汽车操作系统详解

目录

[1. 车控汽车操作系统](#1. 车控汽车操作系统)

[2. 车载汽车操作系统](#2. 车载汽车操作系统)

[3. OEM定制操作系统](#3. OEM定制操作系统)


刚开始工作的时候,接触的是汽车控制相关的开发工作,天真地以为汽车操作系统就是指实时操作系统,例如FreeRTOS、OSEK OS、AUTOSAR OS等等;然而,随着进入到座舱领域,才发现在异构分布硬件架构上还有其他操作系统,例如安卓、QNX等等,这才意识到汽车行业属实是集各行各业为一体的大杂烩,任何一个分支都需要钻研数年。

因此,今天来理一理汽车操作系统分类、技术特征以及发展趋势。

根据2019年汽标委发布的《车用操作系统标准体系》,汽车操作系统可以分为车控和车载系统两类。

  • 车控操作系统主要面向是车辆控制领域,包括汽车的安全控制和智能驾驶控制;。
  • 车载操作系统主要面向乘客体验,例如车载信息娱乐系统和智能座舱系统,主要负责人机交互、信息娱乐、舱内体验等功能,常见的就是Android系统。

1. 车控汽车操作系统

车控OS分为安全控制OS和智能驾驶控制OS。

安全控制OS主要面向车辆控制,在车身域控的功能安全等级一般要求ASIL B、制动、动力等控制要求ASIL D,对于实时性和安全性要求极高,汽车动力系统、底盘、转向等系统的控制,采用实时操作系统,例如FreeRTOS、AUTOSAR OS(RTA-OS、MICROSAR OS)等。

智能驾驶操作系统Wie应对只能驾驶算法的要求,不仅要求强大数据处理能力,还需要高实时性和安全性,这类系统通常基于POSIX标准开发,如黑莓的QNX、中兴的基于微内核和Safety Linux的双内核智能驾驶操作系统。

近年来,AI的兴起使得汽车控制系统开始向自主控制发展,根据《车载智能计算基础平台》研究,当前车控操作系统主要以满足SOA软件架构为主,具体如下:

可以看到在该架构下车控操作系统采用纵向分层(包含系统软件和功能软件)、横向分区(包括安全车控操作系统、智能驾驶操作系统)式架构,系统软件通过标准的系统接口、系统中间件向上层提供服务,实现与功能软件的解耦;通过跨内核驱动框架(包括 AI 驱动、BSP 等各类驱动)实现向下与硬件平台的解耦。

2. 车载汽车操作系统

车载汽车操作系统主要面向汽车智能座舱和信息娱乐系统,提供舱内人员提供人机交互、舱内舒适等功能实现,因此功能安全等级上要低于车控汽车操作系统。

目前主流车型的车载操作系统主要就是Android系统和QNX系统融合,分别服务中控屏和仪表屏。QNX被沿用是因为历史原因,Android成为后起之秀是因为近几年智能网联汽车发展迅猛,安卓系统在手机端被充分验证,并且提供许多成熟的优质信息服务,可减少开发工作量,降低用户使用的学习成本。

在车载操作系统上,国内也有不少玩家涌入,如华为自研的HarmonyOS从座舱切入,开发向车控操作系统发力;斑马智行自研AliOS同样以IVI为主,由于有上汽背景,可以在上汽车型看到其身影,例如名爵。

3. OEM定制操作系统

为了降低开发难度和成本,提升研发效率,现在绝大部分主机厂和Tier 1选择基于上述基础操作系统定制属于自己的整车操作系统。

以蔚来SkyOS天枢系统是国内整车全域操作系统的代表,标志着中国智能汽车操作系统的发展进入了新的阶段。SkyOS天枢构建了"1+4+N"的技术集群,覆盖智能驾驶、智能座舱、整车全域的需求,打造了多场景、高性能、高可靠性的硬件资源池。SkyOS天枢具备高带宽、低时延、大算力与异构硬件、跨域融合、灵活持续进化、高可靠性、信息安全七大特性。这些特性使得SkyOS天枢在AI时代构建真正的整车全域智能系统,在底层打通智能硬件、计算平台、通信与能源系统,实现对车联、车控、智能驾驶、数字座舱、手机应用等全域应用的统一管理与协调。

再例如大众VW.OS, 围绕QNX、Linux等多种底层操作系统形成,能够兼容不同的硬件平台,这显示了其技术架构的灵活性和前瞻性。

汽车操作系统作为汽车智能化与网联化的核心,正经历着从分布式向集中式架构的转变,同时引入了面向服务的软件架构(SOA),以实现跨域融合和全生命周期的软件服务。国产操作系统在技术创新和市场接受度方面取得了显著进展,但与国际领先水平相比,仍存在一定差距。未来,汽车操作系统将更加智能化和网联化,集成更多AI技术,实现更广泛的数据交换和互联互通。

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