在軟件定義汽車(chē)的大趨勢(shì)下，汽車(chē)OS是傳統(tǒng)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)智能汽車(chē)升級(jí)的關(guān)鍵。E/E架構(gòu)升級(jí)包括硬件、軟件、通信架構(gòu)三大升級(jí)，芯片+操作系統(tǒng)+中間件+應(yīng)用算法軟件+數(shù)據(jù)構(gòu)建核心技術(shù)閉環(huán)，汽車(chē)操作系統(tǒng)是軟件定義汽車(chē)生態(tài)循環(huán)發(fā)展的靈魂。

1 操作系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車(chē)的靈魂
操作系統(tǒng)是指控制和管理整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)的硬件和軟件資源，并合理地組織調(diào)度計(jì)算機(jī)的工作和資源，以提供給用戶(hù)和其它軟件方便的接口和環(huán)境的程序集合。
傳統(tǒng)汽車(chē)因不同域之間要求的實(shí)時(shí)性、安全性、通信帶寬不盡相同，傳統(tǒng)汽車(chē)主機(jī)廠/Tier 1供應(yīng)商無(wú)法一步到位，他們多采用跨域融合方案（即3個(gè)域或5個(gè)域等）。所以，隨著域的逐漸形成，域操作系統(tǒng)將逐漸形成。傳統(tǒng)車(chē)企操作系統(tǒng)將由獨(dú)立的多個(gè)操作系統(tǒng)/系統(tǒng)程序，向少數(shù)/一個(gè)操作系統(tǒng)發(fā)展。
圖1為E/E架構(gòu)由分布式-域控制-中央集中式不斷升級(jí)的示意圖。

圖1 E/E架構(gòu)由分布式-域控制-中央集中式不斷升級(jí)
汽車(chē)操作系統(tǒng)是從傳統(tǒng)汽車(chē)電子基礎(chǔ)軟件不斷演變而來(lái)。傳統(tǒng)汽車(chē)電子產(chǎn)品由汽車(chē)電子控制裝置和車(chē)載電子設(shè)備組成，汽車(chē)電子控制裝置包括發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)（EMS）、自動(dòng)變速器控 制單元（TCU）、車(chē)身電子穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP）、電池管理系統(tǒng)（BMS）等涉及安全、行駛性能的裝置；車(chē)載電子設(shè)備包括儀 表、中控、抬頭顯示（HUD）、流媒體后視鏡等，這類(lèi)裝置與用 戶(hù)體驗(yàn)有關(guān)，不涉及行駛、安全性能，見(jiàn)圖2。

圖2 汽車(chē)操作系統(tǒng)是從傳統(tǒng)汽車(chē)電子基礎(chǔ)軟件不斷演變而來(lái)
在軟件定義汽車(chē)的大趨勢(shì)下，汽車(chē)OS是傳統(tǒng)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)智能汽車(chē)升級(jí)的關(guān)鍵。
E/E架構(gòu)升級(jí)包括硬件、軟件、通信架構(gòu)三大升級(jí)，（由下至上）芯片+操作系統(tǒng)+中間件+應(yīng)用算法軟件+數(shù)據(jù)構(gòu)建核心技術(shù)閉環(huán)，汽車(chē)操作系統(tǒng)是軟件定義汽車(chē)生態(tài)循環(huán)發(fā)展的靈魂。狹義操作系統(tǒng)專(zhuān)指內(nèi)核（如Linux、QNX），提供內(nèi)存管理、文件管理、CPU調(diào)度管理、輸入輸出管理功能；廣義OS從下至上包 括從BSP、操作系統(tǒng)內(nèi)核、中間件及庫(kù)組件等硬件和上層應(yīng)用之間的所有程序。從圖3車(chē)載智能計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)能清晰地看到廣義操作系統(tǒng)和狹義操作系統(tǒng)的范圍。

圖3 車(chē)載智能計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)
廣義操作系統(tǒng)由功能軟件和系統(tǒng)軟件組成，系統(tǒng)軟件是針對(duì)汽車(chē)場(chǎng)景定制的復(fù)雜大規(guī)模嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境。由硬件抽象層、操作系統(tǒng)內(nèi)核和中間件組成。
硬件抽象層又可分為BSP和Hypervisor。BSP是內(nèi)核與硬件 之間的接口層，為操作系統(tǒng)提供虛擬硬件平臺(tái)，使其具有硬件無(wú)關(guān)性，可以在多平臺(tái)上移植；Hypervisor是硬件虛擬化技術(shù)，提供虛擬平臺(tái)支持多操作系統(tǒng)。
操作系統(tǒng)內(nèi)核即狹義操作系統(tǒng)，如Vxworks、RT-Linux等。提供操作系統(tǒng)最基本的功能，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的進(jìn)程、內(nèi)存、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、文件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。
中間件處于應(yīng)用和操作系統(tǒng)中間的軟件，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下軟件互聯(lián)和互操作等共性問(wèn)題，提供標(biāo)準(zhǔn)接口、協(xié)議，具有較高的移植性。
功能軟件包括自動(dòng)駕駛的核心共性功能模塊，例如自動(dòng)駕駛通用框架模塊、網(wǎng)聯(lián)模塊和云控模塊。
2 智能汽車(chē)操作系統(tǒng)的分類(lèi)

圖4 自動(dòng)駕駛操作系統(tǒng)的組成
按照實(shí)時(shí)性和非實(shí)時(shí)性分為實(shí)時(shí)性操作系統(tǒng)（RTOS） 和非實(shí)時(shí)性操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)性操作系統(tǒng)即保證在一定時(shí)間限制內(nèi)完成特定功能的操作系統(tǒng)，特點(diǎn)包括速度快、吞吐量大、代碼精簡(jiǎn)、代碼規(guī)模小等，除這些外，“實(shí)時(shí)性”才是RTOS的 最大特征，其它的都不算是，也就是指實(shí)時(shí)程序必須保證在嚴(yán)格的時(shí)間限制內(nèi)響應(yīng)。典型的實(shí)時(shí)性操作系統(tǒng)有VxWorks、QNX、RTLinux等。
非實(shí)時(shí)性操作系統(tǒng)又稱(chēng)通用操作系統(tǒng)，常用于支持更多應(yīng)用和接口的信息娛樂(lè)系統(tǒng)中，相對(duì)于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，功能更為強(qiáng)大，組件也更為復(fù)雜，最大的特點(diǎn)是開(kāi)源，有很強(qiáng)的定制開(kāi)發(fā)靈活空間，又可以充分發(fā)揮硬件的性能，像AGL、GENIVI等協(xié)會(huì)  或聯(lián)盟，都致力于將開(kāi)源Linux操作系統(tǒng)推廣至汽車(chē)領(lǐng)域中。
操作系統(tǒng)的演化過(guò)程分為6步，見(jiàn)圖5、圖6。

圖5 操作系統(tǒng)演化步驟

圖6 操作系統(tǒng)演進(jìn)示意圖
①早期嵌入式開(kāi)發(fā)：直接在裸機(jī)上寫(xiě)程序，沒(méi)有操作系統(tǒng)。
②隨著軟件復(fù)雜度的上升，嵌入式OS逐漸形成。早期ECU 執(zhí)行功能較為單一，早期嵌入式OS主要使用的基礎(chǔ)軟件程序或簡(jiǎn)單的嵌入式實(shí)時(shí)OS。
③更復(fù)雜的OS：汽車(chē)座艙領(lǐng)域使用更為復(fù)雜的OS，即Linux和QNX。
④產(chǎn)品級(jí)OS：操作系統(tǒng)上再集成通訊協(xié)議棧，形成了產(chǎn)品級(jí)的Linux Kernel內(nèi)核和QNX。
⑤產(chǎn)品級(jí)OS基礎(chǔ)上再加上中間件和桌面環(huán)境：可以可視化地去操作一些功能，例如ubuntu。
⑥在第5步的基礎(chǔ)上再加上應(yīng)用軟件：在Linux基礎(chǔ)上不僅集成了中間件、桌面環(huán)境，還加上部分應(yīng)用軟件，例如Android和AliOS。
按照對(duì)底層操作系統(tǒng)的改造程度，可以將操作系統(tǒng)分為三類(lèi)（見(jiàn)圖7）：

圖7 按照對(duì)底層操作系統(tǒng)的改造程度的分類(lèi)

圖8 汽車(chē)廣義操作系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)
①基礎(chǔ)型操作系統(tǒng)：編寫(xiě)底層操作系統(tǒng)和所有系統(tǒng)組件，如系統(tǒng)內(nèi)核、底層驅(qū)動(dòng)等，有的還包括虛擬機(jī)，目前的基礎(chǔ)型操作系統(tǒng)有QNX、Linux等。
企業(yè)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀：編寫(xiě)操作系統(tǒng)需要花費(fèi)太大的人力、物力， 目前基本沒(méi)有企業(yè)會(huì)全新開(kāi)發(fā)底層操作系統(tǒng)。
②定制型操作系統(tǒng)：在基礎(chǔ)型操作系統(tǒng)之上進(jìn)行定制化開(kāi)發(fā)，如修改內(nèi)核、硬件驅(qū)動(dòng)、運(yùn)行時(shí)環(huán)境、應(yīng)用程序框架等。
企業(yè)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀：定制型操作系統(tǒng)的典型代表有大眾VW.OS、特斯拉Version、Google車(chē)載Android、華為鴻蒙OS、AliOS等，它們已經(jīng)屬于自主研發(fā)的獨(dú)立操作系統(tǒng)。
③ROM型汽車(chē)操作系統(tǒng)：基于基礎(chǔ)型操作系統(tǒng)（例如Linux、安卓）進(jìn)行有限的定制化開(kāi)發(fā)，不涉及系統(tǒng)內(nèi)核更改，一般只修改操作系統(tǒng)自帶的應(yīng)用程序等。

企業(yè)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀：大部分的主機(jī)廠一般都選擇開(kāi)發(fā)ROM型操作系統(tǒng)，國(guó)外主機(jī)廠多選用Linux作為底層操作系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)大多基于Android定制汽車(chē)操作系統(tǒng)，例如比亞迪Dilink、奇瑞GKUI、蔚來(lái)NIO OS、小鵬Xmart OS。
3 汽車(chē)廣義操作系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

根據(jù)Mckinsey Analysis預(yù)測(cè)，2020年全球汽車(chē)廣義操作系統(tǒng)（功能軟件、狹義操作系統(tǒng)、中間件）市場(chǎng)規(guī)模達(dá)200億美元，到2025年達(dá)370億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率（CGAR）增加13.1%；到2030年達(dá)500億美元，十年CAGR增加9%。
4 自動(dòng)駕駛汽車(chē)OS的特點(diǎn)
座艙OS的特點(diǎn)
智能座艙操作系統(tǒng)主要為車(chē)載信息娛樂(lè)服務(wù)以及車(chē)內(nèi)人機(jī)交互提供控制平臺(tái)，是汽車(chē)實(shí)現(xiàn)座艙智能化與多源信息融合的運(yùn)行環(huán)境。主流車(chē)型的智能座艙操作主要有QNX、Linux、Android等。傳統(tǒng)智能座艙操作系統(tǒng)中，QNX占據(jù)了絕大部分份額。近年來(lái)， 智能座艙的娛樂(lè)與信息服務(wù)屬性越發(fā)凸顯，開(kāi)源的Linux以及在手機(jī)端擁有大量成熟信息服務(wù)資源的Android被眾多主機(jī)廠青睞。
座艙OS的實(shí)時(shí)性與可靠性要求不高，智能座艙操作系統(tǒng)需要支持多樣化的應(yīng)用與服務(wù)，擁有豐富的生態(tài)資源（見(jiàn)圖9）。

圖9 座艙OS的特點(diǎn)
智能座艙操作系統(tǒng)領(lǐng)域，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
車(chē)控OS的特點(diǎn)
車(chē)控操作系統(tǒng)主要用于車(chē)輛底盤(pán)控制、動(dòng)力系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛。車(chē)控OS的作用是為車(chē)載控制ECU的硬件與算法提供接口與 交互平臺(tái)。
車(chē)控OS可以分為嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和基于POSIX標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)用于傳統(tǒng)的車(chē)輛控制，例如動(dòng)力系統(tǒng)與底盤(pán)控制等，是電控系統(tǒng)的內(nèi)核與基石，能夠利用有限資源處理多個(gè)任務(wù)，對(duì)實(shí)時(shí)性要求高?；赑OSIX標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)適用于自動(dòng)駕駛所需要的高性能計(jì)算和高帶寬通信。

隨著自動(dòng)駕駛的發(fā)展，現(xiàn)有車(chē)控OS面臨以下挑戰(zhàn)：①無(wú)法達(dá)到高計(jì)算類(lèi)應(yīng)用的要求；②原有基于CAN、FlexRay等協(xié)議的總線系統(tǒng)已經(jīng)不再滿足需求；③車(chē)控操作系統(tǒng)，在架構(gòu)層面必須要擁有良好的功能解耦、可擴(kuò)展及可兼容性。
自動(dòng)駕駛車(chē)控OS應(yīng)該具備以下特點(diǎn)：①高實(shí)時(shí)性，一個(gè)方面是系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度的時(shí)鐘周期要在毫秒級(jí)，另一個(gè)方面是高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)不能被低優(yōu)先級(jí)任務(wù)所阻塞；②高可靠性，即車(chē)控操作系統(tǒng)要具有很高的RAS(Reliability, Accessibility&Serviceability)特性；③功能安全，即應(yīng)符合IEC61508和ISO26262中的功能安全等級(jí)；④信息安全，即應(yīng)該具備可信存儲(chǔ)、可信通信、可信計(jì)算、多重安全防護(hù)等安全能力；⑤高性能計(jì)算能力，表現(xiàn)在強(qiáng)大的計(jì)算能力、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)吞吐能力、高度的靈活性/擴(kuò)展性/可編程性、需要快速學(xué)習(xí)力和易用性。
5 三大主要底層OS
全球汽車(chē)座艙底層OS高度集中。座艙域安全等級(jí)較低，現(xiàn)階段需要較復(fù)雜的OS支持大量的應(yīng)用和接口。自動(dòng)駕駛域還未真正形成，自動(dòng)駕駛的OS格局尚不明朗，考慮到重新開(kāi)發(fā)底層OS的成本大，自動(dòng)駕駛OS或基于Linux/QNX內(nèi)核發(fā)展而來(lái)。QNX：非開(kāi)源、安全實(shí)時(shí)QNX是一款微內(nèi)核、嵌入式、非開(kāi)源、安全實(shí)時(shí)的操作系 統(tǒng)。目前歸黑莓公司所有。其內(nèi)核小巧，運(yùn)行速度快，安全/穩(wěn)定 性高，是全球首款通過(guò)ISO26262 ASIL-D安全認(rèn)證的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。QNX常用于安全穩(wěn)定性較高的數(shù)字儀表中。
黑莓為汽車(chē)行業(yè)開(kāi)發(fā)了車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)（QNX CAR Platform for Infotainment）、數(shù)字座艙系統(tǒng)（QNX Platform for Digital Cockpits），和駕駛輔助系統(tǒng)平臺(tái)（QNX Platform for ADAS）。為開(kāi)發(fā)人員提供良好工具選擇，具有良好的人機(jī)交互界面。
Linux：開(kāi)源、功能強(qiáng)大
Linux具有內(nèi)核緊湊高效等特點(diǎn)，可以充分發(fā)揮硬件的性能。它與QNX相比最大優(yōu)勢(shì)在于開(kāi)源，具有很強(qiáng)的定制開(kāi)發(fā)靈活 度。Linux常用于支持更多應(yīng)用和接口的信息娛樂(lè)系統(tǒng)中。AGL 和GENIVI協(xié)會(huì)致力于將開(kāi)源Linux操作系統(tǒng)推廣至汽車(chē)領(lǐng)域中。
AGL開(kāi)源項(xiàng)目擬建立基于Linux的聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)內(nèi)部使用的開(kāi)源平臺(tái)

圖10 傳統(tǒng)座艙向智能座艙的演化

圖11 2019全球汽車(chē)座艙3大底層OS的市場(chǎng)份額
AGL現(xiàn)有150多個(gè)成員單位，2014年，Linux基金會(huì)發(fā)布了開(kāi)源AGL（Automotive Grade Linux）規(guī)范1.0版本，它是首個(gè)開(kāi)放式車(chē)載信息娛樂(lè)（IVI）軟件規(guī)范。其中70%的代碼（包括操作系統(tǒng)、中間件和應(yīng)用程序框架）已編寫(xiě)完成，車(chē)企可以專(zhuān)注于剩下的30%個(gè)性化定制開(kāi)發(fā)，以保證不同品牌的差異化，而且AGL不收取任何許可費(fèi)。AGL已經(jīng)不只局限IVI領(lǐng)域，未來(lái)將向儀表盤(pán)、座艙域 、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域延伸。

現(xiàn)階段，它仍未通過(guò)ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)。2020年3月，國(guó)內(nèi)中國(guó)移動(dòng)、德賽西威、中科創(chuàng)達(dá)等公司加入了AGL。
GENIVI擬實(shí)現(xiàn)車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)開(kāi)源平臺(tái)的普及   GENIVI現(xiàn)有170多個(gè)成員單位，GENIVI基于Linux提供開(kāi)源軟件，車(chē)企通過(guò)整合不同的應(yīng)用和中間件實(shí)現(xiàn)差異化的車(chē)載信息娛樂(lè)產(chǎn)品，縮短車(chē)企開(kāi)發(fā)周期，降低成本。其中80%的軟件在消費(fèi)電子及通訊行業(yè)已經(jīng)被開(kāi)發(fā)，可直接應(yīng)用，15%需要調(diào)整才適用于汽車(chē)，最后的5%需要自己開(kāi)發(fā)。GENIVI將繼續(xù)開(kāi)發(fā)剩余 5%的代碼，并開(kāi)放給車(chē)企。

Android：Linux的發(fā)行版本
Android是Google公司和開(kāi)放手機(jī)聯(lián)盟基于Linux開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)車(chē)載IVI系統(tǒng)?；贏ndroid開(kāi)發(fā)。國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)公司、造車(chē)新勢(shì)力基于Android推出了自己的汽車(chē)操作系統(tǒng)，如阿里AliOS、百度小度車(chē)載OS、比亞迪Dilink、蔚來(lái)NIO OS、小鵬Xmart OS。

Android系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)從下至上依次為L(zhǎng)inux內(nèi)核層、系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層、系統(tǒng)程序框架層、應(yīng)用程序?qū)印?

6 車(chē)企&互聯(lián)網(wǎng)&科技公司發(fā)布的操作系統(tǒng)

特斯拉: Version操作系統(tǒng)
特斯拉操作系統(tǒng)Version基于Linux內(nèi)核深度改造而成，可支持信息娛樂(lè)系統(tǒng)（IVI）/駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）等。對(duì)于信息安全問(wèn)題，特斯拉使用了Linux系統(tǒng)中的內(nèi)核模塊：安全增強(qiáng)型Linux（SELinux），通過(guò)訪問(wèn)權(quán)限控制，增強(qiáng)了操作系統(tǒng)信息安全性。采用開(kāi)源Linux，特斯拉不依賴(lài)軟件供應(yīng)商，自己完全掌握堆棧，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題通過(guò)OTA修正與升級(jí)。特斯拉已經(jīng)通過(guò)OTA對(duì)其操作系統(tǒng)進(jìn)行了多次重大升級(jí)。
大眾VW.OS平臺(tái)
VW.OS是一個(gè)可運(yùn)行多個(gè)底層系統(tǒng)（如Linux、QNX、Vxworks）的平臺(tái)，它簡(jiǎn)化智能座艙、自動(dòng)駕駛、車(chē)身控制等之間的交互技術(shù)，由于各家供應(yīng)商接口和協(xié)議不相同，高度依賴(lài)AutoSAR實(shí)現(xiàn)中間件標(biāo)準(zhǔn)化，因此產(chǎn)生大量模塊、組件以支持來(lái) 自不同供應(yīng)商的軟件。2020年起，大眾品牌的電動(dòng)汽車(chē)都將采用該操作系統(tǒng)。

表1 Android系統(tǒng)的優(yōu)、缺點(diǎn)

表2 特斯拉OS模式的優(yōu)缺點(diǎn)

表3 大眾VW.OS的優(yōu)缺點(diǎn)
戴姆勒：MB.OS
戴姆勒希望在公司內(nèi)部建立軟件開(kāi)發(fā)自研的能力，來(lái)替換來(lái)自外部的供應(yīng)商的技術(shù)服務(wù)。大概在2024-2025年，戴姆勒車(chē)輛 上的軟件操作系統(tǒng)將完成向 MB.OS的轉(zhuǎn)換。戴姆勒計(jì)劃開(kāi)發(fā)的車(chē)載操作系統(tǒng)MB.OS并不僅僅基于安卓做UI的修改，通過(guò)改變用 戶(hù)的交互界面和操作邏輯體現(xiàn)個(gè)性化，它更類(lèi)似于從底層創(chuàng)建一個(gè)汽車(chē)的安卓或者iOS，將軟件部分與硬件部分進(jìn)行解耦，從而減少后期應(yīng)用軟件在適配不同硬件時(shí)復(fù)雜的重復(fù)性工作。
Google車(chē)載安卓系統(tǒng)：Android automotive OS
Android automotive OS是將手機(jī)Android的系統(tǒng)架構(gòu)替換為與車(chē)相關(guān)的模塊。包括：
①Car App：包括OEM和第三方開(kāi)發(fā)的App；
②Car API：提供汽車(chē)App特有的接口；
③Car Service：系統(tǒng)中與車(chē)有關(guān)的服務(wù)；
④Vehicle Network Service：汽車(chē)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；
⑤vehicle HAL：汽車(chē)硬件抽象層描述。
車(chē)載安卓系統(tǒng)的靈活可定制性和可修改編輯性大大降低。其應(yīng)用可能會(huì)受限。
華為操作系統(tǒng)
（1）鴻蒙操作系統(tǒng)HOS
第一個(gè)面向全場(chǎng)景微內(nèi)核的分布式OS，可實(shí)現(xiàn)座艙軟硬件解耦，南北向開(kāi)放，同時(shí)華為對(duì)語(yǔ)音交互、視覺(jué)識(shí)別、音頻優(yōu)化等核心能力開(kāi)發(fā)了基礎(chǔ)服務(wù)。該系統(tǒng)支持與車(chē)企聯(lián)合定義開(kāi)放接口，使得其合作伙伴可以快速開(kāi)發(fā)，構(gòu)建應(yīng)用生態(tài)。

圖12 Android Automotive架構(gòu)
鴻蒙自動(dòng)駕駛OS微內(nèi)核成為我國(guó)首個(gè)通過(guò)ASIL-D認(rèn)證的 OS內(nèi)核。該內(nèi)核于2019年9月獲得Security領(lǐng)域高等級(jí)信息安全認(rèn)證（CC EAL 5+），該系統(tǒng)內(nèi)核已成為業(yè)界首個(gè)擁有Security & Safety雙高認(rèn)證的商用OS內(nèi)核。
（2）智能駕駛操作系統(tǒng)AOS
華為的智能駕駛操作系統(tǒng)AOS能夠同時(shí)滿足智能駕駛軟件開(kāi)發(fā)、車(chē)規(guī)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)等的核心要求，目前已通過(guò)ASIL-D等安全認(rèn)證。在此基礎(chǔ)上，華為針對(duì)智能駕駛系統(tǒng)對(duì)確定性的高要求，在通信調(diào)動(dòng)以及運(yùn)行環(huán)境方面做了優(yōu)化。
目前基于華為的MDC自動(dòng)駕駛硬件平臺(tái)以及智能駕駛操作系 統(tǒng)AOS，已經(jīng)有大量的合作伙伴在進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
（3）智能車(chē)控操作系統(tǒng)VOS
車(chē)控在汽車(chē)新架構(gòu)中主要承擔(dān)ECU從分散走向集中的功能， 形成統(tǒng)一的車(chē)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)軟件定義差異化、個(gè)性化動(dòng)力體驗(yàn)。
華為智能車(chē)控操作系統(tǒng)VOS，原生支持異構(gòu)多核，模型化工 具鏈，兼容AUTOSAR?？梢允沟迷瓉?lái)多ECU的集中開(kāi)發(fā)變得簡(jiǎn)單高效。
同時(shí)，華為智能車(chē)控操作系統(tǒng)VOS相比于現(xiàn)有的車(chē)控系統(tǒng)將 更加開(kāi)放。華為把基礎(chǔ)的OS開(kāi)源，幫助車(chē)企實(shí)現(xiàn)自主可控。同時(shí)，華為的VOS車(chē)控系統(tǒng)，不僅支持華為自己的微處理器芯片， 而且會(huì)支持全世界的，包括恩智浦、英飛凌和其它操作芯片。同時(shí)，該系統(tǒng)對(duì)外開(kāi)放，能夠支持各個(gè)車(chē)企在上面開(kāi)發(fā)自己的車(chē)控軟件。
（4）跨域集成軟件框架Vehicle Stack
在三個(gè)域控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還需要一個(gè)跨域的集成調(diào)度能力。華為Vehicle Stack便是面向服務(wù)的跨域集成軟件框架，使能整車(chē)特性快速開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證、部署。同時(shí)，通過(guò)分布式通信、數(shù)據(jù)和安全框架，集成跨域能力與統(tǒng)一開(kāi)放，可以按照整車(chē)的應(yīng)用場(chǎng)景和體驗(yàn)需求調(diào)用系統(tǒng)能力，實(shí)現(xiàn)性能、體驗(yàn)最優(yōu)。
據(jù)稱(chēng)，Vehicle Stack支持不同車(chē)型間的架構(gòu)重用，并且支持豐富的自動(dòng)化工具鏈，車(chē)型開(kāi)發(fā)周期可以大幅降低。
但是，當(dāng)前華為智能汽車(chē)解決方案尚未完全落地應(yīng)用，市場(chǎng)對(duì)其方案實(shí)力未能形成清晰認(rèn)知，需要落地方案向市場(chǎng)證明產(chǎn)品實(shí)力。
普華基礎(chǔ)軟件有限公司
普華基礎(chǔ)軟件有限公司是中國(guó)軟件企業(yè)中唯一的AUTOSAR 高級(jí)合作伙伴。
普華基礎(chǔ)軟件的微內(nèi)核操作系統(tǒng)研發(fā)，支持ARM、MIPS、 X86三種處理器指令集，搭建了面向工控的集成開(kāi)發(fā)和仿真驗(yàn)證環(huán)境，形成了自主可控安全可靠的工業(yè)操作系統(tǒng)——普華微內(nèi)核工業(yè)操作系統(tǒng)軟件V1.0，在智能制造、汽車(chē)電子以及軌道交通三個(gè)工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行了示范應(yīng)用。
普華靈智ORIENTAIS操作系統(tǒng)于近期通過(guò)車(chē)規(guī)功能安全認(rèn)證，是國(guó)內(nèi)第一個(gè)滿足ISO 26262 ASIL D最高安全等級(jí)要求的AUTOSAR操作系統(tǒng)產(chǎn)品，打破了國(guó)外多年在汽車(chē)電子操作系統(tǒng)領(lǐng)域的壟斷。
普華基礎(chǔ)軟件將以智能駕駛技術(shù)為牽引，以AUTOSAR等開(kāi)放架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，研制面向智能汽車(chē)和新能源汽車(chē)的操作系統(tǒng)、基礎(chǔ)軟件和軟硬件計(jì)算平臺(tái)，支撐整車(chē)企業(yè)和零部件企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
阿里：AliOS操作系統(tǒng)
在智能汽車(chē)領(lǐng)域，將AliOs定位于IVI領(lǐng)域。其前身YunOS以 Linux Kernel為內(nèi)核，架構(gòu)類(lèi)似與Android。系統(tǒng)搭載了自主設(shè)計(jì)、架構(gòu)、研發(fā)的核心虛擬機(jī)，并增加了云服務(wù)相關(guān)模塊。其提供與安卓Dalvik虛擬機(jī)兼容的運(yùn)行環(huán)境，與上汽合資斑 馬公司進(jìn)行車(chē)載業(yè)務(wù)推廣。
中科創(chuàng)達(dá)
2013年開(kāi)始進(jìn)軍智能汽車(chē)領(lǐng)域，幾年時(shí)間內(nèi)，形成了集智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)操作系統(tǒng)技術(shù)，Kanzi UI引擎和設(shè)計(jì)生態(tài)、智能視覺(jué)技術(shù)、智能座艙、安全駕駛等多元化產(chǎn)品及服務(wù)于一體的供應(yīng)鏈條，目前已經(jīng)助力全球眾多汽車(chē)客戶(hù)打造未來(lái)智能汽車(chē)產(chǎn)品，到2024年將有超過(guò)4000萬(wàn)輛汽車(chē)應(yīng)用中科創(chuàng)達(dá)豐富個(gè)性化的智能駕駛相關(guān)技術(shù)。
全球采用中科創(chuàng)達(dá)汽車(chē)智能操作系統(tǒng)和解決方案的公司超過(guò)100家。目前其與上汽零束、廣汽研發(fā)院、滴滴出行有合作。
東軟睿馳的操作系統(tǒng)
東軟睿馳的操作系統(tǒng)基于Android進(jìn)行深度開(kāi)發(fā)，符合功能安全的OS相關(guān)基礎(chǔ)軟件有：—NeuSar—NeuSar Tool—Cyber Security
NeuSar是面向量產(chǎn)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)， 為自主研發(fā)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的整車(chē)廠及零部件供應(yīng)商提供下一代汽車(chē)通訊和計(jì)算架構(gòu)的系統(tǒng)平臺(tái)。
東軟睿馳建立智能座艙生態(tài)，目前與本田（中國(guó)）合資成立海納新思智行服務(wù)有限公司，與廣汽研究院成立了SDV聯(lián)合創(chuàng)新中心。
百度：Apollo操作系統(tǒng)
2017年，百度發(fā)布基于Android定制的對(duì)話式人工智能操作系統(tǒng)DuerOS。Apollo已經(jīng)形成自動(dòng)駕駛、車(chē)路協(xié)同、智能網(wǎng)聯(lián)三大開(kāi)放平臺(tái)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)方面，百度推出小度車(chē)載OS，是針對(duì)座艙的智能語(yǔ)音方案。自動(dòng)駕駛方面，百度Apollo是一個(gè)基于QNX 的自動(dòng)駕駛平臺(tái)。
中興：Digital CAR操作系統(tǒng)
中興已經(jīng)完成智能操作系統(tǒng)的研發(fā)，正與北汽、上汽展開(kāi)合作。
騰訊：車(chē)聯(lián)TAI汽車(chē)智能系統(tǒng)
騰訊車(chē)聯(lián)“All in Car”是騰訊車(chē)聯(lián)網(wǎng)解決方案。AI in Car系統(tǒng)并不是真正意義上的OS，而更像一種解決方案，這種解決方案基于騰訊在安全、內(nèi)容、社交、語(yǔ)音、大數(shù)據(jù)、AI等方面的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)車(chē)廠的實(shí)際需要按需輸出。
車(chē)聯(lián)AI in Car系統(tǒng)匯集了騰訊體系內(nèi)安全平臺(tái)、內(nèi)容平臺(tái)、大數(shù)據(jù)、服務(wù)生態(tài)和AI能力，為行業(yè)和合作伙伴提供智能化、個(gè)性化服務(wù)，助力車(chē)企邁入汽車(chē)智聯(lián)網(wǎng)。
目前騰訊已經(jīng)與廣汽、長(zhǎng)安、吉利、比亞迪、東風(fēng)柳汽等主機(jī)廠達(dá)成戰(zhàn)略合作。All in Car助力騰訊車(chē)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入了前裝化方式。

7 自動(dòng)駕駛汽車(chē)OS的發(fā)展趨勢(shì)

智能汽車(chē)操作系統(tǒng)的發(fā)展
手機(jī)操作系統(tǒng)目前有Android系統(tǒng)——開(kāi)源路線的代表，和 iOS系統(tǒng)——一體式閉環(huán)模式的代表。
Android系統(tǒng)開(kāi)源、自由的策略形成了豐富的軟件生態(tài)，形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)接口，使軟硬件移植性較強(qiáng)。但是開(kāi)源是一把雙刃劍，把權(quán)限給第三方時(shí)，也留下諸多安全漏洞，導(dǎo)致安全性差。
iOS系統(tǒng)采用芯片-操作系統(tǒng)-手機(jī)一體式的模式，操作系統(tǒng)是非開(kāi)源路線，不考慮移植性，代碼執(zhí)行效率高，系統(tǒng)運(yùn)行流暢。iOS系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性好，對(duì)用戶(hù)隱私的保護(hù)性好。

表4 BAT操作系統(tǒng)對(duì)比

表5 主流車(chē)載OS對(duì)比
專(zhuān)門(mén)針對(duì)汽車(chē)開(kāi)發(fā)全新OS內(nèi)核（狹義操作系統(tǒng)）成本過(guò)高，生態(tài)也難以打造。
座艙OS方面，大多數(shù)車(chē)企、Tier1選擇在開(kāi)源底層OS（安卓/Linux）的基礎(chǔ)上打造專(zhuān)屬操作系統(tǒng)（ROM型），迅速建立軟件生態(tài)；互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)憑自身的應(yīng)用生態(tài)迅速切入汽車(chē)領(lǐng)域，構(gòu)建生態(tài)體系。
自動(dòng)駕駛OS方面，為達(dá)成安全性和穩(wěn)定性要求，車(chē)企、Tier1會(huì)選擇更基礎(chǔ)的OS（Linux/QNX）構(gòu)建自動(dòng)駕駛基礎(chǔ)平臺(tái)，再由Tier2根據(jù)個(gè)性化需求定制差異化產(chǎn)品。
一體式閉環(huán)技術(shù)路線在自動(dòng)駕駛發(fā)展初期優(yōu)勢(shì)明顯，壁壘較高。例如特斯拉芯片-操作系統(tǒng)-車(chē)機(jī)一體式閉環(huán)開(kāi)發(fā)，初期優(yōu)勢(shì)明顯，但是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)打通AI芯片-操作系統(tǒng)-中間件-核心算法-數(shù)據(jù)幾個(gè)核心技術(shù)閉環(huán)。
智能汽車(chē)操作系統(tǒng)的趨勢(shì)：虛擬機(jī)輔助軟硬件的一體化聚合虛擬機(jī)和中間層軟件分別輔助車(chē)載系統(tǒng)。Hypervisor（虛擬機(jī)）是運(yùn)行在物理服務(wù)器和操作系統(tǒng)之間的中間軟件層，可用于同步支持 Android、Linux、QNX多系統(tǒng)。
目前操作系統(tǒng)的傾向性，在生態(tài)上是很難扭轉(zhuǎn)的，但如果要對(duì)域控制器進(jìn)一步合并，特別是對(duì)偏向娛樂(lè)的Android和偏向安全的QNX合并，則彼此無(wú)法替代。這里的技術(shù)方案就是Hypervisor，在QNX hypervisor之上搭建Android等操作系統(tǒng)， 對(duì)合并域控制器很有幫助，如圖13。

圖13 合并域控制技術(shù)方案
目前虛擬機(jī)管理的概念被引入智能座艙操作系統(tǒng)。隨著液晶儀表以及其它安全功能的普及，供應(yīng)商不需要裝載多個(gè)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能需求，只需要在車(chē)載主芯片上進(jìn)行虛擬化的軟件配置，形成多個(gè)虛擬機(jī)，在每個(gè)虛擬機(jī)上運(yùn)行相應(yīng)的軟件即可滿足需求。圖14為下一代智能座艙軟硬件一體化聚合示意圖。

圖14 下一代智能座艙軟硬件一體化聚合示意圖

現(xiàn)在行業(yè)領(lǐng)先虛擬機(jī)有：QNX Hypervisor、ACRN、PikeOS和哈曼Device Virtualization，用于服務(wù)底層操作系統(tǒng)。

8 主機(jī)廠如何開(kāi)發(fā)車(chē)載操作系統(tǒng)

傳統(tǒng)主機(jī)廠正在從車(chē)輛銷(xiāo)售變?yōu)檐?chē)輛服務(wù)銷(xiāo)售。汽車(chē)的利潤(rùn)模式未來(lái)可能變成提供軟件和數(shù)據(jù)服務(wù)。所以，主機(jī)廠對(duì)操作系統(tǒng)的自主權(quán)是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的前提。
為了實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦，主機(jī)廠有必要開(kāi)發(fā)車(chē)載操作系統(tǒng)。每個(gè)車(chē)型都有傳感器型號(hào)不同、控制器芯片與架構(gòu)不同的問(wèn)題，之前部署應(yīng)用軟件時(shí)，會(huì)針對(duì)每一車(chē)型的硬件平臺(tái)做軟件適配與部署。如果軟件與硬件實(shí)現(xiàn)解耦，只需通過(guò)調(diào)整操作系統(tǒng)與不同硬件平臺(tái)的適配，操作系統(tǒng)與不同硬件平臺(tái)的適配工作量遠(yuǎn)小于應(yīng)用軟件和硬件平臺(tái)進(jìn)行適配的工作量。
為了實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車(chē)，主機(jī)廠有必要開(kāi)發(fā)車(chē)載操作系統(tǒng)。為主機(jī)廠對(duì)汽車(chē)進(jìn)行OTA升級(jí)奠定基礎(chǔ)。在功能應(yīng)用場(chǎng)景新增與擴(kuò)展，使用邏輯、人機(jī)交互策略更新時(shí)，更易由主機(jī)廠主導(dǎo)進(jìn)行，不必依賴(lài)于各個(gè)供應(yīng)商。只有對(duì)車(chē)載操作系統(tǒng)內(nèi)核、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理等研究得越深，主機(jī)廠在后續(xù)部署應(yīng)用軟件時(shí)能參與的部分才越多，開(kāi)發(fā)的自由度才越高。

為了實(shí)現(xiàn)掌控?cái)?shù)據(jù)所有權(quán)，主機(jī)廠有必要開(kāi)發(fā)車(chē)載操作系統(tǒng)。擁有車(chē)輛使用過(guò)程數(shù)據(jù)的所有權(quán)，車(chē)載操作系統(tǒng)扮演重要的一環(huán)。
車(chē)企對(duì)車(chē)載OS布局根據(jù)戰(zhàn)略格局以及自身實(shí)力劃分為3種形式：①定制化開(kāi)發(fā)；②ROM方式；③超級(jí)APP。

圖15 完善的車(chē)載系統(tǒng)層級(jí)框架

圖16 主機(jī)廠開(kāi)發(fā)車(chē)載操作系統(tǒng)的幾種方式