智能網(wǎng)聯(lián)汽車操作系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)產(chǎn)化生態(tài)建設(shè)

為推廣智能網(wǎng)聯(lián)汽車自主操作系統(tǒng)核心技術(shù)應(yīng)用，從整車電子電氣架構(gòu)出發(fā)，分析了未來(lái)車用操作系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)、技術(shù)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)結(jié)合整車制造商的應(yīng)用需求提出了加快國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)量產(chǎn)裝車和生態(tài)建設(shè)的實(shí)施建議，以助力智能網(wǎng)聯(lián)汽車自主操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化加速發(fā)展。1、前言隨著車輛智能化、網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)的普遍應(yīng)用，汽車產(chǎn)品與人工智能、網(wǎng)聯(lián)服務(wù)等新興技術(shù)深度融合，其電子電氣（Electronic/Electrical，EE）架構(gòu)也在不斷演進(jìn)，從分布式架構(gòu)向集中式面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（Service-OrientedArchitecture，SOA）方向發(fā)展。這種變革的核心驅(qū)動(dòng)力是整車制造商需要進(jìn)一步提升集成開(kāi)發(fā)效率，實(shí)現(xiàn)以軟件為主的功能特性在車輛上的快速迭代。通過(guò)打造軟硬件充分解耦的架構(gòu)，專注于應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)，可以支撐在不同車型上全生命周期的功能升級(jí)，持續(xù)提供差異化的應(yīng)用和體驗(yàn)。整車EE架構(gòu)的發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段。分布式架構(gòu)時(shí)代，車用控制器專注于“單一”功能的實(shí)現(xiàn)，各電子控制單元（ElectronicControlUnit，ECU）間的數(shù)據(jù)傳遞通過(guò)CAN、LIN等總線傳輸，如果整車需要增加新的功能，則需要在相應(yīng)的控制器上修改通信信號(hào)，或者基于原有架構(gòu)增加新的硬件。這種架構(gòu)下軟硬件緊密耦合，各控制器間無(wú)法共享計(jì)算能力，隨著車輛功能的擴(kuò)展，ECU數(shù)量增多，線束成本不斷增加并增加了裝配難度。域集中式架構(gòu)下，ECU數(shù)量明顯減少，整車大部分應(yīng)用功能集中部署在幾個(gè)核心域控制器中，將應(yīng)用程序的不同功能單元進(jìn)行拆分，通過(guò)設(shè)計(jì)良好的調(diào)用接口將這些服務(wù)聯(lián)系起來(lái)，提供了功能的可擴(kuò)展性。該架構(gòu)從面向信號(hào)的通信升級(jí)為面向服務(wù)的通信，支持算法靈活部署，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用算法和硬件平臺(tái)的分離。在中央集中式架構(gòu)下，原有架構(gòu)中多個(gè)域控制器進(jìn)一步整合成中央計(jì)算平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)算力集中化，EE架構(gòu)通過(guò)新一代信息與通信技術(shù)將人、車、路、云的物理空間與信息空間融合為一體，基于系統(tǒng)協(xié)同感知、決策與控制，實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車交通系統(tǒng)安全、節(jié)能、舒適及高效運(yùn)行，提升整車的性能和用戶體驗(yàn)。本文首先對(duì)車控、智駕和座艙操作系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)比分布式操作系統(tǒng)和集中式系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)的特點(diǎn)，并從操作系統(tǒng)內(nèi)核及虛擬化、中間件和集成應(yīng)用方面對(duì)操作系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究，然后，討論國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)生態(tài)發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)當(dāng)前存在的問(wèn)題進(jìn)行梳理，提出操作系統(tǒng)的應(yīng)用需求，最后，從戰(zhàn)略共識(shí)、合作模式和產(chǎn)業(yè)實(shí)踐方面給出國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)生態(tài)建設(shè)的實(shí)施建議。2、車用操作系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)2.1車用操作系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀2.1.1操作系統(tǒng)的分類在應(yīng)用需求和技術(shù)變革的驅(qū)動(dòng)下，按照不同的應(yīng)用場(chǎng)景，智能網(wǎng)聯(lián)汽車操作系統(tǒng)逐漸發(fā)展為安全車控、智能駕駛和智能座艙3類，各操作系統(tǒng)的特點(diǎn)如表1所示。安全車控操作系統(tǒng)主要面向經(jīng)典車輛控制領(lǐng)域，是運(yùn)行于微控制單元（MicrocontrollerUnit，MCU）上的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，汽車安全完整性等級(jí)（AutomotiveSafetyIntegrationLevel，ASIL）可達(dá)到D等級(jí)，實(shí)時(shí)性好、控制精度高。智能駕駛操作系統(tǒng)主要面向智能駕駛領(lǐng)域，支持高算力異構(gòu)系統(tǒng)級(jí)芯片（SystemOnChip，SOC），包含車規(guī)級(jí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，兼容自適應(yīng)汽車開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)（AUTomotiveOpenSystemARchitecture，AUTOSAR）等國(guó)際主流中間件，具備多傳感器數(shù)據(jù)的接入和大數(shù)據(jù)吞吐能力，同時(shí)滿足自動(dòng)駕駛所需的功能安全要求。智能座艙操作系統(tǒng)主要面向信息娛樂(lè)和數(shù)字儀表，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供人機(jī)交互服務(wù)，包括車載信息娛樂(lè)、網(wǎng)聯(lián)、導(dǎo)航、多媒體娛樂(lè)、語(yǔ)音、輔助駕駛、人工智能（ArtificialIntelligence，AI）等服務(wù)。表1智能網(wǎng)聯(lián)汽車操作系統(tǒng)特點(diǎn)對(duì)比2.1.2安全車控操作系統(tǒng)國(guó)外安全車控操作系統(tǒng)發(fā)展較早，有成熟的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，主要基于經(jīng)典AUTOSAR技術(shù)方案。2003年，寶馬、博世、大陸、大眾等9家企業(yè)作為核心成員，成立了AUTOSAR組織，致力于建立標(biāo)準(zhǔn)化汽車軟件平臺(tái)，以減少車用軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，提高開(kāi)發(fā)效率。目前，已有超過(guò)360家整車制造商、零部件供應(yīng)商及相關(guān)企業(yè)與該組織建立合作伙伴關(guān)系，包括核心合作伙伴9家、高級(jí)合作伙伴70家、開(kāi)發(fā)合作伙伴80家、普通合作伙伴162家、高校和研究機(jī)構(gòu)40家。國(guó)內(nèi)安全車控操作系統(tǒng)目前主要處于跟隨狀態(tài)，近年來(lái)，本土供應(yīng)商發(fā)展迅速，具備支撐量產(chǎn)控制器開(kāi)發(fā)的技術(shù)水平。安全車控操作系統(tǒng)適用于控制類和安全性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等傳統(tǒng)動(dòng)力總成控制器，支持微秒級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)度和不同優(yōu)先級(jí)的實(shí)時(shí)響應(yīng)，確保關(guān)鍵應(yīng)用程序確定性時(shí)延的需求，實(shí)現(xiàn)控制器對(duì)外圍傳感器、執(zhí)行器的精確控制，保障了車輛的安全性。2.1.3智能駕駛操作系統(tǒng)智能駕駛操作系統(tǒng)將會(huì)成為自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一，目前，行業(yè)內(nèi)普遍采用的底層內(nèi)核主要有Linux和QNX操作系統(tǒng)：前者為自動(dòng)駕駛算法提供豐富的開(kāi)源生態(tài)，包含大量面向智能駕駛應(yīng)用算法的三方庫(kù)及中間件，但是硬實(shí)時(shí)無(wú)法保證，同時(shí)難以滿足功能安全的要求；后者采用微內(nèi)核架構(gòu)，可滿足自動(dòng)駕駛對(duì)功能安全的認(rèn)證要求，認(rèn)證范圍包括工具鏈、微內(nèi)核、libc、libm和libsupc++庫(kù)等。國(guó)內(nèi)華為、中興和斑馬也都推出了自己的微內(nèi)核及虛擬化組件，其中部分產(chǎn)品已量產(chǎn)應(yīng)用，并在持續(xù)完善和加速推廣中。為應(yīng)對(duì)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，AUTOSAR組織推出了自適應(yīng)AUTOSAR架構(gòu)，能夠滿足自動(dòng)駕駛控制器并行計(jì)算和高速通信的應(yīng)用場(chǎng)景需求，并為應(yīng)用層提供了標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)用接口，自適應(yīng)AUTOSAR與經(jīng)典AUTOSAR的技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比如表2所示。智能駕駛操作系統(tǒng)中還集成了高算力SOC中的AI驅(qū)動(dòng)和面向自動(dòng)駕駛算法的非標(biāo)準(zhǔn)中間件，該部分目前還有沒(méi)有統(tǒng)一的定義，但是后續(xù)會(huì)圍繞執(zhí)行效率和接口統(tǒng)一進(jìn)行優(yōu)化。表2經(jīng)典AUTOSAR與自適應(yīng)AUTOSAR技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比2.1.4智能座艙操作系統(tǒng)在智能座艙操作系統(tǒng)領(lǐng)域，目前業(yè)內(nèi)還沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，主要包括QNX操作系統(tǒng)、諸多基于Linux的定制操作系統(tǒng)以及基于Android開(kāi)源項(xiàng)目的操作系統(tǒng)。QNX采用微內(nèi)核架構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)程序、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、文件系統(tǒng)等模塊和內(nèi)核相互獨(dú)立，任何模塊的故障都不會(huì)導(dǎo)致內(nèi)核崩潰。該系統(tǒng)在車載操作系統(tǒng)市場(chǎng)的占有率超過(guò)70%，在儀表端有大量應(yīng)用，不過(guò)QNX的開(kāi)放性不足，導(dǎo)致其應(yīng)用生態(tài)缺乏。Linux是一款開(kāi)源、高效、靈活、功能強(qiáng)大的操作系統(tǒng)，其最大優(yōu)勢(shì)是具備很強(qiáng)的定制開(kāi)發(fā)靈活度。Android系統(tǒng)是基于Linux內(nèi)核開(kāi)發(fā)的最成功的產(chǎn)品，其特點(diǎn)是開(kāi)源、靈活定制、應(yīng)用可移植性強(qiáng)和應(yīng)用生態(tài)豐富。當(dāng)前，特斯拉采用Linux技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了車載操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。斑馬、華為等國(guó)內(nèi)企業(yè)積極布局車載操作系統(tǒng)，自研車載操作系統(tǒng)內(nèi)核，并在逐漸建立應(yīng)用生態(tài)。國(guó)內(nèi)整車制造商紛紛基于Android進(jìn)行深度定制化開(kāi)發(fā)，推出自己的智能座艙操作系統(tǒng)。2.2整車操作系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)2.2.1操作系統(tǒng)分布式技術(shù)架構(gòu)在傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)下，操作系統(tǒng)的技術(shù)方案依賴控制器硬件，導(dǎo)致難以統(tǒng)一維護(hù)和升級(jí)，直到AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)世后，操作系統(tǒng)對(duì)上層的應(yīng)用接口有了統(tǒng)一的運(yùn)行時(shí)環(huán)境（Run-TimeEnvironment，RTE）層來(lái)提供，但也存在同一車輛應(yīng)用多種AUTOSAR技術(shù)方案的問(wèn)題，不同控制器之間的開(kāi)發(fā)工具無(wú)法統(tǒng)一，需要同時(shí)維護(hù)多個(gè)類型和不同版本的操作系統(tǒng)軟件，開(kāi)發(fā)成本高、整車級(jí)的功能迭代慢，難以滿足下一代智能車輛的應(yīng)用需求，操作系統(tǒng)分布式技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。圖1操作系統(tǒng)分布式技術(shù)架構(gòu)2.2.2操作系統(tǒng)集中式技術(shù)架構(gòu)在集中式架構(gòu)下，整車大部分應(yīng)用功能集中部署在異構(gòu)大算力的中央計(jì)算平臺(tái)上，功能軟件之間通過(guò)操作系統(tǒng)及服務(wù)中間件進(jìn)行交互。廣義的操作系統(tǒng)分為系統(tǒng)層和功能層，其中系統(tǒng)層包括經(jīng)典平臺(tái)（ClassicPlatform，CP）及自適應(yīng)平臺(tái)（AdaptivePlatform，AP）標(biāo)準(zhǔn)中間件、操作系統(tǒng)內(nèi)核、虛擬化組件、板級(jí)支持包（BoardSupportPackage，BSP）驅(qū)動(dòng)和非標(biāo)準(zhǔn)中間件，功能層包括傳感器、執(zhí)行器的抽象、可復(fù)用的功能模塊和基礎(chǔ)服務(wù)，為應(yīng)用層提供整車層級(jí)的服務(wù)接口，對(duì)芯片平臺(tái)實(shí)現(xiàn)隔離，操作系統(tǒng)集中式技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外主流整車制造商均在集中式架構(gòu)的操作系統(tǒng)上有所布局。2023年1月，奔馳推出自主設(shè)計(jì)的整車級(jí)操作系統(tǒng)MB.OS，其優(yōu)勢(shì)是可以全面打通車輛功能，包括信息娛樂(lè)功能、智能駕駛輔助及自動(dòng)駕駛等功能。國(guó)內(nèi)一汽、上汽、比亞迪等都通過(guò)戰(zhàn)略合作、集成開(kāi)發(fā)、自研等方式打造自主可控的操作系統(tǒng)平臺(tái)，將操作系統(tǒng)作為核心競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行布局。圖2操作系統(tǒng)集中式技術(shù)架構(gòu)2.3操作系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)2.3.1微內(nèi)核及虛擬化技術(shù)微內(nèi)核技術(shù)是操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度及控制的基礎(chǔ)，穩(wěn)定、安全、高效是其核心要求。微內(nèi)核在特權(quán)模式下僅保留少量的核心功能，如調(diào)度、內(nèi)存管理、進(jìn)程間通信（Inter-ProcessCommunication，IPC）機(jī)制等，其余組件均運(yùn)行在用戶態(tài)，如設(shè)備驅(qū)動(dòng)、協(xié)議棧等，采用微內(nèi)核架構(gòu)的操作系統(tǒng)具備高可靠性、高實(shí)時(shí)性、高確定性等優(yōu)勢(shì)。未來(lái)，面向中央計(jì)算的場(chǎng)景下，操作系統(tǒng)微內(nèi)核技術(shù)向接口擴(kuò)展和安全升級(jí)等方向發(fā)展：在接口支持方面，將遵循可移植操作系統(tǒng)接口（PortableOperatingSystemInterface，POSIX）規(guī)范，滿足PSE51～PSE54系列化標(biāo)準(zhǔn)，提供豐富的系統(tǒng)調(diào)用接口，靈活支持更多生態(tài)組件；在芯片適配方面，將支持更多的艙駕一體和中央計(jì)算芯片，并可快速提高國(guó)產(chǎn)芯片的支持?jǐn)?shù)量；在功能安全方面，將滿足高階智能駕駛的功能及性能要求，操作系統(tǒng)核心模塊達(dá)到ASIL-D級(jí)認(rèn)證要求；在信息安全方面，將支持安全加載和啟動(dòng)，支撐可信執(zhí)行環(huán)境（TrustedExecutionEnvironment，TEE）構(gòu)建，提供數(shù)據(jù)安全、通信安全、隱私保護(hù)等基礎(chǔ)功能。虛擬化技術(shù)可以兼容多種子操作系統(tǒng)（GuestOS）運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)硬件資源的動(dòng)態(tài)分配，解決操作系統(tǒng)內(nèi)核安全、性能與生態(tài)的矛盾，支撐未來(lái)中央計(jì)算時(shí)代單芯片架構(gòu)對(duì)操作系統(tǒng)的需求。虛擬化技術(shù)將向輕量化方向發(fā)展，利用硬件輔助等技術(shù)提供輕量、高效的虛擬化分區(qū)引擎，降低中央處理器（CentralProcessingUnit，CPU）、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、圖形處理器（GraphicsProcessingUnit，GPU）等外設(shè)的性能損耗，提供實(shí)時(shí)、可靠、安全的車用虛擬化運(yùn)行環(huán)境。2.3.2

中間件技術(shù)未來(lái)，操作系統(tǒng)中間件會(huì)向平臺(tái)化方向發(fā)展，通過(guò)不斷擴(kuò)展功能層軟件為應(yīng)用算法提供更加豐富和靈活的接口，通過(guò)不斷提高對(duì)硬件平臺(tái)的兼容性實(shí)現(xiàn)軟硬解耦。系統(tǒng)層中間件主要包括基于AUTOSAR規(guī)范的AP及CP中間件，面向未來(lái)中央集成式架構(gòu)，上述標(biāo)準(zhǔn)中間件可以提供基礎(chǔ)服務(wù)和通用功能，盡管AUTOSAR規(guī)范也在持續(xù)完善，但仍不能完整覆蓋端到端的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，需要在此基礎(chǔ)上集成定制化的組件來(lái)滿足應(yīng)用軟件的差異化需求；功能層中間件需要攻克通用算法模塊的重構(gòu)技術(shù)、功能層的信息安全、功能安全和網(wǎng)聯(lián)云控等基礎(chǔ)服務(wù)技術(shù)，后續(xù)會(huì)進(jìn)一步基于整車軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)通用化的基礎(chǔ)功能，實(shí)現(xiàn)整車平臺(tái)的能力擴(kuò)展及各系統(tǒng)之間的協(xié)同，保證整車軟件平臺(tái)的一致性。2.3.3集成應(yīng)用技術(shù)面向中央集中式架構(gòu)，在高性能計(jì)算平臺(tái)上會(huì)實(shí)現(xiàn)多種不同類型應(yīng)用程序的部署，需要系統(tǒng)級(jí)集成技術(shù)來(lái)保證整個(gè)控制器資源高效利用、程序運(yùn)行穩(wěn)定，具體包括整車級(jí)任務(wù)調(diào)度技術(shù)、基于場(chǎng)景的智能管理技術(shù)、平臺(tái)及應(yīng)用級(jí)安全監(jiān)控等關(guān)鍵技術(shù)。整車級(jí)任務(wù)調(diào)度技術(shù)通過(guò)評(píng)估各子任務(wù)的平均執(zhí)行時(shí)間和優(yōu)先級(jí)，優(yōu)化各核上的任務(wù)調(diào)度，進(jìn)而生成整車的任務(wù)調(diào)度策略，提升系統(tǒng)可靠性；智能管理技術(shù)基于上車啟動(dòng)、輔助駕駛、停車娛樂(lè)等不同使用場(chǎng)景，動(dòng)態(tài)調(diào)度CPU、電源等軟、硬件系統(tǒng)資源，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，提高系統(tǒng)的資源利用率；平臺(tái)及應(yīng)用級(jí)安全監(jiān)控技術(shù)針對(duì)關(guān)鍵應(yīng)用、核心中間件、BSP驅(qū)動(dòng)及操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行故障診斷與監(jiān)控，上報(bào)故障診斷消息，為系統(tǒng)提供可靠的安全監(jiān)控機(jī)制，提升整車軟件運(yùn)行的穩(wěn)定性。3、國(guó)產(chǎn)車用操作系統(tǒng)生態(tài)建設(shè)3.1國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)生態(tài)發(fā)展現(xiàn)狀操作系統(tǒng)作為“軟件定義汽車”時(shí)代智能汽車軟件架構(gòu)的核心技術(shù)平臺(tái)，是保障智能車輛各項(xiàng)功能及性能的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)汽車軟件分層解耦、應(yīng)用算法跨域共用的關(guān)鍵。當(dāng)前，我國(guó)操作系統(tǒng)還面臨著諸多問(wèn)題和挑戰(zhàn)：一是多以二次開(kāi)發(fā)為主，核心關(guān)鍵技術(shù)仍受制于人；二是核心技術(shù)研發(fā)仍處于初期階段，自主創(chuàng)新能力不足；三是生態(tài)體系還亟需完善。根據(jù)麥肯錫發(fā)布的《2030年汽車軟件和電子市場(chǎng)報(bào)告》，廣義汽車操作系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模到2025年約為370億美元，到2030年可達(dá)約500億美元。操作系統(tǒng)作為汽車產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)，行業(yè)也在積極推動(dòng)其發(fā)展。中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)于2023年2月發(fā)布中國(guó)車用操作系統(tǒng)開(kāi)源計(jì)劃，已公開(kāi)包括初始化代碼、核心功能源代碼等100多個(gè)文件，計(jì)劃于2023年底完成功能驗(yàn)證、2024年通過(guò)功能安全認(rèn)證、2025年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)驗(yàn)證。中國(guó)汽車基礎(chǔ)軟件生態(tài)委員會(huì)（ChinaAutomotiveBasicSoftwareEcosystemCommittee，AUTOSEMO）于2023年9月發(fā)布《中國(guó)汽車基礎(chǔ)軟件發(fā)展白皮書(shū)4.0》，為中國(guó)汽車基礎(chǔ)軟件的高質(zhì)量發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在軟件定義汽車的發(fā)展趨勢(shì)下，車用操作系統(tǒng)逐步成為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的核心，國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)應(yīng)努力做好安全可控的頂層設(shè)計(jì)，建立國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，不斷完善生態(tài)體系建設(shè)，建立有效的產(chǎn)業(yè)鏈。3.2當(dāng)前問(wèn)題及需求分析在當(dāng)前階段，國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的生態(tài)建設(shè)還存在以下問(wèn)題：首先，相較于國(guó)外車用操作系統(tǒng)在汽車領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)了一定的市場(chǎng)份額，國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)起步較晚，整體裝車率低、應(yīng)用群體少；其次，當(dāng)前國(guó)內(nèi)操作系統(tǒng)技術(shù)方案較多，各企業(yè)開(kāi)發(fā)過(guò)程存在大量重復(fù)性工作，造成資源浪費(fèi)且沒(méi)有形成合力；最后，國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)及解決方案資源開(kāi)放不足，在量產(chǎn)項(xiàng)目上應(yīng)用少，軟件模塊及工具鏈缺乏量產(chǎn)驗(yàn)證，遇到“上車難”“上車慢”的問(wèn)題。在整車制造商應(yīng)用國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際量產(chǎn)控制器開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，面臨著產(chǎn)品項(xiàng)目交付風(fēng)險(xiǎn)，需要投入更多的資源進(jìn)行問(wèn)題解決和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，具體表現(xiàn)為：操作系統(tǒng)軟件本身存在缺陷，包括功能模塊實(shí)現(xiàn)不全、軟件接口沒(méi)有實(shí)現(xiàn)等，需要不斷迭代版本進(jìn)行修復(fù)；操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)生態(tài)問(wèn)題，包括部分三方庫(kù)不支持、開(kāi)源工具不兼容等，需要進(jìn)行調(diào)試和開(kāi)發(fā)；與芯片的適配周期問(wèn)題，支持的芯片范圍有限，對(duì)于新的芯片需要較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行適配開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證。從國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化落地角度出發(fā)，整車制造商未來(lái)需要一個(gè)生態(tài)開(kāi)放的操作系，做到安全可靠、開(kāi)放兼容、快速迭代和持續(xù)維護(hù)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：a.安全可靠。操作系統(tǒng)涉及整車的功能安全，需要提供高安全內(nèi)核及虛擬化組件，滿足功能安全和信息安全的要求，并進(jìn)一步提升虛擬化組件的實(shí)時(shí)性，降低資源損耗。操作系統(tǒng)軟件需針對(duì)不同芯片的原生驅(qū)動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)證，并且不斷豐富應(yīng)用場(chǎng)景。b.開(kāi)放兼容。需提供統(tǒng)一的軟、硬件運(yùn)行平臺(tái)，以便于集成和驗(yàn)證，并提供完整的開(kāi)發(fā)及測(cè)試工具鏈、標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)及功能層接口，支持POSIX接口，兼容AUTOSAR規(guī)范，兼容Linux和Android等應(yīng)用生態(tài)，對(duì)應(yīng)用層提供統(tǒng)一的SOA接口，提高各開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)間的協(xié)同效率、降低成本。c.快速迭代。操作系統(tǒng)需要快速迭代，修復(fù)自身缺陷，同時(shí)需支持艙駕一體等下一代芯片，快速適配未來(lái)高性能、異構(gòu)、多核芯片，支持多種AI及圖像加速器等硬件新特性。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，需實(shí)現(xiàn)主流芯片的覆蓋，縮短操作系統(tǒng)適配的開(kāi)發(fā)周期。d.持續(xù)維護(hù)。操作系統(tǒng)供應(yīng)商需要穩(wěn)定的技術(shù)團(tuán)隊(duì)為其產(chǎn)品提供長(zhǎng)期維護(hù)，及時(shí)響應(yīng)整車制造商的反饋和需求，對(duì)搭載產(chǎn)品提供通信負(fù)載調(diào)優(yōu)、系統(tǒng)負(fù)載監(jiān)控、啟動(dòng)過(guò)程分析等定制化服務(wù)。3.3國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)生態(tài)發(fā)展建議3.3.1達(dá)成戰(zhàn)略共識(shí)當(dāng)前，我國(guó)自主車用操作系統(tǒng)已經(jīng)全面布局，在市場(chǎng)和技術(shù)上都取得了一定突破，但后續(xù)還需進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，需要行業(yè)達(dá)成戰(zhàn)略共識(shí)，打造車企主導(dǎo)、深度協(xié)同的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。回顧智能手機(jī)的發(fā)展歷史，手機(jī)端的操作系統(tǒng)同樣經(jīng)歷了從功能手機(jī)向智能手機(jī)演進(jìn)的階段，如圖3所示[14-15]，經(jīng)過(guò)充分競(jìng)爭(zhēng)，手機(jī)操作系統(tǒng)供應(yīng)商從多家快速減少到只有2～3家。針對(duì)車端的操作系統(tǒng)，我國(guó)需要把握當(dāng)前重大窗口期，由國(guó)家相關(guān)部門(mén)牽頭，經(jīng)行業(yè)共同研討，做好國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)，制定符合汽車軟件發(fā)展趨勢(shì)的車用操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，從安全性、兼容性及應(yīng)用層軟件接口通用性著手，構(gòu)建跨領(lǐng)域協(xié)同的智能網(wǎng)聯(lián)操作系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，同時(shí)提升操作系統(tǒng)行業(yè)認(rèn)證能力，對(duì)操作系統(tǒng)內(nèi)核、標(biāo)準(zhǔn)中間件等提供量化的指標(biāo)，依據(jù)操作系統(tǒng)的開(kāi)放程度對(duì)操作系統(tǒng)軟件進(jìn)行功能、性能和接口測(cè)試，提升操作系統(tǒng)準(zhǔn)入門(mén)檻，為整車制造商量產(chǎn)應(yīng)用提供依據(jù)。圖3手機(jī)操作系統(tǒng)市場(chǎng)格局演變[14-15]3.3.2創(chuàng)新合作模式操作系統(tǒng)軟件本身開(kāi)發(fā)難度大，驗(yàn)證周期長(zhǎng)，需要行業(yè)各方深度參與，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新模式，共同繁榮汽車操作系統(tǒng)生態(tài)：一是通過(guò)部署重大科技研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)課題，推動(dòng)操作