汽車軟件行業(yè)市場分析報告五2022年7月核心觀點觀點一：操作系統(tǒng)：汽車軟件化的起點我們認為，操作系統(tǒng)是汽車軟件化的起點。操作系統(tǒng)，一般存在于計算系統(tǒng)中，是計算系統(tǒng)的核心底層基礎(chǔ)軟件，負責控制、管理、調(diào)度整個計算系統(tǒng)的硬件資源和軟件資源。無論是PC步從一個純工業(yè)制造品向ITIT來越清晰。在這一過程中，操作系統(tǒng)的角色地位也將隨著汽車IT架構(gòu)的完善而不斷提升。我們認為，軟件定義汽車將進一步強化操作系統(tǒng)在汽車智能化產(chǎn)業(yè)鏈的地位。傳統(tǒng)來看，汽車操作系統(tǒng)的服務(wù)對象包括車載電子設(shè)備（系統(tǒng)）及電子控制裝置（ECU等）OSOS/自動駕駛OS/OS車電子電氣架構(gòu)由分布式架構(gòu)向中央集中式架構(gòu)轉(zhuǎn)變，電子控制單元的控制權(quán)向域集中演化，原本基于不同底層操作系統(tǒng)的架構(gòu)是軟件定義汽車的重要實現(xiàn)形式，推動軟件定義汽車落地。觀點二：相比手機，汽車操作系統(tǒng)更加復雜手機OS與車機OS后，與智能手機在眾多基礎(chǔ)能力上具備共通之處：）都是在滿足了基本功能之后，進行智能化拓展：手機從功能機到智能機，汽車是從傳統(tǒng)燃油車到電動智能車；的交互，是流量入口。但我們也看到，汽車與手機在架構(gòu)上的差異，決定了兩者操作系統(tǒng)存在一定的差異：）汽車電子電氣架構(gòu)更加復雜，對操作系統(tǒng)的集成調(diào)度能力要求更高；）汽車的使用場景更多樣，對操作系統(tǒng)的安全穩(wěn)定要求更高；）汽車的數(shù)據(jù)類型更多，不同數(shù)據(jù)類型對芯片和操作系統(tǒng)的要求不一樣，汽車中存在多操作系統(tǒng)共存的情況。觀點三：軟件復雜化數(shù)據(jù)量提升對汽車操作系統(tǒng)提出更高要求汽車應(yīng)用軟件功能逐漸復雜化，數(shù)據(jù)處理量大幅提升。傳統(tǒng)汽車操作系統(tǒng)主要實現(xiàn)基本車輛控制能力，包括車輛底盤控制、動力系統(tǒng)控制、剎車控制等。汽車智能化豐富人車交互功能，以智能座艙為例，可以實現(xiàn)包括無線通信、導航、信息呈現(xiàn)、多媒體等多種人車交互功能。汽車軟件功能復雜化之后，緊隨而來的是海量的衍生數(shù)據(jù)。為了應(yīng)對海量數(shù)據(jù)處理需求，集中式的架構(gòu)、大算力的芯片，都對操作系統(tǒng)性能提出更高要求。高等級自動駕駛落地有望推動車載操作系統(tǒng)地位提升。自動駕駛系統(tǒng)主要由感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成。而車載操作系統(tǒng)作為車機軟硬件的調(diào)度者，需要在管理和控制車載軟硬件、支撐上層軟件開發(fā)的同時，按照應(yīng)用程序的資源請求分配底層資源，在自動駕駛過程中扮演了重要角色。基于此，我們認為，高等級自動駕駛的落地有望提升車載操作系統(tǒng)在整車中的價值地位。3觀點四：軟硬件解耦或成未來發(fā)展趨勢車載芯片算力升級帶來操作系統(tǒng)兼容度提升。傳統(tǒng)汽車芯片按照功能可以主要分為控制類芯片、功率類芯片、傳感器類芯片。我們看到，車載芯片的算力正在不斷提升，從特斯拉ModelS（0.256TOPS，到智己（1070TOPS，芯片算力迎來跨越式發(fā)展。芯片算力升級為操作系統(tǒng)帶來的改變在于兼容度的提升，算力升級從而支撐更多虛擬機運作，使多類型操作系統(tǒng)的同時運行成為可能。“軟件定義汽車”著兩個演變維度，即硬件趨于標準化及軟件趨于復雜化。從目前看來，硬件的標準化、同質(zhì)化程度越來越高，軟件的差異化優(yōu)勢正在不斷凸顯。操作系統(tǒng)在智能汽車中的作用類似于機的Windows系統(tǒng)、安卓手機的Android系統(tǒng)，其地位在軟硬件解耦的變革中不斷提升，成為決定未來智能汽車產(chǎn)品力提升的關(guān)鍵。目前各大汽車廠商正通過搭建新架構(gòu)，逐漸落地軟硬件解耦。圖表：汽車電子和汽車軟件的代碼開放量：指數(shù)級增長資料來源：Elektrobit4汽車操作系統(tǒng)：關(guān)注度越來越高在智能駕駛發(fā)展的初期，產(chǎn)業(yè)和資本市場對操作系統(tǒng)的關(guān)注度并不高。但隨著這幾年智能駕駛發(fā)展階段的演進與逐步成熟，硬件架構(gòu)逐步趨于標準化。產(chǎn)業(yè)對汽車軟件的關(guān)注度在提升。包括海外車廠和廠商成立汽車基礎(chǔ)軟件公司，并進行一些較大規(guī)模收購，比如年1273.7Windriver是全球領(lǐng)先的工業(yè)基礎(chǔ)軟件企業(yè)。在汽車領(lǐng)域提供汽車底層軟件能力，包括實時操作系統(tǒng)VxWorks和嵌入式開發(fā)平臺等。在這里我們不禁要問，為什么產(chǎn)業(yè)在這個時候特別關(guān)注汽車軟件，尤其是汽車領(lǐng)域的基礎(chǔ)軟件，比如操作系統(tǒng)等？我們可以從以下幾個方面來理解。早期偏硬件載體，中期偏軟件優(yōu)化，后期偏生態(tài)應(yīng)用。在新型智能終端發(fā)展的早期，產(chǎn)些是產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，不同參與者拉開差距的地方。同時，產(chǎn)業(yè)初期，由于可實現(xiàn)的智能駕駛功能比較簡單，對系統(tǒng)復雜度的需求，對算法優(yōu)化的需求并不大，因此，對操作系統(tǒng)的軟件能力成為凸顯個性化的核心點，軟件優(yōu)化以及軟件復雜化，成為行業(yè)發(fā)展核心要素。而越往后期，就越需要通過構(gòu)建生態(tài)來完善功能加速發(fā)展。圖表：在不同階段，產(chǎn)業(yè)對智能駕駛關(guān)注點不同資料來源：CSDNEE架構(gòu)遷移：從分布式到集中式。傳統(tǒng)的分布式EE架構(gòu)，發(fā)揮具體功能的個體是電子，一輛車上的數(shù)量可以多達幾十種上百種。而每個中都有MCU芯片進行算力的提供，實現(xiàn)相應(yīng)的功能。而這些運行的環(huán)境是ClassicPlatform等，也就是實時操作系統(tǒng)。因此，當我們?nèi)チ私馄嚥僮飨到y(tǒng)的時候，不能只是停留在泛化的操作系統(tǒng)概念上，而是在汽車電子化/軟件化/智能化發(fā)展的不同階段，到共存的多操作系統(tǒng)，以及未來是否走向統(tǒng)一的操作系統(tǒng)等？圖表：汽車架構(gòu)成熟趨勢下的變化資料來源：CSDN5三域EEA架構(gòu)，主要是指車輛控制域、智能駕駛域和智能座艙域。車輛控制域是將原來的動力域、底盤域、車身域等車輛域進行了整合，負責整車控制，實時性及安全性要求高。智能駕駛域負責自動駕駛的感知、規(guī)劃和決策相關(guān)功能的實現(xiàn)。智能座艙域主要負責交互和智能座艙相關(guān)功能實現(xiàn)。相對于分布式電子電氣架構(gòu)，集中式電子電氣交媾可以提供更為強大的算力，而強大的算力不僅需要硬件的支持，更需要與集中式電子架電器架構(gòu)適配的先進的汽車操作系統(tǒng)。年10》發(fā)布，其中提出智能計算平臺的技術(shù)發(fā)展路線，進一步從戰(zhàn)略層面定位了計算平臺及其操作系統(tǒng)在智能駕駛發(fā)展中的重要作用。圖表：智能駕駛：計算平臺技術(shù)發(fā)展路線資料來源：中國汽車工程協(xié)會、市場研究部軟件EE架構(gòu)下，MCU的模式下，MCU供應(yīng)商提供芯片的同時，也嵌入了算法。對于車廠而言，重要的工作是汽車的組裝和集成，并不需要自己去開發(fā)軟件算法，也不會去關(guān)注操作系統(tǒng)。但隨著智能駕駛級別的越來越高，分布式的EE架構(gòu)向集中式EE架構(gòu)遷移，多個變成一個集中的域控制器，對應(yīng)的是集中計算平臺。不同的算法跑在平臺上，涉及到的運算任務(wù)變多，多線程同時運行。這樣對操作系統(tǒng)的功能和性能要求提升。圖表：汽車硬件和軟件的變化資料來源：CSDN6MCU到SOCSOC與MCU的需要支撐的算法復雜度不同。MCU適用于需MCU之上的（實時操作系統(tǒng)）只需要提供一些調(diào)度機制、處理一些簡單的信息即可。而隨著智能駕駛級別的提升，控制等多個環(huán)節(jié)，這個時候需要功能更強大的系統(tǒng)級芯片SOC。與之匹配的是，這需要功能更強大的操作系統(tǒng)來分派和調(diào)度計算資源。圖表：汽車架構(gòu)成熟趨勢下，芯片的變化資料來源：CSDN硬件趨同，軟件體現(xiàn)差異。硬件架構(gòu)確定之后，體現(xiàn)差異的地方就是軟件部分。目前像特斯拉以及國內(nèi)的蔚小理，經(jīng)過幾年的量產(chǎn)，其智能駕駛的硬件架構(gòu)趨于成熟，逐步穩(wěn)定下來。在傳感器等一些解決方案中，不同車廠的做法也逐步趨同。在這種情況下，體現(xiàn)不同車廠其智能駕駛功能多樣性差異的地方，就是在軟件算法的優(yōu)化方面。未來軟件定義汽車的趨勢也將逐步深化。此時，操作系統(tǒng)的重要性也就逐步提升起來。圖表：汽車軟硬件發(fā)展趨勢資料來源：CSDN7操作系統(tǒng)：從PC，到手機，到車機操作系統(tǒng)：智能終端的核心操作系統(tǒng)是產(chǎn)品的底層核心。一般而言，操作系統(tǒng)存在于計算系統(tǒng)中，比如PC器、手機、其他智能終端等。在計算系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)是核心底層基礎(chǔ)軟件，負責控制、管理、調(diào)度整個計算系統(tǒng)的硬件資源和軟件資源。具體來看，操作系統(tǒng)負責：處理如管理與配置內(nèi)存、決定系統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、控制輸入與輸出設(shè)備、操作網(wǎng)絡(luò)與管理文件系統(tǒng)，以及用戶的交互界面等。圖表：系統(tǒng)的架構(gòu)資料來源：，市場研究部操作系統(tǒng)包含五種基本功能：調(diào)度、分配和回收等問題。）存儲器管理：存儲分配、存儲共享、存儲保護、存儲擴張。）設(shè)備管理：設(shè)備分配、設(shè)備傳輸控制、設(shè)備獨立性。4）文件管理：存儲空間管理、目錄管理、文件操作管理、文件保護。）作業(yè)管理：處理用戶提交的要求。圖表：操作系統(tǒng)的角色和位置資料來源：，市場研究部8架構(gòu)越成熟，分工越清晰。在成熟完善的計算架構(gòu)中，比如服務(wù)器/手機等，每個部件、每個環(huán)節(jié)的IT角色定位都比較分明，而且基本都是模塊化和標準化，架構(gòu)和分工非常硬件部件疊加更多軟件模塊。在這背后，就是汽車的計算系統(tǒng)逐步向成熟的方向演化。未來我們將會看到汽車組件更加標準化和模塊化：標準化模塊、標準化接口、模塊化組裝等有望逐步清晰。在這其中，操作系統(tǒng)的重要角色有望更加凸顯。圖表：傳統(tǒng)架構(gòu)圖資料來源：，市場研究部我們可以看下傳統(tǒng)成熟IT架構(gòu)下操作系統(tǒng)的架構(gòu)，來幫助理解汽車操作系統(tǒng)的架構(gòu)。從計是類似的。傳統(tǒng)終端的操作系統(tǒng)大致可分為三種架構(gòu)。）層次結(jié)構(gòu)：根據(jù)操作系統(tǒng)中各模塊的功能和相互依存的關(guān)系，把各模塊分為若干層次。其他的任一層次都在其下一層的基礎(chǔ)上建立，并且每一層僅使用其下層提供的服務(wù)。I/O子系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)管理功能等。其他功能則通過調(diào)用微內(nèi)核來實現(xiàn)。間相互調(diào)用的開銷比較小，容易實現(xiàn)全局性優(yōu)化，能充分發(fā)揮硬件的潛在性能。缺點是體積龐大，結(jié)構(gòu)復雜。操作系統(tǒng)支撐了整個智能終端的生態(tài)。無論是從PC還是從智能手機，操作系統(tǒng)都不是孤立的存在，而是一種生態(tài)。這種生態(tài)，一方面體現(xiàn)在“”：）操作系統(tǒng)與芯片的適配，比如PC架構(gòu)中的Android+ARM“”說，上層應(yīng)用軟件的開發(fā)不用考慮底層基礎(chǔ)軟件的種類或者組合方式。9圖表：PC電腦的架構(gòu)圖表：移動手機的架構(gòu)資料來源：公司官網(wǎng)，市場研究部資料來源：公司官網(wǎng)，市場研究部操作系統(tǒng)：汽車軟件化的起點從數(shù)據(jù)的類型來理解操作系統(tǒng)。計算系統(tǒng)處理的信息是數(shù)據(jù)，操作系統(tǒng)的作用可以簡單的表達為：針對不同類型的數(shù)據(jù)以及實時性要求不同的數(shù)據(jù)，對其匹配不同的計算資源（硬汽車操作系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)類型和信號類型更加復雜。與傳統(tǒng)IT統(tǒng)IT系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)都是數(shù)字信號，比如服務(wù)器手機處理的數(shù)據(jù)都是二進制的數(shù)據(jù)，但汽車中的數(shù)據(jù)和信號比較復雜，其中不單純是二進制的數(shù)據(jù)。汽車中存在各種傳感器，不同傳感器發(fā)出的信號以及信號類型不同，比如模擬信號和數(shù)字信號等，之間的交互也需要一定的標準和規(guī)則。汽車中包括五種基本的電子信號。1（）信號：典型包括車速傳感器、防滑制動輪速傳感器、磁電式曲軸轉(zhuǎn)角和凸輪軸傳感器等。）頻率調(diào)制信號：包括數(shù)字式空氣流量計、光電式車速傳感器等。）脈寬調(diào)制信號：典型包括初級點火線圈、電子點火正時電路等。5間的數(shù)據(jù)傳送，如車身與發(fā)動機控制、燈光控制單元之間的數(shù)據(jù)傳送等。10圖表：汽車電子的信號類型資料來源：CSDN圖表：PC與汽車：數(shù)據(jù)和信號的不同資料來源：CSDN汽車電子產(chǎn)品復雜性提升，車載操作系統(tǒng)應(yīng)運而生。世紀年代，車載和電控系統(tǒng)功能日益豐富，汽車電子產(chǎn)品外部交互及接口標準的種類增加，逐漸需要軟件架構(gòu)以實現(xiàn)分層化、平臺化和模塊化開發(fā)，以提高開發(fā)效率以及降低開發(fā)成本。此時，汽車電子產(chǎn)品逐步開始采用嵌入式操作系統(tǒng)，車載操作系統(tǒng)應(yīng)運而生?？梢姡僮飨到y(tǒng)，伴隨著汽車電子的需求而在不斷演進。操作系統(tǒng)的服務(wù)對象可以歸結(jié)為車載電子設(shè)備及電子控制裝置兩類。車載電子設(shè)備，如儀表、娛樂音響、導航系統(tǒng)、抬頭顯示、車載通信、無線上網(wǎng)等等，這類系統(tǒng)不直接參與汽車行駛的控制決策，不會對車輛行駛性能和安全產(chǎn)生影響，通常統(tǒng)稱為車載娛樂信息系統(tǒng)（Infotainment,IVI“大腦”，通過直接向執(zhí)行機構(gòu)（如電子閥門，繼電器開關(guān)，執(zhí)行馬達等）發(fā)送指令以控制車輛關(guān)鍵部件（如發(fā)動機，變速箱，動力電池等）的協(xié)同工作，這類系統(tǒng)可以統(tǒng)稱為電子控制單元（ElectronicControl圖表：汽車電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換資料來源：CSDN車載電子設(shè)備功能擴張，計算體量提升，需要操作系統(tǒng)做協(xié)同管理。關(guān)于車載娛樂信息系統(tǒng)，最早的數(shù)字收音機/CD播放器采用專用的音頻解碼芯片就能實現(xiàn)，后來將可觸摸液晶屏代替播放器開關(guān)、調(diào)節(jié)按鈕，后來又增加了藍牙電話功能，接著又集成了地圖導航、倒車雷達影像，相應(yīng)的主CPU數(shù)據(jù)處理能力也逐步增強，從最早4位、8位發(fā)展到位、位到后來多核。此時需要引入嵌入式操作系統(tǒng)，有效分配CPU資源，對以上各種任務(wù)功能進行協(xié)同管理，并控制各項任務(wù)優(yōu)先級別。電控系統(tǒng)交互及通信體量提升，需要操作系統(tǒng)做任務(wù)調(diào)度，該模塊對可靠性要求更高。電控系統(tǒng)通常需要閉環(huán)控制，這樣就意味著需要響應(yīng)更多的輸入輸出信號，任務(wù)調(diào)度更加復雜。另外，由于電控系統(tǒng)直接參與車輛行駛的管理，系統(tǒng)可靠性要求更高，因此應(yīng)用于電控單元的嵌入式操作系統(tǒng)比車載電子產(chǎn)品的操作系統(tǒng)有更嚴苛的技術(shù)指標。圖表：車載操作系統(tǒng)誕生于汽車電子資料來源：汽車之心、市場研究部12汽車操作系統(tǒng)：從幾個維度認識我們認為，對于汽車操作系統(tǒng)的認知和理解，與我們對汽車的電子電氣架構(gòu)的演化、汽車電子數(shù)據(jù)類型、不同環(huán)節(jié)對實時性要求、以及分布式到集中式處理單元演化等，都有很大IVI行中，我們所指的操作系統(tǒng)是在分時操作系統(tǒng)；另外還包括集成了應(yīng)用的泛化的操作系統(tǒng)等。因此，在不同的場合我們說起操作系統(tǒng)，所指的內(nèi)容可能會有不同。下面，我們就從幾個不同的維度，來梳理下不同的操作系統(tǒng)。圖表：汽車操作系統(tǒng)的分類資料來源：車云網(wǎng)、市場研究部車控操作系統(tǒng)，可以分為安全車控操作系統(tǒng)和智能駕駛操作系統(tǒng)。其中，安全車控操作系統(tǒng)主要是面向車輛控制領(lǐng)域，比如動力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)和車身系統(tǒng)等。這類操作系統(tǒng)對實時性和安全性要求極高。這類操作系統(tǒng)的生態(tài)已經(jīng)比較成熟。智能駕駛操作系統(tǒng)主要面向駕駛域，應(yīng)用于智能駕域控制器，這類操作系統(tǒng)對安全性和可靠性要求較高，同時對性能和運算能力要求也較高。這類操作系統(tǒng)的生態(tài)還有待成熟。車載操作系統(tǒng)，主要面向信息娛樂系統(tǒng)和智能座艙，主要應(yīng)用在車機中控系統(tǒng)，對安全性和可靠性要求一般。近幾年，中控娛樂系統(tǒng)逐步演化為智能座艙系統(tǒng)，對底層車載操作系統(tǒng)的要求也在逐步提升，所以我們看到這兩年車載操作系統(tǒng)在生態(tài)完善方面也在快速推進。車控操作系統(tǒng)和車載操作系統(tǒng)車控操作系統(tǒng)：主要實現(xiàn)車輛底盤控制、動力系統(tǒng)和自動駕駛等功能。從應(yīng)用場景來看，車控操作系統(tǒng)主要包括：1統(tǒng)與底盤控制等環(huán)節(jié)。）基于POSIX標準的操作系統(tǒng)，主要用于車輛控制，比如動力系統(tǒng)與底盤控制等環(huán)節(jié)。底盤、車身等基礎(chǔ)硬件，而是一個管理和控制車載軟件、硬件資源的程序系統(tǒng)，支撐了汽車的上層軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)連接、。車載OS具體可以實現(xiàn)的功能包括：）管理車載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源、硬軟件，并且控制應(yīng)用程序的運行。2軟件的運行。13圖表：汽車操作系統(tǒng)資料來源：車云網(wǎng)、市場研究部車控操作系統(tǒng)，是整個汽車控制域和動力域的基石。車輛底盤的控制和動力系統(tǒng)，對操作系統(tǒng)具有高實時性的要求。操作系統(tǒng)需要在規(guī)定的短時間內(nèi)（毫秒甚至微秒）完成資源分配和任務(wù)分配。因此這種操作系統(tǒng)也成為實時操作系統(tǒng)RTOS，多以嵌入式操作操作系統(tǒng)形式呈現(xiàn)。嵌入式實時操作系統(tǒng)具有高可靠性、高實時性、交互性以及多路性等優(yōu)勢，系統(tǒng)響應(yīng)度極高，通常在毫秒或微秒級別。車控操作系統(tǒng)的特點。能計算。其中高實時性，高可靠性，功能安全為汽車領(lǐng)域的重要特點。高實時性。在汽車控制的不同環(huán)節(jié)，其對實時性的要求不同，例如，噴油量控制，一般控制周期在百毫秒級別，主動剎車系統(tǒng)的控制周期大概在毫秒級別。而一般的PC電腦和手機中，操作系統(tǒng)控制的應(yīng)用程序的時延從數(shù)十毫秒到數(shù)十秒不等。車控操作系統(tǒng)要求具有高實時性的特性：即控制器的響應(yīng)必須與實際的物理過程相一致。這種高實時性，一方面表現(xiàn)在系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度的時鐘周期要在毫秒級，另一方面表現(xiàn)在高優(yōu)先級的任務(wù)不能被低優(yōu)先級任務(wù)所阻塞。圖表：車控操作系統(tǒng)實時性要求：兩個方面資料來源：CSDN14高可靠性。車控操作系統(tǒng)要求在長時間運行中能持續(xù)保持系統(tǒng)穩(wěn)定，運行期間的系統(tǒng)功能和提供的服務(wù)均需要保持可用。這與通用的操作系統(tǒng)系統(tǒng)的允許死機、重啟、和部分功能（ReliabilityAccessibility&Serviceability）特性。RAS特性主要包括以下幾個方面：）高效可靠的計算、存儲、通信、組件冗余、仲裁能力）可預測錯誤分析能力）關(guān)鍵進程監(jiān)控能力）錯誤恢復能力）錯誤報告能力圖表：車控操作系統(tǒng)：高可靠性要求資料來源：CSDN功能安全：是全球公認的汽車功能安全標準，該標準涵蓋功能安全需求規(guī)劃、設(shè)計、實施、集成、驗證、確認、配置等方面，根據(jù)安全風險程度對系統(tǒng)或系統(tǒng)某組成部分劃分由A到D的安全需求等級，其中D級為最高等級。ASILASILISO確定了四種ASILA、、C和D。ASILA代表最低程度的汽車危害，ASILDASILD級，這是應(yīng)用于安全保障的最嚴苛等級，因為其失效帶來的風險最高。而安全等級范圍的最低等級，如后燈等部件，僅需達到ASILA級即可。大燈和剎車燈通常是ASILB巡航控制通常是ASILC級。15圖表：汽車不同環(huán)節(jié)，安全等級不同，從A到ASIL-D資料來源：新思科技官網(wǎng)、市場研究部車控操作系統(tǒng)的分類目前普遍采用的車控操作系統(tǒng)底層內(nèi)核主要有QNX和其他RTOS（如、ThreadX、VxWorksLinux實時性增強patch，在功能上，增加了中斷線程化、優(yōu)先級默認繼承等功能。也提供了符合標準的調(diào)度策略，包括FIFO調(diào)度策略、時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)時處理中存儲頁面跳轉(zhuǎn)，同時提供了符合POSIX標準的實時信號機制。QNX是一種商用的遵從POSIX規(guī)范的類實施操作系統(tǒng)，其主要特點是符合分布式、QNX遵循（POSIX.1bQNX的微內(nèi)核結(jié)構(gòu)是它區(qū)別于其他操作系統(tǒng)的顯著特點。QNX網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和應(yīng)用程序處于程序空間中。圖表：車控操作系統(tǒng)內(nèi)核比較項目指標Linux其他實時性能需要進行實時性改造微妙級延時微秒級延時源代碼開放商用或開放許可協(xié)議GPL-無授權(quán)費用（商用收費）Royalty&License較低或免費功能安全BD-軟件生態(tài)應(yīng)用生態(tài)鏈完善汽車領(lǐng)域應(yīng)用廣泛技術(shù)中立，支撐復雜功能性能強，安全性高實時性好，啟動快系統(tǒng)復雜進程間通信，系統(tǒng)調(diào)用開銷等進程間通信，系統(tǒng)調(diào)用開銷等主要使用范圍智能座艙、信息娛樂、TBOX、儀表盤、智能座艙、信息娛樂導航、儀表盤、、整車控制等、某些域控制器等、域控制器等資料來源：CSDN16系統(tǒng)軟件是車控操作系統(tǒng)中，支撐自動駕駛功能實現(xiàn)的復雜大規(guī)模嵌入式運行環(huán)境。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)對億光年的內(nèi)核模塊之外，還包括配套的工具鏈和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)安全措施。車控操作系統(tǒng)方案，要符合整車計算平臺的演化，支持高性能硬件預處理，又要支持應(yīng)用功能、差異化產(chǎn)品開發(fā)。圖表：系統(tǒng)軟件的架構(gòu)資料來源：CSDNMCU等控制芯片，

Classic車身電子等實時控制功能的應(yīng)用要求。面向智能駕駛操作系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件，以車規(guī)級操作系統(tǒng)內(nèi)核，支持高算力計算異構(gòu)芯片，POSIX接口為基礎(chǔ)，兼容國際主流系統(tǒng)中間件，比如Adaptive滿足智能駕駛對不同應(yīng)用所需要的功能安全和信息安全等要求。相比于車控操作系統(tǒng)，智能駕駛操作系統(tǒng)對系統(tǒng)平臺的要求，體現(xiàn)在：）計算能力要求高，為了滿足圖像識別和決策的需求。）數(shù)據(jù)吞吐能力要求高，為了滿足多傳感器數(shù)據(jù)的實時接入和處理。）高度的靈活性、擴展性、可編程性，為了滿足多種算法模型的計算。下面我們將從不同的維度來對汽車操作系統(tǒng)進行分類，幫助我們對其有更深入的理解。維度一：數(shù)據(jù)處理實時性在前面內(nèi)容，我們也曾經(jīng)講過，對于汽車這樣正在從電氣架構(gòu)不斷疊加電子架構(gòu)的過程，操作系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)類型是不同的。從不同的數(shù)據(jù)類型出發(fā)，我們可以將車載操作系統(tǒng)按控制對象分為以下幾類：航樂體驗，一般不參與日常行駛決策，對系統(tǒng)性能要求較低，常以分時操作系統(tǒng)形式出現(xiàn)。17）儀表顯示系統(tǒng)：主要處理傳感器信號數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)。汽車儀表包括機油表、水溫表、里程表的速度傳感器等）與儀表盤相連接，以圖形化指示燈的形式，反映車輛各系統(tǒng)的工作狀況。目前汽車儀表顯示系統(tǒng)多采用現(xiàn)場總線技術(shù)，采用開源代碼的圖形界面庫Qt來開發(fā)儀表終端應(yīng)用程序。發(fā)圖表：車載操作系統(tǒng)：不同的控制對象需要處理不同類型數(shù)據(jù)資料來源：艾瑞咨詢、市場研究部控制對象的差異又對操作系統(tǒng)提出差異化要求。正是由于以上對于汽車電子控制對象的不同，其所需要的操作系統(tǒng)的類型也有所不同。由于與車身控制相關(guān)的模塊對控制的實時性要求比較高，其對操作系統(tǒng)的要求也是類似的，所使用的是實時操作系統(tǒng)。圖表：操作系統(tǒng)對比：實時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)資料來源：CSDN18Free圖表：實時操作系統(tǒng)分類資料來源：CSDN實時操作系統(tǒng)，又可以分為硬實時操作系統(tǒng)和軟實時操作系統(tǒng)。硬實時操作系統(tǒng)，是指嚴格要求在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定的任務(wù)，比如導彈的攔截和汽車的引擎系統(tǒng)。軟實時操作系統(tǒng)，可以允許偶爾出現(xiàn)一定的時間偏差，但隨著時間的偏移，整個系統(tǒng)的正確性也隨之下降。比如DVD的播放系統(tǒng)等，允許畫面或者聲音出現(xiàn)一定的延時。圖表：硬實時與軟實時資料來源：CSDN當事件觸發(fā)，在時間t內(nèi)完成，則三類系統(tǒng)的效用是相同的。但是當完成的時間超出時間t時，則效用發(fā)生了變化。非實時系統(tǒng)：超過規(guī)定的時間t后，其效用緩慢下降軟實時系統(tǒng)：超過規(guī)定的時間t后，其效用迅速下降硬實時系統(tǒng)：超過規(guī)定的時間t后，其效用立即歸零19車載實時操作系統(tǒng)主要應(yīng)用于汽車電控，關(guān)鍵性能在于實時性和可靠性。因其主要負責處如方向盤轉(zhuǎn)角、節(jié)氣門等駕駛相關(guān)控制信號若無法確保實時性，自動駕駛系統(tǒng)的安全性將無法保證。又如，在自動駕駛的場景下，智能汽車的前置攝像頭，短距長距雷達及助力轉(zhuǎn)向等模塊，都需要連續(xù)采集處理數(shù)據(jù)，最后通過算法輸出決策行為。圖表：實時操作系統(tǒng)運行過程資料來源：CSDNOSEK/VDX和AUTOSAR兩類汽車電子軟件標準：OSEK/VDX：OSEK，是指德國的汽車電子類開放系統(tǒng)和對應(yīng)接口標準（systemsthecorrespondinginterfacesforautomotiveelectronicsVDX則是汽車分布式執(zhí)vehicledistributedexecutive團體。這一標準旨在制定汽車電子標準化接口，主要定義了三個組件：實時操作系統(tǒng)（OSEK-OSOSEK-COMOSEK-NM塊和接口，開發(fā)人員在進行（ElectronicControl，電子控制單元）開發(fā)時可以節(jié)省大量時間。OpenSystemArchitecture車制造商、部件供應(yīng)商及其他電子、半導體和軟件系統(tǒng)公司聯(lián)合建立的一家致力于制定汽車電子軟件標準的聯(lián)盟。AUTOSAR有利于整車軟件的更新和交換，提高其系統(tǒng)的可靠性AUTOSAR兼容OSEK/VDX層和底層驅(qū)動。AUTOSAR為汽車電子軟件系統(tǒng)開發(fā)定義了一套方法論，其設(shè)計和開發(fā)又分為系統(tǒng)配置、ECU設(shè)計與配置階段和代碼生成階段三個階段。20圖表：、等標準化提升汽車電子設(shè)計效率資料來源：CSDN）分時操作系統(tǒng)（OperatingSystem供服務(wù)的操作系統(tǒng)，可以對每個用戶快速響應(yīng)，并提供交互會話能力。分時操作系統(tǒng)一般采用時間片輪轉(zhuǎn)的方式，輪流為多個終端用戶程序使用，具有多路性、獨立性、及時性、交互性的特點。WindowsUnix、

Linux率以達到處理更多用戶請求及服務(wù)。這種注重平均響應(yīng)時間而不是某一特定任務(wù)完成響應(yīng)的特性使得分時操作系統(tǒng)更適用于實現(xiàn)駕駛輔助、碰撞檢測、自動泊車等不涉及車輛行駛安全的服務(wù)和應(yīng)用。圖表：分時操作系統(tǒng)運行過程資料來源：CSDN從以上，我們可以看出，我們平時接觸比較多的、LinuxWinCE等，基本都是分時操作系統(tǒng)，主要負責車載娛樂系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)處理。在汽車電子中，進行車身控制的實時操作系統(tǒng)系統(tǒng)非常重要。這也是我們需要在深刻理解汽車電子電氣架構(gòu)基礎(chǔ)上，進一步理解汽車工業(yè)控制屬性的原因。21維度二：操作系統(tǒng)的定制程度基礎(chǔ)操作系統(tǒng)之上衍生出定制化操作系統(tǒng)。實時和分時操作系統(tǒng)作為汽車最底層的軟件支撐架構(gòu)，是汽車各項基本功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)。但我們看到，隨著汽車逐步向IT產(chǎn)品演化，車所承載的應(yīng)用軟件愈發(fā)豐富，如智能座艙、人機交互、自動駕駛等等。越來越多新功能的加入使得傳統(tǒng)操作系統(tǒng)難以滿足車企全部的軟件設(shè)計需求，由此又衍生出各類定制化的車載操作系統(tǒng)。按照定制化改造程度的差異，車載操作系統(tǒng)分為以下幾類：）基礎(chǔ)型操作系統(tǒng)以、、Andriod、為代表?；A(chǔ)型操作系統(tǒng)即汽車底層的操作系統(tǒng)，提供所有的底層組件，如系統(tǒng)內(nèi)核、底層驅(qū)動、虛擬機等，代表廠商包括黑莓QNX、LinuxAndriod及微軟WinCE。整意義上的汽車OS現(xiàn)并且成本較低，CarPlayAndroidAuto、百度CarLifeHicarAPP較多。）ROM型操作系統(tǒng)，進行有限定制化開發(fā)，不涉及系統(tǒng)內(nèi)核修改，一般只修改更新操作系統(tǒng)自帶的應(yīng)用程序等。國外傳統(tǒng)車企底層操作系統(tǒng)一般基于QNX或Linux主品牌和造車新勢力大多基于AndroidiDrive、奧迪OSXmartOSOS等。ROM型操作系統(tǒng)較為成熟，主要是傳統(tǒng)車企與造車新勢力積極參與。）定制型操作系統(tǒng)，在基礎(chǔ)型操作系統(tǒng)上進行深度開發(fā)，如修改內(nèi)核、應(yīng)用程序框架等，

屬于自主研發(fā)的獨立操作系統(tǒng)，代表產(chǎn)品有如大眾、Google車載AndroidAliOS等。定制型操作系統(tǒng)涉及軟件實現(xiàn)難度更高，主要參與者為國內(nèi)為領(lǐng)先車企及軟件公司。圖表：車載操作系統(tǒng)：按定制化程度分類資料來源：觀研天下、市場研究部22維度三：車載功能的廣度和深度從車載操作系統(tǒng)自身功能的演化來看，車載OS大致經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：車機OS：車機OS主要為傳統(tǒng)的車身控制操作系統(tǒng)，實現(xiàn)的功能較為基礎(chǔ)，如對發(fā)動機、制動系統(tǒng)、空調(diào)、照明等車身部件的功能控制。目前國內(nèi)比較成熟的車機OS系統(tǒng)如鴻蒙OS、車機版等。以鴻蒙OS為例，鴻蒙OS操作系統(tǒng)是車機OS的底層軟件系統(tǒng)，在此之上采用分布式架構(gòu)和模塊化設(shè)計，構(gòu)建了HMS-A（forAutomotive個車機子系統(tǒng)和多個HOS-C接口，連接車機與其他智能終端，實現(xiàn)車載互聯(lián)。智能座艙OS：隨著汽車智能化時代的到來，智能座艙OS開始得到應(yīng)用，用于提供音視頻、導航、人車交互等信息娛樂功能，具有支持多樣化應(yīng)用、多生態(tài)資源和信息安全的QNXLinuxAndroid為底層OSOSOS大多是基于虛擬機支持多個操作系統(tǒng)，分別運行儀表和中控娛樂兩套系統(tǒng)，典型方案是QNX+Android+應(yīng)用級融合中間件。目前主要廠商產(chǎn)品有華為智能座艙解決方案、小度OS、斑馬智行AliOS圖表：智能座艙：以斑馬智行智能座艙操作系統(tǒng)為例資料來源：公司官網(wǎng)、市場研究部自動駕駛OS：隨著自動駕駛技術(shù)落地，車載操作系統(tǒng)再次發(fā)生變化，為了適應(yīng)自動駕駛在感知層、決策層、執(zhí)行層產(chǎn)生的數(shù)據(jù)融合處理需求，自動駕駛OS朝著域集中式架構(gòu)AI智能座艙芯片、自動駕駛域控制器、智能座艙域控制器、操作系統(tǒng)、中間件、自動駕駛算OSOS內(nèi)核是由底層OS例如QNX、Linus、VxWorks等，搭載定制化OS而成，目前較為成熟的產(chǎn)品有特斯拉、Apple、Mobileye等。23圖表：自動駕駛：典型結(jié)構(gòu)資料來源：CSDN整車OS：汽車電子電氣架構(gòu)延續(xù)集中化發(fā)展的趨勢，中央計算平臺的出現(xiàn)使得車載操作系統(tǒng)向整車OS邁進，座艙域、駕駛域、車身域等將持續(xù)融合，操作系統(tǒng)在整車中的地OSMB.OS整車操作系統(tǒng)包含用戶界面、應(yīng)用軟件、中間件和基礎(chǔ)操作系統(tǒng)等軟件設(shè)施，以及電纜、電氣/電子硬件、芯片和傳感器等硬件設(shè)備，可以實現(xiàn)信息娛樂、自動駕駛、車身與舒適、行駛與充電四大功能。我們認為，整車OS是未來車載操作系統(tǒng)的重要發(fā)展趨勢。圖表：車載：大致經(jīng)歷了車機、智能座艙、自動駕駛、整車四個階段資料來源：CSDN24汽車操作系統(tǒng)：從架構(gòu)角度認知對于汽車操作系統(tǒng)，我們經(jīng)?？吹接泻芏嗖煌慕蟹?，甚至不同的標準和分類，以至于我們經(jīng)常有這樣的想法：汽車操作系統(tǒng)是否有狹義和廣義之分？我們認為，對于汽車操作系統(tǒng)的認知可以從不同操作系統(tǒng)架構(gòu)的角度展開。思考：不同操作系統(tǒng)如何兼容QNX與Linux占據(jù)車載操作系統(tǒng)市場主導地位。QNX車載操作系統(tǒng)在全球占據(jù)市場主導地位，根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2020年市場占有率達Linux，年占據(jù)了34%的車載操作系統(tǒng)市場；WinCE停止更新，年占據(jù)了10%的市場份額。具體來看：黑莓QNX核架構(gòu)，封閉性保障安全性，微內(nèi)核架構(gòu)保障實時性。QNX系統(tǒng)通過了比其他操作系統(tǒng)更好的安全認證，其是第一個符合ISO26262ASILD規(guī)范的實時操作系統(tǒng)，能滿足數(shù)字化儀表盤功能性安全的要求，同時兼顧了數(shù)據(jù)安全要求，但是因為閉源其在生態(tài)建設(shè)上缺乏競爭力，因此適用于儀表和動力系統(tǒng)等對安全強要求但生態(tài)弱要求的應(yīng)用場景。合作企業(yè)包括：通用、雷克薩斯、路虎、大眾、豐田、寶馬、現(xiàn)代、福特、日產(chǎn)、奔馳等。）QNX發(fā)展歷程QNX前稱QUNIX，誕生于年。GordonBell和成立SoftwareSystems公司，并研發(fā)QNX雛形QUNIX（QuickUNIX年QUNIXSoftwareSystems公司將其重命名為QNX，以避免侵權(quán)問題。QNX年，QNX被以1.38億美元的對價出售給HarmanInternationalIndustriesQNX軟件已廣泛用于汽車行業(yè)HarmanQNX軟件被設(shè)計到多種不同的汽車品牌還曾發(fā)布針對QNX的中間件產(chǎn)品，如QNXAviage多媒體套件、QNX聲學處理套件和QNXHMI年4月9InMotion，RIM)宣布將從InternationalIndustries收購QNX軟件系統(tǒng)，以獲取其車載無線連接技術(shù)。黑莓收購QNX之后，對QNX進行了深度改造。年9月，黑莓宣布推出平板電腦，黑莓PlayBookQNX的新操作系統(tǒng)BlackBerryOS年1月黑莓推出了QNX軟件開發(fā)平臺SDP7.0和ARM位和C年6月，黑莓推出QNXHypervisorQNXHypervisor專門為自動駕駛設(shè)計，開發(fā)者能夠?qū)踩P(guān)鍵型環(huán)境從非安全關(guān)鍵型環(huán)境中分離隔絕開來，確保關(guān)鍵系統(tǒng)不會暴露在風險之中。據(jù)觀研天下數(shù)據(jù)，截至QNX在全球車載操作系統(tǒng)市場份額約44%，幾乎全球所有的主要汽車品牌包括奧迪、寶馬、別克、凱迪拉克、雪弗蘭、克萊斯勒、戴姆勒、道奇、菲亞特、福特、通用汽車等都采用了基于QNX技術(shù)的系統(tǒng)。25圖表：發(fā)展歷程資料來源：官網(wǎng)、市場研究部）QNX的底層架構(gòu)QNXQNX在車載操作系統(tǒng)領(lǐng)域主要提供QNXNeutrino實QNXKB，遠小于傳統(tǒng)操作系統(tǒng)。此外，QNX能根據(jù)用戶指令即時調(diào)整系統(tǒng)模塊，調(diào)整后的系統(tǒng)所占空間仍然遠遠小于傳統(tǒng)模式，并且不失多任務(wù)和實時的特點。因此，QNX的高效、靈活和不互相干擾，有效保證了用戶使用的連續(xù)性。QNX微內(nèi)核架構(gòu)采用同步消息傳遞的模式，實現(xiàn)了內(nèi)核模塊化。QNXNeutrinoIPC（Inter-ProcessCommunication方式來訪問所有的驅(qū)動程序和操作系統(tǒng)服務(wù)。任何提供服務(wù)的程序在路徑名空間注冊路徑名將其廣而告之給其他程序來實現(xiàn)，任何程序都能夠通過在路徑名上調(diào)用比如open(),read(),write(),或者lseek()來訪問其他服務(wù)。這一模式下，QNX內(nèi)核得以自動協(xié)調(diào)通信程序的執(zhí)行，開發(fā)者無需在每個進程中手動編碼和調(diào)試復雜的同步服務(wù)。通過將操作系統(tǒng)劃分為可以單獨開發(fā)和維護的基礎(chǔ)模塊，QNX的微內(nèi)核架構(gòu)一定程度上實現(xiàn)了操作系統(tǒng)的模塊化和簡單化。圖表：：微內(nèi)核結(jié)構(gòu)資料來源：官網(wǎng)、市場研究部26QNXQNX時的應(yīng)用提供了統(tǒng)一環(huán)境。QNX微內(nèi)核只包含最基礎(chǔ)的操作系統(tǒng)服務(wù)，所有其他的服務(wù)都可以通過可選的，內(nèi)存保護的進程來提供，可以動態(tài)的啟動和停止?？紤]到內(nèi)核很小，一個提供了合理的片上緩存的處理器，就可以為大量使用微內(nèi)核服務(wù)的應(yīng)用程序提供優(yōu)良的性能，因為微內(nèi)核和系統(tǒng)中斷處理程序通?？梢赃m應(yīng)的8KB片上緩存。）QNX在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用的發(fā)展過程QNXQNX之初主要面向嵌入式系統(tǒng)市場，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，并逐步向汽車制造業(yè)拓展。在年被哈曼國際工業(yè)收購之前，QNX系統(tǒng)就已廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)的遠程信息處理系統(tǒng)。被HarmanQNX軟件被設(shè)計到工業(yè)自身在信息娛樂領(lǐng)域又有著深厚的積累，QNX應(yīng)用領(lǐng)域也開始向信息娛樂和導航單元。黑莓收購QNX，并將其發(fā)揚光大。年黑莓從哈曼收購QNX之后，又將QNX在汽車QNXCAR和QNXCAR應(yīng)用平臺，據(jù)CSDN，截止年上半年，QNX應(yīng)用平臺運行量超過2000萬輛。此外，黑莓還陸續(xù)發(fā)布QNXAviage多媒體套件、QNXAviage聲學處理套件、QNX套件等中間件，進一步完善QNX車載操作系統(tǒng)生態(tài)。年月日，福特汽車公司宣布該公司將用QNX種車型使用QNX系QNX系統(tǒng)上搭建的，幾乎全球所有的主要汽車品牌目前都采用了基于QNX技術(shù)的系統(tǒng)。圖表：黑莓與全球大部分主流汽車品牌均有合作資料來源：官網(wǎng)、市場研究部）總結(jié)QNX的優(yōu)勢高效且獨特的進程間通信方式?；谖?nèi)核架構(gòu)，QNX允許應(yīng)用程序通過稱之為同步消息傳遞這種統(tǒng)一的QNXNeutrino息是從一個進程傳遞給另一個進程的字節(jié)包，消息的內(nèi)容只對發(fā)送者和接收者有意義。當進程發(fā)送、接收、回復消息時，它們會經(jīng)歷各種“狀態(tài)變化”，這些“狀態(tài)變化”，會影響它們的執(zhí)行時間和時間長度。了解它們的優(yōu)先級和狀態(tài)，微內(nèi)核可以盡可能有效的調(diào)度所有進IPCQNX的同步消息傳遞方式能夠自動協(xié)調(diào)通信程序的執(zhí)行，支持嚴格優(yōu)先級搶占式調(diào)度和自適應(yīng)分區(qū)調(diào)度，它還可以配置為嚴格實時地運行一組選定的關(guān)鍵線程，即使系統(tǒng)過載也是如此。27QNX的POSIX（PortableOperatingInterface，

UNXWindow和TCP/IP為開發(fā)者提供了豐富便利的編譯環(huán)境。CPUQNX適配多種，包括AMD

ElanSC300/310/400/410Am386DE/SECyrixx86系列、STMicroelectronics的STPC提供Hypervisor解決方案，支持復雜的底層硬件共享和抽象，可以將具有不同可靠性和安全性要求的各種嵌入式系統(tǒng)整合到單個SoC上，通過虛擬機的方式兼容Android和圖表：Hypervisor解決方案資料來源：官網(wǎng)、市場研究部Linux，靈活開源且性能穩(wěn)定，在后臺操作系統(tǒng)中地位領(lǐng)先。是一個基于和UNIX的多用戶、多任務(wù)、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)，核心在于網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計架構(gòu)，支持多用戶、多任務(wù)、多線程的同時保障系統(tǒng)的性能穩(wěn)定，但是開發(fā)難度較高，影響了其生態(tài)建設(shè)的擴張，限制了它在車載導航和車載娛樂上的發(fā)展，因此適用于后臺操作系的發(fā)展逐步獲得了更多的生存空間。特點在于其性能穩(wěn)定且易于定制，開源的特性降低開發(fā)的門檻。合作企業(yè)包括：豐田、日產(chǎn)、特斯拉等。）Linux發(fā)展歷程Linux源于Unix，具備開源基因。講到的歷史，不得不提其前身—Unix。年，旗下的貝爾實驗室、麻省理工學院、通用電氣公司共同發(fā)起了Multics計劃，開發(fā)了分時操作系統(tǒng)—的部分雛形。年，經(jīng)過數(shù)次的改造和C語音重寫，生。年RichardStallman發(fā)起GNU開發(fā)了幾個重要軟件，其中包括GNUC編譯器、等。開源Linux在開發(fā)者接力下不斷演進發(fā)展。年，Linus在教學用的迷你版

UNIX操作系統(tǒng)MinixGNUshell等工具寫出了屬于自己的操作系統(tǒng)內(nèi)核的誕生。此后，通過將Unix系統(tǒng)改寫成適

用于一般的x86系統(tǒng)，并放在網(wǎng)絡(luò)上供開源下載，吸引了眾多愛好者共同開發(fā)，使得系統(tǒng)不斷完善和發(fā)展。年3月，Linux1.0發(fā)布，代碼量萬行，當時是按照完全自由免費的協(xié)議發(fā)布，隨后正式采用GPL協(xié)議。年6月，Linux內(nèi)已經(jīng)進入了實汽車電子控制單元，到服務(wù)器，到個人，都占據(jù)了一席之地。28）Linux的底層架構(gòu)Linux系統(tǒng)一般有4個主要部分：內(nèi)核、、文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序。內(nèi)核、圖表：Linux系統(tǒng)底層架構(gòu)資料來源：CSDNLinux內(nèi)核由如下幾部分組成：內(nèi)存管理、進程管理、設(shè)備驅(qū)動程序、文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管這樣的內(nèi)核設(shè)計方式，提供了一種高度模塊化的嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建方法，通常會使用定制驅(qū)動程序和應(yīng)用程序的組合來提供附加功能。圖表：Linux系統(tǒng)底層架構(gòu)資料來源：CSDN29shell是系統(tǒng)的用戶界面，提供了用戶與內(nèi)核進行交互操作的一種接口。它接收用戶輸入的命令并把它送入內(nèi)核去執(zhí)行，是一個命令解釋器。文件系統(tǒng)是文件存放在磁盤等存儲設(shè)備上的組織方法。系統(tǒng)能支持多種目前流行的文件系統(tǒng)，如EXT2、EXT3、、、和ISO9660。標準的Linux編程語言、XWindow、辦公套件、Internet工具和數(shù)據(jù)庫等。）Linux在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展過程Linux系統(tǒng)起初聞名于服務(wù)器操作系統(tǒng)市場。系統(tǒng)過去主要面向服務(wù)器操作系統(tǒng)市場，在桌面和工業(yè)嵌入式領(lǐng)域雖然亦有應(yīng)用，但卻面對Windows和QNX的激烈競爭。而在服務(wù)器操作系統(tǒng)市場，憑借內(nèi)核穩(wěn)定、源代碼開放的特點，加上可以提供虛擬專用網(wǎng)絡(luò)或充當路由器的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)兼容性特征，、戴爾、康柏等著名廠商的支持。Linux基金會、促進嵌入式LinuxLinux發(fā)者都可以基于開放的內(nèi)核打造屬于自己的操作系統(tǒng)，而統(tǒng)一標準的缺位則導致了系統(tǒng)難以在市場上形成合力。在這樣一種背景下，年基金會成立，致力年索尼和松下共同成立ELC系ELC進一步壯大成為CELF（消費類電子Linux在嵌入式設(shè)備市場的發(fā)展，致力于

在整個嵌入式計算市場中改進，促進Linux基金會推出Linux系統(tǒng)發(fā)展帶入新階段。年Linux基金會聯(lián)合Intel、AutomotiveGrade（，汽車級是一個協(xié)作開源項目，它將汽車制造商、供應(yīng)商和技術(shù)公司聚集在一起，為汽車應(yīng)用構(gòu)建一個基于的開放軟件平臺，并允許汽車制造商和供應(yīng)商重復使AGLAGL(HUD)聯(lián)網(wǎng)汽車、高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、功能安全和自動駕駛等，涵蓋車輛中所有軟件的組織。圖表：AGL系統(tǒng)底層架構(gòu)資料來源：AGL官網(wǎng)、市場研究部30眾多全球知名整車及零部件選擇本田、捷豹路虎、馬自達、三菱汽車、日產(chǎn)、斯巴魯?shù)缺姸嗳蛑嚻缶鶠殚_發(fā)項目的參與者。CES上AGL展示了新款MazdaCX-30，

AGL名成員展示了在AGL性、連接性和其他應(yīng)用程序。圖表：2020參展的合作伙伴資料來源：AGL官網(wǎng)、市場研究部）總結(jié)Linux的優(yōu)勢開源，更多元。前身本身就是一個開源的操作系統(tǒng)，因此，可以說系統(tǒng)，開源操作系統(tǒng)系統(tǒng)享有龐大的開發(fā)社區(qū)資源，開放的迭代研發(fā)模式使得系統(tǒng)能夠更快支持新協(xié)議、支持更多的設(shè)備驅(qū)動。而基于前人的開發(fā)成果，新進入者在設(shè)計基于系統(tǒng)本身具備了比多處理器系統(tǒng)，具備較好的可拓展性。內(nèi)核的縮小的Linux內(nèi)核（虛擬內(nèi)存和所有核心操作系統(tǒng)功能）僅占用大約。加上網(wǎng)絡(luò)棧和基本的系統(tǒng)僅需要ROM和入式設(shè)備而言，自身的電子電氣架構(gòu)復雜，計算資源、存儲資源往往較為受限，留給操作是比較顯著的比較優(yōu)勢。31、Andriod，開放兼容且強生態(tài)優(yōu)勢，在車載娛樂領(lǐng)域具備先天優(yōu)勢。Android提供良好的開發(fā)環(huán)境，并且在手機端積累了大量的應(yīng)用生態(tài)，隨著車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，其上的應(yīng)用可以很快移植到車機上，但是它在安全性、實時性和穩(wěn)定性上有待提升，不適用于數(shù)字儀表等精密度較高的場合，現(xiàn)在主要應(yīng)用在車機，在車載娛樂領(lǐng)域具備先天優(yōu)勢，有望為車載娛樂系統(tǒng)開創(chuàng)互聯(lián)網(wǎng)新時代。）Android發(fā)展歷程安卓系統(tǒng)最早基于Linux內(nèi)核打造。年AndyRichMinerNickSears和ChrisWhite四人創(chuàng)立AndroidInc.，起初公司意圖開發(fā)的是數(shù)碼相機的操作系統(tǒng)，后來由于市場萬美元的架構(gòu)收購了AndroidInc.，內(nèi)核的移動設(shè)備操作系統(tǒng)。年，谷歌聯(lián)合HTCOpenHandsetAlliance打造全面開放的移動設(shè)備平臺，Google以Apache免費開源許可證的授權(quán)方式，發(fā)布了Android的源代碼。隨著商用版本迭代，安卓逐漸與主流Linux系統(tǒng)分道揚鑣。年9月，谷歌發(fā)布Android1.0，并首次搭載于商用智能手機—HTCDream，標志著安卓系統(tǒng)的正式問世。2009-2010年谷歌陸續(xù)推出Android1.5Android1.6Android2.2內(nèi)核開發(fā)者GregKroah-Hartman將Android的驅(qū)動程序從“狀態(tài)樹”（“stagingtree”）上除去，標志著Android與Linux開發(fā)主流將分道揚鑣。年以來，Android經(jīng)

歷數(shù)次迭代，最新版本AndroidBeta3于年2月發(fā)布，首次支持了Pixel6和

Pixel6Pro，以及更新的測試環(huán)境、缺陷修復和優(yōu)化。）Android的底層架構(gòu)Android操作系統(tǒng)的底層架構(gòu)自下而上大致可以分為：內(nèi)核、運行環(huán)境/系統(tǒng)庫、框架、系統(tǒng)應(yīng)用。具體來看：Android內(nèi)核源自對Linux內(nèi)核的商業(yè)化改造。從整體視角來看，安卓操作系統(tǒng)雖然運行于LinuxGNU/LinuxGNUGPL來看，Linux(IPC)WiFi32圖表：Android：底層架構(gòu)資料來源：CSDN）Android在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用的發(fā)展過程年P(guān)arrot推出了基于Android的汽車音響系統(tǒng)—Asteroid年又推出其升級版的觸摸屏系統(tǒng)AsteroidSmartClarion發(fā)布了自研的基于Android的汽車音箱系統(tǒng)AX1。信息娛樂系統(tǒng)逐漸成為Android在汽車領(lǐng)域的主攻方向。汽車制造商（包括奧迪、通用、現(xiàn)代、本田等）和英偉達，在全球消費電子展（CES）上宣布成立開放汽車聯(lián)盟，旨在生產(chǎn)基于Android的車載娛樂系統(tǒng)。同年6月，谷歌發(fā)布AndroidGoogle：個人智慧助理；）Google地圖：衛(wèi)星定位與語音導航；3）音樂控制：透過GooglePlay音樂或Pandora、Spotify等音樂應(yīng)用程序存取音樂；）語音操作等。AndroidOS標志著在車載操作系統(tǒng)領(lǐng)域的成熟。AndroidAndroidAutomotiveOS不同于Android（更類似于一款APPAndroidAutomotiveOS可以直接嵌入車輛，讓汽車變成一臺類似安卓手機的IT個宣布搭載AndroidAutomotiveOSPolestar2VolvoP8&Recharge等等。我們認為，商業(yè)化的成功標志著Android在車載操作系統(tǒng)領(lǐng)域逐漸走向成熟化。33圖表：AndroidAutomotiveOS：底層架構(gòu)資料來源：CSDN）總結(jié)Android的優(yōu)勢移動端的適配經(jīng)驗。從安卓系統(tǒng)的發(fā)展歷史來看，不管是一開始的戰(zhàn)略定位還是后續(xù)的版本迭代，Android代，目前安卓不僅是操作系統(tǒng)市場的領(lǐng)導者，也在移動端的適配上積累了大量經(jīng)驗，這些安Android在手機端的適配經(jīng)驗在汽車

端同樣適用，未來的汽車產(chǎn)品功能或?qū)⑾蚴謾C看齊，最終演化為集中化的IT產(chǎn)品平臺。而Android系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。生態(tài)協(xié)同的優(yōu)勢?？紤]到目前全球手機操作系統(tǒng)的無外乎IOS和Android戶基礎(chǔ)為Android系統(tǒng)帶來的優(yōu)勢是顯而易見的。一方面，智能汽車和智能手機之間的交隨著中控大屏的加入，車載系統(tǒng)的操作方式越來越接近觸屏手機，用戶的使用習慣或?qū)⒃谄嚩吮槐Ａ艉屠^承，安卓系統(tǒng)所帶來的用戶粘性，將為車端拓展帶來便利。、，模塊開發(fā)以及實時性強，奠定OS寶貴基礎(chǔ)。從WinCE7.0開始停止更新和維護，但是其為操作系統(tǒng)的起步奠定了寶貴的基礎(chǔ)，其提供多媒體功能模塊以及在實時性方面表現(xiàn)出色，但是伴隨著用戶需求體量的擴張以及迭代速度的提升，其高度模塊化的開發(fā)流程無法滿足用戶需求，應(yīng)用生態(tài)走向匱乏，逐漸退出歷史舞臺。圖表：2020年全球車載操作系統(tǒng)市場競爭格局WinCE

資料來源：、市場研究部34目前主流車載操作系統(tǒng)呈現(xiàn)“融合發(fā)展態(tài)勢。當前隨著汽車電子電氣架構(gòu)正由分布式架構(gòu)向域架構(gòu)轉(zhuǎn)變，電子控制單元的控制權(quán)向域集中，導致原本基于不同底層操作系統(tǒng)的開始合并。操作系統(tǒng)的“融合并非簡單的從屬關(guān)系，不同ECU之間底層操作系統(tǒng)需要同時

工作，相互協(xié)作。因此，Hypervisor(硬件虛擬化技術(shù))應(yīng)運而生，通過提供虛擬平臺，將操資源。圖表：主流車載操作系統(tǒng)呈現(xiàn)融合發(fā)展態(tài)勢資料來源：CSDN35從不同視角看操作系統(tǒng)的變化視角一：從終端載體角度看車載操作系統(tǒng)智能汽車VS智能手機：汽車操作系統(tǒng)更復雜智能汽車與智能手機在演進路徑上具備相似之處。我們認為，智能汽車發(fā)展到今天，尤其是在引入了中控大屏之后，與智能手機在眾多基礎(chǔ)能力上具備共通之處，例如都能實現(xiàn)信息流的展示、音視頻的播放、各類應(yīng)用軟件的安裝、人與設(shè)備的通訊交互等等。回顧智能手機與智能汽車的發(fā)展歷程，可以看到，二者的演進邏輯存在一些共性：其一，在基礎(chǔ)功能之上，逐步向智能化發(fā)展。年前后智能手機出現(xiàn)并開始流行，手機在滿足用戶通訊交流的基本效率需求之后，從最基礎(chǔ)的通訊設(shè)備逐漸轉(zhuǎn)變成了移動的信息娛樂設(shè)備。而汽車的誕生，是為了滿足人們對更加快捷的出行效率的需求，并在智能化浪潮的催化下，才逐漸演化為智能汽車的形態(tài)。其二，人機交互，流量入口。汽車與手機、PC都是用戶日常中最常接觸的個人交互終端，是用戶注意力和流量的起點。而操作系統(tǒng)終端中的位置決定了其是軟件中最終的流量基座，操作系統(tǒng)在硬件基礎(chǔ)上的第一層軟件，用戶直接與操作系統(tǒng)的進行交互，并且在操作完所有的軟件后都要最終返回到操作系統(tǒng)中，因此掌握著軟件系統(tǒng)中最大的流量和話語權(quán)。智能汽車與智能手機的差異決定了操作系統(tǒng)的走向。對比于智能手機來看，智能汽車在功能上與手機具備一定的相似之處，這是二者可比的基礎(chǔ)。但我們認為，智能汽車作為交通工具所承載的基本屬性存在特異性，二者作為載體之間的差異，決定了操作系統(tǒng)的演化方向的差異。其一，汽車電子電氣架構(gòu)更加復雜，對操作系統(tǒng)的集成調(diào)度能力要求更高。汽車設(shè)計的零部件更多，座艙內(nèi)部包含液晶顯示屏、音響、攝像頭、導航等，座艙外部包含電子閥門、執(zhí)行馬達、發(fā)動機、變速箱、動力電池等，比智能手機涉及的硬件復雜度更高。此外，汽架構(gòu)的復雜性，使得其對操作系統(tǒng)的集成調(diào)度能力提出更高要求。其二，汽車的使用場景更多樣，對操作系統(tǒng)的安全穩(wěn)定要求更高。目前汽車的基本屬性通“是與駕駛員交互的首要對象。從這一角度而言，汽車操作系統(tǒng)還需要對汽車的物理移動進行操控，包括剎車、動力、底盤、車身等等，涉及到行車安全等問題，因此對操作系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性以及實時性都提出了更高的要求，天然與手機操作系統(tǒng)的發(fā)展方向存在巨大差異。圖表：汽車內(nèi)部電氣架構(gòu)十分復雜資料來源：CSDN36汽車操作系統(tǒng)：對比手機操作系統(tǒng)，車載OS有望步入軟件定義時代復盤手機操作系統(tǒng)發(fā)展過程，我們發(fā)現(xiàn)，從操作系統(tǒng)、底層硬件、應(yīng)用軟件三者之間的關(guān)系出發(fā)，可以將智能手機操作系統(tǒng)演化歷程大致分為三個階段：硬件定義、軟件定義、生態(tài)定義。硬件定義時代（年摩托羅拉發(fā)布世界上第一臺商用手機Dyna基本功能。年，微軟發(fā)布了WindowsCE操作系統(tǒng)，微軟開始進入手機操作系統(tǒng)。年6SymbianS60S60作系統(tǒng)帶入智能時代，它最大的特點就是采用了系統(tǒng)內(nèi)核與人機界面分離技術(shù)，降低了對硬件的要求。這一時期，手機操作系統(tǒng)主要由硬件定義，手機芯片從以基帶處理器為主，轉(zhuǎn)向基帶處理器+應(yīng)用處理器架構(gòu)迭代，操作系統(tǒng)所能實現(xiàn)的能力較多局限于硬件范圍內(nèi)，主要以滿足基本通訊需求為主。軟件定義時代（年Android1.0發(fā)布、一代發(fā)布，智能手機進入觸屏時代，操作系統(tǒng)隨之發(fā)生變化。這一時期的智能手機已經(jīng)逐步實現(xiàn)了通信與移動支付、社交、游戲等應(yīng)用的出現(xiàn)，使得軟件在手機中的地位得到前所未有的提升。與此相對應(yīng)的是，操作系統(tǒng)作為承載應(yīng)用軟件的平臺，其重要性逐漸提升，競爭要素從硬件逐漸轉(zhuǎn)向軟件，競爭格局逐漸趨于安卓和IOS的雙寡頭壟斷。1Q15全球智能手機市場滲透率達到了72.9%，逐漸靠近增長瓶頸，市場競爭格局也趨于穩(wěn)定，手機廠商之間的自研芯片+iOS操作系統(tǒng)+應(yīng)用軟件IOS系統(tǒng)得以在應(yīng)用軟件市場拿下主導權(quán)，開發(fā)者只有使用蘋果開發(fā)工具、在APP發(fā)布軟件，才能觸達龐大的蘋果用戶群體。這樣的一種“-OS-應(yīng)用Android軟件開發(fā)商、芯片制造商等多方勢力，以基礎(chǔ)軟件開源的方式構(gòu)建生態(tài)聯(lián)盟。圖表：4Q08-2Q15全球智能手機出貨量變化趨勢單季度全球智能手機出貨量（百萬部）智能手機滲透率（%，右）0Wind、市場研究部37我們認為，當下的車載市場類似軟件定義時代初期的手機OS市場。總結(jié)軟件定義時代的手機市場來看，站在操作系統(tǒng)的角度，看到的變化無外乎兩類：軟件復雜化、硬件標準化。近年來，隨著汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展，自動駕駛、C-V2X等技術(shù)陸續(xù)落地應(yīng)用，汽車所具備的應(yīng)用功能逐漸豐富。而域控制器、中央計算架構(gòu)等全新電氣架構(gòu)的演進，正開始對傳統(tǒng)分布式架構(gòu)進行替代，硬件有望向標準化發(fā)展?；诖?，我們認為，當前的車載操作系統(tǒng)市場有望復刻手機市場軟件定義時代演化邏輯，操作系統(tǒng)在整車的地位或?qū)⒉粩嗵?，以QNX、Linux、Android為代表的寡頭格局或?qū)⒂l(fā)清晰。車的最終演化形態(tài)或為產(chǎn)品平臺汽車電子電氣架構(gòu)正向域集中、中央集中式架構(gòu)發(fā)展，操作系統(tǒng)的重要性不斷提升。我們看到，當前汽車的電子電氣架構(gòu)正在發(fā)生改變，傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)正在逐漸被域集中式電子電氣架構(gòu)替代，并向整車集中式架構(gòu)的方向演進。在這一過程中，操作系統(tǒng)在整車的重要性不斷提升。器和軟件驅(qū)動較少，簡單的分布式架構(gòu)設(shè)計就可以滿足。傳統(tǒng)分布式計算架構(gòu)下，硬件與軟件不解耦，車輛架構(gòu)復雜，往往包含近百個ECU，主要對包括發(fā)動機、制動系統(tǒng)、空調(diào)、照明、車窗等一系列功能進行控制。圖表：分布式架構(gòu)下結(jié)構(gòu)示意圖資料來源：艾瑞咨詢、市場研究部）域集中式架構(gòu)：隨著汽車向智能化發(fā)展，數(shù)量增加，發(fā)動機、變速箱、ESP/ABS等都需要控制器，控制器之間的信號交互變得復雜，整車線束變長，為電子電氣架構(gòu)設(shè)計布局帶來不便。而域集中式架構(gòu)則把整車分為幾個域，如動力域、底盤域、車身域、信息娛樂域和ADAS）中央集中式架構(gòu)：未來汽車高等級自動駕駛不斷落地，對多源傳感器數(shù)據(jù)的融合處理、統(tǒng)一決策需求將逐步顯現(xiàn)，中央計算平臺或?qū)⑷〈蚩刂破?。在軟硬件解耦的大趨勢下，中央集中式架?gòu)需要操作系統(tǒng)可移植、可迭代、可拓展的特性，以更好地支持底層計算資Model3車身控制器、右車身控制器、前車身控制器）和一個中央計算平臺(CCM)，車載線束總長度降低至1.5千米，有效優(yōu)化了整車電氣架構(gòu)，同時降低制造成本。38圖表：汽車電子電氣架構(gòu)正向域集中、中央集中式架構(gòu)發(fā)展資料來源：賽迪顧問、市場研究部統(tǒng)一的底層操作系統(tǒng)將成為調(diào)度汽車各控制域的必要前置條件。隨著軟硬件的進一步解耦，車載操作系統(tǒng)或?qū)ⅹ毩⒂谟布诵?，為上層?yīng)用提供統(tǒng)一、共用的基礎(chǔ)平臺，降低上層應(yīng)用的開發(fā)難度。而隨著上層應(yīng)用的生態(tài)豐富，汽車載體最終或?qū)⒀莼癁轭愃剖謾C的產(chǎn)品平臺。39視角二：從應(yīng)用場景變化看車載操作系統(tǒng)變化變化一：應(yīng)用軟件功能逐漸復雜化傳統(tǒng)汽車操作系統(tǒng)主要實現(xiàn)基本車輛控制能力?；拒囕v控制功能包括車輛底盤控制、動力系統(tǒng)控制、剎車控制等，操作系統(tǒng)通過直接向執(zhí)行機構(gòu)（如電子閥門、繼電器開關(guān)、執(zhí)行馬達等）發(fā)送指令，以控制車輛關(guān)鍵部件（如發(fā)動機、變速箱、動力電池等）的協(xié)同工作，完成剎車、傳動、加速等基本動作。出于對高實時性的需求，實時操作系統(tǒng)需要在規(guī)定時間內(nèi)完成資源分配、任務(wù)同步等指定動作，因此操作系統(tǒng)最為關(guān)鍵的性能在于實時性行相對簡單，對操作系統(tǒng)的運算性能要求不高。汽車智能化帶來豐富人車交互功能。隨著汽車智能化發(fā)展進程不斷深入，車載軟件功能和復雜性逐漸提升。以智能座艙為例，智能座艙主要構(gòu)成包括車載信息娛樂系統(tǒng)、儀表盤、抬頭顯示(HUD)、多媒體等多種人車交互功能。這其中，車載操作系統(tǒng)主要以分時操作系統(tǒng)的形態(tài)，承載各類應(yīng)用軟件，并實現(xiàn)對車載電子設(shè)備的通訊、調(diào)度與控制。常見的車載電子設(shè)備包括行車電腦、導航系統(tǒng)、汽車音響、電視娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設(shè)備等。操作系統(tǒng)從傳統(tǒng)的（ElectronicControl，電子控制單元）開始向域架構(gòu)、中央計算架構(gòu)演變。圖表：汽車智能化帶來豐富人車交互功能廠商座艙域量產(chǎn)時間集成或支持的功能SmartCore座艙域控制器CDCHUD管理、舒適與健康管理、優(yōu)質(zhì)音效、HUD噪E-Cockpit手機互聯(lián)、、、環(huán)視Intelligent-CockpitAR-HUD、空調(diào)控制、AI場景理解、、環(huán)視i-CabinWSD、、環(huán)視、、頂級駕艙平臺環(huán)視、虛擬個人助力、導航、夜視系統(tǒng)級ADAS功能，包括、、級ADAS功能，包括、TJA、級以上智能座艙系統(tǒng)、、V2X、T-Box諾博科技iN9.0車身控制功能、360°環(huán)視、、人臉識別華陽通用智能座艙域控制器HUD和部分應(yīng)用資料來源：公司官網(wǎng)，市場研究部要功能包括ACC級別的前碰撞預警年在歐盟、美國及中國總體滲透率為，后碰撞預警為，但據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預計，年級別以上的自動駕駛功能將逐步落地，實現(xiàn)功能包括遠程泊車、完譬如，在自動駕駛的場景下，智能汽車的前置攝像頭，短距長距雷達及助力轉(zhuǎn)向等模塊，嵌入系統(tǒng)的獨立決策過程完全不同，需要對操作系統(tǒng)進行重新設(shè)計和適配。40圖表：2020年歐盟、美國及中國各功能滲透率圖表：2025年歐盟、美國及中國各功能滲透率預測資料來源：RolandBerger、前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、市場研究部資料來源：RolandBerger、前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、市場研究部變化二：車載操作系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)量大幅提升汽車軟件功能復雜化之后，緊隨而來的是海量的衍生數(shù)據(jù)。從傳統(tǒng)的車控系統(tǒng)到智能座艙再到自動駕駛，軟件應(yīng)用場景的不斷變化使得各式各樣的數(shù)據(jù)被采集、處理和輸出。從基礎(chǔ)的行車數(shù)據(jù)到音視頻數(shù)據(jù)，再到路況圖像、駕駛?cè)藛T聲音圖像數(shù)據(jù)等，我們看到汽車軟件應(yīng)用能力的變化帶來數(shù)據(jù)量級的變化。）傳統(tǒng)車控系統(tǒng)：以嵌入式操作系統(tǒng)為主，產(chǎn)生和處理的數(shù)據(jù)集中在特定控制單元相對更加豐富，系統(tǒng)需要對音頻、視頻等大量非結(jié)構(gòu)化多媒體數(shù)據(jù)進行梳理，對應(yīng)的數(shù)據(jù)量有所提升；另一方面，智能座艙帶來的人機交互、疲勞檢測、高精度導航等功能，在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之上，還產(chǎn)生了包括駕乘人員的面部表情、動作、目光、聲音等艙內(nèi)數(shù)據(jù)，以及車輛地理位置、車內(nèi)及車外環(huán)境數(shù)據(jù)等艙外數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型在增加。圖表：車載娛樂系統(tǒng)豐富了智能座艙操作系統(tǒng)的數(shù)量處理量資料來源：賽迪顧問，市場研究部41于高效的數(shù)據(jù)閉環(huán)和數(shù)據(jù)的利用效率，通過利用大量的有效數(shù)據(jù)訓練智能駕駛算法，使其年7月，旗下的自動駕駛子公司宣布，該公司的自動駕駛模擬測試里程達到了億英里；年4月特斯拉宣布其自動駕駛系統(tǒng)（Autopilot）累計行駛里程超過億英里。自動駕駛數(shù)據(jù)量級的提升，使得操作系統(tǒng)所面對的CPU/GPU處理需求同樣今非昔比。為了應(yīng)對海量數(shù)據(jù)處理需求，汽車電子電氣架構(gòu)變化正在發(fā)生變化。智能汽車需要對海量數(shù)據(jù)進行采集、處理和共享。為了解決控制器芯片處理能力和信息安全這兩個基本問題，DomainControl根據(jù)功能將整車劃分為動力總成、車輛安全、智能座艙和自動駕駛等幾個域，利用處理能力更強的多核CPU/GPU芯片相對集中地去控制每個域，以取代目前的分布式汽車電子電

氣架構(gòu)（EEA計算架構(gòu)的演變對操作系統(tǒng)提出新要求。隨著以域控制器為代表的汽車電子架構(gòu)變革推進，汽車軟件呈現(xiàn)出集中化發(fā)展的趨勢。這樣的集中，不僅是對計算、存儲、通訊等基礎(chǔ)能力的集中，操作系統(tǒng)也需要進行相應(yīng)的集中化改造，以適配集中化發(fā)展趨勢。我們認為，電氣架構(gòu)的變革對軟件開發(fā)的可移植、可迭代、可拓展等特性提出了更高的要求，以操作系統(tǒng)為代表的汽車軟件重要性正在提升。如特斯拉借助應(yīng)用開發(fā)升級，提升了整車生命周期的價值，實現(xiàn)了中控屏、動力及電池系統(tǒng)等硬件以及基礎(chǔ)操作系統(tǒng)升級。變化三：高等級自動駕駛落地有望推動車載操作系統(tǒng)地位提升自動駕駛系統(tǒng)主要由感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成。其中，攝像頭、毫米波雷達等車載傳感器，集成數(shù)據(jù)融合、物體定位、分隔識別等算法；系統(tǒng)：主要通過收集感知系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進行任務(wù)規(guī)劃、行為規(guī)劃和動作規(guī)劃，主要硬件包括域控制器、芯片等；）控制系統(tǒng)：用于實現(xiàn)各類具體功能，具體包括電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、地盤控制系統(tǒng)、電驅(qū)動系統(tǒng)等。圖表：自動駕駛系統(tǒng)主要由感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成資料來源：艾瑞咨詢，市場研究部42自動駕駛按自動化程度可以分為L0-L5動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中角色分配及有無運行范圍限制將汽車駕駛自動化分為0-5級。L0-L2級主要提供駕駛輔助功能，車輛運動大多需要駕駛員參與，目標和事件探測基本全部需要駕駛員參與，主要功能包括L3-L5級車輛運動和目標探測響應(yīng)基本由系統(tǒng)完成，能夠?qū)崿F(xiàn)部分或全部的無人監(jiān)控。圖表：自動駕駛按自動化程度可以分為級資料來源：國家市場監(jiān)管總局，市場研究部高等級自動駕駛落地有望推動車載操作系統(tǒng)地位提升。我們認為，全球L4/L5級別的高等主要包括：）雷達、攝像頭等車載傳感器；2）路線規(guī)劃、物體定位等自動駕駛算法；3）資源，RAM空間的分配，處理聲音、視頻信號，時間管理，電源管理等，進而給發(fā)送正確指令，保障行車安全?；诖?，我們認為，高等級自動駕駛的落地有望提升車載操作系統(tǒng)在整車中的價值地位。圖表：高等級自動駕駛有望逐步落地全球滲透率（%）20212022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E資料來源：智研咨詢，市場研究部43視角三：從芯片維度看車載操作系統(tǒng)芯片的變化：汽車芯片的算力進步顯著傳統(tǒng)汽車芯片按照功能可以主要分為控制類芯片、功率類芯片、傳感器類芯片。其中控制MCU運算為主，用于ECU和MOSFET油車一般使用較多的是低壓MOSFETIGBT和高壓MOSFET芯片分為車輛感知和環(huán)境感知兩大類，包括感光芯片、芯片等。傳統(tǒng)汽車MCU芯片：以國外廠商為主，包括英飛凌、恩智浦、瑞薩等。）英飛凌作為德國的半導體制造商，主打產(chǎn)品為和IGBT，為汽車制造的關(guān)鍵元器件，下游客戶有博世、大陸、比亞迪、安波福、等廠商。主打產(chǎn)品為系列，其中代表產(chǎn)品有AURIX?TC3xx微控制器，支持清潔、自動駕駛、聯(lián)網(wǎng)汽車，并支持物聯(lián)網(wǎng)；年新推出基于工藝技術(shù)生產(chǎn)的新AURIXATC4x微系列控制器，具有高可擴展性，支持通用軟件架構(gòu)，顯著降低成本，可廣泛應(yīng)用于新一代電動汽車、高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS電氣（E/E）架構(gòu)等，計劃于年下半年開始量產(chǎn)。2）恩智浦前身為飛利浦半導體，先后收購摩托羅拉創(chuàng)立的飛思卡爾半導體、美滿電子的WiFi和藍牙連接業(yè)務(wù)等，在處理器、網(wǎng)絡(luò)和傳感等領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢，同時布局智能駕駛座艙、自動駕駛等領(lǐng)域。主要產(chǎn)品為S32K3系列，是可擴展的單一平臺，采用恩智浦的新型MaxQFP封裝，與標準QFP封裝相比可使封裝尺寸減少，可用于車身類的部分娛樂信息系統(tǒng)、等，于年上市，其中S32K344/324/314系列已實現(xiàn)量產(chǎn)。）瑞薩是一家日本半導體制造商，由電子和瑞薩科技組成，提供半導體系統(tǒng)解決方案，主要供應(yīng)驅(qū)動器集成電路、智能卡微控制器、系統(tǒng)級芯片（）等產(chǎn)品，先后與長城汽車、阿里云、百度云等達成合作。主要產(chǎn)品有系列，其中年推出的RH850/U2B工作負載要求而打造，包括混合ICE和xEV電機逆變器、高端區(qū)域控制、互聯(lián)網(wǎng)關(guān)和域控制等應(yīng)用。圖表：傳統(tǒng)汽車芯片分類及代表廠商資料來源：公司官網(wǎng)、市場研究部44智能座艙芯片：主芯片為，高度集成、GPU、等多個模塊，仍以國外廠商“”SoC此來驅(qū)動多個系統(tǒng)和多塊屏幕的運行，負責運算處理座艙內(nèi)海量的數(shù)據(jù)。智能汽車的持續(xù)發(fā)展提高了對智能座艙SoCSoC屏等多屏場景需求，以及實現(xiàn)語音識別、車輛控制等功能。圖表：座艙芯片資料來源：汽車材料網(wǎng)、市場研究部圖表：座艙芯片對比資料來源：公司官網(wǎng)、市場研究部45前已有超過家下游車企搭載第三代驍龍數(shù)字座艙平臺。主要產(chǎn)品包括第三代座艙芯片和第四代座艙芯片年和2021年發(fā)布，對標移動平臺為驍龍和。第三代座艙芯片8155廣泛受到國產(chǎn)中高端車型的歡迎，第四代座艙芯片基于工藝制程，在、等架構(gòu)上與手機上采用的高通驍龍同平臺，可視為驍龍車規(guī)版。圖表：高通車機芯片資料來源：公司官網(wǎng)、市場研究部高通下一步的規(guī)劃是將自動駕駛和智能座艙域控制器合二為一，同一計算平臺兼顧不同功能算力需求，作為高性能計算、視覺、多傳感器處理的中心樞紐，能滿足計算、性能和功能安全的需求。年，高通發(fā)布第四代驍龍車載芯片SA8295P，這也是高通汽車數(shù)字座艙產(chǎn)品線最新的旗艦芯片。）：代表高通移動芯片平臺驍龍和車規(guī)SnapdragonAutomotive母縮寫。）：代表高通手機芯片驍龍的車規(guī)版代號。）：代表高通對第4代數(shù)字座艙平臺提供了三檔層級，包括面向入門級平臺的性能級（Performance平臺的旗艦級（Premiere）和面向超級計算平臺的至尊級（Paramount由于高通芯片在手機端，本身就與Android操作系統(tǒng)形成強適配的優(yōu)勢，在車機端這種優(yōu)Android領(lǐng)域的統(tǒng)治地位和由此帶來的友好的座艙生態(tài)開發(fā)環(huán)境，驍龍和SA8155都已經(jīng)在智能汽車市場大獲成功。高通手機芯片和數(shù)字座艙芯片的對應(yīng)關(guān)系：驍龍驍龍855-SA8155驍龍888-SA8295ONEG3iA4L等。SA8155Aion、威馬W6等。據(jù)高通統(tǒng)計，截至年底，全球最大的家車企已經(jīng)有家采用第3代驍龍數(shù)字座艙平臺，即系列。根據(jù)高通對第4代驍龍車載芯片的定義：汽車數(shù)字座艙平臺-區(qū)域體系架構(gòu)演進中的中央處理器中樞。該定義的背后是汽車電子電氣架構(gòu)的演變。在過去的幾年，汽車電子電氣架構(gòu)逐步從分布式架構(gòu)：每一個功能都對應(yīng)一個相應(yīng)的傳感器計算芯片執(zhí)行器。而現(xiàn)在，大量ECU合為域，底層由統(tǒng)一的計算平臺提供算力支撐，支持不同控制器之間的通信和調(diào)用。這樣不僅節(jié)省了多達幾十公斤的電子線束，同時實現(xiàn)更高的計算效率和集成度。46SA8295支持多個和域的融合，涵蓋儀表盤、座艙、AR-HUD增強現(xiàn)實抬頭顯示、信息娛樂、后排顯示屏、電子后視鏡、車內(nèi)檢測和行車記錄及駕駛員監(jiān)控等。圖表：高通車機芯片：工藝性能資料來源：高通官網(wǎng)、市場研究部圖表：高通車機芯片：技術(shù)路線圖資料來源：高通官網(wǎng)、市場研究部47圖表：高通車機芯片：用于多域區(qū)域計算集成的架構(gòu)資料來源：公司官網(wǎng)、市場研究部圖表：高通車機芯片：座艙4解決方案資料來源：公司官網(wǎng)、市場研究部物理樣車測試套裝，因此汽車廠商可以越過供應(yīng)商直接與英偉達合作。代表芯片為系列，主要應(yīng)用于移動設(shè)備以及汽車智能座艙方面。48圖表：智能座艙芯片分類及代表廠商資料來源：公司官網(wǎng)、市場研究部Mobileye，國內(nèi)廠商有地平線、黑芝麻智能等。傳統(tǒng)的MCU芯片的算力無法滿足自動駕駛中涉及到的運算需求，因此需要擁有更高級別的芯片來驅(qū)動。芯片主要仍是GPUDSP級別中自動駕駛的芯片算力超過10TOPS，而、級別分別要求及。）英偉達在智能駕駛領(lǐng)域芯片算力優(yōu)勢明顯，年已經(jīng)發(fā)布基于DRIVEPX的自動駕駛車，年推出的開放式自動平臺已經(jīng)支持L4甚至RXavierOrin系列。其中，Xavier年推出，工藝制程，主要以GPU為核心的4個模塊組成，支持旗下的DriveAGXXavier/Pegasus平臺；基于Xavier，英偉達推出Orin系列，算力達200TOPS，運算性能相比Xavier7倍，雙片Orin算力達到400TOPS級別自動駕駛方案。）Mobileye提供的芯片盡管擅長輔助駕駛功能，但尚未滿足、L4、的自動駕駛要Mobileye過去基本采用封閉式算法