汽車操作系統研究：整車操作系統的三種實現方式

佐思汽研發布《2023-2024年全球與中國汽車操作系統研究報告》。

國產化操作系統開始發力

2023年，華為、斑馬智行、小米、蔚來等國產廠商紛紛在操作系統市場發力，推出具備競爭力優勢的操作系統版本，適配了國產芯片方案并獲得主機廠定點項目。

2023年汽車操作系統市場動態

圖片來源：佐思汽研整理

譬如，小米、蔚來等推出了整車操作系統，普華和中興等供應商加強了操作系統微內核的實時、安全等功能。 2023年10月，小米推出自研的HyperOS，底層采用Linux與Vela內核融合，中間件接入AI子系統，在多任務處理流程中設置優先級，采取分級調度的形式提升操作系統處理效率。 在生態上，小米打造了CarIoT生態，打通互聯網IoT與汽車領域，實現“人車家全生態”理念。 小米HyperOS架構

圖片來源：小米 在中間件方案中，Autosar 依然成為多數主機廠在車控、自動駕駛領域的選擇之一，但其與國產芯片不能完全適配，且現場通信處理的反饋時間偏長，不能完全滿足車企需求，導致部分供應商和主機廠自研微內核與中間件。2023年5月，中國汽車工業協會正式發布中國車用操作系統開源計劃中首個微內核開源項目，該項目計劃在2025年實現基于開源微內核的自主車用操作系統，并逐步替代QNX。其中，開源微內核由中電科普華基礎軟件提供，采用木蘭公共許可證（第2版）；芯片由芯馳科技提供，型號為G9X。 普華提供的“龘”（EasyAda）微內核可以實現面向各類芯片平臺和應用場景提供安全內核；針對汽車領域，中電科普華基礎軟件對該微內核進行了相應的實時性改進機制，如面向自動駕駛大規模運算時，基于優先級的搶占機制，微內核的搶占調度策略，以及集成算法，中斷、延時機制等技術手段，來改進微內核實時性方面的表現，以突破實時性和性能要求。 普華的“龘”微內核架構

圖片來源：普華

主機廠：實現整車操作系統的三種方式

汽車操作系統演進路線

圖片來源：佐思汽研

隨著EE架構向中央計算架構發展的背景下，軟件系統開始向SOA架構演變，其中操作系統開始由域操作系統向整車操作系統演進。

整車操作系統是基于SOA架構，通過中央計算平臺融合座艙操作系統、智駕操作系統、安全車控操作系統的功能，從而提供同一套編程接口的整車級平臺，特點是分層解耦、架構統一，通過提供統一接口，提升車企開發效率。整車操作系統通過集中調度硬件資源和算力，實現整車各域功能的調度和融合。

佐思汽研認為， 整車操作系統的實現方式可分為三個層級，如下表所示：

整車操作系統的三種實現方式

圖片來源：佐思汽研

方式一，以華為為例：

2023年4月，華為推出iDVP智能數字底座（即整車操作系統），該平臺為基于SOA架構設計的數字底座，融合了華為各個域操作系統（智駕操作系統AOS，座艙操作系統HOS、車控操作系統VOS）的功能，通過原子服務層實現軟硬件解耦，從而實現跨車型開發的快速適配。

華為iDVP智能數字底座方案

圖片來源：華為 2023年，搭載iDVP平臺的代表車型為智界S7，該車型的途靈底盤基于iDVP智能數字底座開發，并通過iDVP智能數字底座配置的HUAWEI xMotion等原生應用，實現對車輛的驅動、制動、轉向、懸架進行中央協同控制。2024年，iDVP平臺計劃有7款車上市。 方式二，以蔚來為例： 2023年9月，蔚來發布整車操作系統“天樞Sky OS”，采用自研的微內核與虛擬機取代了QNX內核服務。該整車操作系統分為四個模塊，其中SkyOS-M模塊基于自研微內核構建，具備強實時性與安全性，該微內核架構上配置艙駕一體的虛擬機體系，搭載于蔚來NT 3.0平臺；SkyOS-L模塊則采用自研的中間件平臺，代替Autosar方案。 天樞SkyOS架構

圖片來源：蔚來汽車

在操作系統研發的過程中，蔚來發布多項技術，包括用于實現多核處理系統上的任務調度和提升任務調度效率等技術。其中，在多核處理系統上調度目標任務采用了多層調度模型，并搭載公平輪詢算法/最空閑優先算法等，整車操作系統能夠通過感知功能群，協調不同的工況下的硬件資源（算力、傳感器）。 用于在多核處理系統上調度目標任務的流程

圖片來源：蔚來汽車

Linux、鴻蒙、天樞等操作系統對多任務采用了不同的調度方式，并由最初的統一調度演化到了多層調度，提升了處理效率，同時提升了安全性能。

Linux、鴻蒙、天樞的多任務調度方式對比

圖片來源：佐思汽研整理 方式三，以大眾為例： 大眾VW.OS由SDK(軟件開發工具包)、參考應用程序、軟件組件和用于嵌入式軟件和云連接的配置工具組成，通過與VW.AC(大眾汽車云)、大循環數據聚合系統(BigLoop)聯合工作，形成整車軟件開發平臺，實現分布式處理向集中式處理方式的轉換，達到核心架構減少到三個車載中央處理器。 截至2023年2月，保時捷與奧迪的部分車型已經搭載該軟件平臺的1.2高級版本的部分組件（包括軟件更新、云端數據傳輸、診斷和數據積累），大眾計劃將完整的軟件平臺作為2.0版本在2025年推出，合作伙伴包括黑莓和微軟等。 大眾VW.OS架構

圖片來源：大眾

供應商：構建操作系統生態圈

操作系統的規?；瘧?，需要強大生態系統的支持。2023年，汽車OS供應商在積極落地整車操作系統的同時，加大對操作系統生態的拓展，包括適配更多國產化芯片、建立更多的上下游合作伙伴等。

上下游合作：

中科創達：由子公司滴水智行和中國（上海）自由貿易試驗區臨港新片區密切合作，建立整車研發基地；

與大眾旗下Cariad公司合資成立Carthunder公司，在智能網聯、智能座艙、操作系統等領域開展合作。

誠邁科技：與EB在Autosar領域建立戰略合作關系。

芯片：

中科創達：中科創達與高通芯片深度綁定，如在搭載了高通 8 系列芯片平臺的邊緣設備上實現了 LLaMA-2 130 億參數模型的穩定運行，通過 AI 大模型提升整車平臺產品的競爭力。 誠邁科技：2023年，誠邁科技基于地平線TogetheROS.Auto平臺，構建了面向J5、J6平臺的Hesper OS軟件平臺產品方案，該方案以FusionDrive的功能為基礎，增加SOA服務功能；此外，誠邁科技與英偉達簽訂合作協議，成為其生態系統軟件合作伙伴，為智能駕駛相關企業提供基于Orin及Xavier芯片的智能駕駛視覺方案。

構建開發者生態：

如華為，推出HarmonyOS NEXT，并提供面向開發者的中間件和工具鏈。

中科創達整車操作系統發展歷程

圖片來源：中科創達