基础软件开发平台在自动驾驶中的重要作用

车载汽车电子软件的发展趋势是从硬件使能的汽车,到软件使能的汽车,再到软件定义汽车,就像我们当年在通信领域,从1G时代以摩托罗拉为代表的硬件使能的模拟机,再到2G时代以诺基亚为代表的软件使能的功能机feature phone,再到3G时代以苹果为代表的软件定义的智能机Smart phone。现在几乎每个主机厂和Tier1都在学习特斯拉,为什么,我想,可能是因为大家回头一看,前车之鉴,曾经的霸主摩托罗拉、诺基亚手机部门都已经消失了,这也是主机厂和Tier1的担心。

黑莓QNX大中华区首席代表 董渊文

尊敬的各位来宾,上午好!我叫董渊文,负责黑莓QNX大中华区的业务。感谢主办方盖世汽车的精心安排,给我们在疫情期间提供一个分享的舞台,今年疫情解禁以来参加了不下十场相关的线下论坛,给我的感觉是盖世汽车的论坛不管是从观众的数量、质量还是从嘉宾的阵容来说都是最强的。这几年的贸易战引发了国家对高科技领域的缺芯少魂的思考,芯就是高端芯片,在自动驾驶芯片方面,国产有地平线、黑芝麻和芯驰科技等,魂就是以操作系统为核心的基础软件,这一块我们国家和欧美国家还有很大的差距,我们黑莓公司就是提供以操作系统为核心的基础软件。

黑莓QNX自1999年进入汽车领域到现在,几乎抓紧了车载汽车电子的每一个热点,从大屏的中控娱乐系统,到TCU、再到液晶仪表、数字座舱、自动驾驶和域控制器等领域,几乎所有的主机厂和Tier1都是黑莓QNX的客户,黑莓QNX的有4张TUV莱茵的ISO26262功能安全证书,同时黑莓也是网络信息安全标准ISO/SAE 21434起草委员会 基础软件组 操作系统类的唯一成员,依托于这两方面的安全特性,黑莓QNX在几年前进入了自动驾驶这样一个车载汽车电子和车身电子的交叉领域,包括奔驰、沃尔沃、奥迪和通用等都是黑莓QNX自动驾驶方面的客户,昨天沃尔沃的谢总分享了沃尔沃的SPA2平台,三个域控制器中的两个域控制器用到了黑莓相关的安全系统。今天我们结合黑莓QNX这几年来的客户情况给大家做一个分享汇报。

车载汽车电子软件的发展趋势是从硬件使能的汽车,到软件使能的汽车,再到软件定义汽车,就像我们当年在通信领域,从1G时代以摩托罗拉为代表的硬件使能的模拟机,再到2G时代以诺基亚为代表的软件使能的功能机feature phone,再到3G时代以苹果为代表的软件定义的智能机Smart phone。现在几乎每个主机厂和Tier1都在学习特斯拉,为什么,我想,可能是因为大家回头一看,前车之鉴,曾经的霸主摩托罗拉、诺基亚手机部门都已经消失了,这也是主机厂和Tier1的担心。

同时,为什么大家都在学习特斯拉呢?首先是因为消费者喜欢,销量高卖得好,其次是投资者喜欢,股票估值高。为什么消费者会喜欢特斯拉呢?我们总结了两点,首先是因为特斯拉电子电气这个架构做得好,当然这个是胡扯,因为消费者只关心特斯拉的功能,如果没有特斯拉FSD这个功能的话,谁会买特斯拉的汽车呢?新型电子电器架构是我们这些汽车人关心的部分,是实现自动驾驶的基础,从基础软件角度来讲,可以看到背后有四点比较重要的挑战,包括大规模软件的集成、处理器软件性能优化、主动功能安全需求、信息安全需要。

首先,大规模软件集成。因为在自动驾驶和域控制器里软件是非常复杂的,比如昨天沃尔沃谢总提到了沃尔沃SPA2的项目,里面有3个域控制器,用现在比较流行的话来说就是智算、智驾、智舱这三个功能,在智算和智驾这两个平台里面都用到了黑莓QNX功能安全的操作系统。整个系统的构成是非常复杂的,有GPU、CPU、MCU负责各自相关的功能,以其中某一个域控制单元举例,软件会用到实时的操作系统,再往上包括中间件SOMP/IP,DDS,AP,TSN等等,所以需要一个非一强大的技术软件层来承载上层的整个应用系统,所以就需要像黑莓QNX及基础软件的生态伙伴。

第二个就是处理器软件性能优化。我们总结了一下,有三类客户,第一大类就像博世这样的,主要专注于做大规模量产项目的。第二类是像小鹏P7 面向L3的系统,其中也用到了黑莓QNX。第三类是有很多新创的公司,对标到L5上面,背着工控机在满街跑做相关测试,主要的业务在于自动驾驶算法及AI软件解决方案上。对于黑莓QNX来说更重视第一和第二类,就是大规模量产的客户,所以对于量产客户处理器的性能要充分发挥出来,基础软件和操作系统充分结合起来。比如说在英伟达的PS2和Xavier的系统里面预先集成了黑莓QNX的操作系统,整个系统做了深度优化,要达到最优性能,所以这个处理器的性能软件方面的优化也是非常重要的。

第三个方面就是在整个自动驾驶系统里面功能安全是非常重要的。从原来被动的功能安全Fail Safe失效安全,到现在的主动功能安全Fail Operational失效可控,这个里面要做非常多的事情。黑莓QNX在功能安全方面是有4张相关的证书,包括操作系统、图形监控子系统,虚拟化技术以及在A和R核之间也保证这个通信的链路,当然我们也有很多的合作伙伴提供一整套的方案的安全证书。

整个系统其实是非常复杂的,包括软件的错误、硬件的错误,当然不管是哪一种相关的错误大都需要用软件去检测,去做补偿,所以黑莓QNX在这边也特别提出了一个LCLS的相关架构,其实这个部分在硬件架构里面,在别的领域已经用的非常多了。因为黑莓QNX之前在比车载汽车电子要求更高的领域,比如说核站、铁路等领域是应用非常多的,采用2+2备份的方式。这里有两个处理器,在每个处理器之上有两个核,两个核之上可以运行两组相同的程序算法,如果S1、S2的计算结果是一致的话,那我们就把它给输出,如果S1和S2计算结果不一致的话,我们把另外一组备份的单元就起来让它去运行,采用这种方案,可以用普通功能级别的操作系统,单纯用多备份的方式也能保证整个系统的可靠性和安全性。

最后,信息安全的这一块也是非常重要的,17年的3月,ISO/SAE 21434信息安全委员会诞生时,黑莓就是这个委员会的创始成员,ISO/SAE 21434车辆信息安全标准会在明年的Q3正式发布。黑莓全程参与了21434网络信息安全标准的起草以及相关的一些建议提出,在21434这个信息安全标准里面我们可以看到几乎没有中国公司的声音,大多数都是国外的主机厂以及Tier1,唯一一家我们看到的中国公司是华为,华为是以观察者的身份加入到21434网络信息安全标准的起草委员会当中,所以大家可以期待华为也可能会做一些相关的贡献。

所以基于这4点考量,黑莓在16年的时候就成立了一个自动驾驶的实验室,黑莓QNX研发总部在渥太华,那个时候包括加拿大总理以及我们的CEO 程守宗也莅临这个实验室剪彩,基于这个实验室的成果诞生了一套相关的方案。黑莓QNX是服务为导向的产品公司,主机厂的需求以及投下来的钱就是黑莓QNX产品的路标,所以像国外的奔驰、奥迪这些都是他们用过的,这些积累我们升华出来就做出了这样一个平台。可以看到对于硬件平台有比较全面的支持,比如说高通在今年年初拉斯维加斯消费电子展宣布它下一代的自动驾驶芯片Snapdragon ride推出,其中预先集成了黑莓QNX的操作系统,NXP有S32V,做网关就是S32G,英伟达有PX2,Xavier等好几个项目在量产。

底层再往上是黑莓QNX的操作系统,在操作系统之上加载了自动驾驶里面所需要的各种中间件,传感器方面有传感器融合的框架,包括视觉的、超声的、毫米波雷达等等,这些外设传感器都是和国外主流主机厂、主流Tier1适配过的,整合到这个平台当中来,比如博世,安波福等等,在量产项目里面已经把相关的模块整合到当中,下一步要使用的话直接通过这个平台去参考,便于快速开发相关的业务和应用。每个芯片里面都有加速器单元这些模块,也是预先和主流的厂商对加速器模块做了相关的适配, 包括刚才提到的功能双备份的LCLS这个模块已经整合上去了。

在这之上是中间件,因为在域控制器和高性能网关里面会用到各种的中间件,有些是黑莓QNX可以提供参考的,通过开源组件适配过来的,我们还有很多合作伙伴提供功能安全级别的中间件模块。在这之间上开源中间件,Robot OS可能前两年用的比较广泛,这两年没有那么广泛了,我们之前也是加入了百度阿波罗计划,双方也有很多的合作,相关的中间件已经预先整合到了黑莓QNX的操作系统之上,现在已经开花结果了,有若干的项目就在今年年终的时候要马上出货了。

再往上是各种软件参考的框架,比如说有环视、传感器处理框架、单摄像头等等,这些都是应用级别的,给客户快速开发这些应用来做一个参考,当然也有很多的合作伙伴在自动驾驶域控制器里面,从传统的CP到AP之间,这个差距还是比较大的,在AP里面的规范定义需要有标准的操作系统,所以黑莓QNX是非常适合的,包括博世下属的公司ETAS跟黑莓QNX是战略合作的关系,已经预先集成了相关的方案协议站,可以整套提供给相关的客户。

黑莓QNX是在这个行业当中几乎唯一一个通过全行业功能安全认证标准的系统,包括IEC 61508的标准,医疗IEC62304,还有通信的140-2我们都通过了,这是黑莓QNX内核操作系统的功能安全标准相关证书。除了操作系统之外还有包括工具链也是非常重要的,通过TCL 3认证。离这不太远的主机厂在项目开发的初期就规划使用黑莓QNX ASILD的系统,包括开发的流程也都符合,这个项目明年就会大规模量产,就在自动驾驶的域控制器里面,还有包括工具平台,包括功能模块都通过了认证。

关于加速器的支持可以看到,包括NXP S32V以及下一代的V3U,TDA2X/4X包括各种芯片,英伟达的Altera等等都在其中,因为黑莓QNX的应用非常广泛,所以几乎可以找到所有主流芯片的一些加速器的支持,每个芯片都有相关的一个国内外主机厂的量产项目在背后做默默的支撑,所以一般来说黑莓QNX不怎么宣传我们的系统,因为已经用在国内外几乎所有的主机厂设备当中了。

这是黑莓QNX传感器融合处理框架的框图,包括各种的雷达超声,各种传感器,通过黑莓的传感器处理框架做一个融合,低时延、高可靠性、高效率,后面再加上各种的中间件支持多个平台。

这个是我们在很多客户当中看到的一个在自动驾驶域控制器里面常用的架构,左边比如说在前端一般会用NXP的S32V,包括新款的芯片,中央域控制器可能会用到NXP的S32G或者其他的一些高可靠性、高算力的处理器,所以针对于不同的处理器我们有相关的,蓝色的部分就是黑莓QNX可以提供的整套方案。

当然在下一代的话可能整合会更高,根据有ECU融合的趋势,下一代可能连前端都没有了,比如说比较高端的英伟达下一代的处理器Orin能力就非常强。这是LCLS相关的框架,黑莓QNX已经和所有主流AP的供应商做了整合,有Vector、ETAS、EB、东软睿驰,还有TataElxsi等,对于黑莓QNX来说,我们更多的是巨人背后赋能者的角色。

黑莓QNX是符合POSIX标准的,曾经有人问到为什么黑莓QNX的名字叫QNX?是在我们刚成立的时候黑莓有两个创始人,在创始的时候QNX设计的初衷就是尽量兼容,最早叫Quick UNIX, 后来改为QNX。

QNX为什么在车载汽车系统里面用得最多?有三个原因:

第一个原因是它的功能安全,有4张TUV莱茵ISO26262证书。第二个是它的信息安全,第三个原因就是黑莓QNX的兼容性。如果拿一个Linux程序在黑莓QNX上面跑的话,只要配置一下就可以运行了,因为黑莓QNX是符合相关标准的,所以兼容性非常好,这也是为什么很多开源的程序包括工具大规模移植到黑莓QNX来跑的原因,对于操作系统来说,比如说中控娱乐要求非常高的生态系统,对于车身领域,比如说自动驾驶域控制器,它是面向B端的操作系统,不是面向C端的,所以它需要很多给开发者提供的工具开放把这个系统做出来,同时它也需要一定的专业生态,但是这个生态是面向B端的生态,而不是面向C端的,黑莓QNX这个方面生态是做得非常好的一个系统。

这个是我第一次去加拿大总部的时候拍我们的专利墙,上面有好多专利,当然这个PPT空间有限,我没有把作为的都列出来。我有时候在想,为什么QNX会在车载汽车电子领域用得这么多,为什么会在车载嵌入式操作系统里面有的这么多,可能在80年代初的时候有不同的操作系统,QNX设立之初就是面向于这个车载领域的,所以一直在深耕,在这么多年的过程当中几乎所有的主机厂和Tier1都是我们黑莓QNX的客户,当中已经有很多的高手跟我们过招,练习到现在很多主机厂的相关经验以及国内外Tier1的经验,已经融合到黑莓QNX的相关方案当中了,我之前说过黑莓QNX是一个服务为导向的产品公司,所以每一部分都已经融合到我们的方案当中的,这也是为什么新的用户在用黑莓操作系统的时候也用得很顺,因为你们用的不仅仅是简单的操作系统,而是国内外主机厂和Tier1智慧的结晶。

最后2分钟时间介绍一下黑莓QNX。现在QNX是属于黑莓的IoT事业部,是黑莓当中一个大的BU,在这个BU当中相当于是一个航母编队一样,收购了很多有知识产权的公司,比如说Certicom,是加密安全方案方面的专业公司,现在所有的安吉星都用加密算法来进行加密,除此以外还有IoT解决方案,以及基于人工智能各种反黑客的技术都是整合在航母编队当中,可以提供一站式的相关服务。

这是黑莓QNX国内外的客户,今年在二季度的时候我们的CEO程守宗宣布了一个消息,就是从1999年到现在我们累积出货了1.75亿台中控娱乐系统,不包括其他的产品,仅仅是中控娱乐系统,去年我看到这个数据是1.5亿台,也就是去年一整年我们中控娱乐出货了2500万台,这是在全世界范围的,中控娱乐对于黑莓QNX来说已经不是一个非常大的业务了,其他部分的出货包括全液晶仪表,数字座舱等等,所以在车载汽车电子有要求的领域,可想而知黑莓QNX的出货量多么大,对于黑莓QNX来说主要是做一些量产的项目,比如说和博世合作的大规模量产是出量的,因为受益的模式主要是在版权授权方面,所以是比较实际的。

从1999年进入车载汽车电子到现在的话,现在百分之百的项目成功率,有超过270个项目,45家OEM,现在应该更多了,算上国内的OEM这个数字还得翻个倍,出货1.75亿台。

这是今天和大家的分享,也感谢盖世汽车给我们这样一个舞台,谢谢大家! 

 提问:董总你好,我是来自联电的同事,我有一个问题,您刚才讲了QNX做得非常成功,刚开始您也提到对于国内来说,您刚才屡次提到很多标准里面我们国内没有企业参加,那我的问题是,您觉得在未来我们国内如果想要打造一个像QNX这么优秀的公司的话,我们需要做的工作还有哪些?或者说我们应该注意一些什么样的问题?

 董渊文:这个问题其实对我来说比较难回答,因为我这个角度是代表黑莓QNX,当然从公司角度我们不希望国内出现一个非常强大的竞争对手,但从个人角度也期待有国产的竞争对手出现,但从客观角度上来说,这一块中国和国外的差距非常大,就像航空发动机一样,起码有超过20年的差距,如果第一步不赶上后面再赶上是比较难的,除非有新的架构产生,比如说AI芯片等等,操作系统已经不是原来的这种样子了,通过这种方式可以弯道超车,是有这样的一个可能的。

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