2022年中国新能源汽车行业系列研究-车载OS博弈-“兵家必争”-底层篇

2022 年中国新能源汽车行业系列研究——车载OS 博弈，“兵家必争”：底层篇2022 Series Research Report on China NEV Industry——The Game of Digital Cockpit OS, "Soldiers must fight": Underlying2022 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：——車載オペレーティングシステムゲーム、兵士は競争しなければならない:基本的なオペレーティングシステムの編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。www.leadleo.com报告标签：新能源汽车、智能座舱、车载操作系统、QNX、Linux、Android研究报告2022/09 www.leadleo.com400-072-55882中国：新能源汽车系列市场研读| 2022/09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”：底层篇》。本报告旨在介绍三大车载底层操作系统基本架构及分析对比等。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。摘要车载操作系统的核心为内核，提供操作系统最基本的功能。车载操作系统内核有QNX、Linux、WinCE等，基于内核的底层操作系统市场竞争格局呈现QNX、Linux以及Android三足鼎立之势。基于座舱不同部分对安全性及实时性的差异化需求，QNX+Linux或QNX+Android为常见组合形式。01底层操作系统QNX、Linux、Android 三足鼎立QNX采用微内核架构，已经通过ISO26262ASIL-D安全认证，实时性及安全性高，在仪表盘系统中应用广泛。但QNX授权费用昂贵，娱乐生态应用开发不完善。QNX与高通及英伟达为软硬件绑定关系，并与部分软硬件厂商建立战略合作，在扩大生态圈的同时进一步巩固底层操作系统竞争中的龙头地位；Linux为宏内核，开源自由且系统开发者众多，有强大的用户和社区支持，但实时性一般。日韩及欧洲厂商倾向于使用Linux领域中GENIVI及AutomotiveGradeLinux（AGL）；特斯拉及部分中国厂商选择Linux直改，开发自主车载操作系统；Android基于Linux内核开发，优势在于应用生态协同，多用于IVI系统中，但平台碎片化严重，存在适配性差以及安全漏洞问题，且背后Google把持，车企难有掌控权。Google为车载市场开发了超级APP型的AndroidAuto及操作系统AAOS，后者受到美国OEM的青睐。02QNX、Linux、Android 各有优劣，不同车企倾向不一 中国云原生行业研究| 2021/73◆车载底层操作系统三足鼎立----------------------------------07◆底层操作系统：QNX----------------------------------09◆底层操作系统：Linux----------------------------------11◆底层操作系统：Android----------------------------------14◆方法论----------------------------------16◆法律声明----------------------------------17目录 中国云原生行业研究| 2021/74◆Tripartite Confrontation of Digital Cockpit Underlying OS----------------------------------07◆Underlying Operating Systems：QNX----------------------------------09◆Underlying Operating Systems：Linux----------------------------------11◆Underlying Operating Systems：Android----------------------------------14◆Methodology ----------------------------------16◆Legal Statement----------------------------------17Contents 中国云原生行业研究| 2021/75◆图表1：底层操作系统QNX、Linux、Android 对比----------------------------------07◆图表2：部分车企座舱OS 开发基于三大底层----------------------------------08◆图表3：QNX® Neutrino® 实时操作系统及内核架构----------------------------------09◆图表4：部分QNX 为智能座舱提供的服务----------------------------------10◆图表5：QNX 绑定关系及战略合作伙伴----------------------------------10◆图表6：Linux 内核及系统架构图----------------------------------11◆图表7：基于Linux 内核的开发可分为三大类----------------------------------12◆图表8：GENIVI 与AGL 对比----------------------------------13◆图表9：Android 系统架构----------------------------------14◆图表10：Android Automotive OS 架构----------------------------------15图表目录 中国云原生行业研究| 2021/76名词解释◆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：Operating System，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：Real Time Operating System，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：Application Programming Interface，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：Central Processing Unit，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：Microcontroller Unit，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：Vehicle to Everything，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◆ASIL：Automotive Safety Integration Level，汽车安全集成等级，是ISO 26262 标准针对道路车辆的功能安全性定义的风险分类系统 中国：新能源汽车系列市场研读| 2022/09www.leadleo.com400-072-55887车载底层操作系统三足鼎立车载底层操作系统QNX、Linux、Android 三足鼎立，车企基于安全稳定、供应链可控、应用生态等因素选择并二次开发底层操作系统QNX、Linux、Android对比来源：头豹研究院编辑整理◼车载操作系统的核心为内核，提供操作系统最基本的功能车载操作系统的核心及基础为内核，提供安全和计算内核，实现任务优先级调度，负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统。车载操作系统内核可粗略分为宏内核及微内核，宏内核将模块集成并在内核进程中运行，管理更多资源；微内核简化内核功能，提供模块化设计。内核决定操作系统的性能及汽车软件架构的稳定性，其开发难度与重要性成正比。◼车载底层操作系统中，QNX、Linux、Android三足鼎立，竞争格局较为稳固车载操作系统内核有BlackBerry开发的QNX、开源的Linux、微软开发的WinCE等，Android严格来讲并非内核，其所用的是经过裁剪的Linux内核。基于内核的底层操作系统市场竞争格局呈现QNX、Linux以及Android三足鼎立之势，车企及操作系统厂商基本均基于QNX、Linux以及Android进行中间件和应用开发。WinCE虽在传统GPS导航仪领域应用广泛，但消费者对于驾乘体验的需求愈发旺盛，WinCE车机设计理念较为落后，应用生态单调，已经逐渐退出底层操作系统的竞争。QNX为基于微内核的实时操作系统，符合ISO26262ASIL-D规范，但不开源，开发需支付商业授权费用，按预装车辆台数收费，目前市场占有率第一；Linux及Android为基于宏内核的分时操作系统，安全性略逊一筹，但开源无需支付费用，随着软件生态的需求持续走高，未来有望扩大市场份额。车载OS 内核内核架构微内核宏内核宏内核授权费用付费免费免费实时性高，微秒级一般一般开放性半封闭源代码开放源代码开放灵活性一般高高安全性高，ASIL-D一般低兼容性一般一般好应用生态简单简单完善座舱系统中控、仪表、T-box等中控、仪表、T-box等中控应用程序云服务应用程序框架汽车服务车辆控制标准系统服务系统内核虚拟机硬件完整车载操作系统架构 中国：新能源汽车系列市场研读| 2022/09www.leadleo.com400-072-55888车企座舱OS开发大多基于QNX、Linux及Android来源：佐思汽研，汽标委，头豹研究院编辑整理◼基于座舱不同部分对安全性及实时性的差异化需求，QNX+Linux或QNX+Android为常见组合形式目前车载操作系统底层大多采用QNX+Linux或QNX+Android的组合形式，而车企对于车载操作系统底层的选择会基于安全稳定、供应链可控、应用生态丰富等因素的考量：➢安全稳定：智能座舱中，数字液晶仪表显示车辆关键信息，强调安全及实时性，因此仪表操作系统需要达到ASIL-B级标准，一般采用QNX系统