软件定义，数据驱动——2021中国智能驾驶核心软件产业研究报告研究报告软件定义，数据驱动——2021中国智能驾驶核心软件产业研究报告亿欧智库https://www.iyiou.com/researchCopyright reserved to EqualOceanIntelligence, July2021 软件定义，数据驱动——2021中国智能驾驶核心软件产业研究报告序言INTRODUCTION传统汽车产业正围绕着“软件定义汽车”，掀起了新的转型升级潮。纵观汽车发展历史，从最开始的“机械定义汽车”到“电器定义汽车”再到“电子定义汽车”，最后到现在的“软件定义汽车”。软件定义汽车（SoftwareDefinedVehicles，SDV），即软件在车辆中扮演的角色逐步放大，在汽车中的渗透率越来越高，智能汽车成为了继智能手机之后，IT产业的又一个万亿级风口。本份报告，亿欧智库将以“软件定义汽车”为核心，围绕智能驾驶汽车的感知、决策、执行以及整体的商业模式进行分析研究。感知层决策层执行层摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等计算平台、自动驾驶芯片等电子驱动、电子制动、电子转向等◼感知层：不同等级的自动驾驶对于传感器的数量、精度要求也不同，随着等级的增加，呈指数增长；◼决策端：智能驾驶汽车推动电子电气架构从分布到集中，域控制器、多域控制器替代ECU，引入高算力AI芯片；◼执行端：自动驾驶需要解耦人与车的机械连接，线控制动、线控转向是自动驾驶执行端的核心；汽车的产品功能被重新定义，产业结构正在重构，商业模式面临变革，“软件定义汽车”成为新趋势。 软件定义，数据驱动——2021中国智能驾驶核心软件产业研究报告目录CONTENTS软件颠覆百年传统汽车产业核心竞争力1、软件产业争夺“定义汽车”上下游话语权2、软硬件架构难以适应软件定义汽车的发展需要3、传统车企强化软硬件解耦多传感器融合，定义智能汽车“慧眼”1、汽车感知层中的主要传感器类型浅析2、传感器融合软件算法是提升精度的重要途径算力取代马力，汽车进入“算力时代”1、算力“军备竞赛”，车企“补芯”赢市场2、提升优化算力平台，打造智能汽车“基础脑”3、闭环数据驱动算法迭代，打造无人驾驶大脑赋能“N场景”控制执行系统随电子化、电动化、智能驾驶的发展而升级1、电动化和智能化推动线控制动发展2、线控制动系统是支撑汽车走向高级别自动驾驶的关键部件软件重构汽车价值生态，带动商业模式拓展1、软件重塑生态价值，软件盈利驱动硬件变革2、软件订阅服务将成为车企收入新增点3、软件定义汽车新价值，商业模式进入变革时期0102030405 软件定义，数据驱动——2021中国智能驾驶核心软件产业研究报告4软件颠覆百年传统汽车产业核心竞争力“新四化”席卷下，百年汽车产业正在飞速变革，全球汽车软件与硬件产品内容结构正发生着重大变化，软件定义汽车的时代已经到来，汽车行业的供应链生态体系将会革新，产业的核心竞争要素也将发生变化。来决定汽车个性化差异的不再是汽车的马力大小，空间内饰的炫酷，机械性能的好坏，而是人工智能、大数据、云计算技术的综合体。 软件定义，数据驱动——2021中国智能驾驶核心软件产业研究报告5软件产业争夺“定义汽车”上下游话语权百年传统汽车产业正在刮起一股创新风潮，拥有悠久历史的汽车工业技术正转向软件创新。软件已经开始深度参与到汽车的定义、开发、验证、销售、服务等过程中，并不断改变和优化各个过程，实现体验持续优化、过程持续优化、价值持续创造。智能驾驶时代，软件和数据的重要性将越发突出，包括主机厂、零部件企业等产业链上下游企业不断强化软件能力建设，并围绕“软件定义汽车”开启从产品开发模式、组织架构、人员构成、运营体系等的内部变革。软件代码在车中的比例激增：未来十年汽车软件代码量CAGR约21%软件的价值在汽车中被放大：所占的比例有望在2030年达到30%软件颠覆百年传统汽车产业核心竞争力020004000600080001000012000ChromeAndroid波音747Win-vistaFacebook智能汽车亿欧智库：2020年部分典型高科技产品代码量对比（单位：万行）数据来源：IEE，亿欧智库随着汽车智能化、网联化发展，软件在汽车整车制造中的重要性大幅提升。从软件代码量对比来看，目前，高端车辆软件代码已经达到1亿行，高端汽车中的代码量远多于PC和智能手机操作系统，且呈指数级增长中。横向来看，常见智能手机操作系统安卓的代码量为1300万行，PC操作系统WindowsVista为5000万行，而一辆高端汽车的代码量 可 达1亿行。未来，2015-2025年汽车中代码量有望呈指数级增长，其年均复合增速约为21%。Hypervisor算法软件中间件组件(AutoSARRTE/ROS/分布式通信/管理平面/数据平面等)操作系统内核(Linux/QNX/Vxworks/OSEK OS等RTOS)BSP驱动软件应用软件SoC/MCU芯片、处理器芯片(CPU/GPU/FPGA/ASIC等)摄像头、雷达等传感器V2XECU/DCU等控制器车辆平台应用算法软件中间件系统软件硬件亿欧智库：智能汽车软件架构汽 车 高 度 智 能 化，大 幅 提 升软件在汽车价值链条的地位。“软 件 定 义 汽 车”已 经 成 为产业链头部企业的战略共识。智 能 汽 车 里 的 软 件 主 要 可 以分为应用算法软件、中 间 件、系 统 软 件、工 具 软 件 以 及 硬件中的算法平台。 软件定义，数据驱动——2021中国智能驾驶核心软件产业研究报告6软件产业争夺“定义汽车”上下游话语权系统软件主要包括操作系统以及底层驱动软件等。中间件位于操作系统和应用算法软件之间，抽象化硬件资源，为上层的应用和算法软件开发提供统一的软件接口，方便上层软件开发调用；应用软件包括信息娱乐系统的人机交互、界面设计，ADAS软件、车身控制软件等。高级别自动驾驶应用软件背后需要靠基于人工智能或深度学习的算法软件来提供支撑。亿欧智库预计，中国汽车软件市场规模将从2020年的1.85万亿元增长至2030年的3.44万亿元，年复合增长率为7%。汽车软件在整车价值中所占的比例有望在2030年达到65%，将成为未来智能驾驶汽车行业最重要的领域。软件是实现汽车网联化、自动化、电气化和共享化创新的核心推动要素《软件和信息技术服务业发展规划（2016-2020年）》提出，以数据驱动的“软件定义”正在成为融合应用的显著特征，通过软件定义硬件、软件定义存储、软件定义网络、软件定义系统等，带来更多的新产品、服务和模式创新，催生新的业态和经济增长点。软件是实现汽车网联化、自动化、电气化和共享化等创新的核心推动要素。软件颠覆百年传统汽车产业核心竞争力3%5%15%25%40%50%65%1970198019902000201020202030E占比亿欧智库：汽车软件成本占整车成本比例数据来源：亿欧智库1.852.663.4420202025E2030E市场规模（万亿元）亿欧智库：2020-2030中国汽车软件市场规模预测自动化共享化电气化网联化⚫整合第三方服务⚫通过OTA更新，更快的部署新功能⚫未来汽车的部分操作可以通过云端实现⚫内置传感器和执行器的趋势⚫对计算能力和通信的更高要求⚫对可靠性的最大化需求⚫引入新电子元器件⚫通过先进的软件算法减少能源消耗⚫通过应用软件呼叫共享出行服务和Robotaxi⚫定制化驾驶体验 软件定义，数据驱动——2021中国智能驾驶核心软件产业研究报告7软硬件架构难以适应软件定义汽车的发展需要传统汽车EE架构无法实施“软件定义”新功能在传统EE架构中，增加一个新功能，仅仅是添加一个ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元），以及电线、线束布线等，但是极大地加大了系统的复杂性，主车企集成验证更为困难。如果需要实现较为复杂的功能，则需要多个控制器同时开发完成才能进行验证，一旦其中任意一个控制器出现问题，可能导致整个功能全部失效；在传统分布式EE架构之下，ECU由不同的供应商开发，框架无法复用，无法统一，同时OTA外部开发者无法对ECU进行编程，无法由软件定义新的功能，进行硬件升级；基于传统分布式EE架构，车企只是架构的定义者，核心功能是由各个ECU完成，其软件开发工作主要是由Tier1完成，车企只做集成的工作，软件开发能力建设并不是车企的重点方向。软件颠覆百年传统汽车产业核心竞争力功能功能功能功能功能ECUECUECUECUECUECUECUECUECU功能及逻辑层硬件层网络层线束层整车拓扑层客户功能需求需求A需求B功能A功能B汽车功能以及需求功能以及功能互联电子电器类型（传感器、ECU、执行器）电子电器便以及车身网络（总线连接）连接器、PIN以及线束拓扑结构整车电子电器组建以及线束的拓扑结构线束/PINCANFlexRayCAN-FD讯号讯号讯号2020年，安波福在CES上 正 式 推 出 了 其 智 能 汽 车 架 构 设 计（SVATM），并表示该架构可以打破目前传统汽车架构的瓶颈，为下一代智能汽车提供可升级的架构空间。SVA不仅有助于打造功能丰富、高度自动化的汽车，其可持续扩展的开放平台，有助于降低车主的总拥有成本。并帮助车辆达到最严格的功能安全和网络安全标准。软件设计先进硬件高效的信号与配电系统灵活性生命周期弹性亿欧智库：安波福智能汽车架构 软件定义，数据驱动——2021中国智能驾驶核心软件产业研究报告8软硬件架构难以适应软件定义汽车的发展需要汽车EE架构从分布到集中式进阶当前，汽车电子电气架构总体呈现分布式ECU架构向域控制器EE架构发展，最后演进成中央集中式EE架构。传统汽车采用的分布式EE架构，因计算能力不足、通讯带宽不足、不便于软件升级等缺点，不能满足现阶段汽车发展的需求，EE架构升级已成为智能汽车发展的关键。新一代中央集中式EE架构是“软件定义汽车”重要的硬件基础。特斯拉Model 3通过采用算力强大的中央控制器对不同的域处理器和ECU进行统一管理，将整车的电子电气架构分为三大部分：CCM(中央计算模块)、BCM LH(左车身控制模块)、BCM RH(右车身控制模块)，其中CCM进一步整合了车上的ADAS(驾驶辅助系统)、IVI(信息娱乐系统)两大域及外部连接和车内通信系统域功能。极大缩减整车上的ECU数量，同时实现域内算力有效利用，核心计算性能大幅提升，复杂功能开发难度大幅下降。软件颠覆百年传统汽车产业核心竞争力车载电脑（车载电脑）车-云计算（车辆功能在云端）辅助计算辅助计算辅助计算模块化（每个功能独立ECU）集成式（功能集成）域融合（跨域中心控制器）集中式（域中心控制器）中央网关ECUECUECUECUECUECUECUECUECUECUECUECUDCUDCUDCUDCU中央集中式EE架构域控制EE架构分布式ECU架构特定的功能由特定的ECU控制，这种结构无法 承 受 汽 车 功 能 日 益 丰 富 的 趋 势，过 多 的ECU导致EE架构极其繁杂；引入以太网，基于不同的域划分进一步优化EE架构，进一步地，智能座舱域与智能驾驶域融合，单颗AI芯片实现车内外、融合等边缘侧计算；车载中央计算机形成，覆盖车身域、动力域、底盘域、安全域，计算芯片出现整合态势DCU 软件定义，数据驱动——2021中国智能驾驶核心软件产业研究报告9传统车企强化软硬件解耦传统软硬件高度嵌套，无法实现个性化开发和深层OTA在传统汽车中，硬件和软件的关系是强耦合状态，软件功能的实现更加依赖于硬件，简言之就是是硬件决定软件功能，并且硬件之间难以形成较强的协同性，汽车软件的可复用性和OTA升级能力整体较弱。而在软件定义汽车的共识下，车企资源向软件倾斜，软硬件解耦导致研发迭代加速。车企强化软硬件解耦，需要建立三个“能力”，即软件自研能力、系统架构能力以及SOA架构能力。目前，大部分车企已经完成了软件自研能力补充或升级，建立平台型架构体系。车企的传统开发模型正向面向软件定义汽车的开发模型升级。当前，如何快速定义整车产品，激活用