shè)過程中的角色和定位，從而達成共識，促進智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展;第三，可以促進行業(yè)敏捷開發(fā)，協(xié)同創(chuàng)新，提供可運營的系統(tǒng)設(shè)計方案。

放眼國際，物聯(lián)網(wǎng)國際化標準組織在架構(gòu)方面也在緊張有序地做出努力。它主要研究支持物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)層的標準體系、技術(shù)重點或者功能特點。

歐盟地平線2020研究計劃項目C-Mobile旨在設(shè)計協(xié)作式智能交通系統(tǒng)（C-ITS）參考架構(gòu)，并幫助地方當局部署C-ITS服務(wù)。在計劃中主要提出上層、中層，下層三層參考架構(gòu)。

美國交通部在2017年就已經(jīng)發(fā)布了ARC-IT8.0版參考架構(gòu)，這是美國交通部提出的參考性的架構(gòu)。到了今年7月份更新為8.3版，該版本在原有的美國智能交通系統(tǒng)架構(gòu)上進行了整合。基于此版本，美國在各地集中部署了一部分車聯(lián)網(wǎng)，同時開展了一部分車聯(lián)網(wǎng)應用。

遵循國際標準

符合跨界需求

智能網(wǎng)聯(lián)汽車在每個國家都有自己的解決方案，網(wǎng)聯(lián)式自動駕駛是“中國方案”智能網(wǎng)聯(lián)汽車體系架構(gòu)的關(guān)鍵特色。

中國方案的智能網(wǎng)聯(lián)汽車滿足以下幾個標準：第一，符合中國基礎(chǔ)設(shè)施標準。即符合中國的道路基礎(chǔ)設(shè)施標準、地圖數(shù)據(jù)標準、V2X通信標準、交通法規(guī)等。第二，符合中國聯(lián)網(wǎng)運營標準。即符合中國要求的智能網(wǎng)聯(lián)汽車準入、聯(lián)網(wǎng)運營監(jiān)管、信息安全等相關(guān)標準。第三，符合中國新體系架構(gòu)汽車產(chǎn)品標準。即符合中國標準的車內(nèi)電子電氣架構(gòu)、通信系統(tǒng)、智能終端、駕駛輔助和自動駕駛系統(tǒng)、云平臺等新架構(gòu)汽車產(chǎn)品標準。

我們在做整個架構(gòu)設(shè)計的過程當中，采用了一種開放合作、兼容并包的策略。在整個設(shè)計過程中，我們聯(lián)合了國內(nèi)的高校、各部委事業(yè)單位，進行整體架構(gòu)設(shè)計，到今年10月份，已經(jīng)完成了整個信息物理系統(tǒng)架構(gòu)的1.0版本設(shè)計。

為了更好地與國際行業(yè)對話，智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)參考架構(gòu)的設(shè)計主要基于國際標準ISO 42010“系統(tǒng)和軟件工程-架構(gòu)描述”，采用基于模型的系統(tǒng)工程方法（MBSE）進行開發(fā) 。我們使用系統(tǒng)工程的標準建模語言SysML，將智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、部署運維等全生命周期過程的利益相關(guān)方、關(guān)注點/需求、邏輯關(guān)系和操作過程等模型化，最終從多個視角、分視圖對架構(gòu)進行呈現(xiàn)和描述。

當然，我們在研究過程中，也充分借鑒了國內(nèi)研究成果。如交通部公路院于2004發(fā)布的中國智能交通體系框架（第二版）、中國軟件評測中心發(fā)布的《車載智能計算平臺白皮書（2018）》《車載智能計算基礎(chǔ)平臺參考架構(gòu)1.0（2019年）》、中國汽車工程學會國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心發(fā)布的《中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》等。整個工作歷經(jīng)了四個階段，分別為理論方法研究，需求抽象分析，產(chǎn)業(yè)、功能、物理，通信多維視圖設(shè)計，參考架構(gòu)1.0版。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)架構(gòu)是綜合解決方案的關(guān)鍵，為整個復雜系統(tǒng)設(shè)計、重構(gòu)以及周圍標準完善提供一個基礎(chǔ)支撐，符合跨界頂層設(shè)計需求。

國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心聯(lián)合汽車、交通、通信、公安等行業(yè)內(nèi)有代表性的企業(yè)和機構(gòu)，已達成高度共識，共同完成架構(gòu)研究和制定。參考架構(gòu)1.0版本基于信息物理系統(tǒng)構(gòu)建一套支持車路云協(xié)同控制，面向業(yè)務(wù)可靈活定制，技術(shù)中立并保持持續(xù)演進的參考架構(gòu)，為整個的規(guī)劃、研發(fā)、測試以及集成示范應用提供一個基礎(chǔ)模型庫與架構(gòu)。

未來的參考架構(gòu)將持續(xù)更新和優(yōu)化，進一步協(xié)同行業(yè)完善我們的模型庫和設(shè)計工具，共同推進智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，為建設(shè)中國特色的智能網(wǎng)聯(lián)汽車生態(tài)體系發(fā)揮重要作用。

（本文根據(jù)國汽（北京）智能網(wǎng)聯(lián)汽車研究院有限公司前沿共性技術(shù)事業(yè)部副部長王博在2019世界智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會的演講速記整理，有刪減，未經(jīng)本人審閱。）