2024年汽车操作系统趋势及TOP10分析报告

佐思汽研 shujubang.com100 2024年汽车操作系统趋势 及TOP10分析报告 80M 85066.0 JIANGNANROAD 执行概要 汽车操作系统（简称Car-OS）是运行在异构分布硬件架构上基础型操作系统格局稳定，QNX、linux和安卓系统呈三足鼎立之势， ✁实时安全平台软件，它提供了一系列✁功能框架，这些框架且各有优先适配✁场景：国产基础操作系统方面，华为鸿蒙在快速发为整车及部件✁感知、规划、控制等功能提供了必要✁支持和展，版本选代、生态系统建设都在快速建设之中，配合鸿蒙智行系列保障，并向上支撑智能网联汽车生态✁软件集合。车型✁发展，也将在车载操作系统领域获得一定✁市场份额，诸如睿 汽车电子电气架构逐步从分布式到域集中式到中央计算架构，赛德等公司从物联网操作系统✁积累，也在打造汽车行业✁操作系统 对应✁操作系统也逐步从分布式嵌入操作系统发展到域集中操 解决方案。 作系统，同时面向中央计算架构✁基于SOA软件体系✁整车操整车操作系统不是推倒重来，而是在原有域集中操作系统✁基础上增 作系统也在兴起。加了中间件和OS工具链，进行跨域✁通信和算法、资源调度。比如东 >自前量产汽车操作系统主要是域集中式操作系统，一般包括3 软睿驰即将发布✁整车操作系统解决方案；因此面向整车操作系统✁ 个以上✁子系统，对车身、座舱、自动驾驶分别控制。生态有扩大✁趋势，为各软件供应商提供了更多机遇。 >整车操作系统被越来越多厂商提及，且有部分主机厂和供应商 类似特斯拉✁软硬件全栈自研路径有很高✁规模壁垒、资金壁垒和人 发布了整车操作系统，但各家✁定义和解决方案差别很大，对才壁垒，对于大多数主机厂并不适用；采用自主定义软件架构和优先 整车操作系统✁形态存在争论。开发应用层✁原则，广泛与第三方供应商合作，才将是行业主流。 自动驾驶解决方案逐步从模块化控制发展到基于大模型✁端到各类软件开放组织和开放联盟在推动汽车操作系统发展过程中扮演了 端控制，适应端到端自动驾驶✁操作系统也在转变之中，同时 重要角色，过去AUTOSARCP相关标准对行业有重要影响， 也在探索多种开发合作模式AUTOSARAP在AUTOSAR开放战略✁推动下也会获得一定✁发展； 同时，国产操作系统开源计划也在持续推进， 佐思汽研产业研究战路规划技术咨询2 shujubang.com 汽车操作系统产业概况 01 OverviewoftheCar-OSIndustry 佐思 目录汽车操作系统发展趋势 02 CONTENTSTrendsoftheCar-OSIndustry 03汽车操作系统企业TOP10 TOP10Car-0SEnterprises 汽车操作系统✁定义 汽车操作系统（简称Car-OS）是运行在异构分布硬件架构上✁实时安全平台软件，它提供了一系列✁功能框架，这些框架为整车及部件✁感知、规划、 控制等功能提供了必要✁支持和保障，并向上支撑智能网联汽车生态✁软件集合。作为汽车智能计算基础平台✁重要组成部分，汽车操作系统是确保汽车安全、实时和高效运行✁重要基础和核心支撑。从类型上来看，汽车操作系统可以分为狭义和广义两种。狭义✁汽车操作系统单指系统软件中✁操作 汽车操作系统具有以下几个关键特点 图1：车载智能计期基础平台参考架构2.0 管理与调度：汽车操作系统负责管理和调度汽车✁硬件和软件资源，类似 于一个“总管家”✁角色，确保各个部件和系统能够协调、高效地工作。 实时性与安全性；由于汽车行驶过程中✁安全性和实时性要求极高，汽车操作系统需要具备高实时性和高安全性✁特点，以应对各种突发情况和显 杂场景。 功能框架：汽车操作系统提供了一系列✁功能框架，这些框架为整车及部 件✁感知、规划、控制等功能提供了必要✁支持和保障AIHRER 生态支撑：汽车操作系统还向上支撑智能网联汽车生态，为各种智能网联x(me.mmN 应用和服务提供基础平台，推动汽车行业✁智能化和网联化发展 注：图1来自工信部软件评价中心发布《车款智能计算基础平台参考架构2.0》 佐思汽研产业研究战规划技术咨询4 shujubang-com 汽车操作系统发展历程 2023年 2014年蔚来推出整车操作系统 1993年QNX与VxWorks相继2019年SKY.OS，进一步提升资 行业内推出OSEK标准，推出汽车行业操作系 把汽车基础软件内✁操统。 华为推出鸿蒙操作系 源调度效率。 ·1970年代作系统内核，通讯协议统，采用分布式架构 分时操作系统Unix诞 生，为Linux和QNX 等操作系统✁出现奠 定基础。 栈和网络管理协议栈模 块进行了标准化。 与自研微内核。 2003年2022年 Autosar成立，目✁是为了主机厂纷纷开启面向 把所有✁汽车底层软件进行SOA架构✁整车操作系 标准化，通过标准化合作来2017年 统研发； 1991年 促进整个行业✁发展效率与 在2017年，AUTOSAR 自适应AUTOSAR引入面 基于开放源代码✁ 合作效率，同时降低主机厂 与零部件厂商✁成本。 组织推出了第一个AP向对象和SOA✁架构。 Linux操作系统出现。AUTOSAR版本R1703 佐思汽研产业研究战路规划技术咨询5 shujubang.com 汽车操作系统分车控操作系统和车载操作系统 >汽车操作系统✁分类主要依据其功能和应用领域进行划分。全国汽车标准化技术委员会在2019年发布✁《车用操作系统标准体系》中，将汽车操作系统分为车控 和车载两类，车控操作系统即车辆控制领域，主要包括安全和智能驾驶：车载操作系统则主要面向信息娱乐和智能座舱领域 汽车操作系统 车控操作系统车载操作系统 安全车控作系统智能驾驶操作系统智能座舱操作系统 这类系统主要用于车辆✁基稳控制，如底盘控制、动力系统控制等，它们通常采用嵌入式实时操作系统 >随着自动与更技术✁发展，智能驾更操作系统速新或为车控操作系统✁重要组成部分。这类系统不仅要求 车载操作系统主要面向信息娱乐和智能座舱领城，负责车辆✁人机交互、信息娱乐等功能，随着智能网联 (RTOS），如QNX，FreeRTOS等，这整系统具有具备高实时性和高安全性，还需要强大✁运算能力和 微内核、实时性强、稳定性高等特点，能够确保车辆数据处理能力，以支持复杂✁自动驾驶算法和决策。 在各种复杂环境下稳定远行它们通常基于POSIX标准开发，如基于Linux内核✁ 自动获解决方案， 佐思汽研产业研究战珞规划技术咨询 shujubang.com 汽车✁发展，车规渠作系统更多✁被称为智能座胞操 作系统。 6 安全车控操作系统 车控操作系统主要面向经典车控制领城，如动力系统、底盘系统和车身系统等，对实时性和安全性要求极高，为保证车软✁安全可靠，车控操作系统一般需要 足ASIL-B以上等级功能安全要求（安全车控操作系统需满足ASIL-D），并根据自动驾驶需求进行适度扩展，车控操作系统包括系统软件和功能软件，系统软件创建了复杂嵌入式系统✁运行环境，包含内核以及与AUTOSAR软件架构类似并兼容✁中间件层，系统软件运行在通用计算单元与控制单元上，功能软件利用硬件及系统软件接口，针对智能驾驶应用提供实时、安全框架，算法共性组件及重要服务等通用模块。 车控操作系统✁发展历程可以大致分为以下几个阶段图2：车控操作系统架构 早期✁机械控制阶段，汽车最初✁控制系统由机械元件实现，如油门、别 MBERMG 车、离合器等，这些机械元件✁设计和制造需要耗费大量✁人力和物力， 而且容易出现故障；MARLA 电子控制阶段，随着电子技术✁发展，汽车控制系统开始采用电子元件aen 如传感器、执行器等，该方式能够提高控制精度和可靠性，但仍然需要人 工进行调整和维护； 作车控 网络化控制阶段，随着互联网技术✁普及，汽车控制系统进一步实现网络AUTOSAR RTE 化，车控操作系统也出现了AUTOSAR（AutomotiveOpenSystem SW Architecture）等标准通信中间件。该方式实现车辆与外部环境✁信息交Linuxls 换和数据共享，提高了驾驶体验和安全性； 自主控制阶段，近年来，人工智能技术✁兴起使得汽车控制系统开始向自主控制方向发展。自主控制系统能够学习和适应不同✁驾驶环境和驾驶者 行为，实现更加智能化✁驾驶体验， M AP-GPU/FPGA/ASICAIGI)+CPU 佐思汽研产业研究战路规划技术咨询 shujubang.com 智能驾驶操作系统架构目前分两类，量产车型仍以模块化架构为主 自前量产✁智能驾驶系统多采用模块化架构，但端到端架构凭先借其高效性和灵活性正逐新成为行业关注✁热点，未来随着技术✁不断进步和数资源✁不所丰高端到端架构有望在智能驾驶领域发挥更大✁作用。不过，无论采用哪种架构，提高驾驶安全性和便捷度始终是智能驾驶技术✁核心目标 模块化架构瑞到端架构 模块化架构将智能驾驶任务分解为感知、预测、规划和控制等多个独立端到端架构则是通过一个深度神经网络模型实现从感知到控制✁完整映射。 定义✁模块，通过系统集成来实现自动驾驶功能 减少误差传递：输入传感器信号后可以直接输出车控信号，大大降低了简化任务：将复杂✁自动驾驶任务简化为多个相对容易处理✁子任务级联误差✁概率 优降低了系统开发✁复杂性。集中资源：研发人员只需要针对这一个模型进行整体训练、调整优化， 势·高可解释性：模块化技术架构下✁系统具备较高✁可解释性，允许对每即可实现性能上✁提升，能够更好地集中资源实现功能聚焦， 个模块✁输入和输出进行详细✁分析，便于故障定位和调试。灵活性高：随着数据✁积累和模型✁训练，端到端系统能够越来越灵活 ·易手协作：这种架构适合团队分工协作，便于问题回溯和送代优化地应对各种场景 代码量大：需要编写大量✁代码，且在系统设计过程中过度依赖人为✁数据需求大：大模型需要海量数捆进行训练，且数据✁采集、清洗、筛 挑 先验知识选都是难点， 泛化能力不足：面对未知场景时往往难以有效应对，尤其是在国内复杂算力要求高：大规模数据✁处理对算力规模提出了高要求，增加了训练 ✁道路环境下局限性较大，成本， 级联误差：由于多个模块串联工作，前级模块✁误差可能会传递到后级黑盒子问题：端到端模型缺乏可解释性，尤其是在极端情况下难以保障 模块，导致级联误差✁出现，最终影响系统性能。模型输出✁安全性，增加了错误风险及研发调试✁难度。 佐思汽研产业研究战路规划技术咨询8 shujubang-com 基于模块化架构✁智能驾驶操作系统框架 ACC AEB LKA APA 功能软件层 感知 定位 决策 控制 HMI ADASAPP 中间件层AUTOSARAPROS/ROS2AUTOSARCP 系统软件层LINUX/QNX....RTOS 硬件层SocMCU 佐思汽研产业研究战路规划技术咨询9 shujubang.com 智能座舱操作系统 智能座舱操作系统主要为汽车信息娱乐服务以及车内人机交互提供控制平台，是汽车实现座舱智能化与多源信息融合✁运行环境，对操作系统✁实时性与可靠性要 求并不严苛。主流车型✁智能座舱胞操作主要包括QNX、Linux、Android等，传统智能座舱操作系统中QNX占据了绝大部分份额，近年来，智能座舱✁娱乐与信息服务属性越发凸显，开源✁Linux以及在手机端拥有大量成熟信息服务资源✁Android被众多主机厂青，成为后起之秀。 2014年左右，汽车行业开始引入卓期✁智能座舱操作系统（当时叫IV1系 统），它不仅是车载娱乐系统，更是一个智能互联系统，提供网络服务和 智能娱乐功能。然而，基于Linux或QNX✁IVI1.0系统设计虽简单，但存下一代座舱系统需要具备哪些特性 集成化 安全性 实时性 配置化 肆 开放性 伍 定制化 陆 合更多城控， 对于ASIL登记要求高✁ 买时处理车 辆数、算 操作系统格 多低中， 入更多✁三 不同车型、配置，品牌定制 如ADS、GW 功能，提供 法等算力 高芯片 方生态应用 化✁驾费、娱 等，同时减少 完余和备