汽车软件:战略发展的选择

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在我的上一篇文章中,我写了汽车软件的重要性日增,并使用了“设计,制造,销售,使用”的概念来说明软件与硬件的区别。该文章的重点是,软件平台策略是在汽车软件市场上取得成功的最佳途径。



一个臭名昭著的事实是,软件开发很难计划和实施-尤其难以估计创建大型软件产品所花费的时间。自从1960年代以来,这种情况一直在持续发展,所有这一切在《神话中的月人》中有详细描述。这是弗雷德·布鲁克斯(Fred Brooks)所著的书,该书于1975年出版,并于1995年进行了更新。布鲁克斯定律可以提出使软件开发过程结束的问题:如果您没有按时完成任务,那么额外的人力资源只会增加开发时间。



在本文中,我们将了解汽车软件平台市场的现状。任何软件平台都依赖于运行程序所需的硬件。我将介绍汽车软件市场领域,并提供重要产品的示例。但是首先,我们需要了解什么是软件平台,并考虑它们的优缺点。



平台概述



平台是一项技术,可让您使用过去的开发结果来创建类似的产品。作为平台实施策略的一部分,与单独开发每个产品相比,可以以低得多的成本开发许多产品或产品系列。汽车工业广泛使用具有各种发动机,内饰和外形尺寸的通用底盘。 BEV平台现已成为汽车行业的重要趋势。此外,这种方法在计算机行业非常普遍-您经常可以找到不同级别的平台(从处理器和硬件到软件和应用程序平台)。



从大型机和小型计算机到个人计算机和平板电脑,软件平台的使用已成为计算机行业所有领域的关键策略。软件平台也是智能手机市场的骨干力量,已成为iOS和Android背后的主要驱动力。软件平台在汽车工业中也越来越重要,在新兴的依赖软件的汽车市场中尤其重要。



软件平台也有缺点。它们的实现需要编写大量的代码,而且通常速度较慢。它们还可以增加硬件要求。但是,在大多数情况下,优点大于缺点。



软件平台通常是用于实现特定功能的许多软件模块的集合。但是,也可以是用于较大平台的小型程序。因此,软件平台的大小和代码复杂度可能有很大差异。关键方面是软件模块的重用,以节省开发和维护成本,并通过减少软件错误的总数来提高可靠性。



使用和实现软件平台的关键是API,这些API允许您创建模块化块结构并提供模块或不同平台之间的通信。如果成功,则用于特定软件市场领域的API会形成一个由互补软件模块组成的生态系统,随着时间的推移,该生态系统将大大增加平台的成本和使用率。



汽车软件平台



汽车市场中的软件平台正在快速增长,并对整个汽车软件行业产生重大影响,并且预计在未来十年中将继续增长。下表总结了汽车行业中使用的主要软件平台的状态。由于缺少有关其开发的详细信息,因此本文未涉及许多其他平台。以下各节概述了表中列出的每个软件平台。



操作系统



所有汽车ECU都需要软件来控制各种硬件组件以及将由控制单元执行的应用程序。



所有汽车控制单元都需要软件来控制各种程序,这些程序控制着所有ECU设计支持的硬件组件和应用程序。汽车协会已经开发并继续扩展AUTOSAR平台的功能。 AUTOSAR是一种分层软件体系结构,具有用于ECU执行的应用程序的标准API。它还具有独立的接口,该接口与汽车工业中使用的大多数微处理器架构兼容。 AUTOSAR是用于驾驶员辅助系统和其他传统ECU应用的行业领先的软件平台。但是,AUTOSAR无法像信息娱乐系统那样使用复杂而扩展的代码库来管理模块。



所有这些为在汽车行业中应用于高科技行业的操作系统打开了大门。操作系统是第一个对汽车行业产生重大影响的高科技软件平台。高科技操作系统被用于现代信息娱乐和远程信息处理系统。ECU中还使用了复杂的操作系统,ADAS系统也在朝这个方向发展。



一些控制单元对安全性的要求越来越高,并且要求系统通过认证(例如ISO 26262)。当前,所有Linux版本都没有此类认证。这样的块使用QNX,Green Hills和其他具有安全证书的类似操作系统。



信息娱乐系统是使用OS的系统的最高开发水平。在OS平台市场上,QNX与各种Linux版本(AGL,Android和GENIVI兼容版本)之间存在着一场战斗。 Google的Android正在飞速发展。 Android的成功源于2014年开放汽车联盟(OAA)的成立。该联盟目前包括60个品牌,包括克莱斯勒,菲亚特,福特,通用,本田,现代,马自达,奔驰,日产,雷诺,丰田和大众等领先的OEM。



OS平台通常具有许多内置程序,这些内置程序与提供各种功能所需的所谓的中间件相关。中间件是一种软件胶。该软件为各种应用程序提供对OS内核无法提供的服务的访问。中间件的范围从实用程序到汽车零部件的硬件接口。HMI和用户界面通常也称为中间件。



操作系统管理程序



系统管理程序是用于管理多个操作系统及其应用程序的小型软件平台。



该平台也可以称为虚拟机监视器(VMM)。自1960年代以来,虚拟化已在计算机行业中使用,是数据中心的一项关键技术。虚拟机管理程序在汽车软件中变得越来越重要,因为它们可以解决一系列问题,并且可以成为一种经济高效的解决方案。



有两个示例证明了管理程序的好处。第一个示例:必须在美国销售的所有车辆上安装备用监视器,这是对安全性要求提高的系统的组成部分。第二个示例:信息娱乐系统中的显示器可能是显示信息的理想备份介质,但是Linux无法用于此方案,因为它没有必要的安全认证。解决方案可以是将Linux与QNX,Green Hills或其他具有安全认证的操作系统集成在一起的管理程序。



仪表板和信息娱乐系统的集成是解决方案的另一示例。同样,管理程序可以与特定的电子控制单元结合使用。



远程信息处理系统



远程信息处理系统具有内置的软件平台,可与处理远程信息处理数据的SaaS服务进行交互。车载远程信息处理系统使用操作系统,并且QNX在该市场领域处于领先地位(由于QStar用于OnStar)。领先的一级供应商将软件和硬件集成到了远程信息处理系统中。信息娱乐系统的第1层提供商中有几家也是远程信息处理系统的领先提供商。



SaaS远程信息处理软件平台由远程信息处理服务提供商(TSP)拥有(例如OnStar,SiriusXM,Verizon Telematics和WirelessCar)。OnStar仅用于GM的车辆,但其他供应商拥有许多OEM客户。目前,WirelessCar系统主要由大众拥有,而注入更多资源很可能会扩大其市场地位。



随着公司为网络汽车功能部署SaaS平台,远程信息处理服务提供商开始利用Microsoft,AWS和Google的基于云的资源。



信息娱乐系统



高科技信息娱乐系统是批量生产中最复杂的汽车系统。他们通常具有内置于声音和导航系统以及各种不同应用程序的复杂显示系统。



有些系统可以连接到远程信息处理系统,仪表板和HUD。信息娱乐系统还具有广泛的用户界面,用于控制驾驶员或乘客并与之互动。许多信息娱乐系统提供与软件平台的连接性,以结合以下所述的虚拟个人助理(VPA)使用智能手机和各种应用程序。信息娱乐系统还广泛使用了空中和网络安全软件技术,以下各节还将对此进行讨论。



因此,可以将几种不同的软件平台与信息娱乐系统结合使用。此方案中的关键软件平台是OS,因为它是间接控制与信息娱乐系统相关的所有软件的平台。在这些系统中,Linux组的各种操作系统占据了主要的市场份额,尤其是Android变得越来越重要。但是,信息娱乐系统的OS选择取决于OEM。



此外,许多信息娱乐平台使用导航软件系统-约占25%(份额取决于国家/地区)。导航软件平台通常由专门从事汽车和其他行业导航的公司提供。1级供应商还可以提供导航软件。



大多数现代信息娱乐系统都使用显示器,并且平均显示器尺寸每年都在增长。现在,显示器已嵌入约60%的信息娱乐系统中。一些高端系统甚至使用图形加速器来提高显示输出性能。



智能手机和移动应用程序的集成



如今,智能手机已成为驾驶员生活中不可或缺的一部分。许多驾驶员希望在其信息娱乐系统中使用智能手机中的应用程序,以减少对设备的干扰。几家OEM开发了将移动应用程序集成到信息娱乐系统中的平台。但是,Apple的CarPlay和Android Auto的受欢迎程度使其他所有人望而却步。许多信息娱乐系统都支持CarPlay和Android Auto,以便能够与大多数现代智能手机进行交互。百度CarLife主要在中国使用,由于Android Auto在中国不可用,因此该系统的地位非常强。



CarPlay和Android Auto的受欢迎程度受到两个主要因素的推动:熟悉的用户界面和两个平台上大量的汽车特定应用程序。但是,iOS和Android应用程序本身无法像CarPlay或Android应用程序那样工作。必须修改这些应用程序以与特定平台一起使用。最受欢迎的是带有地图,停车和交通数据,音乐,播客,有声读物,新闻,消息和日历的应用程序。



来自65个不同汽车制造商的500多种车型与CarPlay合作。Android Auto可以在60家汽车制造商的大致相同数量的汽车中运行。



虚拟私人助理



语音助手或虚拟个人助手(VPA)已在汽车行业中证明了自己的实力。许多驾驶员在智能手机或家用设备中使用语音助手。 OEM试图创建自己的助手,但是带有语音助手的高科技平台接管了。语音助手的领先开发商与引领智能家居和智能手机市场的公司相同:亚马逊及其Alexa,Google及其助手Apple和Siri。人工智能和语音识别技术的进步塑造了对语音助手的需求,因为它们可以帮助驾驶员减少分心。



在汽车中使用语音助手的方式有两种:通过将移动应用程序集成到CarPlay或Android Auto中,或通过在汽车信息娱乐系统中带有助手的单独软件平台。集成助手的领导者是Alexa,而Android助手则排名第二。苹果的Siri主要用于CarPlay,因为苹果是智能手机集成的市场领导者。Alexa和Google Assistant也用于集成移动应用程序。



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