1 软件定义汽车时代,车载软件单车价值量大幅提升
1.1 软件定义汽车已为产业界共识,鲶鱼效应下车载软件需求大幅提升
特斯拉的鲶鱼效应。特斯拉使得汽车“硬件作为入口,软件实现收费”的商业模式成为现实,迫使其他车厂快速跟进。软件的升级迭代使得汽车升级的周 期大幅缩短,整车厂往往会采取“硬件超配、后续软件迭代升级”的方式。芯片算力已经开启军备竞赛,对软件系统的需求大幅提升。
软件才能形成差异化,以软件驱动创新,边际开发成本更低。类似智能手机发展进程,当硬件军备竞赛步入白热化阶段后,同质化问题愈发严重。而差异 化程度更高、边际开发成本更低的软件程序,将逐步成为竞争的焦点。
君威论坛1.2 车载软件单车价值量将大幅提升
量:软件代码量快速增加,汽车软件功能不断增加 / OTA升级 需求持续提升 ;
质:软件性能要求越来越高,更高级自动驾驶及娱乐系统功能 的实现不仅需要硬件的配合,亦需要更加成熟、优化的系统内 核、中间件以及应用算法。
1.3 软件开发步入2.0时代
特斯拉基于领先的硬件实力(高算力AI芯片、集中化E/E架构、以太网通信等),通过自研AI操作系统率先实现“数据采集-训 练学习-部署”的数据闭环,迈向软件开发2.0时代(也即去人力化、以机器学习为主的进化模式)。(报告来源:未来智库)
武汉枭龙汽车技术有限公司2 详解汽车软件架构和价值量分布
2.1 系统内核:开发难度最大,竞争格局最为稳定
定义及作用:系统内核是汽车软件架构(广义操作系统)最基础的部分,是为众多应用程序提供对硬件的安全访问的一部分软件,这种访问是有限的。也 即系统内核是软件架构中唯一可以真实驱动硬件进行工作的部分,具体为CPU资管调度,内存管理,IO设备管理。
分类:微内核、宏内核、混合内核
微内核:内核的一种精简形式。通常系统服务层和内核集成在一起,而微 内核将系统服务层分离出来,变成可以根据需求加入的选件,由此可以提 供更好的可扩展性和更加有效的应用环境。具有代码量和漏洞少、可扩展 性高的优点,但是内核与服务层间的频繁通信会降低系统整体性能。
马自达两厢车宏内核:宏内核同样管理着用户程序和硬件之间的系统资源,但是在宏内 核架构中,用户服务和内核服务在同一空间中实现,需要管理的资源多于 微内核,但性能高的同时也带来了维护困难的缺点。
混合内核:包含了两个或两个以上的内核。实质上是微内核,只不过它让 一些微核结构运行在用户空间的代码运行在内核空间,这样让内核的运行 效率更高些。
竞争格局:系统内核由于开发难度最大,且安全性要求最高,竞争格局亦最为稳定。根据IHS Automotive数据统计,系统内核目前主要以QNX和开源的 Linux为主,两者合计市占率已近90%(包含车机和车控两类)。
2.2 中间件:实现软硬件解耦的核心环节
定义及作用:中间件是一类提供系统软件和应用软件之间连接、便于软件各部件之间沟通的软件。通过对底层软件模块的封装和接口标准化,可以将硬件 功能抽象化并将其通过标准化接口提供给上层软件开发者,实现软硬件分离。同时推动跨平台开发,减少设计的复杂性,从而消除了多次重新开发相同软 件的问题。典型的中间件架构为AUTOSAR,工程师将控制汽车的电子功能封装于SW-C(Software Component)组件,并按照AUTOSAR的标准化接口开 发,通过虚拟总线实现上下层间通信,实现软件与硬件分离。应用软件开发者可以专注于具体应用功能的开发,而无需考虑控制器底层的运行过程。
竞争格局:类似于系统内核,中间件虽有较大差异化空间,但发展较早,整体竞争格局也基本趋于稳定。典型即为中间件的明星设计方案——AUTOSAR, 由全球的主要汽车生产厂商、零部件供应商、软硬件和电子工业等企业(如BMW、BOSCH、Continental、DAIMLER、Ford、OPEL、PSA、TOYOTA、 VW等)共同制定的汽车开放式系统架构标准。目前已有Vecotor、ETAS等为全球汽车中间件领域龙头供应商。中间件概念本身并不新鲜,只是随着智能化 升级其需求将越来越高、越来越广泛,将为部分传统Tier1(如德赛西威等)带来切入车载软件领域的入口。
sp2glk300油耗2.3 应用算法:持续更新迭代塑造全新盈利模式,成为未来差异化竞争的焦点
定义及作用:应用算法是基于操作系统之上独立开发的软件程序,亦是各汽车品牌差异化竞争的焦点。在特斯拉的引领之下,持续迭代更新的自动驾驶算 法以及OTA技术,已成为智能汽车的标配,由此不仅可持续改进产品、延长服务周期,未来各类车载应用服务也将成为企业盈利的重要途径。
3 造车新势力及传统车厂软件建设进程
3.1 造车新势力自研操作系统,领跑智能汽车
特斯拉的操作系统 Version 基于 Linux 内核深度改造而成。特斯拉系统平台采用 Linux4.4 开源操作系统,支持 PyTorch 的深度学习编程框 架,基于 Kafka 开源流实时数据处理平台,可支持信息娱乐系统(IVI)和驾驶辅助系统(ADAS)等。Linux 开源自由的特点可以让特斯 拉避免受制于操作系统厂商。同时,Linux 内核紧凑高效、可以充分发挥硬件性能的优点,满足特斯拉对汽车性能的要求。
家用汽车推荐基于 Linux 独立开发的 OS,不断实现 OTA 在线升级。采用开源 Linux使得特斯拉不再依赖于软件供应商,特斯拉可通过 OTA 快速进行 问题修正与软件升级,从而提升用户体验。
自 2014 年首次在 Model S 上使用 Version 6 以来, 特斯拉已通过 OTA 技术对其操作系统进行 了多次重大升级,涉及自适应巡航、自动紧急刹车系统、360°全景视图、并道辅助等多项功能,系统版本从2014年的V6.0已迭代至目前 的V10.0。
3.2 互联网巨头齐发布操作系统,布局智能汽车
百度 Apollo 是一个开源的基于QNX微内核的自动驾驶平台,旨在向汽车行业提供一个开放、完整、安全的软件平台,帮助他们结合 车辆和硬件系统,快速搭建一套属于自己完整的自动驾驶系统。目前,Apollo已迭代到6.0版,其中包含自动驾驶开放平台、车路协同 开放平台和智能车联开放平台三大平台,给智能汽车和智能交通产业提供全栈能力。在智能车联平台方 面,百度推出的解决方案是小 度车载 OS,它是针对车机、导航仪、后视镜等座舱设备打造的定制化智能语音解决方案。自动驾驶平台方面,Apollo生态合作伙伴规 模已达178家,辐射OEM、Tier1、核心供应商、出行服务商、新兴公司、基金投资机构,相关政府及研究机构,是目前全球涵盖产业 最为丰富、最为全面的自动驾驶生态。(报告来源:未来智库)
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