导航集成ADAS和信息娱乐系统的混合关键要求

作者：Laura Dolan

信息娱乐设计比以往任何时候都更加重要，因为自动驾驶汽车功能被集成到显示器中，以使驾驶员和乘客不断了解周围环境。

仪表板已经从标准的 AM/FM 收音机和温度控制走了很长一段路。驾驶员现在可以看到巨大的信息娱乐屏幕，这些屏幕不仅显示娱乐和舒适设置，还显示 ADAS 系统生成的安全信息。

信息娱乐显示器多年来一直是备用摄像头视频流的所在地，随着车辆变得更加自主，我们可以期待在该空间中找到更多与安全相关的信息。同时，随着自动驾驶汽车功能允许驾驶员和乘客越来越多地将注意力集中在道路以外的事物上，信息娱乐系统将成为人类认知的焦点——无论是安全关键还是非安全关键交互。

“虽然信息娱乐系统传统上是为快速交互而构建的，但干扰最小，但开发人员现在可以自由地专注于系统的其他方面，例如更丰富、更详细的功能集和更多娱乐选项等，”Daniel Sisco 说，瑞萨电子株式会社汽车先进系统创新部总监。“这将影响安装哪些第三方应用程序、HMI 设计和信息娱乐应用程序的‘密度’。”

“随着车辆从 1 级和 2 级自动驾驶过渡到 3 级及以上自动驾驶，驾驶员能够并鼓励他们安全地将时间花在其他地方。以前被最小化、降低优先级或限制的信息娱乐功能变得更加突出，”他继续说道。“例如，考虑为乘客和驾驶员提供车载娱乐或在驾驶时使用高度交互的地图等。将安全评级功能集成到信息娱乐空间意味着车辆系统和软件架构必须适应混合的安全级别。 ”

管理程序保持操作在他们的通道中

汽车数字驾驶舱市场与信息娱乐领域中越来越多的多种混合关键性工作负载相似。这就是集群、连接性和多显示器利用更强大的硬件和虚拟化技术的地方。通过使用虚拟化技术，多个驾驶舱功能可以由同一个处理器供电，但相互隔离，以便多个操作系统能够同时运行，同时保持免受来自其他环境的故障、错误或崩溃的影响。

图 1.与数字驾驶舱一样，混合关键信息娱乐系统可以利用虚拟化和管理程序技术从同一个物理多核处理器并行运行多个操作系统和应用程序。

随着越来越多的自动驾驶功能与信息娱乐系统集成，将需要类似的方法。但是，虽然像仪表盘这样的系统更容易与相机和 IVI 软件分离，但自动驾驶功能需要更深层次的集成。为了跟上汽车系统设计中硬件整合的趋势，实施管理程序可能是答案。

“管理程序的优势在于它们允许每个应用程序拥有自己的操作系统，但共享 SoC 和存储。即使在存储内部，也会有物理分区，”Western Digital 嵌入式和集成解决方案总监 Russell Ruben 说。“通过每个应用程序对存储进行分区，它可以防止来自一个应用程序的数据与另一个应用程序共享，因此提供了一种类似于它们是单独的存储设备的安全解决方案。”

“一个例子是在管理程序环境中用于支持 IVI、数字仪表盘、HUD、AR/VR 等的存储，”Ruben 继续说道。“此外，随着车辆变得更加自主并采用 Gb 以太网在汽车周围传输数据，对性能的需求将急剧增加（参见边栏）。自动驾驶汽车需要对计算机视觉算法、软件应用程序和其他数据进行快速数据访问，以做出即时、实时的决策。”

对于信息娱乐，性能并不是什么大问题。在信息娱乐的存储要求方面，读取性能、数据保留和耐温性更为重要。但是，将这些数据（在这种情况下通常是地图数据）保存在本地而不是在云中仍然很重要，因为连接并不总是可用的。

为支持先进的混合关键信息娱乐系统所需的性能，瑞萨电子的 R-Car M3 和 H3 SoC 为多个应用内核提供了实时锁步控制器。据 Sisco 称，这些设备已经被设计成数字驾驶舱，以支持类似的要求，而且高度集成的 IVI 系统设计即将出现。

“瑞萨电子 R-Car M3 和 H3 SoC 为信息娱乐解决方案提供了一种流行且有效的组合，”Sisco 说。“公司的硬件外围设备和包括安全级虚拟化系统在内的第三方组件的组合使公司能够在单个 R-Car SoC 上支持安全级和非安全级功能。”

信息娱乐图形用户界面设计

图形用户界面 （GUI） 可能是信息娱乐堆栈中最重要的技术，尤其是在自动和半自动车辆用例中涉及安全功能的情况下。在开发信息娱乐用户界面（UI） 时，许多工程师都精通设计高度可用且引人入胜的界面。但随着更多功能集成到单个硬件平台上，他们还必须开发足够安全、可靠和高效的解决方案，以便在单个嵌入式处理器上运行。

“汽车在建立具有成本效益和安全的开发方法方面仍处于起步阶段，”DiSTI UX/UI 技术副总裁 Christopher P. Giordano 说。“你的车现在基本上是一台带轮子的电脑。如果您的网站在您的办公室崩溃，没有人会死亡。如果您汽车的计算机在路上崩溃，那可能是灾难性的。因此，这项工作职能一直在发生变化。”

“我们主要在集群和 HUD 空间中看到安全关键要求。然而，我们已经看到一些要求也潜入了 IVI，特别是当它与运行多个显示器的单个系统有关时，”Giordano 继续说道。“我们希望作为最佳实践的目标是找到一种方法，让 UX/UI 设计团队与实施工程师协同工作，两全其美。这样，您可以获得一个高效的开发工作流程，OEM 和供应商可以非常快速地对其进行迭代。

“我们向开发人员推荐的另一个功能是利用已经存在的知识，”他说。“虽然航空电子设备的开发过程在强制第三方独立审查的情况下要严格得多，但汽车 OEM 可以从该开发过程中汲取经验，并根据 ISO 26262 标准加以利用，该标准仍然相对开放。”

DiSTI 的 GL Studio GUI 开发工具甚至在 GPU 出现之前就支持 3D 功能，因此，它的设计目的是安全、可靠和高效，足以满足一系列嵌入式硬件目标。然而，今天，该公司在 GL Studio 环境中引入了一个新的状态机，它允许所有技能水平的用户利用易于使用的基于块的编程来创建引人入胜的 UI。

展望未来

随着驾驶系统变得更加自动化，IVI 系统将超越方向盘成为车辆内的主要用户界面。很快，我们所记得的标准仪表板在不久的将来可能会变得面目全非，从而使汽车购物成为一种截然不同的体验。