车控操作系统架构、功能安全相关说明和定义、试验环境实例.pdfVIP

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附录A

（资料性）

车控操作系统架构

A.1总体架构

车控操作系统是自动驾驶相关功能开发的共性及核心软件平台。其中安全车控操作系统是指在经

典车控ECU的主控MCU芯片上装载运行的嵌入式实时操作系统。

车控操作系统采用纵向分层、横向分区式架构，并在逻辑层次上包含系统软件和功能软件框架，

是车载智能计算基础平台安全、实时、高效的核心和基础。系统软件创建复杂嵌入式系统运行环境，

功能软件根据中国智能网联汽车应用特点，以及各类辅助驾驶/自动驾驶功能的核心共性需求，明确定

义和实现各共性子模块，并进行通用模块定义和实现。

在参考并吸收国内外主流车控操作系统架构的基础上，提出基于“中国方案”的车控操作系统参

考架构，如图A.1所示。

图A.1车控操作系统参考架构

A.2系统软件层

系统软件是针对汽车场景定制的复杂大规模嵌入式系统运行环境。系统软件一般包含操作系统内

核、虚拟化管理（如Hypervisor）、POSIX、系统中间件及服务等。

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图A.2系统软件架构

A.2.1操作系统内核

车控操作系统内核支持异构芯片，需考虑功能安全、实时性能要求。当前异构分布硬件架构各单

元所加载的内核系统安全等级有所不同，AI单元内核系统QM~ASILB，计算单元内核系统QM~ASIL

D，控制单元内核系统ASILD，因而出现不同安全等级的多内核设计或单内核支持不同安全等级应用

的设计。保证差异化功能安全要求的同时满足性能要求，是车控操作系统系统软件设计的关键。另外，

车载智能计算基础平台的复杂性也要求内核对功能软件及应用软件的库支持和高度可编程性。

A.2.2虚拟化管理

虚拟化管理技术是实现跨平台应用、提高硬件利用率的重要途径，Hypervisor是一种硬件虚拟化技

术，管理并虚拟化硬件资源（如CPU、内存和外围设备等），提供给运行在Hypervisor之上的多个内核

系统。车控操作系统是基于异构分布硬件，在物理层面共享CPU，要求通过虚拟化管理实现有效的资

源整合和隔离。

A.2.3POSIX

POSIX能够很好地适应自动驾驶所需要的高性能计算和高带宽通信等需求。车控操作系统系统软

件基于实时嵌入式软件单元架构，可在不同内核系统采用POSIXAPI与应用软件、功能软件交互。

A.2.4系统中间件及服务

系统中间件及服务主要用来为上层应用提供基础的系统服务，例如分布式通信服务等。车控操作

系统应具备建立跨多内核、多CPU、多板的通用、高速、高效的DDS机制的能力。

A.2.5实时安全域

实时安全域操作系统是系统软件层上运行在MCU上的安全车控操作系统。主要包含硬件抽象层、

基础软件、实时操作系统内核和运行时环境等模块，最基本的要求是高实时性，系统具备硬实时特性，

需要在规定时间内完成资源分配、任务并发、同步等指定动作。

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A.3功能软件层

功能软件是车控操作系统中根据面向服务的架构设计理念，通过提取智能驾驶核心共性需求，形

成智能驾驶各共性服务功能模块，高效实现驾驶自动化功能开发的软件模块，由应用软件接口、智能

驾驶通用模型、功能软件通用框架以及数据抽象组成。

图A.3功能软件架构

A.3.1应用