ICSxx.xxx

Txx

團體標準

T/CSAExx－2022

車控操作系統功能軟件架構及接口要求

Architectureandinterfacespecificationoffunctionsoftwarefor

vehicle-controlledoperatingsystem

（征求意見稿）

在提交反饋意見時，請將您知道的該標準所涉必要專利信息連同支持性文件一并附上。

DraftingguidelinesforcommercialgradesstandardofChinesemedicinalmaterials

2022-xx-xx發布2022-xx-xx實施

中國汽車工程學會發布

T/CSAExx－2022

車控操作系統功能軟件架構及接口要求

范圍

1

本標準說明了智能網聯汽車車控操作系統功能軟件的總體架構，并規定了功能軟件面向應用軟件

提供的針對駕駛自動化功能的配置接口、加載接口和數據交換接口要求。

本標準適用于智能網聯汽車車控操作系統功能軟件的架構和駕駛自動化功能相關的設計與開發。

2規范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T39263-2020道路車輛先進駕駛輔助系統（ADAS）術語及定義

T/CSAE234-2021智能網聯汽車線控轉向及制動系統數據接口要求

ISO23150-2021道路車輛自動駕駛功能的傳感器與數據融合單元之間的數據通信邏輯接口

（Roadvehicles-Datacommunicationbetweensensorsanddatafusionunitforautomateddrivingfunctions-

Logicalinterface）

3術語和定義

GB/T39263—2020界定的術語和定義適用于本文件。

3.1

車載智能計算基礎平臺on-boardintelligentcomputingbasicplatform

支撐智能網聯汽車駕駛自動化功能等實現的軟硬件一體化平臺，包括芯片、模組、接口等硬件以及

系統軟件和功能軟件。

3.2

車控操作系統vehicle-controlledoperatingsystem

運行于車載智能計算基礎平臺硬件及汽車電子控制單元硬件之上，支撐智能網聯汽車駕駛自動化

功能實現和安全可靠運行的軟件集合。車控操作系統由智能駕駛操作系統和安全車控操作系統組成。

3.3

智能駕駛操作系統intelligentdrivingoperatingsystem

車控操作系統（3.2）中支撐智能網聯汽車駕駛自動化功能實現的軟件集合，包括系統軟件和功能

軟件。

3.4

安全車控操作系統safetyvehicle-controlledoperatingsystem

車控操作系統（3.2）中支撐智能網聯汽車安全可靠運行的軟件集合，包括系統軟件和功能軟件。

1

T/CSAExx－2022

3.5

系統軟件systemsoftware

車控操作系統中支撐駕駛自動化功能實現的嵌入式系統運行環境的軟件集合，包括內核、虛擬化管

理和中間件。

3.6

功能軟件functionsoftware

車控操作系統中面向智能駕駛核心共性需求形成的智能駕駛共性服務軟件集合，支撐駕駛自動化

功能開發，包括數據抽象、功能軟件通用框架、智能駕駛通用模型和應用軟件接口。

3.7

接口interface

兩個功能單元之間的共享邊界，由與功能、物理互連、信號（3.9）交換和單元的其他特性相關的各

種特性定義。

3.8

邏輯接口logicalinterface

智能駕駛應用軟件開發過程中功能軟件提供的接口（3.7）,由邏輯特性定義。

注1：邏輯是接口的語義描述；

注2：不包括機械和電氣接口；

注3：本文件中的“邏輯接口”簡稱為“接口”。

3.9

信號signal

由一個或多個值組成的實體，是邏輯接口（3.8）的基本組成。信號也稱作邏輯信號。

3.10

邏輯信號組signalgroup

一組邏輯信號，信號之間具有邏輯關系并有分組名稱定義。

具有邏輯關系和分組名稱的一組邏輯信號（3.9）。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件：

ACC自適應巡航控制AdaptiveCruiseControl

APA自動泊車輔助系統AutomaticParkingAssist

API應用程序接口ApplicationProgrammingInterface

FOV視場角FieldofView

GNSS全球導航衛星系統GlobalNavigationSatelliteSystem

IMU慣性測量單元InertialMeasurementUnit

INS慣性導航系統InertialNavigationSystem

2

T/CSAExx－2022

LKA車道保持輔助系統LaneKeepingAssist

LQR線性二次調節器linearquadraticregulator

MPC模型預測控制ModelPredictiveControl

ODD運行設計域OperationalDesignDomain

OTA空中下載OvertheAir

PID比例積分導數ProportionalIntegralDerivative

RTK載波相位差分技術Real-timekinematic

SOA面向服務的架構Service-OrientedArchitecture

UPA超聲波駐車輔助傳感器UltrasonicParkingAssistant

UTM通用橫墨卡托網格系統UniversalTransverseMercatorGridSystem

5功能軟件架構

5.1總體架構

車控操作系統功能軟件架構由應用軟件接口、智能駕駛通用模型、功能軟件通用框架和數據抽象四

部分組成，架構如圖1所示。

圖1車控操作系統功能軟件架構

5.2應用軟件接口

應用軟件是用戶基于功能軟件（也包括系統軟件）提供的應用軟件接口開發的智能駕駛功能，特別

是差異化和擴展功能。應用軟件一般基于功能軟件提供的開發模板（應用開發模板）進行開發，開發模

板定義了應用所需要的通用組件及其基本的拓撲關系，組件包括傳感器、執行器、算法、應用狀態機等,

開發模板及組件通常也可以由應用開發者自行擴展定義。

應用軟件接口是基于車控操作系統的面向智能網聯汽車應用軟件開發所需要的開發接口，主要包

括配置接口、加載接口和數據交換接口。其中，配置接口主要為傳感器和執行器的適配和標定提供相應

接口；加載接口主要為開發模板及組件的加載提供相應接口，可實現自定義組件的定制化開發，以及數

據流框架的節點編排、部署和調度；數據交換接口實現應用軟件與功能軟件之間、功能軟件內部算法之

間的數據交換，應包括傳感器接口、執行器接口、自車狀態接口、地圖接口、感知融合接口、定位接口、

3

T/CSAExx－2022

預測接口、決策規劃接口和控制接口等。配置接口和加載接口具有較強的靈活性，接口的具體信號及形

式在本文件中不作規定。

注：運用應用軟件接口開發ACC功能的示例可參見附錄A。

圖2應用軟件接口示意圖

5.3智能駕駛通用模型

5.3.1一般說明

智能駕駛通用模型應提供智能駕駛所需的感知融合、定位、規劃和控制等算法以及這些算法所需外

部環境和車輛自身數據的抽象化模型，主要包含環境模型、規劃模型和控制模型。

5.3.2環境模型

環境模型提供各類感知融合和定位算法，對傳感器探測信息，車-路、車-車協同信息，以及高精地

圖先驗信息進行加工處理，提供探測、特性、對象、態勢、場景等各級語義的道路交通環境和自車狀態

信息。

5.3.3規劃模型

4

T/CSAExx－2022

規劃模型根據環境模型提供的信息、應用軟件功能配置輸入、自車狀態信息，預測未來一段時間內

的交通參與者的運動狀態，并且及時做出行為決策，為運動規劃提供行為策略和約束條件，最終輸出符

合車輛運動學和動力學約束的軌跡。

5.3.4控制模型

控制模型主要提供對常規工況和降級工況下的控制算法，其中常規工況主要針對ODD以內的動態

駕駛任務，降級工況主要針對發生系統性失效或者超出ODD以外的動態駕駛任務。控制模型應根據規

劃模型、環境模型、數據抽象、應用軟件提供的信息進行控制計算及執行輸出等。

5.4功能軟件通用框架

功能軟件通用框架包含以下數據流框架和基礎服務兩部分，其中：

a)數據流框架向下封裝不同的智能駕駛系統軟件服務，對智能駕駛通用模型中的算法和基礎服

務進行編排、部署、調度和實時運行框架。

b)基礎服務是功能軟件層共用的基本服務，為上層提供應用執行環境、配置管理、數據回傳、OTA

等服務。基礎服務主要服務于智能駕駛通用模型或功能應用，但不局限于智能駕駛。

5.5數據抽象

數據抽象是指對傳感器、執行器、自車狀態、地圖以及來V2X數據進行標準化處理，并向上層功

能和應用開發提供統一的數據接口，實現功能和應用開發與底層硬件的解耦。

數據抽象層需要通過適配將不同供應商數據轉換成本標準定義的邏輯接口。

對于符合ISO23150—2021的感知數據可以無縫接入本標準接口。

數據抽象層的執行器抽象是將規劃控制模塊輸出的控制信號轉換成T/CSAE234—2021的標準控制

信號發送到車輛的實際執行器。對于當前不符合T/CSAE234—2021標準控制信號的車型，執行器抽象

將控制信號適配到當前車輛使用的控制信號。

6配置接口要求

配置接口應包括傳感器配置接口和執行器配置接口。

傳感器配置接口可通過配置文件來配置傳感器的類型、數量，以及標定相關參數等，以配合選擇和

使用傳感器抽象。

執行器配置接口可通過配置文件來配置傳感器的類型、車型、動力系統組合或平臺代號、車身底盤

等相關參數等，以配合選擇和使用執行器抽象。

7加載接口要求

加載接口有兩種形式，一是配置文件形式，通過Yaml、ARXML、JSON等配置文件中提供的路徑

和參數等加載相應的開發模板或模板中定制開發的組件。二是API形式，開發模板或定制開發的組件

可通過本地函數形式直接被數據流框架加載。

8數據交換接口要求

5

T/CSAExx－2022

8.1一般要求

數據交換接口應至少包括數據抽象接口、感知融合接口、定位接口、預測接口、決策規劃接口和控

制接口。接口數據的傳輸即可采用發布/訂閱或者請求/響應的形式，也可采用本地函數調用的形式。

8.2接口信號定義

接口信號可分為信號和信號組兩部分。信號定義如表1所示，主要包含信號名稱（或信號組名稱）、

信號描述、數據類型、單位、取值范圍、可選必選和備注7項基本元素。

表1接口信號定義

信號名稱信號描述數據類型單位取值范圍可選/必選備注

信號（組）名稱信號（組）的定義值類型的定義數據格式N/AN/AN/A

注：信號描述在實現過程中均為參考名，并非強制要求一致。

8.3接口定義

接口應由信號和信號組組成。消息頭信號組數據格式定義見表2所示，版本號信號組數據格式定義

見表3所示，時間戳信號組數據格式定義見表4所示。

表2消息頭信號組數據格式定義

信號名稱信號描述數據類型單位取值范圍可選/必選備注

VersionID模塊版本號信號組N/AN/A必選

NumberOfValidS

有效傳感器數量整型N/AN/A必選

ervingSensors

參見附錄B

InterfaceID接口ID整型N/AN/A必選

列表清單

SequenceNumber序列號整型N/AN/A必選

TimeStamp時間戳信號組N/AN/A必選

0：正常；

1：不可用；

2：范圍受限；

枚舉

DataQualifier數字限定符N/A3：性能受限；必選

(uint8)

4：范圍和性能受限；

5：測試模式；

6：無效

0：GOOD；

枚舉

Status模塊狀態N/A1：MED；必選

(uint8)

2：FAILURE

注：信號描述在實現過程中均為參考名，并非強制要求一致。

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T/CSAExx－2022

表3版本號信號組數據格式

信號名稱信號描述數據類型單位取值范圍可選/必選備注

Major主版本號整型(uint16)N/A[0，65535]必選

Minor輔版本號整型(uint16)N/A[0，65535]必選

Patch補丁號整型(uint16)N/A[0，65535]必選

注：信號描述在實現過程中均為參考名，并非強制要求一致。

表4時間戳信號組數據格式定義

信號名稱信號描述數據類型單位取值范圍可選/必選備注

TimeStampS時間戳整秒整型（uint32）sN/A必選

TimeStampNs時間戳納秒整型（uint32）nsN/A必選

注：信號描述在實現過程中均為參考名，并非強制要求一致。

8.4數據抽象接口

8.4.1傳感器抽象接口

一般要求

傳感器抽象接口是指傳感器接入時，對原始數據、壓縮數據或感知數據進行抽象的接口。對于通用

的傳感器數據，不同級別（探測、特性、目標）的感知接口應滿足ISO23150—2021的要求，傳感器的

原始和壓縮數據接口應滿足至的要求。

攝像頭接口

.1一般要求

攝像頭一般可提供原始數據接口、壓縮數據接口和智能攝像頭接口。智能攝像頭可以提供包括不同

級別（探測、特性、目標）的感知接口。單個智能攝像頭的不同級別的感知接口（探測、特性、目標）

應符合ISO23150-2021的要求。本標準補充了攝像頭的原始和壓縮數據接口。

.2攝像頭原始數據接口

攝像頭原始數據接口要求詳見表5所示。

表5攝像頭原始數據接口

信號名稱信號描述數據類型單位取值范圍可選/必選備注

Header消息頭信號組（8.3）N/AN/A必選

CamerHeader攝像頭頭部信息信號組（附錄D.1）N/AN/A必選

SensorID攝像頭ID整型（uint8）N/A[0,255]必選

0：未知；1：前視；

SensorType攝像頭類型枚舉（uint8）N/A2：側視；3：環視；必選

4：后視

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T/CSAExx－2022

表5攝像頭原始數據接口（續）

信號名稱信號描述數據類型單位取值范圍可選/必選備注

0：未知；1：長距

（例30°）；2：中距

SensorFov攝像頭FOV枚舉（uint8）N/A（例60°）；3：短距可選

（例100°）；4：魚眼

（197°）

0：未知；1：1百萬；

SensorPixel攝像頭分辨率枚舉（uint8）像素可選

2：2百萬；3：8百萬

0：未知；1：前方；

SensorPose攝像頭安裝位置枚舉（uint8）N/A2：左側；3：右側；可選

4：后方

Height圖像的高整型（uint16）像素N/A必選

Width圖像的寬整型（uint16）像素N/A必選

對支持發時間戳的攝

攝像頭抽象發送當前像頭為必選。

SendTimeHigh整型（uint32）sN/A可選

幀的秒數此時間戳最好為拍攝

時的時間，如不能，則

建議盡可能在接近拍

攝像頭抽象發送當前

SendTimeLow整型（uint32）μsN/A可選攝時間的時刻打時間

幀的微秒數戳。

FrameType圖像表示格式整型（uint32）N/AYUV、GBR、GRAY必選

DataSize圖像數據大小整型（uint32）字節N/A必選

RawData圖像數據vector<uint8>N/AN/A必選

注：信號描述在實現過程中均為參考名，并非強制要求一致。

.3攝像頭壓縮數據接口

攝像頭壓縮數據接口要求詳見表6所示。

表6攝像頭壓縮數據接口

信號名稱信號描述數據類型單位取值范圍可選/必選備注

Header消息頭信號組（8.3）N/AN/A必選

信號組

CameraHeader攝像頭頭部信息N/AN/A必選

（附錄D.1）

SensorID攝像頭ID整型（uint8）N/A[0，255]必選

Height圖像的高整型（uint16）像素N/A必選

Width圖像的寬整型（uint16）像素N/A必選

0：未知；

2：H265幀P幀；

FrameType圖像表示格式枚舉(uint8)N/A必選

19：H265幀I幀；

0x80:JPEG

VideoFormat視頻格式整型（uint32）N/AH.265、H.264必選

8

T/CSAExx－2022

表6攝像頭壓縮數據接口（續）

信號名稱信號描述數據類型單位取值范圍可選/必選備注

攝像頭抽象發送對支持發時間戳的攝像頭為必

SendTimeHigh整型（uint32）sN/A可選

當前幀的秒數選。此時間戳最好為拍攝時的

時間，如不能，則建議盡可能

攝像頭抽象發送在接近拍攝時間的時刻打時間

SendTimeLow整型（uint32）μsN/A可選

當前幀的微秒數戳。

DataSize圖像大小整型（uint32）字節必選

RawData圖像數據vector<uint8>N/AN/A必選

注：信號描述在實現過程中均為參考名，并非強制要求一致。

毫米波雷達接口

毫米波雷達可提供目標跟蹤接口、目標檢測接口和回波消息接口。毫米波雷達的對象和探測的感知

接口應符合ISO23150-2021的規范。毫米波雷達回波接口要求詳見表7所示。

表7毫米波雷達回波接口

信號名稱信號描述數據類型單位取值范圍可選/必選備注

Header消息頭信號組（8.3）N/AN/A必選

SensorID毫米波雷達ID字符串（string）N/AN/A必選

RadarReturns回波數組信號組（附錄D.2）N/AN/A必選

注：信號描述在實現過程中均為參考名，并非強制要求一致。

激光雷達點云接口

激光雷達的探測接口詳見ISO23150-2021的規范。激光雷達點云數據接口，要求詳見表8所示。

表8激光雷達點云接口

信號名稱信號描述數據類型單位取值范圍可選/必選備注

Header消息頭信號組（8.3）N/AN/A必選

SensorID激光雷達ID整型（uint8）N/A[0，255]必選

Height點云二維結構高度整型（uint32）cmN/A必選

Width點云二維結構寬度整型（uint32）cmN/A必選

PointStep點的長度整型（uint32）字節N/A必選

RowStep行的長度整型（uint32）字節N/A必選

DataSize數據大小整型（uint32）字節N/A必選

0：存在；不存在無效點

IsDense是否有無效點布爾（bool）N/A必選

1：不存在時為真

信號組

Points解析后的點云數據N/AN/A必選

（附錄D.3.1）

9

T/CSAExx－2022

表8激光雷達點云接口（續）

信號名稱信號描述數據類型單位取值范圍可選/必選備注

RawAta原始點云數據vector<uint8>N/AN/A必選

信號組

Fields點域N/AN/A必選

（附錄D.3.2）

Encoding編碼方式字符串（string）N/AN/A必選

注：信號描述在實現過程中均為參考名，并非強制要求一致。

超聲波雷達

超聲波雷達的探測級別和特性級別接口詳見ISO23150-2021的規范。超聲波雷達回波接口應滿足表

9的要求。

表9超聲波雷達回波接口

信號名稱信號描述數據類型單位取值范圍可選/必選備注

Header消息頭信號組（8.3）N/AN/A必選

SensorID超聲波雷達ID字符串（string）N/AN/A必選

0x101：前左角;0x102：前左中;

0x103：前右中;0x104：前右角;

0x105：前左邊;0x106：前右邊;

0x201：后左角;0x202：后左中;根據實際安裝數

SensorPosition超聲波雷達位置整型（uint16）N/A可選

0x203：后右中;0x204：后右角;量和位置編碼

0x205：后左邊;0x206：后右邊;

0x301：左前側;0x302：右前側;

0x401：左后側;0x402：右后側;

SensorStatus傳感器工作狀態整型（uint8）N/A0x0：normal；0x1：Fail必選

傳感器不輸出,

Blind盲區整型（uint8）N/AN/A必選

缺省值：0

RollingCounte

消息計數器整型（uint8）N/A[0，15]必選

r

傳感器不輸出，

Confidence置信度整型（uint8）%[0，100]可選

缺省值：0

CrossDistance傳感器不輸出，

左側交叉距離整型（uint8）mN/A可選

Left缺省值：0

CrossDistance傳感器不輸出，

右側交叉距離整型（uint8）mN/A可選

Right缺省值：0

DistanceInfor超聲波雷達測距信號組

N/AN/A必選

mation信息（附錄D.4.1）

SonarinFormat超聲波雷達回波信號組

N/AN/A必選

ion信息（附錄D.4.2）

注：信號描述在實現過程中均為參考名，并非強制要求一致。

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T/CSAExx－2022

GNSS接口

GNSS接口要求詳見表10所示。

表10GNSS接口

信號名稱信號描述數據類型單位取值范圍可選/必選備注

Header消息頭信號組(8.3)N/AN/A必選

Status衛星狀態信號組（附錄D.5）N/AN/A必選

Latitude緯度信息浮點數（float64）deg[-90，90]必選

Longitude經度信息浮點數（float64）deg[-180，180]必選

UTMPositionUTM坐標位置數據組（表C.4）N/AN/A必選

UTMZoneNumberUTM區號整型（int32）N/AN/A必選

UTMZoneCharacteristicUTM區特性整型（uint8）N/AN/A必選

Attitude三軸姿態數據組（表C.4）N/AN/A必選

LinearVelocity線速度信息數據組（表C.4）N/AN/A必選

Time時間浮點數（float64）sN/A必選

StandardDeviation

位置標準差數據組（表C.4）N/AN/A必選

Position

0：未知；

1：近似協方差；

PositionCovarianceType位置協方差類型枚舉（unit8）N/A必選

2：對角協方差；

3：已知協方差。

VelocityStandarddeviatio

速度標準差數據組（表C.4）m/s2N/A必選

n

AttitudeStandard

姿態標準差數據組（表C.4）N/AN/A必選

Deviation

SatellitesUseNumber使用衛星數整型（int3