自動駕駛中間件：量產(chǎn)落地的關(guān)鍵技術(shù)

　　本文來源：智車科技

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　　對于初入自動駕駛行業(yè)的人來說，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駕駛未來實(shí)現(xiàn)的重中之重，對于中間件大多數(shù)人可能都不太熟悉，有些甚至從未聽說過其存在。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駕駛這件事能不能真正落地。尤其是隨著自動駕駛產(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，越來越多人意識到中間件的重要性和必要性。

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　　何為自動駕駛中間件

　　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，是對軟硬件資源進(jìn)行管理、分配和調(diào)度的平臺，充當(dāng)著軟件和硬件解耦的關(guān)鍵角色。它為上層的應(yīng)用軟件提供開發(fā)和運(yùn)行所需的環(huán)境，方便開發(fā)者快速、高效、靈活地開發(fā)和集成自動駕駛軟件。

　　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發(fā)上。總的來說，中間件是整個軟件架構(gòu)的核心組成部分。

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　　自動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對計(jì)算平臺、傳感器等資源進(jìn)行抽象，對算法、子系統(tǒng)、功能采取模塊化的管理，并提供統(tǒng)一接口，讓開發(fā)人員能夠?qū)Ｗ⒂诟髯詷I(yè)務(wù)層面的開發(fā)，無需了解無關(guān)細(xì)節(jié)，從而極大提升算法開發(fā)效率。

　　對于軟件開發(fā)者來說，智能駕駛中間件使開發(fā)者們無需考慮底層的OS內(nèi)核是什么，也無需考慮硬件環(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)時地傳輸、資源進(jìn)行合理的調(diào)度。

　　在自動駕駛領(lǐng)域，中間件的功能涉及到通信、模塊升級、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發(fā)人員提高工作效率。

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　　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)域深耕的時間比較長，而DDS則是一個工業(yè)級別的強(qiáng)實(shí)時的通信標(biāo)準(zhǔn)。

　　應(yīng)用在自動駕駛上，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盡管存在競爭關(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，只是使用的場景不一樣——有時候是在一個核上的進(jìn)程之間進(jìn)行通信，有時候是核與核之間進(jìn)行通信，有的時候是域控制器和其他的車載娛樂系統(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在之前的使用率會稍微高一些，DDS也是近兩年才慢慢被多家的造車新勢力和傳統(tǒng)主機(jī)廠所采納。但從趨勢來看，未來，DDS的市場占有率較于SOME/IP是具備明顯優(yōu)勢的。

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　　中間件在自動駕駛中的機(jī)會

　　開發(fā)自動駕駛的中間件，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越多，通行的速度也會更快。如果中間件能打下一個好的基礎(chǔ)，那么整個自動駕駛方案開發(fā)和應(yīng)用的質(zhì)量、效率也都會有不錯的保障。

　　自動駕駛需要接收不同的傳感器信號，然后進(jìn)行感知、規(guī)劃和控制，并由轉(zhuǎn)向、油門和制動這些硬件系統(tǒng)來完成整個過程。所以自動駕駛的中間件會涉及到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、安全、開放的自動駕駛中間件平臺是實(shí)現(xiàn)這些的關(guān)鍵之一，同時也是推動“軟件定義汽車”的重要基礎(chǔ)。

　　在現(xiàn)階段，國外廠商和開源中間件占據(jù)了絕大部分的市場份額。但是未來國產(chǎn)第三方軟件廠商的機(jī)會正在來臨。由于中間件行業(yè)特殊，多數(shù)時候需要針對不同客戶的不同需求進(jìn)行針對性的改造與適配，這對于國外廠商來說技術(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，對于開發(fā)者非常不友好。國產(chǎn)廠商可以抓住這個痛點(diǎn)，來更好地服務(wù)好客戶，從而打開國產(chǎn)化的大門。

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　　總結(jié)

　　對于想要量產(chǎn)智能駕駛功能的主機(jī)廠來說，中間件是必不可缺的，而自研不僅耗時耗力，消費(fèi)者也很難直觀感受到其成果，因此最好的方法便是與第三方軟件廠商合作，而自身專注于智能駕駛算法功能的實(shí)現(xiàn)上。而隨著中間件標(biāo)準(zhǔn)的逐漸規(guī)范，客戶的逐漸增多，中間件未來的前景也非常光明，作為自動駕駛落地的關(guān)鍵技術(shù)，將會引來越來越多廠家的關(guān)注。