深度解读汽车操作系统
操作系统是软件定义汽车生态发展的灵魂
在消费者视角下，智能网联车快速发展。随着智能车快速发展，智能座舱和ADAS功能均不断升级，不论是传感器数量、芯片算力还是单车价值均实现快速提升。智能座舱方面，我国智能座舱市场规模将由2020年的567亿元提升至2025年的1030亿元，CAGR超过+15.2%；ADAS方面，我国自动驾驶市场规模将由2020年的844亿元提升至2025年的2250亿元，CAGR超过+21.3%。软件定义汽车大趋势下，芯片+操作系统+中间件+应用算法软件+数据是实现智能汽车的关键。在智能网联汽车产业大变革下，软件定义汽车理念已成为共识。传统汽车采用的分布式电子电气（E/E）架构因计算能力不足、通讯带宽不足、不便于软件OTA在线升级等瓶颈，不能满足现阶段汽车发展的需求，E/E架构升级已成为智能网联汽车发展的关键。E/E架构升级包括硬件、软件、通信架构三大升级，芯片+操作系统+中间件+应用算法软件+数据构建核心技术闭环，未来谁能把握其中一环或将实现汽车产业链地位的提升。
传统车企操作系统将有独立的多个操作系统/系统程序向少数/一个操作系统发展。随着汽车E/E架构硬件由分布式向域控制-中央集中式不断升级，域控制器的重要性凸显，而AI芯片则是自动驾驶域控制器/中央计算平台的核心。座舱域的AI芯片玩家主要为高通、英特尔、华为（麒麟）和瑞萨等，要求AI算力较小，安全等级较低，而自动驾驶域在AI算力和功能安全均远高于座舱芯片，因此AI芯片玩家主要为特斯拉（自研）、Mobileye、英伟达、华为和地平线等。传统汽车因不同域之间要求的实时性、安全性、通信带宽不尽相同，传统
汽车主机厂/Tier1级供应商无法一步到位，因此多为跨域融合方案（即3个域或5个域等）。因此，随着域的逐渐形成，域操作系统将逐渐形成，本文将重点论述汽车操作系统是实现软件定义汽车的灵魂。
操作系统承上启下，引领智能汽车发展
哈曼汽车
操作系统(OperatingSystem,OS)是指控制和管理整个计算系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境的程序集合。智能设备发展到一定程度后一般都需要专门的OS，例如PC机对应的微软Windows系统，智能手机对应的GoogleAndroid系统和苹果iOS系统。在软件定义汽车的大趋势下，汽车OS是传统汽车实现智能汽车升级的关键。汽车操作系统是从传统汽车电子基础软件不断演变而来，传统汽车电子产品可分为两类：1）汽车电子控制装置：通过直接向执行机构（如电子阀门、继电器开关、执行马达等）发送指令，以控制发动机、变速箱、动力电池等协同工作的系统，一般统称为ECU（电子控制单元）。常见的ECU包括发动机电控系统EMS、自动变速箱控制单元TCU、车身电子稳定系统ESP、电池管理系统BMS等。该类系统涉及安全、行驶性能。2）车载电子设备：如仪表、中控、抬头显示（HUD）、流媒体后视镜等。这类系统常与用户体验相关，不直接参与汽车行驶的控制决策，对车辆行驶性能和安全影响较小。未来汽车操作系统将主要分为自动驾驶OS和智能座舱OS两大类。不同车企/Tier1根据自身的规划，对域划分个数不尽相同，如博世分为5个域（动力域、底盘域、座舱域、自动驾驶域、车身域），大众MEB平台车型为3个域（自动驾驶域、智能座舱域、车身控制域），华为同样也为3个域（自动驾驶域、智能座舱域、整车控制域）。虽
然有多个域，一般主要分为注重开放、兼容性、生态的智能座舱域操作系统和注重实时、安全、稳定的自动驾驶域操作系统两大类型。2.1.汽车广义OS包含系统和功能软件两大部分狭义的操作系统仅包含系统内核Kernel部分，是系统软件其中的一部分，而广义的操作系统则包含系统软件和功能软件。车载智能计算平台自下而上可大致划分为硬件平台、系统软件（硬件抽象层+OS内核+中间件）、功能软件（库组件+中间件）和应用算法软件等四个部分。1）硬件平台：基于异构分布式硬件架构包括AI单元、计算控制单元，应支持芯片选型灵活、可配置拓展、算力可堆砌等优点。2）系统软件：是针对汽车场景定制的复杂大规模嵌入式系统运行环境，主要包含三层：a）硬件抽象层：包括BSP（板卡支持包）、Hypervisor（硬件虚拟化技术，提供虚拟平台支持多操作系统）等。BSP包括了Bootloader（以基础支持代码来加载操作系统的引导程序）、HAL（硬件抽象层）代码、驱动程序、配置文档等，是内核与硬件之间的接口层，目的是为操作系统提供虚拟硬件平台，使其具有硬件无关性，可以在多平台上移植。b）操作系统内核（Kernel）：即为狭义操作系统，如OSEKOS、VxWorks、RT-Linux等。内核提供操作系统最基本的功能，负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。c）中间件：处于应用和操作系统之间的软件，实现异构网络环境下软件互联和互操作等共性问题，提
供标准接口、协议，具有较高的移植性，如POSIX/ARA（自适应AutoSAR运行时环境即中间件API接口）和DDS（分布式实时通信中间件）等。3）功能软件：包含自动驾驶的核心共性功能模块，如相关算法的编程框架（如TensorFlow、Caffe、PaddlePaddle等）。核心共性功能模块包括自动驾驶通用框架、网联、云控等，结合系统软件，共同构成完整的自动驾驶操作系统，支撑自动驾驶技术实现。4）应用算法软件：即为实现具体自动驾驶功能、HMI交互等算法软件。