2024年汽车操作系统趋势及TOP10分析报告

执行概要 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，且各有优先适配的场景：国产基础操作系统方面，华为鸿蒙在快速发展，版本选代、生态系统建设都在快速建设之中，配合鸿蒙智行系列车型的发展，也将在车载操作系统领域获得一定的市场份额，诸如睿赛德等公司从物联网操作系统的积累，也在打造汽车行业的操作系统解决方案。 汽车操作系统（简称Car-OS）是运行在异构分布硬件架构上的实时安全平台软件，它提供了一系列的功能框架，这些框架为整车及部件的感知、规划、控制等功能提供了必要的支持和保障，并向上支撑智能网联汽车生态的软件集合。 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，对应的操作系统也逐步从分布式嵌入操作系统发展到域集中操作系统，同时面向中央计算架构的基于SOA软件体系的整车操作系统也在兴起。 整车操作系统不是推倒重来，而是在原有域集中操作系统的基础上增加了中间件和OS工具链，进行跨域的通信和算法、资源调度。比如东软睿驰即将发布的整车操作系统解决方案；因此面向整车操作系统的生态有扩大的趋势，为各软件供应商提供了更多机遇。 >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个以上的子系统，对车身、座舱、自动驾驶分别控制。 类似特斯拉的软硬件全栈自研路径有很高的规模壁垒、资金壁垒和人才壁垒，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开发应用层的原则，广泛与第三方供应商合作，才将是行业主流。 >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发布了整车操作系统，但各家的定义和解决方案差别很大，对整车操作系统的形态存在争论。 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重要角色，过去AUTOSARCP相关标准对行业有重要影响，AUTOSARAP在AUTOSAR开放战略的推动下也会获得一定的发展；同时，国产操作系统开源计划也在持续推进， 自动驾驶解决方案逐步从模块化控制发展到基于大模型的端到端控制，适应端到端自动驾驶的操作系统也在转变之中，同时也在探索多种开发合作模式 01 目录CONTENTS 汽车操作系统发展趋势Trends of the Car-OS Industry 03汽车操作系统企业TOP10TOP 10 Car-0S Enterprises 汽车操作系统的定义 汽车操作系统（简称Car-OS）是运行在异构分布硬件架构上的实时安全平台软件，它提供了一系列的功能框架，这些框架为整车及部件的感知、规划、控制等功能提供了必要的支持和保障，并向上支撑智能网联汽车生态的软件集合。作为汽车智能计算基础平台的重要组成部分，汽车操作系统是确保汽车安全、实时和高效运行的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。狭义的汽车操作系统单指系统软件中的操作 汽车操作系统具有以下几个关键特点 管理与调度：汽车操作系统负责管理和调度汽车的硬件和软件资源，类似于一个“总管家”的角色，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的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的特点，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的功能框架，这些框架为整车及部件的感知、规划、控制等功能提供了必要的支持和保障 生态支撑：汽车操作系统还向上支撑智能网联汽车生态，为各种智能网联应用和服务提供基础平台，推动汽车行业的智能化和网联化发展 汽车操作系统发展历程 2023年 2014年 蔚来推出整车操作系统SKY.OS，进一步提升资源调度效率。 QNX与VxWorks相继推出汽车行业操作系统。 1993年 2019年 行业内推出OSEK标准，把汽车基础软件内的操作系统内核，通讯协议栈和网络管理协议栈模块进行了标准化。 华为推出鸿蒙操作系统，采用分布式架构与自研微内核。 ·1970年代 分时操作系统Unix诞生，为Linux和QNX等操作系统的出现奠定基础。 2003年 2022年 Autosar成立，目的是为了把所有的汽车底层软件进行标准化，通过标准化合作来促进整个行业的发展效率与合作效率，同时降低主机厂与零部件厂商的成本。 主机厂纷纷开启面向SOA架构的整车操作系统研发；自适应AUTOSAR引入面向对象和SOA的架构。 2017年 1991年 在2017年，AUTOSAR组织推出了第一个APAUTOSAR版本R1703 基于开放源代码的Linux操作系统出现。 汽车操作系统分车控操作系统和车载操作系统 >汽车操作系统的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年发布的《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 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，为保证车软的安全可靠，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的运行环境，包含内核以及与AUTOSAR软件架构类似并兼容的中间件层，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。 车控操作系统的发展历程可以大致分为以下几个阶段 早期的机械控制阶段，汽车最初的控制系统由机械元件实现，如油门、别车、离合器等，这些机械元件的设计和制造需要耗费大量的人力和物力，而且容易出现故障； 电子控制阶段，随着电子技术的发展，汽车控制系统开始采用电子元件如传感器、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； 网络化控制阶段，随着互联网技术的普及，汽车控制系统进一步实现网络化，车控操作系统也出现了AUTOSAR（AutomotiveOpenSystemArchitecture）等标准通信中间件。该方式实现车辆与外部环境的信息交换和数据共享，提高了驾驶体验和安全性； 自主控制阶段，近年来，人工智能技术的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的驾驶环境和驾驶者行为，实现更加智能化的驾驶体验， 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 自前量产的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的热点，未来随着技术的不断进步和数资源的不所丰高端到端架构有望在智能驾驶领域发挥更大的作用。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的核心目标 瑞到端架构 模块化架构 定义 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的模块，通过系统集成来实现自动驾驶功能 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的完整映射。 减少误差传递：输入传感器信号后可以直接输出车控信号，大大降低了级联误差的概率集中资源：研发人员只需要针对这一个模型进行整体训练、调整优化，即可实现性能上的提升，能够更好地集中资源实现功能聚焦，灵活性高：随着数据的积累和模型的训练，端到端系统能够越来越灵活地应对各种场景 简化任务：将复杂的自动驾驶任务简化为多个相对容易处理的子任务降低了系统开发的复杂性。·高可解释性：模块化技术架构下的系统具备较高的可解释性，允许对每个模块的输入和输出进行详细的分析，便于故障定位和调试。·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 优势 数据需求大：大模型需要海量数捆进行训练，且数据的采集、清洗、筛选都是难点，算力要求高：大规模数据的处理对算力规模提出了高要求，增加了训练成本，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型输出的安全性，增加了错误风险及研发调试的难度。 代码量大：需要编写大量的代码，且在系统设计过程中过度依赖人为的先验知识泛化能力不足：面对未知场景时往往难以有效应对，尤其是在国内复杂的道路环境下局限性较大，级联误差：由于多个模块串联工作，前级模块的误差可能会传递到后级模块，导致级联误差的出现，最终影响系统性能。 挑 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的运行环境，对操作系统的实时性与可靠性要求并不严苛。主流车型的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，智能座舱的娱乐与信息服务属性越发凸显，开源的Linux以及在手机端拥有大量成熟信息服务资源的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的智能座舱操作系统（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的IVI1.0系统设计虽简单，但存在选代周期长、稳定性差及GUI框架不成熟等问题， 下一代座舱系统需要具备哪些特性 2016年左右的第二代IVI系统旨在集成更多功能并提升用户体验。这包括ADAS、混动技术，车辆设置等，同时引入自定义应用和ECU交互，系统框架也发生变革，如引入成熟的安卓系统，提升体验并减少开发工作量。但安卓系统对稳定性和实时性要求较高，需引入虚拟化技术， 新一代座舱操作系统的核心在于满足座舱集成化的需求，在座舱集成过程中，许多零部件已被整合。新一代座舱操作系统的持续送代，大幅减少了IVI2.0所需的定制工作，为开发人员带来了便利跨域的SOA通信则增强了域间交互，促进了数据融合，创造出更多酷炫和融合功能。 基础型操作系统市场格局 国外厂商QNX(Blackberry)、Linux（开源）、Andorid(Google)构成车载操作系统三大阵营且较为稳定。国外多基于Linux开发，国内多基于Andorid开发：而有着高实时性，安全性的自动驾驶控制系统目前仍多以Linux/QNX开发为主。 底层的基础操作系统研发是一个系统工程，开发难度大、开发周期较长，需要投入大量的人力、财力，基本没有企业会全新开发基础操作系统，目前基础操作系统主要被国外断，国内只有华为鸿蒙在开发基础操作系统。 基于成本和研发效率，绝大部分主机厂和供应商基于基础操作系统开发定制型汽车操作系统 大众汽车操作系统（VW.OS）是CARIAD技术堆栈中所有基于软件的功能的核心，VW.OS将大众汽车内部开发与第三方解决方案相结合，形成一个可扩展的统一软件平台。 CARIAD技术堆栈由三层组成 最底层是硬件层，由统一、可扩展的端到端电子架购组成其中包括区域控制器、高性能计算机和定制半导体， 平台的顶层是应用层，承载面向客户的特性和功能。 这两层之间是VW.OS操作系统，VW.OS与其他软件功能(如OTA功能、BigLoop数据聚合系统和VW.AC（大众汽车云）.）并存。VW.OS包括SDK（软件开发工具包）、参考应用程序、运行时软件组件以及用于嵌入式软件和云连接的配置工具。 CARIAD中国与地平线、中科创达等中国市场供应商起共同开发高级自动驾驶辅助系统及智能座舱功能以期为大众CEA架构的车辆赋能，CEA电子电气架构是大众与小鹏汽车等合作开发的。 主机厂和供应商基于Android系统开发智能座舱解决方案 星然安全性、稳定性不足，但由于车载信息娱乐系统对安全性要求相对较低，Android仍然凭借其上述优点在国内车载信息娱乐系统领域占据主流地位。尤其是自主品牌、造车新势力纷纷基于Android进行定制化改造，推出了自已的汽车操作系统，如蔚来NIOOS、小鹏XmartOS等