2022年中国新能源汽车行业系列研究：智能化博弈，车载OS兵家必争：先导篇

研究报告2022/09 www.leadleo.com 2022年中国新能源汽车行业系列研究 ——智能化博弈，车载OS兵家必争：先导篇 2022SeriesResearchReportonChinaNEVIndustry ——TheGameofIntelligence,TheFightofDigitalCockpitOS:Preface 2022年の中国の新エネルギー自動車産業に関する一連の研究： ——インテリジェントゲーム、車のオペレーティングシステムの兵士は、競争する必要があります:パイロット記事 报告标签：新能源汽车、汽车软件、智能座舱、车用操作系统、车载操作系统 报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。 市场研读|2022/09 摘要 头豹谨此发布中国新能源汽车行业系列报告之 《车载OS博弈，“兵家必争”：先导篇》。本报告旨在分析车载操作系统发展背景、基本架构及分类等。 本报告所有图、表、文字中的数据均源自弗若斯特沙利文咨询（中国）及头豹研究院调查，数据均采用四舍五入，小数计一位。 www.leadleo.com 400-072-5588 中国：新能源汽车系列 01 汽车电子电气架构演变，车用OS为软件化起点 整车电子电气架构升级带来软硬件解耦，软件将定义未来智能汽车的功能。车用操作系统是汽车软件的基石，也是传统汽车实现智能汽车升级的关键，具备承上启下的作用，对内车用操作系统连接并统一管理控制智能汽车硬件资源，对外车用操作系统提供用户交互界面。 02 智能座舱先行落地，车用 OS中车载OS为必争之地 车用操作系统可分为车控操作系统及车载操作系统，其中车载操作系统面向智能座舱，管理信息娱乐及感知交互领域。在较长一段时间内人机共驾的场景下，智能座舱将领跑汽车智能化，作为软件定义汽车的可视化窗口，集聚用户能够直观感受体验的功能，因而与之息息相关的车载操作系统成为焦点。 03 从消费电子看汽车电子，车载OS决胜关键在生态 智能座舱操作系统与智能手机操作系统发展路径相似，当前处于软件定义阶段，未来将向生态定义过渡，决胜关键在于围绕“车辆-用户”的生态构建，即完善生态资源，丰富车端应用；管理生态环境，维护驾乘安全；提高生态适配，支持软硬兼容；拓宽生态边界，打造功能互联。 2 目录 汽车电子电气架构的演变：汽车软件化的前提 ---------------------------------- 07 车用操作系统：汽车软件化的起点 ---------------------------------- 09 车载操作系统：智能座舱底层技术支撑 ---------------------------------- 10 车载操作系统分类及布局 ---------------------------------- 12 车载操作系统发展胜负手：生态搭建及管理 ---------------------------------- 13 方法论 ---------------------------------- 14 法律声明 ---------------------------------- 15 Contents TheEvolutionofE/EArchitectures ---------------------------------- 07 VehicleOS ---------------------------------- 09 DigitalCockpitOS ---------------------------------- 10 ClassificationsandParticipantsofDigitalCockpitOS ---------------------------------- 12 EcosystemConstructionandManagementofDigitalCockpitOS ---------------------------------- 13 Methodology ---------------------------------- 14 LegalStatement ---------------------------------- 15 图表1：汽车电子电气架构演变 ---------------------------------- 07 图表2：软件定义汽车总体架构 ---------------------------------- 08 图表3：车用操作系统分类 ---------------------------------- 09 图表4：QNX数字座舱平台 ---------------------------------- 10 图表5：车载操作系统构成 ---------------------------------- 11 图表6：车载操作系统分类 ---------------------------------- 12 图表7：车载操作系统与手机操作系统类比 ---------------------------------- 13 车用操作系统：运行于车内的系统程序集合，以实现管理硬件资源、隐藏内部逻辑提供软件平台、提供用户程序与系统交互接口、为上层应用提供基础服务等功能，包含车控操作系统和车载操作系统 车控操作系统：运行于车载智能计算基础平台异构硬件之上，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 车载操作系统：运行于车载芯片上，管理和控制智能网联汽车车载软件、硬件资源的软件集合，为智能网联汽车提供除驾驶自动化功能实现以外的服务，包括车载信息娱乐、网联、导航、多媒体娱乐、语音、辅助驾驶、AI等服务 系统软件：车控操作系统中支撑驾驶自动化功能实现的复杂大规模嵌入式系统运行环境，分为安全车控系统软件和智能驾驶系统软件 OS：OperatingSystem，操作系统，是一组主管并控制计算机操作、运用和运行硬件、软件资源和提供公共服务来组织用户交互的相互关联的系统软件程序 RTOS：RealTimeOperatingSystem，实时操作系统，是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应，调度一切可利用的资源完成实时任务，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。提供及时响应和高可靠性是其主要特点 API：ApplicationProgrammingInterface，应用程序编程接口，是软件系统不同组成部分衔接的约定 CPU：CentralProcessingUnit，中央处理器，是计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元 MCU：MicrocontrollerUnit，微控制单元，又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制 V2X：VehicletoEverything，车与外界的互联，即车对外界的信息交换。车联网通过整合全球定位系统导航技术、车对车交流技术、无线通信及远程感应技术奠定了新的汽车技术发展方向，实现了手动驾驶和自动驾驶的兼容 “移动生活空间”需求旺盛推动汽车电子电气架构演变，集中式架构抬升软件价值量，软件将定义未来智能汽车的功能 汽车电子电气架构的演变：汽车软件化的前提 “移动生活空间”需求延续推动汽车电子电气架构演变 伴随着互联网等智能科技的迅猛发展及加速渗透，用户消费习惯从功能产品向智能产品转换，而此种偏好及价值取向从消费电子延续至汽车电子，消费者对汽车产品属性的期待由“基本出行工具”向“移动生活空间”转变，智能驾驶、智能座舱等场景需求持续走高。为加速向智能电子终端的转型，汽车电子电气架构沿“分布式电子电气架构-（跨）域集中式电子电气架构-集中式电子电气架构”路线演进，以“计算及功能集中化”、“硬件与软件及软件与软件解耦”、“高带宽通信”等新兴特征实现智能汽车复杂功能。 分布式阶段 汽车电子电气架构演变 移动互联网 持续渗透 硬件 价值量占比高 模块化 每个功能有对应的独立ECU 集成化 多个功能对应单个ECU， ECU数量减少 集中化 划分功能域，软硬件解耦， 基础控制器标准化 域融合 在功能域基础上进行跨域 融合，由跨域控制单元进行控制 车载电脑 车载电脑和区域导向架构， 功能域升级为通用计算平台 车云计算 车内架构简化，部分功能 转移至云端 （跨）域集中式阶段 消费者 中央集中式阶 段 市场需求 智能汽车 硬件标准化价值弱化软件定义汽车价值量上升 来源：CSDN，博世，头豹研究院编辑整理 工具链（开发、仿真、调试） 安全体系（功能安全、信息安全） 集中式架构抬升软件价值量，软件将定义未来智能汽车的功能 过去分布式架构下硬件为主导，软硬件的依赖程度高，功能新增或升级复杂度高。整车E/E架构升级带来软硬件解耦，推动软硬件实现分离，支持硬件和软件的独立开发及后续OTA功能升级。未来硬件平台将有可能向“标准化”、“通用化”及“模块化”发展，而软件将基于“可移植”、“可扩展”以及“可迭代”的特性，定义未来智能汽车的功能，其价值量占比也因此提升，增量空间广阔，软件成为主机厂打造产品差异化的核心机遇。 高精地图 V2X 大数据 OTA 仿真测试 功能域 智能座舱域 自动驾驶域 车身域 API 功能软件 算法库 感知算 法模块 融合算 法模块 定位算 法模块 预测算 法模块 决策算 法模块 规划算 法模块 控制算 法模块 中间件及组件 AUTOSARAdaptivePlatform(POSIXOS) 系统软件 应用OS RTOS BSP/Drivers硬件驱动及适配层 AUTOSARClassicPlatformOS Hypervisor虚拟机 计算单元 异构计算平台 GPU CPU ISP MCU 加速核 … 感知执行 传感器 毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达、摄像头、HDMAP 线控 动力系统、转向系统、制动系统 软件定义汽车总体架构 云平台 车用操作系统是传统汽车向智能汽车升级的起点及关键，具体可划分为车控操作系统及车载操作系统 车用操作系统：汽车软件化的起点 车用操作系统是传统汽车向智能汽车升级的起点及关键 纵观智能汽车架构，车用操作系统是运行于车内的系统程序集合，负责对内管理和对外交互。对内车用操作系统连接并统一管理控制智能汽车硬件资源，为汽车软件提供运行环境、通信及安全机制等，为上层应用提供基础服务；对外车用操作系统提供用户交互界面，深度参与智能互联生态。车用操作系统具备承上启下的作用，是汽车软件的基石，也是传统汽车实现智能化升级的关键。 车用操作系统可分为车控操作系统及车载操作系统 全国汽车标准化技术委员会于2019年发布《车用操作系统标准体系》，明确车用操作系统可划分为车控操作系统及车载操作系统。车控操作系统对实时性、安全性、可靠性以及算力等要求较高，具体按功能可细分为安全车控操作系统及智能驾驶操作系统：安全车控操作系统主要管理动力系统、底盘系统及车身系统等经典基础硬件，面向车辆控制场景；智能驾驶操作系统应用于智能驾驶领域