[转]QNX研讨会:软件如何定义汽车?

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锋影

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日前,黑莓QNX在中国举办了一年一度的技术论坛,在此次论坛上,来自QNX及其合作伙伴的嘉宾围绕智能驾驶座舱,无人驾驶,汽车安全等议题展开了热烈讨论。

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汽车将由软件来定义

BlackBerry技术解决方案部销售与营销高级副总裁Kaivan Karimi发表了主题演讲。在演讲中,Karimi指出,QNX进入汽车市场长达22年之久,已广泛部署在1亿量汽车中,涵盖45个车厂和250个平台,整个QNX生态系统则拥有40家分销商、集成商、半导体厂商、软件和系统供应商合作伙伴。

Karimi表示,未来随着自动驾驶、网联化、共享化以及电气化的重要演进趋势来看,软件所占份额越来越大,而未来的发展也都将由软件所主导。预计到2020年,自动驾驶汽车软件市场将从当前的5亿美元迅速增长至100亿美元,到2030年这一数字将增长至250亿美元。

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BlackBerry技术解决方案部销售与营销高级副总裁Kaivan Karimi

实际上,现在一辆豪华车中的软件代码量就已超过了一亿行,比Facebook等还要高。

Karimi指出,随着代码量的增多,系统受到的攻击也越来越多。除了代码量的增加,ECU也呈现爆发式增长趋势,不过ECU的增加势必会带来成本、重量以及复杂度的增加,也会增加安全风险。所以目前大部分芯片供应商都开始采用域控制器的方法简化ECU设计,比如现在火热的数字座舱概念,率先采用了域控制器概念。

Karimi认为,目前每辆车中有6-8个操作系统,但随着系统简化的设计要求,未来每辆汽车中的操作系统将会整合,也许未来只有2-3家操作系统公司。

Karimi援引Irdeto的一组调查数据显示,85%的消费者更关注汽车安全问题,同时,如今随着汽车电子系统的复杂化,安全事故层出不穷。Karimi说道:“比如IVI和仪表盘对于安全等级的要求不用,所以如果在同一个域下面,需要进行安全隔离,以确保整体的安全性。”

ISO26262的重要意义

QNX产品经理Zheng Yi介绍了ISO26262的意义,其表示,ISO26262认证虽然不是政府要求的,但是如果出现事故,如果能够证明汽车满足先进功能安全考量,那么整车厂不用担负全责,为了降低风险,车厂已越来越多的关注这一领域。

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QNX产品经理Zheng Yi

目前仪表盘需要ASIL-B标准,而符合辅助驾驶则需要ASIL-D的标准。目前ASIL-D标准相比工控领域的最高等级标准难得多,这是因为流水线操作机器人的员工都是受过培训的,但驾车的车主是谁并不知道。

目前ASIL标准主要由ECS三大部分定义,E是指遇到风险的措施,C是驾驶员可控性,S是事故严重性。目前最适合认证的就是整车厂,供应商或者Tier1很难拿到车厂的定义,所以只能根据自身情况进行预估。

值得强调的是,QNX被定位成ASIL-D安全标准。

Zheng Yi表示,功能安全与信息安全是相辅相成的,但是目前信息安全在汽车行业中并没有收到足够重视。目前功能安全有ISO-26262标准监督,随着软件变得越来越复杂,ISO26262开始重视软件标准,所以标准更新的频率也开始加快,同时对软件部分有一些修改。

Zheng Yi说道,ISO-26262的认证非常困难,QNX从认证到拿到证书花了两年时间,而根据Martin Lloyd与Paul Reeve基于16家公司ISO-26262的认证观察,其成功率只有25%。

Zheng Yi强调,QNX的安全认证涵盖了整个生命周期,包括了售后、维护等一系列时段。“以前QNX负责安全相关的只有4个人,而现在全公司都接受了安全培训。”Zheng Yi说。

最后,Zheng Yi推荐了一本由Chris Hobbs撰写的Embedded Software Development for Safety-Critical Systems一书,有助于工程师和安规人员了解认证相关知识。[page]

关于信息安全的话题

QNX软件工程服务副总裁Victor Marques介绍了信息安全的话题,Marques提到,目前信息安全并没有得到产业链的相关重视,随着软件、配置的不断复杂,ECU数量的不断增加,软件的风险越来越高。

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QNX软件工程服务副总裁Victor Marques

同时,Marques谈到,如今大多数Tier1不会把源代码给原厂,这就让原厂检测软件质量问题变得困难,去年,有33起车辆召回是因为软件失效造成的。

对于车联网来说,5G等技术尽管有安全网关接口,但是像无线传感器等并没有内置安全,很容易被黑客利用。

尽管现在Linux或安卓相比QNX有大量漏洞,车企也开始注重信息安全问题,但目前还没有正式颁布统一标准。

容易暴露风险的地方包括无线、软件控制、OTA、以及机器学习时会对软件造成改变等风险,都需要解决。

Marques表示,软件生命周期管理的时间应该长达7-15年。

为了解决安全问题,黑莓推出了《汽车网络安全——BlackBerry 的七大关键标准建议》,从供应链、组件、隔离、现场监控、报警、OTA以及安全文化等角度,对安全开发与认证给予了详细指导意见。具体可参考:http://www.eeworld.com.cn/qrs/article_2017120741969.html

“黑莓拥有30余年的信息安全专家经验,我们一直在开发新技术、产品、工具及服务,以帮助顾客降低信息安全和网络安全方面的风险。”Marques总结道。

联发科解读自动驾驶平台

来自联发科汽车业务部GM Simon Teng介绍了为汽车电子所提供的半导体芯片平台。首先Simon介绍了L0-L5不同辅助驾驶等级下的需求。Simon表示,L0到L5的技术是累进的,其实L1有的功能L5也是包括的。与此同时到了L3之后技术平台会有很大区别就是将有汽车本身进行处理,所以需要处理的信息更加复杂。

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联发科汽车业务部GM Simon Teng

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Simon根据Gartner所发布的汽车技术生命周期显示,自动驾驶相关的技术很多,除了硬件之外还有非常多的软件,所以并不是一两家公司就可以搞定的,需要产业界人才和各家公司的通力合作。

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Simon表示,不同传感器的功能不同,特点也不同,所以针对自动驾驶会有各种传感器的融合,但最重要的问题就是生成的数据量巨大,以太网都没办法传输如此众多的数据,需要算力不断提高,但这也意味着功耗大幅增加,所以分布式计算越来越变得重要。

除了传感器融合,未来通信技术的融合也是大趋势,包括5G和802.11p两种标准,目前各国态度不一。

同时,在高精度地图领域,不同卫星技术也会融合。

谈到算法层面,Simon表示,机器学习算法需要和传统视觉处理相结合,才会更有效率,然而这也会带来软硬件系统的复杂度提高。

同时,目前机器学习的框架软件很多,但是硬件又不是标准的加速器,所以工具链、开发环境等都需要进行革新。

Simon总结道,自动驾驶未来的几大问题包括:安全、连接、高精度地图、成本以及法律道德等问题。

数字座舱的未来

随着数字座舱的到来,通过整合ECU实现成本及线束的节约,但包括导航、抬头显示、仪表、Infortaiment等整合在一起对于整体安全性带来了很大挑战。

仪表盘正在从机械向数字转变,数字仪表盘内容丰富,但软件的复杂度大大增强,GPU就有百万行代码驱动,而且不开源,所以通过安全认证非常困难。

QNX的图像监视方案可实时监测屏幕内容,与想显示的内容进行实时比较,这并不依赖GPU,而是在CPU上运行,同时利用Arm TrustZone等技术,实现了GPU和CPU地址空间隔离,从而互不干预,满足ASIL-B功能安全等级要求。

对于IVI来说,没有功能安全要求,其最大的挑战是应用越来越多,从导航娱乐、APP、互联、浏览器等,IVI占据了大量代码和计算资源。

QNX在IVI上有悠久的开发历史及最大的市场份额,其CAR平台可以将自己的方案和第三方中间件整合在一起,通过模块化设计,实现更多个性化内容。

数字座舱很多优点,IVI和仪表共享资源,可以降低硬件成本,但其实不同特性的功能,仪表需要中等规模复杂度和处理能力,但是有功能安全和实时性要求;IVI则相反,代码庞大集成度高,没有安全需求。

目前由于对第三方应用需求增加,车厂对安卓的兴趣越来越高,但是把安卓放到车里有很多挑战,目前车载安卓的做法就是用标准安卓增加车载接口和服务,相当于把智能手机移植到车里,但是车载硬件层要OEM自行开发,也就是软件安全需要车厂负责。

QNX利用Hypervisor虚拟化方案,实现了两全其美的办法。用到安卓生态,同时又回避安全稳定性问题。和其他type2的两层操作系统虚拟化方案不同,QNX是type1的虚拟化,可以直接在硬件上执行,效率更高。同时QNX的微内核架构,可以直接和Linux兼容,非常容易扩张或减少功能。

由于具有良好的一致性,用户在Car平台中操作安卓,非常顺滑的无缝操作感,完全意识不到其中有虚拟机。

2017年底,黑莓宣布与日本Tier 1供应商电装(DENSO)合作开发号称世界上首款整合汽车人机接口(HMI)的平台,希望能够降低汽车设备集群及信息娱乐系统的成本。

全新平台采用的是黑莓的QNX Hypervisor管理程序及英特尔凌动处理器A3900系列,仅在一个电子控制单元下进行工作。Hypervisor扮演的像是一种计算机化的交通警察,指挥着车内电子系统的运行。[page]

华阳电子:谈谈与QNX的合作

华阳电子创新与发展部经理张海军从汽车电子未来趋势开始谈起,目前,汽车电子呈现三大特点,第一是增长潜力大,第二是车联网,第三则是产品迭代速度加快。

但是其也强调了目前系统适配组合面临的困难,供应端来说芯片厂商和车联网系统厂商太多,需求端也是有着太多品牌,所以适配组合非常多,人力物力都难以匹配。

张海军介绍了华阳智能座舱四步走发展战略,第一步是IVI、仪表、空调、车联网、ADAS等单一产品;第二步是分布式智能座舱,包括IVI和仪表,IVI和空调以及后台娱乐;第三步是人机交互的一体化,将语音识别、手势识别、车联网等功能结合进数字座舱;第四步则是集成式智能座舱,通过一颗SoC实现了一芯多屏的控制器,从而优化成本和空间,也使得产品更易于复用。

在软件层面,华阳也是分为了四个工作领域,首先是硬件的抽象和封装,主要是驱动的封装;第二是数据规格和通信标准的封装;第三是安全及FOTA升级;第四是定制和开发等。张海军强调,上层应用主要是联合合作伙伴一起攻克,而底层是需要确保质量把控的,因为真正到了用户端,上层问题不一定会投诉但是底层出现问题一定是大问题。

谈到与QNX的合作,张海军表示,华阳与QNX在2013年正式合作,2015年基于QNX的IVI产品正式上线量产,同年,数字仪表及ADAS系统开始使用QNX平台,未来双方还将继续在hypervisor等领域合作。

QNX Jarvis介绍

BlackBerry Jarvis是一款功能强大的二进制静态分析软件,采用软件即服务(SaaS)的实现方式,可帮助汽车制造商保护其软件供应链。 BlackBerry Jarvis以简单,快速,可扩展且经济高效的方式检查二进制文件,并深入洞察软件组件的质量和安全性。

QNX William Dong强调了QNX在安全领域的强大布局,William表示黑莓的两个部门一个是企业信息安全事业部,一个是技术方案事业部,这两大部门就是安全行业的航母编队,公司自2005年起开始收购各种安全服务公司,并积极开发各类安全软件,目前拥有40000项专利,其中仅安全领域就拥有37000余项专利。

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William表示,在钢铁侠中,史塔克的智能系统就是叫做Jarvis,QNX的Jarvis同样如此,虽然没有具体形态,但是可以为你的安全保驾护航。尤其是在供应链管理过程中,由于供应商众多,一个点的突破可能就会造成面的崩溃,而Jarvis可以确保供应商的软件产品质量。

Jarvis在黑莓内部运行了超过15年,今年把他拿出来,背后的原因主要由以下几点:软件价值越来越高,代码量越来越高;供应链管理中Tier2的源代码不会给Tier1,Tier1的也不会给主机厂,但是对于主机厂来说,不能检验代码质量,而Jarvis可以。

正如捷豹路虎CEO所说,Jarvis能够让代码审核所需要的时间从30天减少到7分钟。

William表示,Jarvis可以进行二进制代码扫描而且不需要符号表,同时由于其采用SaaS模式,所以用户不需要电脑安装程序,便可实现最全面的软件代码质量遍历。完全不用人工进行任何干预,只需要设定相应的KPI,就可以获得最完整的图形化报告结果。

中国汽车市场观察

马瑞利中国区汽车电子业务部研发经理Daniel Olieira介绍了从马瑞利观察到的中国市场情况,Daniel表示,OEM如今重点关注两大方向,一个是新技术的引入,第二个就是技术推向市场的时间,对于中国市场来说,尽管汽车电子系统复杂性增加,但开发时间还要进一步减少。

所以对于马瑞利或其他Tier1而言,一方面是主动创新,随时保持挑战性,另外一种则是由OEM提出的被动创新。

自动驾驶软件的决策

Zheng Yi介绍了自动驾驶软件未来的挑战。

首先是集成化的挑战,随着ECU的整合,传统汽车一个供应商负责一个ECU,而现在车厂需要协调多家供应商,没有足够的物力财力和资源从零做ECU,所以大量集成工作是第一个挑战。

第二是挑战是系统优化,需要适当的工具和足够的经验优化整个集成系统。第三个和第四个挑战则是功能安全与信息安全,

Zheng Yi表示,面对未来自动驾驶,可能会需要做一下几个改变:

ECU的集成化对厂商来说是个全新概念,系统架构开发人员对于车内模块不熟悉,ECU开发人员的思维还较为传统,需要转变思想,以系统层面考量和对芯片性能全面驾驭。第二,则是自动驾驶未来加入大量的环境模型、传感器等数据,需要进行海量数据处理。

Zheng Yi表示,如今自动驾驶系统很多用linux开发,其原因主要是目前的开发尚处于原型验证阶段,而不是量产阶段,原型开发不会过多考虑成本、软件安全性及认证等因素。

实际上,目前有一些优秀的自驾算法平台,正在和QNX合作,希望可以把以前的软件转到QNX上。具体而言,QNX利用几点帮助客户简化工作,主要是QNX和Linux完全兼容,因此把Linux软件移植到QNX的困难不大,同时具有完备的开发工具和调试工具等。

Zheng Yi介绍了QNX对于软件随机故障的处理,随着半导体制程越来越小,硬件随机故障在所难免,这也容易导致软件随机故障。对于QNX来说,提供了松散耦合型同步中间件,通过软件中间件制造冗余,从而防范随机故障造成的失误。因为是中间件,所以可无缝支持多类型芯片、多核芯片以及多操作系统等,运行时处理器不知道彼此,只和API合作,最终判断结果交给客户端处理。

QNX的声音解决方案

QNX声学经理Yoonseon Yoo介绍了QNX在声学方面的解决方案。目前QNX的声音系统包括降噪,电动汽车警示音系统以及车内通信三大领域。

QNX的特点是最重要的技术都采用软件实现控制,不需要DSP,从而降低整体开销,另外由于是软件实现,因此调试起来非常容易。

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比如以前扬声器调音每个点都需要测试,然而现在通过自动测试方案,可能只需要不到两天时间就可以完成整体扬声器调音。

又或者电动汽车警示音系统可以自定义各种声音,甚至是修改成轰鸣引擎声,让您有飙车的感觉也可以。

目前,QNX在声学领域交付了超过8000万方案,拥有110项专利,对全球客户都给与了支持。[page]

合作伙伴对于QNX生态系统的建设

此次技术研讨会,除了演讲的QNX和合作伙伴之外,在会议现场,QNX还邀请合作伙伴搭建各类展台,演示Demo,由于与会者对于Demo太过热情,以至于主办方不得不催促大家前去听会。

出席大会的艾拉比总裁芮亚楠就表示,作为QNX的重要合作伙伴,能来到技术大会现场,与广大汽车电子工程师交流,这也是QNX对于艾拉比的认可。

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艾拉比总裁芮亚楠同与会者互动

我们盘点一下出席Demo演示的企业名录

芯片厂商:

索喜、NXP、Intel、TI、瑞萨、高通、Microchip、全志

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TI方案

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瑞萨方案

模块及服务商

马瑞利、艾拉比、mcloudware、iAuto、延锋伟世通、Rightware、诚迈科技、ThunderSoft、远特科技等。

可以说QNX邀请得都是汽车界的重要技术领导厂商,因为正如QNX所说,未来技术愈发复杂,只有齐心协力,才能加快技术及商业化的落地。

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