《车控操作系统功能软件架构及接口要求》

ICSxx.xxx

Txx

团体标准

T/CSAExx－2022

车控操作系统功能软件架构及接口要求

Architectureandinterfacespecificationoffunctionsoftwarefor

vehicle-controlledoperatingsystem

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的该标准所涉必要专利信息连同支持性文件一并附上。

DraftingguidelinesforcommercialgradesstandardofChinesemedicinalmaterials

2022-xx-xx发布2022-xx-xx实施

中国汽车工程学会发布

T/CSAExx－2022

车控操作系统功能软件架构及接口要求

范围

1

本标准说明了智能网联汽车车控操作系统功能软件的总体架构，并规定了功能软件面向应用软件

提供的针对驾驶自动化功能的配置接口、加载接口和数据交换接口要求。

本标准适用于智能网联汽车车控操作系统功能软件的架构和驾驶自动化功能相关的设计与开发。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T39263-2020道路车辆先进驾驶辅助系统（ADAS）术语及定义

T/CSAE234-2021智能网联汽车线控转向及制动系统数据接口要求

ISO23150-2021道路车辆自动驾驶功能的传感器与数据融合单元之间的数据通信逻辑接口

（Roadvehicles-Datacommunicationbetweensensorsanddatafusionunitforautomateddrivingfunctions-

Logicalinterface）

3术语和定义

GB/T39263—2020界定的术语和定义适用于本文件。

3.1

车载智能计算基础平台on-boardintelligentcomputingbasicplatform

支撑智能网联汽车驾驶自动化功能等实现的软硬件一体化平台，包括芯片、模组、接口等硬件以及

系统软件和功能软件。

3.2

车控操作系统vehicle-controlledoperatingsystem

运行于车载智能计算基础平台硬件及汽车电子控制单元硬件之上，支撑智能网联汽车驾驶自动化

功能实现和安全可靠运行的软件集合。车控操作系统由智能驾驶操作系统和安全车控操作系统组成。

3.3

智能驾驶操作系统intelligentdrivingoperatingsystem

车控操作系统（3.2）中支撑智能网联汽车驾驶自动化功能实现的软件集合，包括系统软件和功能

软件。

3.4

安全车控操作系统safetyvehicle-controlledoperatingsystem

车控操作系统（3.2）中支撑智能网联汽车安全可靠运行的软件集合，包括系统软件和功能软件。

1

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3.5

系统软件systemsoftware

车控操作系统中支撑驾驶自动化功能实现的嵌入式系统运行环境的软件集合，包括内核、虚拟化管

理和中间件。

3.6

功能软件functionsoftware

车控操作系统中面向智能驾驶核心共性需求形成的智能驾驶共性服务软件集合，支撑驾驶自动化

功能开发，包括数据抽象、功能软件通用框架、智能驾驶通用模型和应用软件接口。

3.7

接口interface

两个功能单元之间的共享边界，由与功能、物理互连、信号（3.9）交换和单元的其他特性相关的各

种特性定义。

3.8

逻辑接口logicalinterface

智能驾驶应用软件开发过程中功能软件提供的接口（3.7）,由逻辑特性定义。

注1：逻辑是接口的语义描述；

注2：不包括机械和电气接口；

注3：本文件中的“逻辑接口”简称为“接口”。

3.9

信号signal

由一个或多个值组成的实体，是逻辑接口（3.8）的基本组成。信号也称作逻辑信号。

3.10

逻辑信号组signalgroup

一组逻辑信号，信号之间具有逻辑关系并有分组名称定义。

具有逻辑关系和分组名称的一组逻辑信号（3.9）。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件：

ACC自适应巡航控制AdaptiveCruiseControl

APA自动泊车辅助系统AutomaticParkingAssist

API应用程序接口ApplicationProgrammingInterface

FOV视场角FieldofView

GNSS全球导航卫星系统GlobalNavigationSatelliteSystem

IMU惯性测量单元InertialMeasurementUnit

INS惯性导航系统InertialNavigationSystem

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LKA车道保持辅助系统LaneKeepingAssist

LQR线性二次调节器linearquadraticregulator

MPC模型预测控制ModelPredictiveControl

ODD运行设计域OperationalDesignDomain

OTA空中下载OvertheAir

PID比例积分导数ProportionalIntegralDerivative

RTK载波相位差分技术Real-timekinematic

SOA面向服务的架构Service-OrientedArchitecture

UPA超声波驻车辅助传感器UltrasonicParkingAssistant

UTM通用横墨卡托网格系统UniversalTransverseMercatorGridSystem

5功能软件架构

5.1总体架构

车控操作系统功能软件架构由应用软件接口、智能驾驶通用模型、功能软件通用框架和数据抽象四

部分组成，架构如图1所示。

图1车控操作系统功能软件架构

5.2应用软件接口

应用软件是用户基于功能软件（也包括系统软件）提供的应用软件接口开发的智能驾驶功能，特别

是差异化和扩展功能。应用软件一般基于功能软件提供的开发模板（应用开发模板）进行开发，开发模

板定义了应用所需要的通用组件及其基本的拓扑关系，组件包括传感器、执行器、算法、应用状态机等,

开发模板及组件通常也可以由应用开发者自行扩展定义。

应用软件接口是基于车控操作系统的面向智能网联汽车应用软件开发所需要的开发接口，主要包

括配置接口、加载接口和数据交换接口。其中，配置接口主要为传感器和执行器的适配和标定提供相应

接口；加载接口主要为开发模板及组件的加载提供相应接口，可实现自定义组件的定制化开发，以及数

据流框架的节点编排、部署和调度；数据交换接口实现应用软件与功能软件之间、功能软件内部算法之

间的数据交换，应包括传感器接口、执行器接口、自车状态接口、地图接口、感知融合接口、定位接口、

3

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预测接口、决策规划接口和控制接口等。配置接口和加载接口具有较强的灵活性，接口的具体信号及形

式在本文件中不作规定。

注：运用应用软件接口开发ACC功能的示例可参见附录A。

图2应用软件接口示意图

5.3智能驾驶通用模型

5.3.1一般说明

智能驾驶通用模型应提供智能驾驶所需的感知融合、定位、规划和控制等算法以及这些算法所需外

部环境和车辆自身数据的抽象化模型，主要包含环境模型、规划模型和控制模型。

5.3.2环境模型

环境模型提供各类感知融合和定位算法，对传感器探测信息，车-路、车-车协同信息，以及高精地

图先验信息进行加工处理，提供探测、特性、对象、态势、场景等各级语义的道路交通环境和自车状态

信息。

5.3.3规划模型

4

T/CSAExx－2022

规划模型根据环境模型提供的信息、应用软件功能配置输入、自车状态信息，预测未来一段时间内

的交通参与者的运动状态，并且及时做出行为决策，为运动规划提供行为策略和约束条件，最终输出符

合车辆运动学和动力学约束的轨迹。

5.3.4控制模型

控制模型主要提供对常规工况和降级工况下的控制算法，其中常规工况主要针对ODD以内的动态

驾驶任务，降级工况主要针对发生系统性失效或者超出ODD以外的动态驾驶任务。控制模型应根据规

划模型、环境模型、数据抽象、应用软件提供的信息进行控制计算及执行输出等。

5.4功能软件通用框架

功能软件通用框架包含以下数据流框架和基础服务两部分，其中：

a)数据流框架向下封装不同的智能驾驶系统软件服务，对智能驾驶通用模型中的算法和基础服

务进行编排、部署、调度和实时运行框架。

b)基础服务是功能软件层共用的基本服务，为上层提供应用执行环境、配置管理、数据回传、OTA

等服务。基础服务主要服务于智能驾驶通用模型或功能应用，但不局限于智能驾驶。

5.5数据抽象

数据抽象是指对传感器、执行器、自车状态、地图以及来V2X数据进行标准化处理，并向上层功

能和应用开发提供统一的数据接口，实现功能和应用开发与底层硬件的解耦。

数据抽象层需要通过适配将不同供应商数据转换成本标准定义的逻辑接口。

对于符合ISO23150—2021的感知数据可以无缝接入本标准接口。

数据抽象层的执行器抽象是将规划控制模块输出的控制信号转换成T/CSAE234—2021的标准控制

信号发送到车辆的实际执行器。对于当前不符合T/CSAE234—2021标准控制信号的车型，执行器抽象

将控制信号适配到当前车辆使用的控制信号。

6配置接口要求

配置接口应包括传感器配置接口和执行器配置接口。

传感器配置接口可通过配置文件来配置传感器的类型、数量，以及标定相关参数等，以配合选择和

使用传感器抽象。

执行器配置接口可通过配置文件来配置传感器的类型、车型、动力系统组合或平台代号、车身底盘

等相关参数等，以配合选择和使用执行器抽象。

7加载接口要求

加载接口有两种形式，一是配置文件形式，通过Yaml、ARXML、JSON等配置文件中提供的路径

和参数等加载相应的开发模板或模板中定制开发的组件。二是API形式，开发模板或定制开发的组件

可通过本地函数形式直接被数据流框架加载。

8数据交换接口要求

5

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8.1一般要求

数据交换接口应至少包括数据抽象接口、感知融合接口、定位接口、预测接口、决策规划接口和控

制接口。接口数据的传输即可采用发布/订阅或者请求/响应的形式，也可采用本地函数调用的形式。

8.2接口信号定义

接口信号可分为信号和信号组两部分。信号定义如表1所示，主要包含信号名称（或信号组名称）、

信号描述、数据类型、单位、取值范围、可选必选和备注7项基本元素。

表1接口信号定义

信号名称信号描述数据类型单位取值范围可选/必选备注

信号（组）名称信号（组）的定义值类型的定义数据格式N/AN/AN/A

注：信号描述在实现过程中均为参考名，并非强制要求一致。

8.3接口定义

接口应由信号和信号组组成。消息头信号组数据格式定义见表2所示，版本号信号组数据格式定义

见表3所示，时间戳信号组数据格式定义见表4所示。

表2消息头信号组数据格式定义

信号名称信号描述数据类型单位取值范围可选/必选备注

VersionID模块版本号信号组N/AN/A必选

NumberOfValidS

有效传感器数量整型N/AN/A必选

ervingSensors

参见附录B

InterfaceID接口ID整型N/AN/A必选

列表清单

SequenceNumber序列号整型N/AN/A必选

TimeStamp时间戳信号组N/AN/A必选

0：正常；

1：不可用；

2：范围受限；

枚举

DataQualifier数字限定符N/A3：性能受限；必选

(uint8)

4：范围和性能受限；

5：测试模式；

6：无效

0：GOOD；

枚举

Status模块状态N/A1：MED；必选

(uint8)

2：FAILURE

注：信号描述在实现过程中均为参考名，并非强制要求一致。

6

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表3版本号信号组数据格式

信号名称信号描述数据类型单位取值范围可选/必选备注

Major主版本号整型(uint16)N/A[0，65535]必选

Minor辅版本号整型(uint16)N/A[0，65535]必选

Patch补丁号整型(uint16)N/A[0，65535]必选

注：信号描述在实现过程中均为参考名，并非强制要求一致。

表4时间戳信号组数据格式定义

信号名称信号描述数据类型单位取值范围可选/必选备注

TimeStampS时间戳整秒整型（uint32）sN/A必选

TimeStampNs时间戳纳秒整型（uint32）nsN/A必选

注：信号描述在实现过程中均为参考名，并非强制要求一致。

8.4数据抽象接口

8.4.1传感器抽象接口

一般要求

传感器抽象接口是指传感器接入时，对原始数据、压缩数据或感知数据进行抽象的接口。对于通用

的传感器数据，不同级别（探测、特性、目标）的感知接口应满足ISO23150—2021的要求，传感器的

原始和压缩数据接口应满足至的要求。

摄像头接口

.1一般要求

摄像头一般可提供原始数据接口、压缩数据接口和智能摄像头接口。智能摄像头可以提供包括不同

级别（探测、特性、目标）的感知接口。单个智能摄像头的不同级别的感知接口（探测、特性、目标）

应符合ISO23150-2021的要求。本标准补充了摄像头的原始和压缩数据接口。

.2摄像头原始数据接口

摄像头原始数据接口要求详见表5所示。

表5摄像头原始数据接口

信号名称信号描述数据类型单位取值范围可选/必选备注

Header消息头信号组（8.3）N/AN/A必选

CamerHeader摄像头头部信息信号组（附录D.1）N/AN/A必选

SensorID摄像头ID整型（uint8）N/A[0,255]必选

0：未知；1：前视；

SensorType摄像头类型枚举（uint8）N/A2：侧视；3：环视；必选

4：后视

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表5摄像头原始数据接口（续）

信号名称信号描述数据类型单位取值范围可选/必选备注

0：未知；1：长距

（例30°）；2：中距

SensorFov摄像头FOV枚举（uint8）N/A（例60°）；3：短距可选

（例100°）；4：鱼眼

（197°）

0：未知；1：1百万；

SensorPixel摄像头分辨率枚举（uint8）像素可选

2：2百万；3：8百万

0：未知；1：前方；

SensorPose摄像头安装位置枚举（uint8）N/A2：左侧；3：右侧；可选

4：后方

Height图像的高整型（uint16）像素N/A必选

Width图像的宽整型（uint16）像素N/A必选

对支持发时间戳的摄

摄像头抽象发送当前像头为必选。

SendTimeHigh整型（uint32）sN/A可选

帧的秒数此时间戳最好为拍摄

时的时间，如不能，则

建议尽可能在接近拍

摄像头抽象发送当前

SendTimeLow整型（uint32）μsN/A可选摄时间的时刻打时间

帧的微秒数戳。

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

DataSize图像数据大小整型（uint32）字节N/A必选

RawData图像数据vector<uint8>N/AN/A必选

注：信号描述在实现过程中均为参考名，并非强制要求一致。

.3摄像头压缩数据接口

摄像头压缩数据接口要求详见表6所示。

表6摄像头压缩数据接口

信号名称信号描述数据类型单位取值范围可选/必选备注

Header消息头信号组（8.3）N/AN/A必选

信号组

CameraHeader摄像头头部信息N/AN/A必选

（附录D.1）

SensorID摄像头ID整型（uint8）N/A[0，255]必选

Height图像的高整型（uint16）像素N/A必选

Width图像的宽整型（uint16）像素N/A必选

0：未知；

2：H265帧P帧；

FrameType图像表示格式枚举(uint8)N/A必选

19：H265帧I帧；

0x80:JPEG

VideoFormat视频格式整型（uint32）N/AH.265、H.264必选

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表6摄像头压缩数据接口（续）

信号名称信号描述数据类型单位取值范围可选/必选备注

摄像头抽象发送对支持发时间戳的摄像头为必

SendTimeHigh整型（uint32）sN/A可选

当前帧的秒数选。此时间戳最好为拍摄时的

时间，如不能，则建议尽可能

摄像头抽象发送在接近拍摄时间的时刻打时间

SendTimeLow整型（uint32）μsN/A可选

当前帧的微秒数戳。

DataSize图像大小整型（uint32）字节必选

RawData图像数据vector<uint8>N/AN/A必选

注：信号描述在实现过程中均为参考名，并非强制要求一致。

毫米波雷达接口

毫米波雷达可提供目标跟踪接口、目标检测接口和回波消息接口。毫米波雷达的对象和探测的感知

接口应符合ISO23150-2021的规范。毫米波雷达回波接口要求详见表7所示。

表7毫米波雷达回波接口

信号名称信号描述数据类型单位取值范围可选/必选备注

Header消息头信号组（8.3）N/AN/A必选

SensorID毫米波雷达ID字符串（string）N/AN/A必选

RadarReturns回波数组信号组（附录D.2）N/AN/A必选

注：信号描述在实现过程中均为参考名，并非强制要求一致。

激光雷达点云接口

激光雷达的探测接口详见ISO23150-2021的规范。激光雷达点云数据接口，要求详见表8所示。

表8激光雷达点云接口

信号名称信号描述数据类型单位取值范围可选/必选备注

Header消息头信号组（8.3）N/AN/A必选

SensorID激光雷达ID整型（uint8）N/A[0，255]必选

Height点云二维结构高度整型（uint32）cmN/A必选

Width点云二维结构宽度整型（uint32）cmN/A必选

PointStep点的长度整型（uint32）字节N/A必选

RowStep行的长度整型（uint32）字节N/A必选

DataSize数据大小整型（uint32）字节N/A必选

0：存在；不存在无效点

IsDense是否有无效点布尔（bool）N/A必选

1：不存在时为真

信号组

Points解析后的点云数据N/AN/A必选

（附录D.3.1）

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表8激光雷达点云接口（续）

信号名称信号描述数据类型单位取值范围可选/必选备注

RawAta原始点云数据vector<uint8>N/AN/A必选

信号组

Fields点域N/AN/A必选

（附录D.3.2）

Encoding编码方式字符串（string）N/AN/A必选

注：信号描述在实现过程中均为参考名，并非强制要求一致。

超声波雷达

超声波雷达的探测级别和特性级别接口详见ISO23150-2021的规范。超声波雷达回波接口应满足表

9的要求。

表9超声波雷达回波接口

信号名称信号描述数据类型单位取值范围可选/必选备注

Header消息头信号组（8.3）N/AN/A必选

SensorID超声波雷达ID字符串（string）N/AN/A必选

0x101：前左角;0x102：前左中;

0x103：前右中;0x104：前右角;

0x105：前左边;0x106：前右边;

0x201：后左角;0x202：后左中;根据实际安装数

SensorPosition超声波雷达位置整型（uint16）N/A可选

0x203：后右中;0x204：后右角;量和位置编码

0x205：后左边;0x206：后右边;

0x301：左前侧;0x302：右前侧;

0x401：左后侧;0x402：右后侧;

SensorStatus传感器工作状态整型（uint8）N/A0x0：normal；0x1：Fail必选

传感器不输出,

Blind盲区整型（uint8）N/AN/A必选

缺省值：0

RollingCounte

消息计数器整型（uint8）N/A[0，15]必选

r

传感器不输出，

Confidence置信度整型（uint8）%[0，100]可选

缺省值：0

CrossDistance传感器不输出，

左侧交叉距离整型（uint8）mN/A可选

Left缺省值：0

CrossDistance传感器不输出，

右侧交叉距离整型（uint8）mN/A可选

Right缺省值：0

DistanceInfor超声波雷达测距信号组

N/AN/A必选

mation信息（附录D.4.1）

SonarinFormat超声波雷达回波信号组

N/AN/A必选

ion信息（附录D.4.2）

注：信号描述在实现过程中均为参考名，并非强制要求一致。

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GNSS接口

GNSS接口要求详见表10所示。

表10GNSS接口

信号名称信号描述数据类型单位取值范围可选/必选备注

Header消息头信号组(8.3)N/AN/A必选

Status卫星状态信号组（附录D.5）N/AN/A必选

Latitude纬度信息浮点数（float64）deg[-90，90]必选

Longitude经度信息浮点数（float64）deg[-180，180]必选

UTMPositionUTM坐标位置数据组（表C.4）N/AN/A必选

UTMZoneNumberUTM区号整型（int32）N/AN/A必选

UTMZoneCharacteristicUTM区特性整型（uint8）N/AN/A必选

Attitude三轴姿态数据组（表C.4）N/AN/A必选

LinearVelocity线速度信息数据组（表C.4）N/AN/A必选

Time时间浮点数（float64）sN/A必选

StandardDeviation

位置标准差数据组（表C.4）N/AN/A必选

Position

0：未知；

1：近似协方差；

PositionCovarianceType位置协方差类型枚举（unit8）N/A必选

2：对角协方差；

3：已知协方差。

VelocityStandarddeviatio

速度标准差数据组（表C.4）m/s2N/A必选

n

AttitudeStandard

姿态标准差数据组（表C.4）N/AN/A必选

Deviation

SatellitesUseNumber使用卫星数整型（int3