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 目录 1.概述.....................................................................................................................3 1.1什么是汽车操作系统.....................................................................................................31.2汽车操作系统发展趋势................................................................................................4 2.星环OS技术架构.................................................................................................6 3.核心系统介绍........................................................................................................8 3.1通信中间件...................................................................................................................8 3.1.1系统说明............................................................................................................83.1.2核心技术特性....................................................................................................9 3.2.1系统说明..........................................................................................................123.2.2核心技术特性..................................................................................................13 3.3.1系统说明..........................................................................................................163.3.2核心技术特性..................................................................................................17 3.4虚拟化引擎................................................................................................................20 3.4.1系统说明.........................................................................................................203.4.2核心技术特性..................................................................................................21 3.5信息安全....................................................................................................................24 3.5.1系统说明.........................................................................................................243.5.2核心技术特性.................................................................................................25 4.创新场景案例.....................................................................................................27 4.1传感器跨域共享.........................................................................................................274.2AEB/AES快速反应..................................................................................................294.3通信链路安全防护......................................................................................................31 理想星环OS技术架构白皮书 1.概述 1.1什么是汽车操作系统 在AI浪潮引发技术革命、深刻重塑汽车产业的时代背景下，汽车操作系统正进化为承载和驱动车辆AI智能化的重要技术引擎。作为一个融合了实时性、安全性与可靠性要求的高度复杂的软件基座，它必须有效支撑各类智能应用的部署与运行。其根本任务是在车辆庞杂的硬件资源（包括高算力芯片）与多样的上层智能应用软件之间，扮演关键的“中央指挥官”和“资源总调度”角色，为实现车辆的各种功能提供基础环境和运行保障。 它需要精妙、高效地“向下”抽象和管理底层硬件。这包括但不限于：统一驱动和管理着异构的高性能计算芯片、各类存储单元、多样化的感知传感器阵列、车内通信网络，以及关系到行车安全与操控的执行器系统。这要求操作系统需要提供确定性的实时控制能力、高效的资源虚拟化与隔离机制，将这些物理硬件有机整合，确保其协同、稳定、安全地运作。 它需要安全、灵活地“向上”支撑不断演进的应用生态。它需要为上层应用软件 ——从保障基础行车安全和驾乘舒适的智能车辆控制，到守护行车安全、提升通行效率的智驾系统——开辟一片安全隔离、运行可靠、接口标准化、易于开发与部署的基础系统环境。这要求操作系统具备良好的可扩展性、兼容性以及强大的中间件服务能力。 因此，汽车操作系统是承载车辆网联化、AI智能化转型的基础底座。它的架构设计、技术先进性与安全性水平，不仅直接决定了整车电子电器架构的形态与成本，还深刻影响着功能的丰富度、性能表现和用户体验的优劣。 1.2汽车操作系统发展趋势 汽车操作系统的演进历程与汽车硬件架构的变革息息相关，它们共同塑造了现代汽车的技术形态。回顾其发展，大致可划分为以下几个关键阶段： 【第一阶段：机械时代（~1970年代之前）】 在这个时代，汽车主要由机械部件驱动和控制，几乎不涉及电子控制单元或软件。车辆的功能实现完全依赖于物理连接和机械联动，操作系统概念无从谈起。 【第二阶段：电子电器化时代（1970年代-2010年代末/2020年代初）】 随着半导体技术的发展和汽车对功能性、安全性、舒适性要求的提升，电子电器技术开始应用于汽车。该阶段之内可进一步划分： ￮功能叠加阶段（1970年代-2000年代初）：以单功能控制器（ECU）的出现为标志。例如，电子燃油喷射、防抱死制动系统（ABS）、安全气囊等开始装车。这些早期ECU通常运行着裸机程序或者极其精简的、厂商专有的实时操作系统。 ￮域集中/智能化阶段（2000年代初-2022）：随着车功能持续爆炸式增长， ECU数量急剧膨胀，这便推动了EE架构的域集中化，各个域内部的操作系统独立发展： ▪车辆控制域（如动力、底盘、车身）：AUTOSAR CP（ClassicPlatform）逐步成为主流框架，提供规范化的接口与组件，将车控软件的开发流程标准化。 ▪智能驾驶域：负责环境感知、决策规划与执行控制，特点是多传感器融合所带来的数据密集与AI算法所带来的计算密集。因此操作系统需要支持高性能的异构计算，常采用QNX、Linux与AUTOSAR AP（AdaptivePlatform）结合。 【第三阶段：空间机器人时代（2022~）】 随着人工智能，特别是大语言模型等生成式AI技术的快速发展并向汽车领域渗透，车上的算力需求和软件复杂性指数级增长。因此硬件层面正朝着中央计算架构演进，软件层面正朝着整车各个域应用AI化、一体化发展。该变化正驱动着汽车操作系统的革命： ￮从Smart到Intelligence的跨越：随着先进AI技术在汽车领域的深度融合，汽车操作系统正经历从“Smart”到“Intelligence”的跨越。这一转变要求操作系统需具备“Native for AI”的特性——能够智能地调度和管理CPU、GPGPU、NPU等异构计算资源，确保高性能、确定性与安全性；通过隔离机制保障不同安全等级、不同实时性要求的功能可靠共存；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，让AI成为驱动汽车不断进化的内生动力。 ￮面向“通用空间智能操作系统”的进化：智能驾驶功能需要汽车在物理世界中安全、可靠、实时地运行，这使其成为空间机器人理念的最早、最大规模的落地场景之一。能够满足这种极致复杂场景的操作系统，其技术栈具备超越智能汽车本身的通用性。智能汽车操作系统有潜力成为“通用空间智能操作系统”，以面向未来更广泛的机器人、具身智能体等需要与物理世界深度交互的复杂AI系统。 2.星环OS技术架构 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，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。 ￮资源集中与共享：算力池化、通信以太网化、全域调度、服务共享￮极致性能：混合系统中关键链路的端到端实时性、确定性、可靠性￮快速迭代：软硬解耦、软软解耦、服务化设计、定制化工具￮高安全性：原生安全的体系化纵深安全防护，保护隐私数据和控车指令 星环OS由以下四个重要部分组成，可以比作人的大脑、小脑、神经系统和免疫系统。 ￮智能驾驶系统定位是车辆的大脑控制系统，它可以处理复杂思维过程，保证智能驾驶又快又好的工作。设计的重点在于“智慧”： ▪通过任务调度、图像处理等优化措施，让AI“思维敏捷”，跑得更快更稳。 ▪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，实现“一心多用”。 辆的各种基础控制命令（比如开关车灯、调节空调、控制电机等）。设计的重点在于"灵活"： ▪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。▪关键性能指标与资源优化指标均做到了业界领先，让多个功能共享同一块硬件成为可能，支撑灵活降本。▪系统配套有自动配置工