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来自尧图项目组的一线实战观察与深度解析

从硬件集成到软件定义:北汽与松下自动驾驶合作背后的工程挑战与机遇

从硬件集成到软件定义:北汽与松下自动驾驶合作背后的工程挑战与机遇 1. 从“造车”到“造脑”一次合作的战略转向最近北汽集团与松下控股深化合作的消息再次将两家老牌巨头的名字推到了聚光灯下。这次合作的重点明确指向了“自动驾驶”。乍一看这似乎是汽车制造商与零部件供应商之间一次常规的“强强联合”但如果你像我一样在这个行业里泡了十几年从早期的车载收音机、CD机到后来的车联网、智能座舱再到现在的自动驾驶一路看过来就会嗅到一丝不同寻常的味道。这远不止是“北汽需要电池松下提供电池”那么简单它更像是一次从“硬件集成”到“软件定义”的深刻战略转向是传统汽车产业链在智能化浪潮冲击下一次极具代表性的“自救”与“重构”。为什么这么说北汽作为国内主流的整车制造商其核心能力长期集中在整车设计、制造、底盘调校和动力总成上。而松下在汽车领域的传统形象是顶级的动力电池供应商和车载电子设备如音响、空调控制器的制造商。过去两者的合作更像是清晰的甲乙方关系北汽提出需求松下提供符合规格的硬件产品。但自动驾驶是什么它是一个极度复杂的系统工程是算法、软件、高精度传感器、高性能计算平台和车辆控制执行器的深度融合。它需要的不是一个个独立的“黑盒子”部件而是一个能够协同工作、持续进化的“神经系统”。因此这次“深化合作”的重点落在自动驾驶上其潜台词是双方的合作关系正在从“采购-供应”向“共同研发、深度绑定”演进。北汽看中的可能不仅仅是松下在电池和基础电子领域的积累更是其在消费电子和工业领域深耕多年的精密制造、传感器技术如图像传感器、热管理系统以及更重要的——跨领域技术整合与工程化落地能力。而松下则需要北汽这个庞大的“试验场”和“需求方”来验证和打磨其面向汽车智能化时代的新技术完成从 Tier 2二级供应商或 Tier 1一级供应商向“智能化核心解决方案伙伴”的角色跃迁。2. 自动驾驶合作远不止“算法车”的简单叠加很多人一提到自动驾驶合作就容易陷入一个误区一方出算法通常是科技公司或初创企业一方出车整车厂把算法“装”到车上跑起来就大功告成了。我在早期参与一些预研项目时也曾经这么天真过。实际上从实验室Demo到可以量产上路的系统中间隔着十万八千里。北汽与松下的合作如果要做出实效必然要深入到以下几个过去容易被忽视但现在至关重要的层面2.1 电子电气架构的重构合作的物理基础传统的汽车电子电气架构是分布式的每个功能如车窗、空调、仪表都有一个独立的ECU电子控制单元通过CAN/LIN总线缓慢地交换信息。这种架构无法满足自动驾驶海量数据每秒可达数个GB的低延迟、高带宽传输需求更无法支持功能的快速迭代和OTA升级。因此合作的第一道硬坎就是共同设计面向下一代智能汽车的集中式电子电气架构比如域控制器Domain Controller或中央计算平台Central Computing Platform。这需要双方深度协同硬件层面松下可能需要提供或共同设计满足车规级要求的高性能计算模组、高速车载以太网交换机、区域控制器Zonal Controller等。这考验的是松下在精密硬件设计、车规级可靠性如AEC-Q100认证、散热处理上的功底。软件层面需要定义全新的软件中间件、通信协议和API接口。整车厂北汽对车辆所有执行器和传感器拥有最终控制权而供应商松下提供的计算平台需要以安全、可靠、高效的方式接入。这里涉及到大量的联合调试、接口定义和标准制定工作绝非简单的“即插即用”。2.2 传感器深度融合与校准感知系统的基石自动驾驶的“眼睛”和“耳朵”是各种传感器摄像头、毫米波雷达、激光雷达LiDAR。松下在图像传感器通过其半导体部门和雷达相关技术上有长期积累。合作的关键在于如何将这些传感器与车辆完美融合。标定与校准这不是一次性的工厂行为。车辆在生命周期中会遇到颠簸、碰撞、维修微小的形变都会导致传感器位姿变化严重影响感知精度。北汽和松下需要建立一套完整的、可在4S店甚至通过远程指导完成的在线标定体系。例如开发一个简单的标定板或利用自然特征让车辆自动完成摄像头和雷达的联合标定。这需要算法支持更需要硬件的可调节设计和精密的制造工艺来保证初始安装精度这正是松下的强项。传感器清洗与热管理摄像头和激光雷达镜头被污垢、雨水、冰雪覆盖是常态。合作可能需要研发集成式的自动清洗系统如喷淋雨刮。更棘手的是热管理高性能计算芯片和激光雷达在工作时会产生大量热量在严寒环境下又需要保温。松下在家电和电池热管理上的经验可以迁移到为整个自动驾驶套件设计高效、紧凑的热管理系统上确保系统在全天候条件下的稳定工作。2.3 功能安全与预期功能安全合作的“紧箍咒”与“护身符”这是所有自动驾驶项目无法回避的“深水区”。ISO 26262功能安全和ISO 21448预期功能安全SOTIF是两座必须跨越的大山。功能安全FuSa要求系统即使发生故障也不能导致不可接受的风险。这意味着从芯片选型是否支持ASIL-D等级、硬件设计冗余电源、冗余通信、软件架构多核隔离、监控机制到最后的系统集成全过程都需要按照最高安全等级来设计。北汽作为责任主体必须主导安全目标的定义松下作为关键部件供应商必须提供满足相应ASIL等级的安全证据包包括故障模式分析FMEA、故障树分析FTA等。这个过程需要双方团队紧密坐在一起进行无数次的技术讨论和文档对齐耗时极长成本极高。预期功能安全SOTIF处理的是系统在无故障情况下由于性能局限如算法在极端天气下识别错误而引发的风险。这需要双方共同进行海量的、覆盖各种“长尾场景”的路测和数据采集共同定义“可接受的风险”边界并制定相应的风险缓解策略如设计降级模式、增加驾驶员接管提醒。北汽提供车辆和测试场资源松下则需要在算法和感知层面提供可验证、可解释的改进方案。3. 数据闭环与迭代合作能否产生“飞轮效应”的关键自动驾驶系统的核心竞争力最终体现在数据驱动的持续进化能力上。北汽与松下的合作能否走远取决于能否构建一个高效、安全的“数据闭环”。3.1 车端数据的高效采集与预处理量产车上部署的自动驾驶系统本身就是最好的数据采集器。但如何采集、传输、处理这些数据是一大挑战。数据采集策略不能“全量上传”那会淹没网络和云端。需要设计触发机制比如系统对某个场景置信度低corner case、驾驶员进行了紧急干预、发生了安全边界报警等时刻自动触发周围一段时间内多传感器摄像头、雷达、LiDAR点云、车辆状态的原始数据采集。这需要车端具备强大的边缘计算能力进行初步的筛选和打包。数据脱敏与合规采集的数据包含大量个人信息如人脸、车牌和地理信息。必须在车端或传输前完成可靠的脱敏处理这涉及到硬件信任根、加密传输等一系列技术。双方需要共同建立严格的数据安全管理和合规流程。3.2 云端基础设施与工具链共建采集回来的数据需要在云端进行存储、标注、训练、仿真验证形成新的算法模型再通过OTA下发到车端。这个平台和工具链的构建通常超出了传统整车厂或零部件供应商的舒适区。平台选择与开发是采用公有云如AWS、Azure还是自建私有云计算资源如何调度海量非结构化数据图像、点云如何存储和检索这需要双方IT团队的深度合作。松下在B2B解决方案和云服务方面有经验可以贡献这部分力量。自动化工具链数据标注是成本瓶颈。合作可以探索利用自动标注、仿真生成数据、影子模式等方式来提升效率。例如利用规则较简单的毫米波雷达数据作为种子辅助图像和激光雷达数据的自动标注。这需要算法团队和平台工程团队的紧密配合。3.3 仿真测试与验证体系实车测试成本高昂且无法覆盖所有场景仿真是必由之路。北汽和松下需要共建高保真的仿真环境。场景库建设将路采到的真实corner case进行抽象化、参数化生成海量的仿真场景。这需要双方定义统一的场景描述格式如OpenSCENARIO。传感器仿真仿真环境不仅要模拟车辆动力学还要模拟摄像头光线、材质、污损、雷达多径反射、干扰和激光雷达雨雾衰减、噪声的物理特性使仿真结果尽可能贴近真实。松下在真实传感器制造方面的数据对于构建精准的传感器模型至关重要。只有打通“车端采集-云端处理-仿真验证-OTA升级”这个完整闭环合作才能从“项目交付”模式转变为“产品持续运营”模式产生越用越强的“飞轮效应”。4. 供应链与成本控制规模化量产前的终极考验任何先进技术最终都要面对成本和规模的拷问。L2/L3级自动驾驶功能正在快速从高端车型向主流车型普及成本压力巨大。4.1 硬件成本与集成度优化这是松下可以发挥核心优势的地方。通过高度集成的设计将多个传感器的数据处理如前置摄像头、环视摄像头、雷达集中到一个域控制器中可以大幅减少线束、连接器和外壳的数量降低硬件成本。松下可以利用其在消费电子领域积累的小型化、模块化设计和精益制造经验帮助北汽设计出成本更低、可靠性更高的自动驾驶硬件总成。例如将摄像头CMOS传感器、图像信号处理器ISP和预处理芯片进行一体化封装或者设计多合一融合雷达模块。这不仅能降本还能减少安装空间优化整车布局。4.2 软硬件解耦与长期供应协议为了避免被单一供应商“绑定”整车厂普遍追求软硬件解耦。这意味着北汽可能希望自动驾驶软件算法是自主或可控的而硬件采用标准化的、可替代的组件。这对松下提出了新要求它提供的硬件如域控制器需要有开放、标准的接口如AutoSAR AP并支持不同的软件栈。同时汽车产品的生命周期长达数年而芯片等电子元件的迭代周期以月计。双方需要签订长期的供应协议并共同管理元器件“停产”风险这可能涉及提前备货、寻找替代芯片、甚至共同投资定制芯片等多种策略。4.3 售后服务体系与技术支持自动驾驶系统出问题不再是简单的机械故障。它可能是软件bug、传感器漂移、地图数据过期等多种原因。这要求售后体系发生根本性变革。诊断工具升级4S店的技师需要新的诊断设备能够读取和分析自动驾驶系统的日志、传感器数据进行在线的校准和标定。技术专家网络建立一支能够支持一线售后人员的远程专家团队他们需要同时懂车辆、懂软件、懂感知算法。这部分人才的培养和体系搭建需要北汽和松下共同投入。OTA升级管理每一次OTA升级都伴随着风险。需要建立完善的灰度发布、回滚机制和升级失败后的应急处理流程。这不仅是技术问题更是项目管理和服务流程问题。5. 个人观察与实操层面的思考基于过去参与类似合作项目的经验我认为北汽与松下要想把这次自动驾驶合作做实避免沦为“战略宣传”有几个非常具体且容易踩坑的地方值得高度关注第一联合团队的组建与工作模式。绝不能是“北汽派几个工程师去松下出差”或反过来那么简单。必须成立一个实质性的、有决策权的联合项目办公室成员来自双方的研发、采购、质量、生产、售后等各个部门并集中办公。这个团队需要有一套共同认可的工作流程如敏捷开发、沟通工具和决策机制。最关键的是要设立明确的、阶段性的共同技术目标如“在2025年前联合开发出支持L2高速NOA的域控制器样件并通过功能安全审计”而不是模糊的“深化合作”。第二知识产权与数据权属的界定必须前置。这是所有技术合作中最敏感、最容易在后期产生纠纷的部分。必须在合作开始前就以书面形式清晰界定背景知识产权各自带入合作的技术归各自所有。前景知识产权合作过程中共同产生的新技术如何归属共同所有一方所有但授予另一方免费许可。数据所有权路采数据、仿真数据、标注数据归谁对方可以使用到什么程度成果转化收益如果合作产出的技术被用于第三方利益如何分配 这些条款的谈判会非常艰难但越早厘清合作的基础就越稳固。第三从“功能导向”转向“体验导向”的测试验证。传统的汽车测试关注的是“功能是否实现”如AEB是否触发。而自动驾驶尤其是带有导航辅助驾驶NOA的功能用户感知的是整体体验的流畅度和可预测性。例如变道决策是否果断且安全在大曲率弯道的居中保持是否平稳面对加塞车辆的减速是否线性舒适因此合作双方的测试团队需要建立一套全新的评价体系引入更多主观评价和用户体验指标而不仅仅是冰冷的通过/失败数据。这要求测试人员不仅懂技术还要有很强的同理心和场景理解能力。第四高度重视“降级模式”的设计。自动驾驶系统不可能100%可靠。当系统遇到无法处理的场景或发生故障时如何平稳、安全地将控制权交还给驾驶员并给出清晰、不引起恐慌的提示这比主功能本身更能体现工程水平。比如是突然取消车道保持让车辆跑偏还是先施加轻微转向力提醒驾驶员同时逐渐降低辅助力度提示音是刺耳的警报还是温和的语音这些细节需要人机交互、车辆动力学、功能安全等多个团队的深度打磨需要在模拟器和实车上进行反复测试。很多团队把全部精力放在提升系统上限却忽视了设计优雅的“下限”最终导致用户体验极差甚至引发危险。北汽与松下的这次携手可以看作是中国汽车产业智能化转型中的一个典型切片。它折射出传统产业链条正在被打破和重塑。合作的成功与否不在于发布了多少新闻稿而在于能否在上述这些枯燥、复杂、充满挑战的工程细节上真正沉下心来建立起互信、高效、利益共享的深度协作关系。对于行业内的工程师和项目管理者而言关注这类合作的落地细节远比关注战略口号更有价值。它为我们提供了一个观察行业如何解决真问题、跨越深水区的绝佳窗口。
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