自动驾驶电动汽车的计算与通信架构:车载网络通信架构

邓抄军
序一 任何系统,在自然情况下,都是从有序向无序发展的。按照热力学第二定律,自然界的一切自发过程都有方向性,一个孤立系统会由有序变为无序,即它的熵会不断增加,最终寂灭。但生物可以通过和外界交互,主动进行新陈代谢,制造“负熵”来保证自身有序,从而继续生存。架构的本质就是对系统进行有序化重构,不断减少系统的“熵”,使系统不断进化。 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,电气电子工程师学会)将架构定义为“系统在其环境中的最高层概念”,它是一个系统最高层级的抽象。“架构”一词最初来自建筑领域,后延伸到其他领域,如组织架构、软件架构、信息物理系统架构,这些都可以统称为系统架构,只是代表了不同类型的系统。 随着汽车“新四化”——电动化、智能化、网联化、共享化的发展,汽车电子化程度大幅提高,甚至不断向车外延伸,给汽车EEA(Electrical and Electronic Architecture,电子与电气架构)的发展带来了前所未有的挑战。汽车正逐渐从传统的代步工具演变为集人、车、环境于一体的移动终端、储能单元和数字空间,为用户提供持续快速的功能升级和定制化服务,这也将逐渐成为汽车品牌间差异的重要体现。因此,面向自动驾驶和网联化应用的下一代汽车,对由计算处理、数据存储、通信交互等组成的系统的架构性能提出了更高的要求。传统分布式EEA采用单一功能控制器的设计思路,来自不同供应商的ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元)的算力不能协同,从而产生冗余,软硬件高度耦合,难以统一进行维护和实现OTA(Over The Air,空中激活)。同时,ECU数量的爆发式增长使通信复杂度大幅提升,也导致线束成本和整车质量增加。因此,这种架构逐渐难以适应汽车“新四化”的需求。 未来,汽车EEA的变革性发展…