理想星环 OS 技术架构白皮书 v1.0

理想星环OS技术架构白皮书v1.0 总结

1. 概述

• 汽车操作系统的定义与重要性: 汽车操作系统是承载和驱动车辆AI智能化的关键技术引擎，需要有效支撑各类智能应用的部署与运行。它扮演着“中央指挥官”和“资源总调度”的角色，抽象和管理底层硬件资源，并为上层智能应用软件提供基础环境和运行保障。
• 汽车操作系统发展趋势: 汽车操作系统经历了机械时代、电子电器化时代，正迈向空间机器人时代。发展趋势包括从“Smart”到“Intelligence”的跨越，以及向“通用空间智能操作系统”的进化。未来操作系统需要具备“Native for AI”的特性，支持高性能、确定性与安全性，并提供标准化的API和工具链，支撑上层AI应用的敏捷开发与快速迭代。

2. 星环OS技术架构

• 星环OS的核心理念与创新: 星环OS是一款面向AI智能化业务的整车操作系统，以全域协同、软硬结合为创新内核，致力于树立性能、安全、成本及效率的行业标杆，奠定空间机器人时代的系统基石。
• 星环OS的四大支柱: 星环OS由智能驾驶系统（大脑控制系统）、智能车控系统（小脑控制系统）、通信中间件（神经系统）和信息安全系统（免疫系统）四个重要部分组成，它们深度融合、协同运作，共同支撑高级智能行为。
  • 智能驾驶系统: 负责处理复杂思维过程，保证智能驾驶又快又好的工作，通过任务调度、图像处理等优化措施，让AI“思维敏捷”，并通过虚拟化技术实现算力共享，让一块芯片安全地同时处理多个任务。
  • 智能车控系统: 负责车辆的肢体控制，快速执行车辆的各种基础控制命令，通过灵活架构适配，支持不同品牌、不同架构的芯片，实现MCU供应选择自由，缩短新MCU上车时间。
  • 通信中间件: 负责在域内与域间传递信息，完成车内各个模块之间的高效、可靠通信，通过统一标准化的通信协议，实现“车同轨、书同文”，做到各域通信解耦，提升效率。
  • 信息安全系统: 用来保护用户隐私数据和车控指令，通过软硬件协同实现，构建系统全面的安全体系，达成系统完整性保护、数据加密与保护、身份认证与权限管控和可信执行环境等安全目标。

3. 核心系统介绍

• 通信中间件: 星环OS通信总线（VBS）是专为智能汽车领域打造的高效数据交互通信平台，依托标准化的通信协议、模块化架构以及卓越的实时数据传输能力，为整车电子电气系统构建起一条实时且可靠的信息高速公路。
  • 核心技术特性: 支持全域统一部署、多传输协议自适应、可靠性机制增强、多层级安全防护。
• 智能车控OS: 智能车控OS（VCOS）是面向车辆控制的操作系统，支撑智能汽车高安全、高实的核心车控业务部署。
  • 核心技术特性: 全方位软硬解耦、寻优算法保障硬实时、全链路压缩通信时延、多维度存储资源优化、轻量级安全隔离。
• 智能驾驶OS: 智能驾驶OS是为智能驾驶场景打造的专用操作系统，内部对底层图像处理、AI推理加速、视频编解码等专用硬件能力进行高效封装，向上层应用提供一套简洁易用的接口。
  • 核心技术特性: 低时延图像预处理、基于车端优化AI推理、端到端确定性调度能力、定制化的智驾Linux内核。
• 虚拟化引擎: 星环OS虚拟化引擎（LiVisor）是用于构建车端AI计算中心的虚拟化底座，通过对CPU、内存、NPU以及I/O外设进行资源池化管理与安全隔离，在集中式硬件平台上支持车端智能驾驶、智能车控等多域业务的并发运行与协同。
  • 核心技术特性: 系统级安全隔离、高效资源共享、高速跨域互通、性能损耗更低、冷热启动加速。
• 信息安全: 星环操作系统的信息安全体系是面向智能网联汽车构建的一整套多层级安全防护机制，涵盖数据加密与保护、系统完整性保护、身份认证与权限管理和可信执行环境等关键能力。
  • 核心技术特性: 数据加密与保护、系统完整性保护、身份认证与权限管控、可信执行环境。

4. 创新场景案例

• 传感器跨域共享: 星环OS通过确定性网络通信和资源服务化框架，实现了传感器在跨控制器、跨核间的安全、高效共享，关键指标：成功打破“数据孤岛”，实现了传感器在跨控制器、跨核间的安全、高效共享；远端传感器访问的端到端时延，从传统方案通常需要的10ms以上，稳定缩短并控制在1ms以内。
• AEB/AES快速反应: 星环OS通过高精度时间同步、硬实时内核、端到端确定性调度框架、确定性通信管理能力等多项技术，从系统软件层面确保了关键链路的确定性与低延迟，关键技术指标：响应速度相比传统方案，端到端时延降低约一半，即整体反应速度提升1倍；动作稳定：端到端时延抖动减小至原先的1/5。
• 通信链路安全防护: 星环OS通过内置于操作系统层面的安全机制和软硬件协同设计，有效应对应用身份认证和密码学算法性能方面的挑战，构建了可信且高效的车内通信环境，关键技术指标：通过软硬结合的方式实现，密码学算法性能相较于软件方式提升了 4 倍。

5. 开源计划

• 开源目的: 星环OS会从2025年4月底逐步开放源码，主要目的是促进行业合作，破解行业“重复造轮子”的困局，通过生态共建实现车企之间、车企与芯片厂商之间的互利共赢，最终普惠每个用户。
• 开源许可: 星环OS采用宽松型的Apache License，不会通过开源收取费用，不干涉代码的使用方式，也不控制使用者的数据。
• 开源意义: 星环OS开源对于解决行业普遍性问题具有重要价值，欢迎更多车企以及产业链上下游伙伴加入星环OS的生态建设中。