什麼是軟體定義車輛？
軟體定義車輛的定義
軟體定義車輛 (SDV) 是一種 其功能和行為主要由軟體而非硬體決定的車輛。與圍繞機械框架打造的傳統汽車不同，SDV 使用軟體來實現車輛功能。
軟體定義汽車 (SDV) 正在改變汽車產業設計、開發、製造和支援車輛的方式。就像手機轉變為智慧型手機的技術演進一樣，SDV 也將透過持續的軟體更新不斷發展和改進。這種轉變代表著汽車產業的一大進步，為諸如 自動駕駛汽車 (AV) 等進一步的技術發展鋪平了道路。
目錄
軟體定義車輛的主要元件與架構
傳統車輛仰賴複雜的電子控制單元 (ECU) 網路，以實現停車感測器或儀表板警示等功能。這些碎片化的系統 — 每個系統都有自己的硬體和韌體 — 使得整合和更新變得困難。
軟體定義車輛將運算能力整合到集中式和區域式架構中，大幅減少了 ECU 數量，並增強了與雲端服務的連線能力。
軟體層
軟體層是軟體定義車輛的核心，賦能管理和控制車輛功能的各種系統。關鍵軟體層元件包括：
- 嵌入式作業系統 (OS) 猶如 SDV 的大腦，管理從關鍵功能到一般運作的所有事務。
- 中介軟體 促進應用程式與作業系統之間的通訊和資料交換。
- 應用提供駕駛和乘客體驗。例如：先進駕駛輔助系統 (ADAS)、導航、車載資訊娛樂系統和車輛連線功能。
硬體層
雖然軟體在軟體定義車輛 (SDV) 中扮演核心角色，但強大的硬體對於車輛的基本運作至關重要。硬體包括但不限於以下項目：
- 引擎、變速箱及其他動力傳動系統元件
- 感測器，包括攝影機和雷達，以及管理各種電氣系統的電子控制單元 (ECU)。
- 底盤、懸吊和其他車身零組件
高效能運算系統對於處理感測器收集的大量資料以及執行軟體應用程式而言是不可或缺的。
整體架構
軟體定義車輛架構超越實體車輛，包括以下內容：
- 電信設備與連線能力可實現車輛與雲端之間的即時資料交換。
- 車輛製造商的伺服器可儲存車輛資料、管理軟體更新，並提供關鍵備份功能。
- 周邊基礎設施，包括路邊單元和智慧城市系統，與車輛互動以提供資料或功能。
軟體定義車輛的優勢與挑戰
從傳統硬體導向車輛轉向軟體定義車輛，以及促成這項進步的技術，帶來了令人振奮的優勢和嚴峻的挑戰。儘管 SDV 代表了產業的一大躍進，但克服這些挑戰對於確保這項技術擁有安全、可靠且值得信賴的未來至關重要。
SDV 優勢
- 提升效能與效率：軟體可持續監測引擎參數、提升燃油或電池組效率，並最佳化駕駛動態。
- 提升安全性：搭載精密軟體的 ADAS 可在危急情況下更快反應，進而提升道路安全性。
- 個人化體驗：軟體可根據個人偏好調整駕駛體驗，包括客製化儀表板、環境照明以及為駕駛或乘客提供的車載資訊娛樂系統。
- 預測性維護：軟體可監測車輛健康狀況，並在潛在問題演變成重大故障之前進行預測，為車主節省時間和金錢。
SDV 挑戰
- 軟體複雜性：管理軟體定義車輛 (SDV) 所需的程式碼數量龐大，這增加了錯誤和漏洞的風險。
- 網路安全威脅：隨著軟體定義車輛 (SDV) 變得更具連網能力且以軟體為中心，網路安全隨著每個新增的介面而變得更加複雜。強固的網路安全措施對於保護車輛免受網路攻擊至關重要。
- 壓縮的開發週期：傳統的四到五年車輛開發週期將轉變為持續開發和更短的發布週期，以跟上日益激烈的競爭。
- 資料隱私疑慮：軟體定義車輛 (SDV) 收集的大量資料引發了資料隱私疑慮。需要明確的法規和強大的資料安全實務，以確保使用者信任。
實施軟體定義車輛
儘管軟體定義車輛 (SDV) 承諾可降低系統複雜性並提供更大的靈活性，但它們也帶來了新的挑戰，包括壓縮的開發週期、擴大的網路安全攻擊面，以及供應商和技術合作夥伴之間需要更緊密的協調。
Keysight 白皮書探討了軟體定義車輛 (SDV) 的技術演進，詳細說明了向區域運算架構、服務導向的軟體框架以及無線 (OTA) 更新機制的轉變。它進一步探討了 DevOps、DevSecOps 和模組化設計方法如何協助應對加速的時程，同時強調了對更深入的軟體專業知識以及現代化設計、開發和測試方法的需求。
軟體定義車輛的優勢
安全與保全功能
軟體定義車輛透過啟用空中下載 (OTA) 更新來增強安全性和防護，這些更新透過軟體而非實體召回車輛來提供安全改進和錯誤修復。軟體定義車輛還透過收集來自各種感測器的資料來提供資料驅動的洞察，以改進碰撞避免或循跡控制等安全功能。
強大的網路安全對於建立公眾信任和推廣至關重要。關鍵的安全功能，例如自動緊急煞車 (AEB)，可以與資訊娛樂系統等非必要功能隔離，從而降低駭客攻擊影響核心安全功能的風險。安全的作業系統、通訊協定和雲端平台透過即時威脅偵測和持續的安全更新，進一步強化保護。
整體而言，SDV 提供更具彈性且更具韌性的架構，以提升 車輛安全 與防護，為更安全的道路鋪路。
車輛性能與效率
軟體定義車輛透過智慧軟體提供更優異的性能和效率，該軟體可持續監控和優化馬達、變速箱和其他系統，以實現更快的加速、更平穩的操控，並可能提高功率輸出。OEM 廠商可以發布遠端調校更新，以優化不同駕駛條件下的性能，或透過軟體更新來提升功率。駕駛員可受益於個人化軟體設定檔，該設定檔可調整車輛設定，以實現更好的燃油經濟性、更具運動感的操控或整體性能。
SDV 透過分析駕駛模式和路況來優化燃油消耗，或透過更智慧的電池管理來延長 電動車 的續航里程，從而提升車輛效率。預測性維護利用感測器資料在故障發生前識別潛在問題，從而減少停機時間。透過將功能從硬體轉移到軟體，SDV 還可以減少實體元件的數量，降低車輛重量並提高效率。SDV 將車輛轉變為可適應的系統，在其整個生命週期中都能針對更好的性能和效率進行微調。
自駕車輛與運輸系統
軟體定義車輛預計將在推動自動駕駛車輛和重塑交通系統方面發揮重要作用。透過將創新從硬體轉移到軟體，軟體定義車輛 (SDV) 可加速車輛系統的開發週期，並透過軟體更新快速迭代自動駕駛演算法，加速實現 SAE Level 4 和 5 自動駕駛車輛。模組化軟體架構使汽車製造商能夠在相同的硬體平台上提供從輔助駕駛到完全自動駕駛的可擴展功能，以滿足不同地區的多元消費者需求和安全法規。
軟體定義車輛也能夠改變整個交通系統。隨選行動服務，包括叫車和共享汽車服務，可以利用 SDV 軟體來管理車隊、優化路線並個人化使用者體驗。配備車輛對車輛 (V2V) 或車輛對基礎設施 (V2I) 軟體的自動駕駛車輛可以與其環境通訊，以改善交通流量、減少壅塞並縮短通勤時間。這些進步支持從汽車擁有權轉向 行動服務 (MaaS)，實現新的商業模式，例如車輛訂閱、基於使用量的保險和其他創新的交通服務。
軟體定義車輛的歷史與未來展望
軟體定義車輛的概念並非全新，但它在 2010 年代開始受到關注。隨著車輛穩定地整合更多軟體，從引擎管理到基本資訊娛樂系統，這些進展為今日的 SDV 模型奠定了基礎。
特斯拉常被認為是透過無線 (OTA) 軟體更新，普及軟體定義汽車 (SDV) 概念的先驅。儘管特斯拉可能是領跑者，但整個產業的汽車製造商正快速發展 SDV 策略，以跟上消費者對持續功能增強的需求。隨著 SDV 的演進，它們預計將在汽車產業的廣泛轉型中扮演核心角色。
產業趨勢與技術進展
SDV 生態系統由創新和協作驅動。OEM 廠商正在擴展其軟體開發，並與 Amazon 和 Google 等技術領導者建立合作夥伴關係。與 NVIDIA 和 Qualcomm 等晶片製造商的合作，正在為更進階的駕駛輔助系統 (ADAS) 提供處理能力。
對軟體的更強烈關注促進了不同車型之間更標準化的硬體平台，簡化了開發流程並加速了軟體創新。雲端連線實現了即時交通更新和遠端診斷等功能，而人工智慧 (AI) 正在增強 ADAS、個人化車載體驗，甚至支援 SAE Level 4 和 Level 5 自動駕駛車輛的進展。
未來發展與創新
軟體定義車輛的未來承諾持續創新，包括：
- 進階個人化：車輛可透過軟體和生物辨識技術，根據駕駛人偏好調整座椅設定、溫度、資訊娛樂系統和路線建議。
- 預測性維護：持續的系統監測使車輛能夠及早發現問題並主動建議維修服務。
- 車聯網 (V2X) 通訊：與其他車輛、交通號誌和基礎設施的即時互動，可改善交通流量、安全性並最佳化路線。
- 強化網路安全性：加密、入侵偵測和安全通訊的進步，可保護 SDV。
- 行動服務 (MaaS)：SDV 可支援從汽車擁有權轉變為隨選行動服務，實現個人化、訂閱制的交通運輸。
這些發展讓我們得以一窺 SDV 的未來。隨著軟體技術的發展，新功能將不斷湧現，從根本上改變車輛的設計、操作和使用者體驗。
Keysight 適用於軟體定義車輛的解決方案
Keysight 在軟體定義車輛開發中的角色
轉向 SDV 標誌著車輛設計從硬體導向轉變為軟體驅動，實現了持續更新、提升效能、個人化體驗以及整合 ADAS。整個開發流程中的持續驗證，稱為 TestOps，是這項轉變的關鍵環節。對這些複雜系統進行嚴格測試對於驗證其安全性至關重要，並將決定自動駕駛車輛 (AV) 是否足夠安全上路。
Keysight 與 SDV 開發人員合作，提供測試和驗證這些新一代車輛核心軟體的解決方案。Keysight 提供：
- 專為 SDV 設計的測試與驗證解決方案
- 用於 ADAS 和自動駕駛測試的複雜交通場景和駕駛條件模擬
- OTA 和 V2X 通訊測試
- 網路安全測試與專業知識，可協助汽車製造商識別並解決其車輛軟體中的漏洞。
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軟體定義車輛 – 常見問題
軟體定義車輛提供了提升性能和效率、改善車輛和道路安全、不斷演進的車輛功能、更個人化的駕駛體驗以及預測性維護的機會。隨著車輛變得更加軟體驅動，更多的功能可以在車輛的生命週期中實現，而無需在生產時最終確定。
開發和實施軟體定義車輛的挑戰包括龐大的軟體數量和複雜性、網路安全威脅、資料隱私問題、轉向模組化硬體和軟體，以及勞動力中的技術專業知識差距。其中許多挑戰目前正在解決中，預計不會阻礙 SDV 的發展。
軟體定義車輛正在改變汽車產業處理車輛設計、開發、製造和支援的方式。傳統車輛提供有限的功能和特性，而軟體定義車輛則透過持續的軟體更新不斷演進並保持適應性。這種軟體驅動的轉變被視為汽車產業的重大演進，為諸如自動駕駛車輛等進一步的技術進步鋪平了道路。
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