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封闭已久的智能驾驶系统,在云栖大会上,被敲开一个裂缝

2021-10-22 10:55:46 QbitAl

贾浩楠 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

智能驾驶操作系统,最底层但又最重要。

它是一个完整车载系统最关键的核心,也是下一代智能车心脏,芯片和智能驾驶算法应用,全靠它连接。

全球的车控OS市场,超过90%被国外闭源系统QNX统治,国内市场一直没有自研量产产品。

但是这样的局面被敲开一个裂缝。

云栖大会上,斑马智行刚刚发布全球最高产品安全认证(ISO 26262 ASIL- D)的自研AliOS智能驾驶系统内核

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官宣明年面世,解决了自研车控系统“从无到有”的问题。

而作为车控操作系统的新玩家,斑马智行还带了可能改变行业的玩法:向车企免费开放车控系统内核。

AliOS智能驾驶系统内核到底是啥?

到底什么是车控操作系统?

它是支撑着智能驾驶算法、车身控制模块、线控底盘等等一切跟行驶相关的功能,是连接各功能和算力芯片、功能模块之间的神经和桥梁。

普通用户平时不直接接触,但无时无刻不在发挥关键作用。

车控操作系统和智能交互系统,一同组成了平时常说的汽车操作系统。

而对于车控系统而言,需要厘清“分时操作系统”与“实时操作系统”之间的区别。

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前者将系统处理时间与内存空间按照时间分割,轮流切换给不同的用户使用,彼此独立操作,互不干扰。

后者强调快速响应突发情况,并在规定的时间内完成处理操作,按照任务优先级分配CPU资源,而这样的特性恰恰是驾驶场景所需要的。

紧急制动、快速响应等要求,决定了汽车的车控系统必须是实时在线的,还要满足高可靠性。

斑马智行这次发布的AliOS智能驾驶系统内核,是车控操作系统的核心部分。

其中,硬实时体现在规定的时间内必须完成操作,这是在操作系统设计层面保证的,响应周期从传统的百毫秒级别,升级到10毫秒级别,带来操控和安全两方面指数级的提升。

可靠性,主要来自微内核架构,支持CPU、内存隔离、进程间地址隔离,驱动与文件系统放在用户空间,这使得单模块失效不会影响整个核心。

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而在微内核架构下对系统进行升级,只需单个模块替换,不需要改变整个操作系统,扩展性和OTA效率都大大增强。

AliOS智能驾驶系统内核还具有更深层次开放性,符合气与电子工程师协会( IEEE)发布的API标准,业界主流操作系统QNX、Unix、Linux、MAC OS都支持。

另外,在软件应用层面支持SOA理念;硬件沟通层面支持多核芯片(SMP/AMP)架构。

由此能实现智能汽车的软硬件解耦,软件快速OTA、硬件即插即用,两者互不妨碍,业内流行的“软件定义汽车”概念,在技术层面其实就是这么回事。

了解了AliOS智能驾驶系统内核的技术特征,其实就能明白了这其实是斑马智行在为国产车载操作系统“挖地基”。

AliOS智能驾驶系统内核的特点是什么?

车控系统与通用的操作系统有根本不同,从安全出发,需要在时延、可靠性等指标上更加严格。

AliOS智能驾驶系统提出五个标志性指标:高实时性、高安全性、高可靠性、高功能安全、高性能计算。

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高实时性,就是前面已经介绍过10ms级响应周期。

值得一提的是,车载OS的这种10ms级响应水平,甚至超过了日常使用的手机或PC,这也是汽车和消费电子品对于安全、延时要求本质的不同。

车载系统要求安全,不仅体现在响应快,还要高可靠性。

个人用户的手机和电脑宕机,损失尚可接受,而私家车的系统宕机,则是人命关天的大事。

AliOS智能驾驶系统的可靠性,一是体现在微内核结构,一个模块失效,不影响整体核心。

二是要求能够长时间稳定运行,运行期间的系统功能和提供的服务均应保持可用。其中关键的车控设备(比如刹车)达到最高安全标准。

这与允许死机、重启和部分功能失效的通用操作系统形成了鲜明的对比。

AliOS智能驾驶系统重安全,直接体现就是达到了最高的ASIL D标准。

ASIL(Automotive Safety Integration Level,汽车安全完整性等级)是ISO 26262和GBT34590 标准中,评估道路车辆的功能性失效可能引起危害的风险等级。

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ASIL D是最高等级,ASIL A是最低的。ASIL等级越高,系统设计的复杂程度、开发周期、开发成本呈几何级增长,这意味着要为实现安全付出更高的代价。为什么这么说?

首先是第一步,获得 ASIL《ISO 26262汽车功能安全管理体系认证证书》,这表明软件开发中,涵盖需求规划、设计、实施、集成、验证、确认、配置、制造等全流程,已满足汽车行业ASIL D安全级别要求。

其次是获得产品等级功能安全认证(ISO 26262 ASIL-D),ASIL D认证则意味着这个自动驾驶操作系统内核能够满足相关的安全要求。

这对企业的技术储备、人才、管理体系、财力都是巨大的挑战。

垄断市场的QNX,积累了40年之久,而国内,目前也只有孵化于阿里的斑马智行和华为鸿蒙在做。

最后是高性能计算。

AliOS智能驾驶系统内核能够给ADAS和自动驾驶提供强大的计算能力,以满足图像识别和决策计算的要求,其次是强大的数据吞吐能力,以满足多传感器数据的实时接入和处理;第三是高度的灵活性/扩展性/可编程性,以满足多种算法模型的需要;最后还有快速学习和易用性,以满足ADAS和自动驾驶算法所需调试、调优、调测。

说了这么多,什么时候能看到?

官方透露,应用AliOS智能驾驶系统内核的智能汽车,2022年面世

自研车控OS,必要吗?

十年前,Android系统的免费旋风降低了智能手机的制造成本,推动了移动互联网时代的崛起,为三星、华为、小米、vivo打开了智能手机的市场,与苹果阵营分庭抗礼。

这一场景似曾相识。

因为斑马智行这次也宣布了将AliOS智能驾驶系统免费开放给用户的战略。

以开放姿态入局,斑马智行的思路很清晰:

“免费”能降低新造车软件成本,吸引更多上下游伙伴加入,加速“软件定义汽车”的发展进程。

越多的伙伴参与“软件定义汽车”,产业发展就越迅速,斑马的这块“基石”也就越牢靠。

筑牢基石的下一步,自然是向完整的车载操作系统进军,这也是斑马智行“三部曲”战略规划终极目标。

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其实,车载操作系统的另一大部分智能座舱系统,斑马智行已经有所斩获。

目前装机量已过200万,成为业内一个“小巨人”。

而瞄准最高安全标准ASIL D的完整车载操作系统,目前却只有斑马智行和华为鸿蒙持续推进。

实力是一方面,关键是为什么?

在10月初召开的全球新能源与智能汽车供应链创新大会上,有专家发出急切呼唤,希望国内企业全力抢占汽车操作系统制高点。

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首先是体验方面, QNX系统或者安卓,多屏互动的体验不好,但斑马智行可以做到各个应用的显示边界融合、应用间彼此通信,这源于斑马智行从底层开始设计操作系统。

其次有产业安全方面的风险。国外商业闭源操作系统,存在被终止授权的风险。另一方面,未来整车安全方面势必包括数据安全,自研也是最佳选择。

除了安全,底层操作系统还承担对芯片进行优化适配,连接器上层的应用和算法开发的关键作用。

智能汽车生态的健康发展,缺不了这承上启下的关键一环。

所以AliOS智能驾驶系统内核的诞生,还伴随着免费开放的战略和两个产业协同联盟。

一个是产业伙伴、顶尖大学参与成立的“新汽车云栖实验室”,另一个是半导体公司参与的“新汽车芯联盟”。

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斑马智行强调,“车界安卓”不是自己的目标,那么它入局艰深难啃的操作系统赛道有什么意义?

其实这很好理解。

如今在QNX+安卓的车载系统外,斑马智行提供另一个方向选择,成本更低、性能更好,生态更开放,关键是它有明显的安全可控优势。

这不就是最大的意义吗?

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