汽車操作系統的前世今生

隨著阿里巴巴Alios和百度Apollo輪流上臺，“操作系統”似乎一夜之間成為智能網聯汽車的標準。事實真的是這樣嗎？本文將簡要介紹過去汽車操作系統的使用情況。車載系統和電子控制系統要談論汽車操作系統，我們必須首先了解汽車電子。傳統的汽車電子產品可分為兩類：一類是車載電子設備，如儀表、娛樂音頻、導航系統、平視顯示器、車載通信、無線互聯網接入等。這些系統不直接參與車輛駕駛的控制決策，并且不會影響車輛的駕駛性能和安全性，并且通常被稱為車載信息娛樂（IVI）。另一種是汽車電子控制裝置，它是車輛運動和安全保護的控制“大腦”，并通過直接向執行器（如電子閥、繼電器開關、執行器電機等）發送指令來控制車輛關鍵部件（如發動機、變速箱、動力電池等）的協同工作。這種系統可以統稱為電子控制單元。常見的ECU包括EMS發動機電子控制系統、ABS制動防抱死控制、變速器牽引力控制TCU、電子穩定控制EPS、電子助力轉向EPS、新能源汽車控制VCU、電池管理系統BMS等。為什么需要操作系統？汽車操作系統是汽車電子軟件的重要組成部分，但并不是所有的汽車電子產品都需要操作系統。自20世紀90年代以來，隨著車載和電子控制系統的功能越來越豐富，汽車電子產品的外部交互/接口標準種類越來越多，這種基于微控制芯片的嵌入式電子產品逐漸需要采用類似于個人計算機的軟件架構來實現分層，平臺化、模塊化，提高開發效率，降低開發成本。因此，嵌入式操作系統逐漸被汽車電子產品所采用。以汽車娛樂信息系統為例，最早的數字收音機/CD播放器可以通過使用專用音頻解碼芯片來實現。后來，觸摸液晶屏被數字化，取代了播放器開關和調節按鈕，然后增加了藍牙電話功能。然后，將地圖導航和倒車雷達圖像集成在一起，IVI嵌入式系統主CPU實現這些功能的數據處理能力逐漸增強。從最早的4位、8位到16位、32位再到多核，嵌入式操作系統的引入是為了有效地分配CPU資源，協同管理上述任務和功能，并控制每個任務的優先級。與車載電子產品相比，電子控制系統通常需要閉環控制，這意味著需要響應更多的輸入和輸出信號，任務調度也更復雜；

此外，由于電子控制系統直接參與車輛運行管理，對系統可靠性要求更高，因此應用于電子控制單元ECU的嵌入式操作系統比車輛電子產品的操作系統具有更嚴格的技術指標。車載操作系統IVI-OS早在2011年，咨詢機構StrategyAnalytics就對當時中國的主流汽車原始設備制造商和車載信息娛樂系統供應商進行了調查，并報告了當時的車載操作系統生態系統，如圖所示。隨著中國汽車市場的持續增長帶來的變化，該報告在2015年進行了部分更新。目前，市場上用于車載系統的操作系統包括：1。安卓系統：開源操作系統。無證費用對許多低端車載電子產品的開發者來說非常有吸引力，但版本升級過于頻繁，啟動時間長，系統穩定性不強，一直受到批評。2.微軟：Windows嵌入式操作系統，從定位工業應用WinCE到移動通信，由于其相對穩定的性能和公平的（Dao）價格（Ban）許可費，受到許多從消費電子轉向售后導航的公司的高度贊揚，但其市場份額持續下降。3.QNX：曾占據近60%的市場份額，優惠的單機授權費和良好的開發支持是國際主流汽車電子供應商愿意合作的原因。然而，隨著母公司黑莓的衰落和其他免費競爭對手的挑戰，風光不再像過去那么好。4.Wind River：功能強大的硬實時操作系統，覆蓋多個行業，但授權和開發定制成本很高，市場份額有限。5.Microtron：日資車型的主流汽車操作系統，但日本供應商正在逐步采用其他操作系統來滿足不同市場的需求。6.Linux：基于開源代碼，穩定且易于切割。許多具有強大研發能力的汽車原始設備制造商和供應商都在Linux的基礎上定制了自己的操作系統。7.GENIVI：準確地說，這是一個標準的聯盟。以寶馬為首的知名企業建立的應用于車載系統的開放軟件平臺和操作系統基于Linux平臺，形成了從研發到應用的閉環生態。

電控實時操作系統ECU-OS之前提到，汽車電控系統是一個復雜的測控系統，如果系統任務響應不及時或延遲過大，可能會導致嚴重的損失。例如，如果汽車安全氣囊在車輛碰撞時不能在短時間（毫秒）內迅速打開，那么它的控制就無法保護乘客。由此可見，汽車電控ECU必須是一個高穩定性的嵌入式實時操作系統，而實時意味著系統保證在一定的時間內完成特定的功能。目前主流的電控操作系統基本兼容OSEK/VDX和AUTOSAR這兩種汽車電子軟件標準。1.OSEK/VDX：本標準旨在制定汽車電子的標準化接口，主要定義了三個組件：實時操作系統（OSEK-OS）、通信系統（OSEK-COM）和網絡管理系統（OSIK-NM）。OSEK操作系統始于20世紀90年代。首個商用OSEK操作系統由德國3Soft公司開發，并首次應用于奧迪A8的儀表控制器。2.AutoSAR：AutoSAR的全名是Automotive Open System Architecture，直譯為汽車開放系統架構。由全球汽車制造商、汽車電子元件供應商、汽車軟件和工具服務提供商以及半導體制造商聯合成立的標準聯盟組織成立于2003年，致力于為汽車行業開發開放、標準化的軟件架構。AUTOSAR與OSEK/VDX標準兼容，增加了新的系統模塊，并隱含地提出了“軟件定義的電子控制系統”的概念。如圖所示，完整的AUTOSAR系統架構分為硬件層HW、硬件抽象層……

此外，由于電子控制系統直接參與車輛運行管理，對系統可靠性要求更高，因此應用于電子控制單元ECU的嵌入式操作系統比車輛電子產品的操作系統具有更嚴格的技術指標。車載操作系統IVI-OS早在2011年，咨詢機構StrategyAnalytics就對當時中國的主流汽車原始設備制造商和車載信息娛樂系統供應商進行了調查，并報告了當時的車載操作系統生態系統，如圖所示。隨著中國汽車市場的持續增長帶來的變化，該報告在2015年進行了部分更新。目前，市場上用于車載系統的操作系統包括：1。安卓系統：開源操作系統。無證費用對許多低端車載電子產品的開發者來說非常有吸引力，但版本升級過于頻繁，啟動時間長，系統穩定性不強，一直受到批評。2.微軟：Windows嵌入式操作系統，從定位工業應用WinCE到移動通信，由于其相對穩定的性能和公平的（Dao）價格（Ban）許可費，受到許多從消費電子轉向售后導航的公司的高度贊揚，但其市場份額持續下降。3.QNX：曾占據近60%的市場份額，優惠的單機授權費和良好的開發支持是國際主流汽車電子供應商愿意合作的原因。然而，隨著母公司黑莓的衰落和其他免費競爭對手的挑戰，風光不再像過去那么好。4.Wind River：功能強大的硬實時操作系統，覆蓋多個行業，但授權和開發定制成本很高，市場份額有限。5.Microtron：日資車型的主流汽車操作系統，但日本供應商正在逐步采用其他操作系統來滿足不同市場的需求。6.Linux：基于開源代碼，穩定且易于切割。許多具有強大研發能力的汽車原始設備制造商和供應商都在Linux的基礎上定制了自己的操作系統。7.GENIVI：準確地說，這是一個標準的聯盟。以寶馬為首的知名企業建立的應用于車載系統的開放軟件平臺和操作系統基于Linux平臺，形成了從研發到應用的閉環生態。

電控實時操作系統ECU-OS之前提到，汽車電控系統是一個復雜的測控系統，如果系統任務響應不及時或延遲過大，可能會導致嚴重的損失。例如，如果汽車安全氣囊在車輛碰撞時不能在短時間（毫秒）內迅速打開，那么它的控制就無法保護乘客。由此可見，汽車電控ECU必須是一個高穩定性的嵌入式實時操作系統，而實時意味著系統保證在一定的時間內完成特定的功能。目前主流的電控操作系統基本兼容OSEK/VDX和AUTOSAR這兩種汽車電子軟件標準。1.OSEK/VDX：本標準旨在制定汽車電子的標準化接口，主要定義了三個組件：實時操作系統（OSEK-OS）、通信系統（OSEK-COM）和網絡管理系統（OSIK-NM）。OSEK操作系統始于20世紀90年代。首個商用OSEK操作系統由德國3Soft公司開發，并首次應用于奧迪A8的儀表控制器。2.AutoSAR：AutoSAR的全名是Automotive Open System Architecture，直譯為汽車開放系統架構。由全球汽車制造商、汽車電子元件供應商、汽車軟件和工具服務提供商以及半導體制造商聯合成立的標準聯盟組織成立于2003年，致力于為汽車行業開發開放、標準化的軟件架構。AUTOSAR與OSEK/VDX標準兼容，增加了新的系統模塊，并隱含地提出了“軟件定義的電子控制系統”的概念。如圖所示，完整的AUTOSAR系統架構分為硬件層HW、硬件抽象層……

轉向汽車市場后，阿里從與上汽自主品牌的合作中嘗到了甜頭，開始將Alios打造成一款車聯網操作系統。

然而，Alios暫時只能被稱為汽車操作系統。它能推動汽車智能化嗎？我個人認為：首先，Alios目前的競爭對手仍然是谷歌安卓、蘋果IOS和百度DuerOS等汽車操作系統。其優勢在于，Alios增加了與云服務相關的模塊，以接入阿里巴巴的生態環境，重點關注電子商務（淘寶）、在線支付（支付寶）和高清地圖（高德），從而打造除手機之外的第二個移動支付終端。第二，隨著智能網聯系統的升級，盡管Alios沒有積極參與電子控制ECU操作系統的動力，但由于技術發展的趨勢（如域控制器），阿里巴巴將不得不面臨技術集成的挑戰，積極與OEM和一線供應商合作，開發能夠將非安全相關車輛與安全相關電子控制集成的虛擬機，并共享有價值的數據。再次，Alios總裁胡曉明在接受采訪時過于樂觀，認為“Alios未來的市場份額將超過50%”，因為主要合作伙伴是銷量不佳的自主品牌和合資品牌，而競爭對手包括BATJ的其他制造商加上華為中興，以及上述知名汽車操作系統企業。畢竟，每個人都想分享智能網聯汽車行業帶來的市場紅利。Takaways1.阿里巴巴斑馬的Alios目前并不是直接“驅動”汽車關鍵部件的操作系統。作為新一代車載操作系統，它只是一個包含云服務的平臺，可以支持車聯網的人機交互和數據交換。如何在這個平臺操作系統上實現以支付寶生態系統為核心的服務應用，吸引汽車用戶為其付費，并將汽車重新定義為移動支付的新載體，這是阿里的主要目的，其本質是2C。2.百度Apollo系統使用開源操作系統ROS（編輯：后改為QNX），Apollo旨在構建一個開放的智能駕駛平臺（架構+底層軟件+通用算法模塊）。關鍵是吸引來自世界各地的開發者合作，改進自動駕駛所需的各種模塊算法，然后在汽車原始設備制造商和零部件供應商將其商業化時，共同收集實時數據（車輛工況、路況、乘客信息等），并不斷與其高清地圖相結合。此外，DuerOS作為百度語音智能系統，在Apollo系統中高度集成是必然的選擇，它將在車載方面與Ali Alios直接競爭。總之，大數據和人工智能算法是未來百度Apollo和DuerOS實現2B2C的基礎。隨著阿里巴巴Alios和百度Apollo輪流上臺，“操作系統”似乎一夜之間成為智能網聯汽車的標準。事實真的是這樣嗎？本文將簡要介紹過去汽車操作系統的使用情況。車載系統和電子控制系統要談論汽車操作系統，我們必須首先了解汽車電子。傳統的汽車電子產品可分為兩類：一類是車載電子設備，如儀表、娛樂音頻、導航系統、平視顯示器、車載通信、無線互聯網接入等。這些系統不直接參與車輛駕駛的控制決策，并且不會影響車輛的駕駛性能和安全性，并且通常被稱為車載信息娛樂（IVI）。另一種是汽車電子控制裝置，它是車輛運動和安全保護的控制“大腦”，并通過直接向執行器（如電子閥、繼電器開關、執行器電機等）發送指令來控制車輛關鍵部件（如發動機、變速箱、動力電池等）的協同工作。這種系統可以統稱為電子控制單元。常見的ECU包括EMS發動機電子控制系統、ABS制動防抱死控制、變速器牽引力控制TCU、電子穩定控制EPS、電子助力轉向EPS、新能源汽車控制VCU、電池管理系統BMS等。為什么需要操作系統？汽車操作系統是一個重要的……

nt是汽車電子軟件的一部分，但并不是所有的汽車電子產品都需要操作系統。自20世紀90年代以來，隨著車載和電子控制系統的功能越來越豐富，汽車電子產品的外部交互/接口標準種類越來越多，這種基于微控制芯片的嵌入式電子產品逐漸需要采用類似于個人計算機的軟件架構來實現分層，平臺化、模塊化，提高開發效率，降低開發成本。因此，嵌入式操作系統逐漸被汽車電子產品所采用。以汽車娛樂信息系統為例，最早的數字收音機/CD播放器可以通過使用專用音頻解碼芯片來實現。后來，觸摸液晶屏被數字化，取代了播放器開關和調節按鈕，然后增加了藍牙電話功能。然后，將地圖導航和倒車雷達圖像集成在一起，IVI嵌入式系統主CPU實現這些功能的數據處理能力逐漸增強。從最早的4位、8位到16位、32位再到多核，嵌入式操作系統的引入是為了有效地分配CPU資源，協同管理上述任務和功能，并控制每個任務的優先級。與車載電子產品相比，電子控制系統通常需要閉環控制，這意味著需要響應更多的輸入和輸出信號，任務調度也更復雜；

此外，由于電子控制系統直接參與車輛運行管理，對系統可靠性要求更高，因此應用于電子控制單元ECU的嵌入式操作系統比車輛電子產品的操作系統具有更嚴格的技術指標。車載操作系統IVI-OS早在2011年，咨詢機構StrategyAnalytics就對當時中國的主流汽車原始設備制造商和車載信息娛樂系統供應商進行了調查，并報告了當時的車載操作系統生態系統，如圖所示。隨著中國汽車市場的持續增長帶來的變化，該報告在2015年進行了部分更新。目前，市場上用于車載系統的操作系統包括：1。安卓系統：開源操作系統。無證費用對許多低端車載電子產品的開發者來說非常有吸引力，但版本升級過于頻繁，啟動時間長，系統穩定性不強，一直受到批評。2.微軟：Windows嵌入式操作系統，從定位工業應用WinCE到移動通信，由于其相對穩定的性能和公平的（Dao）價格（Ban）許可費，受到許多從消費電子轉向售后導航的公司的高度贊揚，但其市場份額持續下降。3.QNX：曾占據近60%的市場份額，優惠的單機授權費和良好的開發支持是國際主流汽車電子供應商愿意合作的原因。然而，隨著母公司黑莓的衰落和其他免費競爭對手的挑戰，風光不再像過去那么好。4.Wind River：功能強大的硬實時操作系統，覆蓋多個行業，但授權和開發定制成本很高，市場份額有限。5.Microtron：日資車型的主流汽車操作系統，但日本供應商正在逐步采用其他操作系統來滿足不同市場的需求。6.Linux：基于開源代碼，穩定且易于切割。許多具有強大研發能力的汽車原始設備制造商和供應商都在Linux的基礎上定制了自己的操作系統。7.GENIVI：準確地說，這是一個標準的聯盟。以寶馬為首的知名企業建立的應用于車載系統的開放軟件平臺和操作系統基于Linux平臺，形成了從研發到應用的閉環生態。

電控實時操作系統ECU-OS之前提到，汽車電控系統是一個復雜的測控系統，如果系統任務響應不及時或延遲過大，可能會導致嚴重的損失。例如，如果汽車安全氣囊在車輛碰撞時不能在短時間（毫秒）內迅速打開，那么它的控制就無法保護乘客。由此可見，汽車電控ECU必須是一個高穩定性的嵌入式實時操作系統，而實時意味著系統保證在一定的時間內完成特定的功能。目前主流的電控操作系統基本兼容OSEK/VDX和AUTOSAR這兩種汽車電子軟件標準。1.OSEK/VDX：本標準旨在制定汽車電子的標準化接口，主要定義了三個組件：實時操作系統（OSEK-OS）、通信系統（OSEK-COM）和網絡管理系統（OSIK-NM）。OSEK操作系統始于20世紀90年代。首個商用OSEK操作系統由德國3Soft公司開發，并首次應用于奧迪A8的儀表控制器。2.AutoSAR：AutoSAR的全名是Automotive Open System Architecture，直譯為汽車開放系統架構。由全球汽車制造商、汽車電子元件供應商、汽車軟件和工具服務提供商以及半導體制造商聯合成立的標準聯盟組織成立于2003年，致力于為汽車行業開發開放、標準化的軟件架構。AUTOSAR與OSEK/VDX標準兼容，增加了新的系統模塊，并隱含地提出了“軟件定義的電子控制系統”的概念。如圖所示，完整的AUTOSAR系統架構分為硬件層HW、硬件抽象層……

MCAL、基本軟件層BSW、運行時環境RTE和應用軟件SWC從下到上，其中操作系統包含在BSW層中。

無論是OSEK還是AUTOSAR操作系統，它們都只是將操作系統的技術規范定義為標準。各種軟件和工具服務提供商開發了自己的符合標準的操作系統產品，然后將其提供給一級供應商，以便在各種電子控制系統中廣泛使用。目前，AUTOSAR已逐漸成為主流，市場上擁有完整解決方案的知名企業包括Vector、KPIT、ETAS、DS，并收購了EB（Continental）和MentorGraphics（Siemens）。在國內，i-Soft公司還依托國家“核高基”項目，開發了符合AUTOSAR標準的操作系統和基礎軟件，并成功應用于自主品牌和新能源生產汽車。智能網絡對操作系統的新要求智能網聯汽車的特點是增加更多的智能傳感器（高清攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等），并收集、處理和共享海量數據。要實現智能網聯，需要解決兩個基本問題：一是控制器芯片的處理能力，二是信息安全。因此，以博世、大陸集團和德爾福為首的Tier1提出了域控制單元（DCU）的概念。根據汽車電子元件的功能，整車分為動力總成、車輛安全、車身電子、智能座艙和智能駕駛等幾個領域，并且通過使用具有更強處理能力的多核CPU/GPU芯片來取代當前的分布式汽車電子電氣架構（EEA），相對集中地控制每個域。這種設計雖然簡化了汽車電子網絡的拓撲結構，但由于各種數據的相互集成，也帶來了安全風險。例如，智能駕駛艙系統的ECU將原有的車載信息娛樂系統與V2X、HMI、儀表等數據融合在一起，但根據功能安全ISO26262的定義，儀表的一些關鍵數據和代碼屬于不同的ASIL要求，因此從安全的角度來看，它們應該與HMI代碼物理隔離。因此，這種設計與汽車電子功能的安全標準背道而馳。如何解決？隨著IVI系統等汽車電子安全組件與智能網聯汽車中其他非安全組件的集成，汽車電子專家引入了航空電子中虛擬機管理的概念，并提出了基于AUTOSAR標準的AUTOSAR Hypervior虛擬機。新版AUTOSAR自適應平臺也擴展到智能網聯汽車和自動駕駛汽車的應用。引入虛擬機管理的關鍵意義在于，虛擬機可以為同時運行兩個獨立的操作系統提供環境，例如在智能座艙的ECU中同時運行Android（車載功能）和QNX（電子控制功能），為智能網絡的應用提供了一個經濟高效、安全的平臺。目前，已商業化的汽車系統管理程序產品包括黑莓QNX系統管理程序、Wind River VxWorks、Green Hills INTEGRITY Mutivisor、Mentor Graphics嵌入式系統管理程序以及松下汽車電子去年收購的OpenSynergy。阿里巴巴的Alios能推動汽車智能化嗎？Alios由YunOS更名而來。關于YunOS是否是Android的爭論實際上是無關緊要的。無論如何，這至少是一個典型的中國創新。在智能手機市場，為了擴大云操作系統在移動設備中的市場份額，阿里巴巴采取了與三線自主品牌手機合作的策略，為預裝云操作系統的手機提供高額補貼；

轉向汽車市場后，阿里從與上汽自主品牌的合作中嘗到了甜頭，開始將Alios打造成一款車聯網操作系統。

然而，Alios暫時只能被稱為汽車操作系統。它能推動汽車智能化嗎？我個人認為：首先，Alios目前的競爭對手仍然是谷歌安卓、蘋果IOS和百度DuerOS等汽車操作系統。其優勢在于，Alios增加了與云服務相關的模塊，以接入阿里巴巴的生態環境，重點關注電子商務（淘寶）、在線支付（支付寶）和高清地圖（高德），從而打造除手機之外的第二個移動支付終端。第二，隨著智能網聯系統的升級，盡管Alios沒有積極參與電子控制ECU操作系統的動力，但由于技術發展的趨勢（如域控制器），阿里巴巴將不得不面臨技術集成的挑戰，積極與OEM和一線供應商合作，開發能夠將非安全相關車輛與安全相關電子控制集成的虛擬機，并共享有價值的數據。再次，Alios總裁胡曉明在接受采訪時過于樂觀，認為“Alios未來的市場份額將超過50%”，因為主要合作伙伴是銷量不佳的自主品牌和合資品牌，而競爭對手包括BATJ的其他制造商加上華為中興，以及上述知名汽車操作系統企業。畢竟，每個人都想分享智能網聯汽車行業帶來的市場紅利。Takaways1.阿里巴巴斑馬的Alios目前并不是直接“驅動”汽車關鍵部件的操作系統。作為新一代車載操作系統，它只是一個包含云服務的平臺，可以支持車聯網的人機交互和數據交換。如何在這個平臺操作系統上實現以支付寶生態系統為核心的服務應用，吸引汽車用戶為其付費，并將汽車重新定義為移動支付的新載體，這是阿里的主要目的，其本質是2C。2.百度Apollo系統使用開源操作系統ROS（編輯：后改為QNX），Apollo旨在構建一個開放的智能駕駛平臺（架構+底層軟件+通用算法模塊）。關鍵是吸引來自世界各地的開發者合作，改進自動駕駛所需的各種模塊算法，然后在汽車原始設備制造商和零部件供應商將其商業化時，共同收集實時數據（車輛工況、路況、乘客信息等），并不斷與其高清地圖相結合。此外，DuerOS作為百度語音智能系統，在Apollo系統中高度集成是必然的選擇，它將在車載方面與Ali Alios直接競爭。總之，大數據和人工智能算法是未來百度Apollo和DuerOS實現2B2C的基礎。3.智能網聯汽車和域控制概念的發展可能會進一步推動全球零部件供應商收購汽車操作系統和汽車軟件相關目標；目前，中國的大型汽車電子企業很少有這樣的戰略眼光進行這樣的布局，仍然將功能電子產品作為潛在的并購目標，缺乏整合垂直技術的能力。相比之下，原本關閉的日資車企已經開始邁出垂直整合的步伐，這值得國內企業思考。作為汽車電子行業的創業者，如果沒有汽車操作系統的基本概念，他們開發的產品未來可能很難進入預裝配市場。投資者應仔細考慮其商業融資計劃。3.智能網聯汽車和域控制概念的發展可能會進一步推動全球零部件供應商收購汽車操作系統和汽車軟件相關目標；

目前，中國的大型汽車電子企業很少有這樣的戰略眼光進行這樣的布局，仍然將功能電子產品作為潛在的并購目標，缺乏整合垂直技術的能力。相比之下，原本關閉的日資車企已經開始邁出垂直整合的步伐，這值得國內企業思考。作為汽車電子行業的創業者，如果沒有汽車操作系統的基本概念，他們開發的產品未來可能很難進入預裝配市場。投資者應仔細考慮其商業融資計劃。

標簽：世紀奧迪奧迪A8寶馬DS

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