《软件在互联智能汽车中的作用分析》

【导语】2015年3月5日，CASA联盟按照工信部苗圩部长批示，提交《软件在互联智能汽车中的作用分析》报告。报告经CASA联盟理事长李骏院士最终审阅，主要阐述软件在互联智能汽车中的地位和作用、国内外互联智能汽车软件的发展情况，以及我国发展互联智能汽车软件的建议等。

新一轮科技革命的核心是信息系统与物理系统深度融合下的智能化发展，软件是实现融合的重要基础。互联智能汽车作为物联网的典型产品，其大规模、多学科、高科技等特征正成为全球新一轮技术与经济竞争的焦点。

欧美日政府均认为互联智能汽车是能带来巨大社会与经济效益的战略性新兴产业，因此都建立了国家层面的跨产业联合协同创新机制，并从国家引导、社会体系构建、企业突破三个维度共同推进互联智能汽车发展。

欧美日的汽车厂商力争2020年将自动驾驶车推向实用，目前正在加速推进开发竞争。开发的关键在于确立传感器和控制软件的技术，构筑量产体制。

为在新一轮竞争中引领新规则，欧美日已成立了基于软件的互联智能汽车标准联盟，并将中国排除在外。中国要想在未来互联智能汽车发展中抢占竞争制高点，应将互联智能汽车确定为下一个战略性新兴产业，制定国家战略，开启中国互联智能汽车1.0时代。

1、软件是互联智能汽车的核心技术

1.1 互联智能汽车软件范围

互联智能汽车是一个复杂的、可移动的信息物理系统，包括ECU、车载终端、环境感知、通信和后台服务等方面的内容，并且ECU之间、ECU与车载终端、车载终端与互联网，以及车与行驶环境（其它车辆、路、信号灯、……）之间都会进行互联互通，形成一个完整的人、车、路互联智能系统。同时，互联智能汽车属于多学科综合应用的领域，涉及到软件、芯片、传感、通信、安全、语音识别、人工智能等方面的关键技术。

其中，互联智能汽车软件分类如下：

（1）应用软件—是为满足不同领域和不同问题的应用需求而提供的软件,包括：发动机控制软件、变速器控制软件、ESP控制软件、驱动电机控制软件、整车控制软件、……；环境感知软件：摄像头信号处理软件、雷达信号处理软件、……；主动安全与自动驾驶方面的软件：涉及到前碰撞预警、前方车距监测与预警、车道偏离预警、车距保持、车道保持、行人探测与防撞、智能远光灯控制、自动驾驶、泊车辅助、自动泊车等系统；车载信息软件：导航定位软件、人机界面交互软件、语音识别及语意识别软件、车车通讯软件、移动互联通讯软件、Wifi通讯软件、蓝牙通讯软件、……

（2）基础软件——位于芯片硬件与应用层之间的软件，包含：车控操作系统、车载操作系统，……

（3）服务软件——为车辆用户提供信息服务的软件，大数据挖掘软件、云端服务器管理软件、实现汽车远程启动及控制等功能的智能手机应用软件、防止黑客入侵的汽车信息安全软件、……

上述内容，应用层软件属于差异化竞争软件，通常由整车厂或系统供应商开发；基础软件中的车控操作系统和车载操作系统、后台服务软件属于共性软件，通常由软件供应商提供。

1.2 软件在互联智能汽车中的重大意义

（1）软件规模

随着汽车的信息化、智能化发展，电子系统及其软件在汽车中的重要性越来越大。汽车90%的创新将由汽车电子来支撑，其中80%取决于软件。此外，在中高端汽车中，汽车电子占整车成本已达到30%以上，装备有50-100个ECU（电控单元）、20000万行左右的源代码，代码量与Airbus A380相当。

（2）行驶安全

变成软件集合体的汽车，如今正面临着新的威胁，经由汽车内外的通信渠道可以攻击车辆软件的漏洞，从而影响车辆的控制系统。这表明，虽然注重实时性的车辆系统与信息系统存在不同，但在认证和通信保密等方面，车辆软件存在信息安全上的弱点。

（3）信息安全

互联智能车辆软件系统受到攻击的可能性持续上升，关乎信息安全。这是因为攻击的途径正在增加。车辆外部接口的种类越来越多，除了故障诊断功能“OBD-II”和充电控制接口之外，还包括与智能手机、平板电脑联动的功能等。

（4）产业拉动

通过互联智能车新兴产业的带动作用，培育围绕互联智能汽车软件的产业链，缩短国内互联智能车软件技术与国外的差距，打破国外的垄断，降低中国互联智能车的软件开发成本。

2、互联智能汽车软件的发展情况

2.1 国外互联智能汽车软件的发展情况

（1）车控操作系统

主要以欧美为主导，已经进行了两轮标准化工作：OSEK/VDX和AUTOSAR（AUTomotive Open System ARchitecture）。其中OSEK/VDX属于操作系统方面的标准；AUTOSAR则属于体系结构标准，并把略作改进的OSEK/VDX作为体系结构中的操作系统。基于上述标准，国外有不少公司开发了相应的软件产品，并在汽车中得到了大量实际应用。比如德国的Vector、ETAS、dSpace，美国的Mentor Graphics和芬兰的EB等公司都拥有符合OSEK/VDX和AUTOSAR标准的操作系统产品。

（2）车载操作系统

通常与车载信息软件整合，形成车载软件平台。目前主要有如下几种用于车载终端的软件平台：Android、iOS、Windows Automotive、QNX和GENIVI。其中，QNX是加拿大公司推出的类Unix实时操作系统，采用微内核和地址空间保护技术，具有实时、稳定、可靠等方面的特性；GENIVI是一个非盈利组织，基于Linux为车载系统提供开源的开发平台。

（3）互联网应用软件

在具体应用方面，国际IT巨头也正在排兵布阵。2014年，智能手机领域的两大巨头——谷歌和苹果相继宣布正式涉足汽车领域，计划以自己的操作系统为立足点在汽车行业掌握主导权。谷歌与本田等4家汽车企业共同成立了“开放汽车联盟”（Open Automotive Alliance，OAA），目标是使配备安卓系统的车辆上路行驶；苹果则发布了可使汽车与iPhone联动的CarPlay，让驾驶员在中控台上使用地图导航、音乐、通讯和第三方应用。

2.2 国内互联智能汽车软件的发展情况

中国几个汽车企业都已经启动互联智能汽车开发计划，国内国内互联网软件公司进入互联智能汽车领域。

百度正在研究汽车的自动驾驶技术；阿里携手上汽发展互联网汽车；小米、乐视也宣布要研制互联网汽车。同时，也有一些IT公司力图通过OBD或是车载终端等方面的设备切入汽车领域，发展后台服务系统，提供基于大数据方面的服务。

中国互联智能汽车软件行业，国内已有一定的基础，但尚不能满足互联智能汽车的创新发展需要：

（1）与后台服务相关的通信系统、网络平台和网络服务、大数据分析具有一定基础。以BAT为代表的互联网公司，已经成为中国产业发展的优势力量。阿里巴巴的市值曾一举超越Facebook、亚马逊、腾讯和eBay，成为仅次于谷歌的全球第二大互联网公司。

（2）拥有符合OSEK/VDX和AUTOSAR标准、面向ECU的操作系统产品。形成了推动汽车电子操作系统发展与应用的产业生态环境，建立了CASA联盟（中国汽车电子基础软件自主研发与产业化联盟），且联盟成员推出的汽车电子操作系统在关键零部件方面形成了量产应用，具备替代国外同类型产品的能力和基础。

（3）车载终端软件具有一定基础，涌现了科大讯飞、高德等实力很强的软件供应商，拥有普华、博思、中科博泰、航盛等车载终端系统供应商，且相关产品在一些中低端车型得到量产应用。

（4）拥有自动驾驶方面的一些技术基础，并开展一些互联智能汽车相关的一些技术研究。国家自然科学基金委支持的以环境感知、人的行为认知及决策为重点的无人驾驶汽车项目，在相关领域已取得阶段性成果，并完成了原理样机从北京到天津的无人驾驶实车试验。在国家科技部863项目支持下，清华大学联合一汽、东风、长安等，在面向现阶段可实用化的智能汽车技术方面，开展了大量的基础研究和原理样机的研制、实车路试，自适应巡航控制、车道偏离预警等产品正在进行产业化。此外，上汽、奇瑞等也都在视觉道路环境感知、雷达道路环境感知、多信息数据融合、控制决策、车辆控制等方面开展研究和应用工作。

但同时，国内智能汽车软件的发展也面临如下主要问题：

（1）整体对发展智能汽车重大意义的认识不足，不利于软件等相关环节的快速发展。很多企业仍把汽车智能化简单理解成智能交通信息或者主动安全技术的范畴，没有认识到智能汽车是一项具有颠覆性意义的技术，也没有认识到智能汽车引起汽车工业变革的紧迫性。

（2）尚未形成智能汽车方面的完整产业链，产业链相关环节的融合度不够高，制约了软件的自主发展。整车企业忙于智能汽车辅助驾驶技术的开发，对车联网V2X技术、更高层次的智能驾驶技术尚无暇顾及；IT企业侧重关注通信及信息服务，对先进车辆控制和安全系统的需求了解不够，在车载终端开发时与整车厂的联系不密切；先进的传感器（雷达、摄像头）、控制器芯片、执行器等核心零部件严重依赖外商，在电控单元的软硬件、系统可靠性和控制精度方面，与国际先进水平差距明显，竞争力明显不足。

（3）智能汽车相关的技术标准体系严重滞后，需要研究制定统一的技术标准体系。智能汽车涉及汽车、交通、IT、通信等多个领域，目前还缺乏全局性的政策及行业标准，基本处于相关企业各行其是、自行发展状态。

（4）相关企业的技术积累仍然薄弱，与国外发展水平差距甚大。国内企业智能汽车技术积累普遍不足，关键技术研发滞后。关键零部件严重依赖跨国公司，车联网V2X技术及更高层次的智能驾驶技术与美国、日本、欧洲等汽车发达国家和地区差距甚大。此外，车载终端的技术长期定位在娱乐、导航、安防、信息服务等领域，与先进车辆控制和安全系统需求联系不密切。与此同时，同智能驾驶技术配套的设施建设也不能满足智能汽车大规模发展需要。此外，虽然相关企业掌握了智能驾驶技术的原理和方法，要进行实用化技术研发和产业化依然面临重重困难。

3、我国发展互联智能汽车软件的建议

中国互联智能汽车软件产业，应抢占“标准、技术、市场”三大高地：

（1）标准高地，自主开展互联智能汽车相关法规与行业标准建设，抓住在中国市场引领竞争新规则的机会；从国家信息安全的角度考虑，互联网也不应对外开放 。

（2）技术高地，打造应用软件、基础软件、服务软件，并发挥我国互联网、信息、通信技术优势，形成中国自主核心软件技术，改变汽车业附属西方的现有格局 。

（3）市场高地，瞄准用户需求与环境特点，打造具有中国特色的互联智能汽车软件与标准，获取市场成功。

为抢占“三大高地”，需要国家、行业、企业联动：

（1）国家层面：成立互联智能汽车软件国家战略领导小组，制定国家战略（法律、政策、导则）；开展国家工程；成立国家研究中心；组织跨行业协作。

结合国内实际，制定智能汽车发展战略、技术路线和技术标准。智能汽车是集环境感知、规划决策、多层级智能驾驶技术等于一体的高新技术综合体，是解决交通安全的关键。研究制定智能汽车正确的发展战略和技术路线，并围绕智能汽车制定基础设施、道路及网络智能化配套建设规划，实现协同发展。同时在标准和平台制定上，提前统一考虑，减少后期反复，比如智能化等级、道路等相关目标的标志标识等方面内容的标准化。另外，汽车智能化涉及到生命、财产安全，也需要加强质量方面标准体系和创新开发模式方面的建设工作。

（2）行业层面：成立行业联盟，开展共性技术研究（车辆技术、环境信息技术、互联技术、验证技术）；技术法规制定；商业模式探索；形成软件技术基础。

建立以传统整车厂牵头的智能汽车技术创新联盟，推进以先进车辆控制与安全系统为核心的智能交通系统建设，形成协同创新模式。智能汽车产业涉及交通、汽车、电子信息产业，是机电技术一体化的综合体现。发展智能汽车技术产业，必须积极推动交通、汽车和电子信息三大产业间的相互融合。在政府部门的引导下，成立以大型汽车企业牵头，传感系统企业、通信企业、车联网企业、IT企业、高等院校和科研机构积极参与的智能汽车技术创新联盟，实施智能汽车重大项目，推进以先进车辆控制与安全系统为核心的智能交通系统建设，促进汽车产业和交通、电子信息产业的协调发展，形成协同创新模式。

（3）企业层面：进行应用层软件技术研究，包括：互联智能车人因研究，车控应用软件研究，环境感知研究，主动安全与自动驾驶方面的软件等。

引导发展具有IT基因的智能汽车制造企业，共享协同创新成果，开放利用国际先进技术，开展智能汽车的产业化发展。发展具有IT基因的智能汽车制造企业，能强化与传统整车厂之间的二维竞争局面，通过IT企业的互联网开放模式冲击传统整车厂的保守心态，共同促进智能汽车产业的开创性发展。

结束语：

通过国家、行业、企业的共同努力，发挥自主互联智能汽车软件对中国互联智能汽车发展的促进作用，力争在2020年实现互联智能汽车产业化，形成互联智能汽车软件产业。