蓋世汽車研究院：國(guó)產(chǎn)智能駕駛操作系統(tǒng)開始突圍

汽車智能化趨勢(shì)下，在自動(dòng)駕駛功能從L2向L2+、NOA演進(jìn)過(guò)程中，傳感器的種類和數(shù)量以及需要處理的數(shù)據(jù)大幅增加，簡(jiǎn)單的MCU已經(jīng)無(wú)法完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理任務(wù)，亟需一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

智能駕駛操作系統(tǒng)（Operating System，OS）作為軟件定義汽車的靈魂，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。國(guó)內(nèi)外不同背景的廠商紛紛發(fā)力智駕OS領(lǐng)域，以搶占智能化比拼的話語(yǔ)權(quán)。

基于此背景，蓋世汽車研究院對(duì)從技術(shù)和市場(chǎng)兩方面來(lái)研究智能駕駛OS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，供相關(guān)人士參考。本報(bào)告部分內(nèi)容如下：

EE架構(gòu)由分布式向集中式發(fā)展，汽車軟件由嵌入式軟件開發(fā)被全棧式軟件開發(fā)所取代。在域架構(gòu)下，全棧式軟件開始分層化、平臺(tái)化、模塊化，軟件開發(fā)趨于SOA（面向服務(wù)）架構(gòu)，汽車OS發(fā)揮承上啟下的作用，負(fù)責(zé)對(duì)內(nèi)管理和對(duì)外交互。

廣義的汽車OS包括系統(tǒng)軟件和功能軟件兩大部分，核心作用是支撐智能座艙、智能駕駛等應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)，為用戶提供數(shù)字化體驗(yàn)，為新一代汽車賦予更多能力和價(jià)值，汽車OS是軟件定義汽車的核心。

智能駕駛OS面向智能駕駛，用于智駕域控制器，對(duì)安全性、可靠性、算力等要求較高。目前行業(yè)對(duì)于智駕OS的軟件架構(gòu)基本形成了共識(shí)，即廣義的智駕OS包括系統(tǒng)軟件（內(nèi)核、虛擬化、中間件）和功能軟件兩大部分，向下適配異構(gòu)分布硬件架構(gòu)，向上支撐應(yīng)用開發(fā)，為車載智能計(jì)算平臺(tái)的核心。

虛擬化技術(shù)可使多個(gè)不同安全等級(jí)的系統(tǒng)運(yùn)行在統(tǒng)一計(jì)算平臺(tái)上，是智能駕駛中重要的基礎(chǔ)軟件。目前QNX Hypervisor是目前市場(chǎng)上唯一通過(guò)ASIL D 級(jí)功能安全等級(jí)認(rèn)證的虛擬化操作系統(tǒng)，具有高性價(jià)比與高安全的優(yōu)勢(shì)，為國(guó)內(nèi)主流虛擬機(jī)方案，標(biāo)準(zhǔn)化程度較高。

智駕OS內(nèi)核旨在提供操作系統(tǒng)最基本的功能，決定著系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。智駕OS對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，目前主流的駕駛域OS內(nèi)核有QNX、Linux和Vxworks三類，格局較穩(wěn)定。目前自動(dòng)駕駛初創(chuàng)公司和車企自研的自動(dòng)駕駛OS，都是基于上述內(nèi)核自研中間件和應(yīng)用軟件，如Waymo、百度、特斯拉、Mobileye等。

中間件在汽車軟硬件解耦的趨勢(shì)中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用，在很大程度上決定了SDV的軟件框架，從而決定了車企之間的技術(shù)差異性和先進(jìn)性，是車企軟件開發(fā)的重要一環(huán)。

目前汽車中間件呈現(xiàn)多種技術(shù)路線并存的態(tài)勢(shì)，主流的車載中間件方案包括 AUTOSAR、ROS 2、Cyber RT 等，其中AP AUTOSAR目前在自動(dòng)駕駛中應(yīng)用最廣泛。

自動(dòng)駕駛的發(fā)展帶動(dòng)了系統(tǒng)內(nèi)部不同進(jìn)程、線程之間巨量的數(shù)據(jù)交換，通信中間件在自動(dòng)駕駛軟件開發(fā)中日趨重要，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)主要基于SOME/IP、DDS兩類通信中間件進(jìn)行SOA服務(wù)化開發(fā)。

功能軟件是根據(jù)SOA的架構(gòu)設(shè)計(jì)理念，通過(guò)提取智能駕駛核心共性需求，形成智能駕駛各共性服務(wù)功能模塊，從而高效實(shí)現(xiàn)駕駛自動(dòng)化功能。一般包括傳感器抽象、感知融合、定位、預(yù)測(cè)、決策規(guī)劃、執(zhí)行器抽象6個(gè)共性功能。主機(jī)廠基于自身策略，在設(shè)計(jì)和開發(fā)功能軟件時(shí)可選擇不同的功能模塊和算法組件，實(shí)現(xiàn)拼插式功能組合，靈活構(gòu)建智駕系統(tǒng)級(jí)解決方案。

智能駕駛OS目前尚無(wú)成熟解決方案，缺乏實(shí)時(shí)安全的內(nèi)核、中間件、虛擬化及雙解耦的功能軟件，為我國(guó)智能汽車“卡脖子”的技術(shù)之一。

市場(chǎng)方面，未來(lái)規(guī)模化應(yīng)用下，內(nèi)核、虛擬化、中間件、功能軟件等基礎(chǔ)軟件的單車成本有望下探，但隨著應(yīng)用功能的復(fù)雜度增加，基礎(chǔ)軟件的單車使用量會(huì)有所提升，整體智駕OS市場(chǎng)將會(huì)隨著整車銷量而上漲。自動(dòng)駕駛OS市場(chǎng)的玩家數(shù)量也在快速增加，其中功能軟件和中間件差異化程度較高，為業(yè)界開發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域。

零部件廠商方面，芯片廠（如英偉達(dá)、地平線）、傳統(tǒng)Tier1（如博世、大陸）、互聯(lián)網(wǎng)科技公司（如百度、華為）、第三方商業(yè)軟件商（如國(guó)汽智控、東軟睿馳）等產(chǎn)業(yè)鏈上不同類型的玩家憑借各自的基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)，紛紛涉足智駕OS領(lǐng)域，或提供關(guān)鍵軟件（如中間件）、或提供整體解決方案（芯片+OS）、或提供平臺(tái)化開發(fā)工具（基礎(chǔ)軟件平臺(tái)），通過(guò)各種方式賦能主機(jī)廠SOA軟件架構(gòu)的開發(fā)。未來(lái)SDV趨勢(shì)下，擁有“硬件+底層軟件+中間件+應(yīng)用軟件算法+系統(tǒng)集成”全棧技術(shù)能力的廠商將具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

主機(jī)廠方面，各車企對(duì)實(shí)現(xiàn)智駕OS自主可控的訴求愈發(fā)強(qiáng)烈，紛紛入局開發(fā)相關(guān)軟件技術(shù)（如大眾、奔馳、上汽），或成立軟件子公司（軟件部門），或與第三方軟件公司合作，其大多數(shù)是基于現(xiàn)有內(nèi)核研發(fā)中間件和功能軟件，智駕OS預(yù)計(jì)在2025年迎來(lái)量產(chǎn)期。

展望未來(lái)，隨著EE架構(gòu)向集中化方向迭代升級(jí)，用一個(gè)中央計(jì)算平臺(tái)控制整車成為趨勢(shì)，未來(lái)融合各操作系統(tǒng)為一體的整車OS成為各車企目標(biāo)。未來(lái)軟件開發(fā)的生態(tài)將重新建立，軟件商的話語(yǔ)權(quán)將逐漸提升，車載中間件有望成為國(guó)產(chǎn)汽車軟件的突破點(diǎn)。