全球車用操作系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)車控操作系統(tǒng)起步晚，總體上還處于跟隨狀態(tài)，但在智能駕駛系統(tǒng)和信息娛樂(lè)系統(tǒng)上國(guó)內(nèi)外操作系統(tǒng)差距較小，可以從頂層設(shè)計(jì)、技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)和推廣應(yīng)用等方面推進(jìn)自主車用操作系統(tǒng)發(fā)展。

隨著電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化技術(shù)應(yīng)用和跨鏈?zhǔn)饺诤习l(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)轉(zhuǎn)向動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器“大三電”，并向軟硬解耦的電子電氣架構(gòu)技術(shù)延伸，其中安全可控的操作系統(tǒng)成為全新技術(shù)生態(tài)的重要內(nèi)容。國(guó)家層面也逐步加強(qiáng)政策引導(dǎo)和支持，推動(dòng)車用操作系統(tǒng)自主研發(fā)和應(yīng)用推廣。2017年4月，《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中提出“重點(diǎn)支持傳感器、控制芯片、北斗高精度定位、車載終端、操作系統(tǒng)等核心技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”。2020年4月，《關(guān)于完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》中提出“鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)一步提升整車安全性、可靠性，研發(fā)生產(chǎn)具有先進(jìn)底層操作系統(tǒng)、電子電氣架構(gòu)和智能化網(wǎng)聯(lián)化特征的新能源汽車產(chǎn)品”。2020年10月，《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021－2035年）》中明確了智能化相關(guān)的技術(shù)方向，主要包括車規(guī)級(jí)芯片、車用操作系統(tǒng)、新型電子電氣架構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)突破。在軟件定義汽車發(fā)展趨勢(shì)下，車用操作系統(tǒng)地位將尤為重要。

國(guó)內(nèi)外車用操作系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

按照開發(fā)類型劃分，車用操作系統(tǒng)主要分為兩大類：一是底層操作系統(tǒng)，專指內(nèi)核，主要功能包括內(nèi)存管理、文件管理、CPU調(diào)度管理、輸入輸出管理等；二是基于底層操作系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，除了內(nèi)核外，還包括應(yīng)用程序框架、運(yùn)行時(shí)環(huán)境等，主要包括定制型操作系統(tǒng)和ROM型操作系統(tǒng)。根據(jù)汽標(biāo)委發(fā)布的《車用操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系》劃分，車用操作系統(tǒng)按照應(yīng)用功能細(xì)分為三類：安全車控操作系統(tǒng)，主要面向車輛動(dòng)力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、車身系統(tǒng)等傳統(tǒng)控制領(lǐng)域，要求極高的實(shí)時(shí)性、可靠性、計(jì)算能力和（功能和信息）安全性；智能駕駛操作系統(tǒng)，主要面向智能駕駛（域控制器）領(lǐng)域，要求較高的安全性和可靠性；車載操作系統(tǒng)，主要面向信息娛樂(lè)和智能座艙（中控系統(tǒng)），對(duì)安全性和可靠性要求低于車控操作系統(tǒng)和智能駕駛操作系統(tǒng)。

面向車控和智能駕駛的

AUTOSAR架構(gòu)及操作系統(tǒng)

AUTOSAR聯(lián)盟致力于為汽車電子電氣架構(gòu)建立一種開放式的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，成員包括全球主流汽車制造商、零部件供應(yīng)商、標(biāo)準(zhǔn)軟件供應(yīng)商、開發(fā)工具和服務(wù)提供商、半導(dǎo)體供應(yīng)商以及高校、研究機(jī)構(gòu)等。

目前，AUTOSAR已成為全球主流的車載電子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)軟件架構(gòu)，根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求已發(fā)布了兩個(gè)平臺(tái)：

一是基于OSEK／VDX標(biāo)準(zhǔn)的Classic AUTOSAR平臺(tái)，定義了安全車控操作系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范，以處理控制系統(tǒng)的電子控制單元（ECU）為主要對(duì)象；

二是采用了基于POSIX標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)的Adaptive AUTOSAR平臺(tái)，適應(yīng)于新的集中式的高性能計(jì)算需求，以自動(dòng)駕駛和先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)等需要高性能計(jì)算的ECU為目標(biāo)。其中，Autosar OS是AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)軟件架構(gòu)的操作系統(tǒng)，被劃分在基礎(chǔ)軟件層中的服務(wù)層里的系統(tǒng)服務(wù)，與OSEK兼容，是面向車輛的安全車控操作系統(tǒng)，對(duì)實(shí)時(shí)性、安全性、穩(wěn)定性要求很高。

國(guó)外在安全車控操作系統(tǒng)方面發(fā)展較早，我國(guó)企業(yè)目前主要使用Classic AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的工具進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。2020年7月，中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)組織成立了中國(guó)汽車基礎(chǔ)軟件生態(tài)委員會(huì)（簡(jiǎn)稱AUTOSEMO）。AUTOSEMO基于AUTOSAR現(xiàn)有軟件架構(gòu)，開展自動(dòng)駕駛、新能源的應(yīng)用程序接口標(biāo)準(zhǔn)研究制定，系統(tǒng)軟件和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)保持一致。

綜合來(lái)看，在高安全、高穩(wěn)定、開發(fā)要求極高的車控操作系統(tǒng)方面，國(guó)內(nèi)外大部分企業(yè)均基于AUTOSAR開發(fā)各自的車控操作系統(tǒng)，我國(guó)由于起步晚在車控操作系統(tǒng)上較國(guó)外企業(yè)存在一定的差距。

面向智能駕駛和信息娛樂(lè)的

底層操作系統(tǒng)

底層操作系統(tǒng)主要包括QNX、Linux、WinCE等（見(jiàn)表1）。QNX是遵從POSIX規(guī)范的類UNIX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，是全球第一款達(dá)到ASIL D級(jí)別的車載操作系統(tǒng)，主要用于遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)、信息娛樂(lè)和導(dǎo)航等，目前黑莓已開發(fā)了車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)、數(shù)字座艙系統(tǒng)和駕駛輔助系統(tǒng)平臺(tái)。

Linux是定制開發(fā)靈活度較強(qiáng)、基于POSIX和UNIX的開源操作系統(tǒng)，主要用于支持更多應(yīng)用和接口的信息娛樂(lè)系統(tǒng)場(chǎng)景。AGL、GENIVI等協(xié)會(huì)或聯(lián)盟致力于將開源Linux操作系統(tǒng)推廣至汽車領(lǐng)域。其中，AGL目前集中在車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)，未來(lái)將向輔助駕駛、座艙域、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域延伸；GENIVI致力于基于開源的標(biāo)準(zhǔn)車載信息娛樂(lè)平臺(tái)，基本每半年對(duì)車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)規(guī)范進(jìn)行更新。WinCE是微軟開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)，主要應(yīng)用于車載主機(jī)、車載導(dǎo)航和車載娛樂(lè)系統(tǒng)，已逐步退出汽車操作系統(tǒng)市場(chǎng)。目前，QNX憑借優(yōu)勢(shì)占據(jù)汽車嵌入式操作系統(tǒng)市場(chǎng)率第一，基于Linux內(nèi)核的OS在智能座艙OS市場(chǎng)中占據(jù)約20％份額。

底層操作系統(tǒng)研發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)工程，開發(fā)難度大、開發(fā)周期較長(zhǎng)，需要投入大量的人力、財(cái)力，基本沒(méi)有企業(yè)會(huì)全新開發(fā)底層操作系統(tǒng)。目前底層操作系統(tǒng)主要被國(guó)外壟斷，國(guó)內(nèi)主要是基于現(xiàn)有底層操作系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。