CN110456767A - 一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车操作系统技术领域，具体为一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构，包括车辆基础控制平台，包括OEM的动力总成控制系统，底盘与安全控制系统，车身控制系统，以及车辆环境控制系统；整车运动控制与安全平台，包括整车运动控制开放平台，以及运动控制安全监控平台；环境感知系统与交互平台，包括用于感知车辆环境的传感器与设备，以及用于实现车辆对周边及远端环境交换的通讯设备；计算资源与设备平台，包括感知、决策、智能网联的计算机硬件系统；虚拟与操作系统平台，包括智能驾驶操作系统，以及智能网联操作系统。本申请的车辆操作系统架构，具有开放、安全、可靠和实时的优点。

Description

一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构

技术领域

本发明涉及汽车操作系统技术领域，具体为一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构。

背景技术

随着车辆电控系统计算能力越来越强、电控系统的域控集成技术逐步完善，如何在域控架构基础上进行封装以重组一个开放和共享的车辆智能驾驶与智能网联开发应用平台，进而形成一整套生态链和产业链是亟需解决的技术难点。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种于生态链和产业链的车辆操作系统架构，包括

车辆基础控制平台，包括OEM的动力总成控制系统，底盘与安全控制系统，车身控制系统，以及车辆环境控制系统；

整车运动控制与安全平台，包括整车运动控制开放平台，以及运动控制安全监控平台；

环境感知系统与交互平台，包括用于感知车辆环境的传感器与设备，以及用于实现车辆对周边及远端环境交换的通讯设备；

计算资源与设备平台，包括感知、决策、智能网联的计算机硬件系统；

虚拟与操作系统平台，包括智能驾驶操作系统，以及智能网联操作系统；

基础服务应用平台，包括智能驾驶基础服务应用平台和智能网联基础服务应用平台；

第三方应用平台，用于提供标准的功能或服务的接口机制、效验机制、认证机制；

以及，开放开发平台，包括高清地图，仿真平台，诊断平台，监视平台，控制通道，数据平台和OTA平台。

作为优选，所述OEM动力总成控制系统包括电机控制MCU、电池管理BMS、交流与直流充电OBC、高压功率分配PDU；或者包括发动机控制ECU、变速箱控制TCU。

作为优选，所述底盘与安全控制系统包括制动防抱死ABS、自动制动分配EBD、驱动控制系统TCS、车辆稳定性控制ESP/ESC/VDC、电动转向EPS、电子手刹EPB、制动助力系统iBooster。

作为优选，所述车身控制系统包括电动门窗、电动座椅、灯光控制模块、门锁控制机构。

作为优选，所述车辆环境控制系统包括用于制冷/制热、调节风量/湿度、进行除雾/除霜的电动空调。

作为优选，所述传感器与设备包括超声波雷达、360度摄像头、双目/单目摄像头、毫米波雷达、激光雷达、GPS、IMU。

作为优选，所述通讯设备包括4G/5G通讯模块、V2X设备、Tbox、Wifi、蓝牙、SRDC。

作为优选，所述智能驾驶操作系统包括由底层驱动、 系统抽象与虚拟操作系统、类Linux的实时操作系统组成。

作为优选，所述智能网联操作系统由底层驱动、系统抽象与虚拟操作系统、Android或Linux组成。

作为优选，所述智能驾驶基础服务应用平台包括地图引擎、本土化引擎，感知引擎、AI引擎、决策引擎；

所述智能网联基础服务应用平台包括HMI引擎、语音引擎、AI引擎、视频引擎。

本发明的有益效果是，本申请的车辆操作系统架构，具有开放、安全、可靠和实时的优点，其采用虚拟平台的车辆操作系统技术，基于实时的智能驾驶操作系统平台，可兼容Android/Linux等智能网联开放平台，具有多层次（设备抽象层，控制抽象层，感知抽象层，计算资源抽象层，系统虚拟层）的抽象与虚拟体系架构；底层（车辆设备控制层）与现有的车辆控制系统兼容，提供车辆操作系统开发的独立性，并可伴随车辆控制系统的发展逐步升级；由于虚拟技术带来的感知，决策与智能网联的技术资源的灵活配置与快速迭代，车辆运动控制层OEM间具有共享机制，并能提供运动控制层的配置工具；能够提供汽车级的感知，地图，人工智能，路径规划与驾驶决策的开放的智能驾驶基础服务平台；能够提供基于验证和认证的感知，地图，人工智能，路径规划与驾驶决策的开放的智能驾驶基础服务平台的迭代升级生态体系；能够提供标准的功能或服务API体系与开放环境套件的智能驾驶与智能网联开放平台；能够提供高清地图，仿真平台的第三方功能或服务开发的验证环境；具有多层次化（决策安全/信息安全/运动安全/控制安全）的系统安全解决方案；能够提供高清地图，仿真平台，故障诊断，系统监控等的智能驾驶系统的仿真与监控解决方案；能够实施第三方智能驾驶功能或服务的有效性检验的安全机制；具有保证系统安全的智能驾驶与智能网联的相互独立的虚拟平台；具有车辆运动控制的航空级（SIL4）车辆安全方案，保证智能驾驶的安全性。

附图说明

图1为本发明基于生态链和产业链的车辆操作系统的架构图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构，包括车辆基础控制平台，此平台进一步包括OEM的动力总成控制（包括电机控制MCU、电池管理BMS、交流与直流充电OBC、高压功率分配PDU等。如果动力与传动是燃油而非纯电动，也可能包括发动机控制ECU和变速箱控制TCU），底盘与安全控制系统（涵盖比如制动防抱死ABS、自动制动分配EBD、驱动控制系统TCS、车辆稳定性控制ESP/ESC/VDC、电动转向EPS、电子手刹EPB、制动助力系统iBooster等），车身控制（电动门窗、电动座椅、灯光控制、门锁控制等）， 车辆环境控制（电动空调、制冷/制热，风量/湿度、除雾/除霜等）， 其他车辆控制（比如整车冷却控制等）。

此控制平台保持与原OEM车辆控制平台的兼容性，并兼容控制平台技术的升级能力。 比如从目前的基于CAN的分布式控制体系到基于以太网的域和集中控制体系。为了支持开放的智能与辅助驾驶开发体系，此控制平台需要至少具备转向，制动，驱动的控制能力。线控（X-By-Wire）的转向，制动，驱动是优先推荐的。

还包括整车运动控制与安全平台，此平台进一步包括整车运动控制开放平台（集成基础的辅助驾驶和车辆系统动力学的集成控制），运动控制安全监控平台（保证智能驾驶和辅助驾驶在motion控制层面的安全），除运动控制外的其他车辆控制开放平台和对应控制的安全监控平台。

此平台是车辆操作系统的核心技术之一，兼容车辆基础控制平台的差异性和实现对其抽象化，同时通过独立的安全监控与安全备份机制保证整车运动的安全。整车运动平台在上层应用达不到实时性要求的情况下产生临时安全可靠的短程规划并控制，在上层应用达不到实时性要求的情况下效验上层车辆运动指令的合理性。

还包括环境感知系统与交互平台，此平台包括两大部分：第一，感知车辆环境的传感器与设备， 包括超声波雷达、360度摄像头、双目/单目摄像头、毫米波雷达、激光雷达、GPS、IMU等。第二，实现车辆对周边及远端环境交换的通讯设备，包括4G/5G通讯模块、V2X设备、Tbox、Wifi、蓝牙、SRDC等。

此平台是实现对环境感知和与环境交互的物理层。此平台的设计要点是能够实现即插即用，及实现对环境感知和与环境交互设备的自动与动态配置。

还包括计算资源与设备平台，此平台是由感知、决策、智能网联的计算机硬件系统构成。感知、决策、智能网联计算机硬件系统可能是多核的，且对图像处理，人工智能有专业及处理能力的大量专有芯片陈列组成，也可能是具有超级计算能力少数芯片组成。芯片之间需要有海量数据传输能力的通讯链路。

此平台是车辆操作系统实现智能驾驶及智能网联的海量数据的计算、融合、分析、规划、决策、储存等处理的物理层。

还包括虚拟与操作系统平台，该平台分为智能驾驶操作系统和智能网联操作系统。拆分设计的目的是两个系统的安全等级不一样。智能驾驶操作系统由底层驱动、 系统抽象与虚拟操作系统（Hypervisor）、类Linux的实时操作系统组成。智能网联操作系统由底层驱动、系统抽象与虚拟操作系统（Hypervisor）和Android或Linux组成。

此平台实现对环境感知系统与交互设备、计算资源与设备的驱动、实现车辆基础控制设备、整车运动控制与安全设备、环境感知系统与交互设备、计算资源与设备等虚拟化与管理。并实现兼容Android, Linux等的实时并行处理计算机操作系统。

还包括基础服务应用平台，智能驾驶基础服务应用平台由地图引擎、本土化引擎，感知引擎、AI引擎、决策引擎等组成。智能网联基础服务应用平台由HMI引擎、语音引擎、AI引擎、视频引擎等组成。

智能驾驶基础服务应用平台提供基础级的智能驾驶功能。此平台是开放平台， 依据第三方服务的成熟度（经过验证与认证），各种引擎的部分和全部实现更新与升级。智能网联的基础服务应用平台的功能与迭代机制与智能驾驶类似，但验证与认证的严格度下降。智能驾驶基础服务应用平台包括对第三方应用的监控和安全效验。

还包括第三方应用平台，此平台是开放的第三方智能驾驶应用和智能网联应用的容器。此平台提供标准的功能或服务的接口机制、效验机制、认证机制等。

还包括开放开发平台，此平台进一步包括高清地图、仿真平台、诊断平台、监视平台、控制通道、数据平台、和OTA平台。高清地图一方面为智能驾驶的提供基础服务，同时和仿真平台一起作为开放的第三方应用服务的虚拟验证环境。诊断平台和监视平台提供基于多车、基于交通及V2X的车辆运行诊断和监视，其目的是智能驾驶的安全。控制通道提供第三方通过非操作系统（比如远程通过手机Android操作车辆）的通道。此控制通道隐含信息安全机制，并受诊断平台和监视平台的监控。数据平台建立单车/多车的数据模型（包括零配件），为仿真平台、诊断平台、监视平台提供数据服务。OTA平台提供及第三方的功能或服务的升级功能。

上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构，其特征在于：包括

车辆基础控制平台，包括OEM的动力总成控制系统，底盘与安全控制系统，车身控制系统，以及车辆环境控制系统；

整车运动控制与安全平台，包括整车运动控制开放平台，以及运动控制安全监控平台；

环境感知系统与交互平台，包括用于感知车辆环境的传感器与设备，以及用于实现车辆对周边及远端环境交换的通讯设备；

计算资源与设备平台，包括感知、决策、智能网联的计算机硬件系统；

虚拟与操作系统平台，包括智能驾驶操作系统，以及智能网联操作系统；

基础服务应用平台，包括智能驾驶基础服务应用平台和智能网联基础服务应用平台；

第三方应用平台，用于提供标准的功能或服务的接口机制、效验机制、认证机制；

以及，开放开发平台，包括高清地图，仿真平台，诊断平台，监视平台，控制通道，数据平台和OTA平台。

2.根据权利要求1所述的一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构，其特征在于：所述OEM动力总成控制系统包括电机控制MCU、电池管理BMS、交流与直流充电OBC、高压功率分配PDU；或者包括发动机控制ECU、变速箱控制TCU。

3.根据权利要求1所述的一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构，其特征在于：所述底盘与安全控制系统包括制动防抱死ABS、自动制动分配EBD、驱动控制系统TCS、车辆稳定性控制ESP/ESC/VDC、电动转向EPS、电子手刹EPB、制动助力系统iBooster。

4.根据权利要求1所述的一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构，其特征在于：所述车身控制系统包括电动门窗、电动座椅、灯光控制模块、门锁控制机构。

5.根据权利要求1所述的一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构，其特征在于：所述车辆环境控制系统包括用于制冷/制热、调节风量/湿度、进行除雾/除霜的电动空调。

6.根据权利要求1所述的一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构，其特征在于：所述传感器与设备包括超声波雷达、360度摄像头、双目/单目摄像头、毫米波雷达、激光雷达、GPS、IMU。

7.根据权利要求1所述的一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构，其特征在于：所述通讯设备包括4G/5G通讯模块、V2X设备、Tbox、Wifi、蓝牙、SRDC。

8.根据权利要求1所述的一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构，其特征在于：所述智能驾驶操作系统包括由底层驱动、 系统抽象与虚拟操作系统、类Linux的实时操作系统组成。

9.根据权利要求1所述的一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构，其特征在于：所述智能网联操作系统由底层驱动、系统抽象与虚拟操作系统、Android或Linux组成。

10.根据权利要求1所述的一种基于生态链和产业链的车辆操作系统架构，其特征在于：所述智能驾驶基础服务应用平台包括地图引擎、本土化引擎，感知引擎、AI引擎、决策引擎；

所述智能网联基础服务应用平台包括HMI引擎、语音引擎、AI引擎、视频引擎。