汽车行业软件架构参考

让我们为现代汽车构建一个智能行驶平台

汽车行业不仅仅是自动驾驶汽车，而且该行业内信息技术的使用也非常广泛。现代汽车配备了称为“人机界面”或HMI的智能仪表板，可以完成诸如

上面的列表只是可以通过HMI在现代汽车中执行的各种智能功能的一小部分。除了这些外部功能外，还有智能车载诊断（OBD）系统，可以跟踪车辆零件和系统的状态，例如轮胎，机油容量，车辆服务，电池系统，传动系统等，以及将该信息与HMI集成在一起。

所有这些功能都是对车辆的重要补充，汽车制造商正投入大量精力来为车辆添加越来越多的功能。除了车载功能外，还有大量与车辆配合使用的系统和应用程序可提供这种体验。让我们尝试确定汽车行业的骨干，即围绕汽车 络的IT生态系统。

一、商业架构

车辆是从A点移动到B点而不会在途中与其他物体碰撞的移动物体。有些物体是生物，有些是类似的交通工具，而另一些是静止的物体。车辆的驾驶员（暂时忘记自动驾驶汽车）是被分配此任务的驾驶员。

在现代车辆中，车辆上安装了大量的传感器和执行器，以帮助驾驶员执行从A到B的任务。来自这些设备的感官数据需要进行处理，分析，并使用一个由车载部件以及位于车辆外部的部件组成的系统。

对外部系统的需求具有提供给驾驶员的信息的先进性。举个例子，从所有摄像机获取输入并将其放置在显示器上是一项简单的任务，可以由车载计算平台执行。

但是，提供从A到B的最快路线需要连接到外部服务（例如交通服务），并将该信息与来自安装在车辆上的GPS单元的位置数据集成在一起。

自上次服务需要致电外部服务以来，根据行进的距离自动预订车辆服务。这意味着存在一个底层的IT骨干 ，使在车辆内实现这种体验成为可能。但是，提供从A到B的最快路线需要连接到外部服务（例如交通服务），并将该信息与来自安装在车辆上的GPS单元的位置数据进行集成。

由于最后的服务需要呼叫外部服务，因此根据行进的距离自动预订车辆服务。这意味着存在一个底层的IT骨干 ，使在车辆内实现这种体验成为可能。但是，提供从A到B的最快路线需要连接到外部服务（例如交通服务），并将该信息与来自安装在车辆上的GPS单元的位置数据集成在一起。

另一个例子是由于最后的服务需要呼叫外部服务，因此根据行进的距离自动预订车辆服务。这意味着存在一个底层的IT骨干 ，使在车辆内实现这种体验成为可能。

让我们尝试了解汽车信息技术生态系统的主要组成部分。

汽车生态系统业务架构：

上图描绘了在道路上操作现代车辆所涉及的高级组件。如果我们从左边开始，

在上图中，中间有2个部分由虚线分隔。那条线根据整个生态系统中的相应位置划分计算资源。

1. 边缘计算-这些是车辆中可用的计算资源，我们将其称为“边缘”，因为它离最终用户更近。由于各种因素（例如功耗，移动性， 络可访问性等），计算能力和资源在边缘上受到限制。
2. 企业计算-这是执行大多数重量级计算操作的部分。这是典型的企业IT部署，具有所有必需的计算资源来执行各种复杂的计算任务，这些任务需要向用户提供最佳体验。

边缘计算和企业计算组件之间的链接是“访问 络”，通常是一个移动 络。5G连接性等电信行业的进步很大程度上有助于在不久的将来提供无缝的用户体验。让我们对上图中的组件进行更深入的研究。

二、边缘计算

在边缘，我们可以找到具有 络连接能力的车辆。在车辆中，存在各种类型的传感器，这些传感器从周围环境接收数据并将其传递回车辆内的中央计算平台。

在大多数情况下，它是具有小型处理器和内存的低端计算设备。这将具有带触摸屏或物理按钮的显示器，可以执行简单的任务，例如更改显示模式，在显示器中切换传感器，控制执行器（如温度，照明，娱乐系统等）。

所有这些功能都可以离线完成不能通过 络连接到外部系统。

除了这些传统的车载功能之外，现代车辆还具有“应用”形式的许多有用功能，可在车辆中使用。这些应用程序需要连接到外部系统才能执行其任务。

此类应用程序的一些示例是“路由”，“购物”，“餐厅”，“天气”。除了这些应用程序之外，还有一项称为驾驶辅助的功能，该功能依赖于外部系统来提供有关道路状况，交通状况，车辆维护和许多其他有用信息的更好的驾驶员洞察力。

三、企业计算

正如我们在上一节中讨论的那样，车辆中安装的某些应用程序需要其他信息和计算资源才能执行这些功能。这是平台企业计算部分的任务。

它需要支持边缘计算资源必不可少的某些组件。下面给出了企业计算部分中所需的高级功能列表。

在了解了汽车IT平台所涉及的主要组件之后，让我们构建一个可以通过市场上可用的技术实现的解决方案体系结构。

三、解决方案架构

汽车行业IT参考架构：

上图描述了车辆以及现代车辆中常见的一些传感器。除此之外，内置的仪表板或触摸屏被描述为人机界面（HMI），这是用于此类界面的通用术语。

该接口由多个应用程序组成，可帮助驾驶员完成从A到B的任务，同时提供附加的移动性即服务功能。这些应用程序具有安全要求，例如身份验证和授权，可以执行某些任务（例如付款）。

这些应用程序依赖于企业计算骨干 ，这些应用程序将繁重地处理这些应用程序。

API 关充当边缘计算和企业计算组件之间的接口，并提供服务质量（QoS）功能，例如安全性，速率限制，分析和各种服务类别（例如免费，货币化）。

它可能通过集成所有这些异构系统的集成层与各种业务系统和应用程序作为后端连接。有一个客户身份和访问管理（CIAM）平台，可为该平台提供必要的安全功能，例如用于API和应用程序的身份验证，授权和单点登录（SSO）以及多因素身份验证（MFA）。

车辆中捕获的实时事件和传感器数据通过MQTT之类的简单消息传递协议发送到事件代理，以减少HTTP之类的协议所增加的开销。

这些事件由事件处理器或流处理器实时捕获和处理，生成可行的见解并将其存储以供AI＆ML服务进行进一步分析。

这些经过处理和分析的信息然后存储在数据存储中，并作为数据服务通过HTTP接口公开给边缘应用程序。同时，通过事件代理以发布-订阅模型发送实时通知和见解。

在边缘运行的应用程序在HMI中使用这些经过处理和分析的信息，以便驱动程序可以从中受益。在此之上，

相同的API 关用于通过手机或Web应用程序公开有关车辆，驾驶方式，服务时间表和维护活动的某些详细信息。即使用户不在车辆内，它也可以提供信息，例如车辆的位置和任何运动。

三、总结

汽车行业存在很多问题，但是汽车行业正在取得重大进步。随着信息技术的使用，汽车正变得越来越智能化和自主化。

我们已经确定了汽车IT生态系统的两个独立组件，即边缘计算和企业计算。这两个组件共同为车辆用户（驾驶员，乘客）提供了独特的体验，并为第三方（如其他车辆，行人和其他物体）提供了更安全的环境。

我们简要介绍了可用于为与现在和将来的汽车一起工作的汽车行业构建有效的IT解决方案体系结构的主要技术构建模块。