誰來拯救本土車載OS

今年全國兩會期間，全國人大代表、哪吒汽車創(chuàng)始人兼董事長方運舟的多項議案與中國汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展息息相關(guān)。其中包括“成立中國汽車操作系統(tǒng)‘國家隊’，集中力量攻克智能汽車操作系統(tǒng)的核心技術(shù)難題”的建議。

如何突破汽車研發(fā)領(lǐng)域“卡脖子”技術(shù)，成為近兩年業(yè)內(nèi)熱議的話題。

智能汽車行業(yè)處于前所未有的大變局之中，已經(jīng)開啟的電動化時代，軟件成為了為數(shù)不多能夠進(jìn)一步提供差異化定位的核心競爭力之一。

無論是通過攝像頭、雷達(dá)實時更新地圖數(shù)據(jù)包，還是通過收集用戶數(shù)據(jù)掌握駕駛模式規(guī)律，或者是在Spotify等流媒體軟件上下載最新的單曲，對In-Car-Payment進(jìn)行安全升級，甚至是像特斯拉一樣通過回收海量數(shù)據(jù)對自動駕駛算法進(jìn)行持續(xù)訓(xùn)練，支持這些功能可能實現(xiàn)的大前提都來自于車載操作系統(tǒng)的進(jìn)步。

車載操作系統(tǒng)，在技術(shù)層面是整合各類型軟件應(yīng)用以及適應(yīng)中央集中式電子電氣架構(gòu)的必要基礎(chǔ)，在另一部分是確保車企與用戶之間粘性以及維護(hù)車企數(shù)字主權(quán)的最關(guān)鍵一環(huán)。近年來，車載OS領(lǐng)域競爭急劇升溫，開始上演新一輪智能汽車入口爭奪戰(zhàn)。

車載操作系統(tǒng)行業(yè)現(xiàn)狀

目前，車載操作系統(tǒng)賽道上大大小小的參賽者數(shù)以十計，正處于互相混戰(zhàn)的市場局勢。按照汽車開發(fā)者角度來看，汽車操作系統(tǒng)主要分為通用操作系統(tǒng)（GPOS）和實時操作系統(tǒng)（RTOS）。

• GPOS適合用在時間要求不嚴(yán)格的系統(tǒng)/應(yīng)用程序，一般用于中控娛樂系統(tǒng)，人機(jī)交互界面呈現(xiàn)方面。

GPOS向下集成芯片硬件，向上提供開發(fā)框架和算法庫，支撐用戶應(yīng)用平臺的定制開發(fā)，從用戶端為語音和圖像識別等提供支撐，需要具備良好的移植性和便捷的開發(fā)接口。

Linux：Linux是一款開源、高效、靈活的OS，具備很大的定制開發(fā)靈活度。但因為會牽扯大量的開發(fā)，汽車行業(yè)很少直接采用Linux，OEM和供應(yīng)商需要在一個比較固定和可靠的Linux版本上進(jìn)行開發(fā)，當(dāng)前通用操作系統(tǒng)大部分都脫胎于Linux，不論安卓還是國內(nèi)的AliOS。目前基于Linux內(nèi)核的OS在智能座艙OS市場中占據(jù)約20%份額。

雖然Linux各方面指標(biāo)都很強(qiáng)，但在硬實時性要求極高的領(lǐng)域表現(xiàn)不足，因為在行車過程中駕駛員總會遇到很多突發(fā)事件，快速響應(yīng)、處理這些意外事件就成了車載OS 的必備技能。

AGL（Automotive Grade Linux）：AGL是一個協(xié)作性開源項目，以Linux為核心，將汽車制造商，供應(yīng)商和技術(shù)公司召集在一起，以加快開發(fā)和采用用于聯(lián)網(wǎng)汽車的完全開放的軟件堆棧。AGL正在從頭開始開發(fā)一個開放平臺，可用作事實上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以實現(xiàn)新功能和新技術(shù)的快速開發(fā)。

AGL設(shè)立初衷是提供一個車規(guī)級的信息娛樂系統(tǒng)，但隨著自動駕駛的發(fā)展，未來還會加入更多的功能，不僅會融合儀表盤、艙內(nèi)控制的功能，還會覆蓋自動駕駛的相關(guān)功能。AGL目前已經(jīng)吸引了超過一百多家OEM、Tier1和芯片廠商的加入。當(dāng)未來AGL開枝散葉，將繼續(xù)釋放行業(yè)潛力。

Android（安卓）：Android系統(tǒng)在手機(jī)時代大家再熟悉不過了，起初Android本未涉足車載OS。但部分供應(yīng)商為了低成本應(yīng)用將Android搬上了汽車，在大部分汽車電氣化不足，自動駕駛尚處于概念之時，各色Android車載OS駕著車聯(lián)網(wǎng)的東風(fēng)，悄無聲息的在車載信息娛樂OS市場攻城拔寨。

看到市場機(jī)遇的谷歌，投入精力開發(fā)了Android Auto，基于Linux內(nèi)核和其他開源軟件的修改版本，專門服務(wù)車載領(lǐng)域。Android的客戶不僅包括絕大部分后裝供應(yīng)商，同時也有新興造車勢力，傳統(tǒng)OEM，由于其開源特性，主要被用于信息娛樂、導(dǎo)航等對安全性要求較低，個性化需求多的領(lǐng)域。目前在國內(nèi)汽車信息娛樂系統(tǒng)中占據(jù)主流。

作為開源OS，Android對中低端OS開發(fā)商具有較大的吸引力，但給后期版本升級和系統(tǒng)漏洞等帶來了風(fēng)險和技術(shù)維護(hù)成本。同時，對漏洞、安全低容忍的儀表、輔助駕駛等相關(guān)系統(tǒng)，Android顯得力不從心。

AliOS：2015年阿里基于Linux Kernel LTS開發(fā)出YunOS，并與上汽合資成立斑馬網(wǎng)絡(luò)公司進(jìn)行業(yè)務(wù)推廣。YunOS在2017年更名為Alios，并宣布開源。

AliOS屬于智能座艙OS，AliOS添加了云服務(wù)相關(guān)的模塊以接入阿里巴巴的生態(tài)環(huán)境，通過先進(jìn)的交互方式對座艙內(nèi)部件的操控以及獲取娛樂導(dǎo)航等信息服務(wù)。同時AliOS也憑借強(qiáng)大的端云結(jié)合特性，通過將車載、云平臺、生態(tài)三個方面進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，打造更強(qiáng)大的生態(tài)。目前已有上汽、東風(fēng)雪鐵龍、福特等車企使用了基于AliOS的系統(tǒng)。

華為鴻蒙：2019年華為推出Harmony OS鴻蒙，可應(yīng)用在手表、大屏、車機(jī)與PC，從2020年發(fā)布的鴻蒙OS2.0版本開始正式支持車機(jī)。

華為此前已經(jīng)宣稱這款操作系統(tǒng)經(jīng)過多年時間的打磨，已經(jīng)成功解決不少系統(tǒng)底層的難題，還在持續(xù)投入并鼓勵全球應(yīng)用開發(fā)者共同豐富軟件生態(tài)。華為鴻蒙的一大優(yōu)勢在于，有著龐大的移動設(shè)備出貨量，這有助于鴻蒙系統(tǒng)吸引開發(fā)者，促進(jìn)應(yīng)用生態(tài)形成并遷移到車端。但目前尚未得知應(yīng)用情況。

此外，常見的通用操作系統(tǒng)還有以下幾種：?

與非網(wǎng)制圖

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• RTOS用于對時間要求較為嚴(yán)格的系統(tǒng)，用于數(shù)字儀表、駕控安全、車輛運動等對安全要求較高的領(lǐng)域。

QNX：老當(dāng)益壯的QNX系統(tǒng)已問世超過40年，在車載OS領(lǐng)域中占據(jù)主要市場份額，根據(jù)IHS第三方統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，QNX在汽車操作系統(tǒng)市場的占有率超過75%，在強(qiáng)調(diào)安全性的儀表盤以及駕駛輔助領(lǐng)域，其市占率更是幾近100%。

QNX OS for Safety是通過ISO 26262 ASIL D最高級別安全認(rèn)證的實時操作系統(tǒng)，具有獨特的微內(nèi)核架構(gòu)，模塊化、分布式、弱耦合、功能安全和高可靠性等特點，具備整車廠最為看重的優(yōu)勢。目前，QNX在汽車嵌入式操作系統(tǒng)的市場在對功能安全和網(wǎng)絡(luò)信息安全有要求的細(xì)分領(lǐng)域，占有率位居第一，全球幾乎全部的OEM和排名前幾的Tier1廠商都是QNX的客戶。

黑莓 QNX大中華區(qū)首席代表董淵文向筆者表示，QNX之所以能夠取得現(xiàn)在的市場份額和行業(yè)地位，一方面原因在于QNX起步時間早，有較強(qiáng)的基礎(chǔ)積累；另一方面，QNX幾乎抓住了汽車電子發(fā)展的每個熱點趨勢，從最早的大屏中控娛樂信息系統(tǒng)，到Telematics車聯(lián)網(wǎng)、全液晶儀表領(lǐng)域，再到后來的智能數(shù)字座艙控制器、高級輔助駕駛系統(tǒng)、自動輔助駕駛域控制器、高性能計算平臺和中央網(wǎng)關(guān)域控制器等，QNX始終踩著節(jié)點與時俱進(jìn)，為汽車安全保駕護(hù)航。

此外，常見的實時操作系統(tǒng)還有以下幾種：
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與非網(wǎng)制圖

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不難看到，目前汽車行業(yè)充斥著各類車載OS方案，主要來自于傳統(tǒng)軟件大廠、主機(jī)廠、BAT等科技巨頭以及造車新勢力。實際上，多數(shù)所謂的OS都是在QNX、Linux和Android的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，也多局限在上層應(yīng)用，均沒有深入到系統(tǒng)底層。

車載OS競爭格局

車載OS自上個世紀(jì)90年代逐漸興起。近些年，智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展浪潮推動著車載OS步入高速發(fā)展期，產(chǎn)業(yè)日益繁榮。目前行業(yè)還沒有統(tǒng)一的OS標(biāo)準(zhǔn)，核心知識產(chǎn)權(quán)主要被黑莓QNX、谷歌Android以及許多基于Linux定制的OS等軟件企業(yè)掌握，整車OEM和Tier1供應(yīng)商通常在這些OS的基礎(chǔ)上開發(fā)定制化產(chǎn)品。

QNX作為高安全的實時操作系統(tǒng)，是一種遵從POSIX規(guī)范的類Unix實時操作系統(tǒng)，目標(biāo)市場主要是面向嵌入式系統(tǒng)，在車用市場占有率較高。

與QNX針鋒相對的便是基于Linux內(nèi)核二次開發(fā)而成的一眾高度定制化的操作系統(tǒng)，特斯拉Version系列是其中的著名代表。隨著戴姆勒、豐田、大眾、阿里、華為們在娛樂信息系統(tǒng)領(lǐng)域紛紛押寶Linux或Android，正在改變Linux匱乏的生態(tài)，Linux憑借開源穩(wěn)定、相關(guān)開發(fā)人才數(shù)量眾多等天然優(yōu)勢，使得基于Linux內(nèi)核的操作系統(tǒng)正在快速搶占娛樂信息系統(tǒng)的市場份額；

Android保留了開源免費等先天性優(yōu)點外，還擁有極其豐富的內(nèi)容生態(tài)以及更簡單的二次開發(fā)，使得安卓天然在車載影音娛樂系統(tǒng)上極具競爭力。Android車載系統(tǒng)也就此在Linux和QNX的夾縫中找到了切入口，Android的開放讓許多主機(jī)廠進(jìn)入了定制化自研OS的道路，例如比亞迪、小鵬、蔚來等，使得Android在汽車領(lǐng)域的市場份額不斷擴(kuò)大。但Android存在的系統(tǒng)碎片化、安全性弱等問題一并傳遞到汽車端，出于對安全性的憂慮，傳統(tǒng)車企們暫時僅計劃將Android車載系統(tǒng)引入影音娛樂系統(tǒng)，在車載版娛樂系統(tǒng)中使用率較大。

另一角度來看，Android車載系統(tǒng)是最方便、最廉價、最快速實現(xiàn)的車載系統(tǒng)解決方案，但是其代價則是車企將失去對用戶數(shù)據(jù)的掌控權(quán)，數(shù)據(jù)主權(quán)的喪失也意味著未來“軟件定義汽車”的決定權(quán)。至于選擇了第三方車載OS的車企，他們與互聯(lián)網(wǎng)公司之間存在利益博弈，來自汽車底層的以及用戶的數(shù)據(jù)就是雙方的爭奪點。

因此，對于不愿意丟失數(shù)字主權(quán)的車企而言，在保留現(xiàn)有QNX系統(tǒng)框架的前提下選擇Linux的深度定制之路是比較好的方式之一。擁有獨立自主車載操作系統(tǒng)的車企還可以借助自家的操作系統(tǒng)實現(xiàn)與汽車和用戶之間的雙向數(shù)據(jù)交流。

綜合來看，當(dāng)前車載OS領(lǐng)域競爭急劇升溫，QNX憑借安全性優(yōu)勢繼續(xù)深耕底層操作系統(tǒng)，“壟斷”市場，Linux基于開源特性和廣大工程師基礎(chǔ)默默吸取市場份額，谷歌充分發(fā)揮Android開源優(yōu)勢和生態(tài)基礎(chǔ)向第三方開發(fā)者開放Android Automotive OS，大眾提出要自研vw.OS，特斯拉繼續(xù)深耕Version以求掌握數(shù)據(jù)資源，阿里進(jìn)行重組并開放三大融合模式，華為鴻蒙同樣劍指汽車...各方企業(yè)開始上演新一輪智能網(wǎng)聯(lián)汽車入口爭奪戰(zhàn)。

本土操作系統(tǒng)的機(jī)會

“缺芯少魂”一直是國內(nèi)產(chǎn)業(yè)之痛。嚴(yán)格意義上來說，QNX、Linux和Android是“血統(tǒng)純正”的車載OS，也是當(dāng)前市場的三大陣營。

看回本土市場，阿里、華為、百度等基于Linux或Android內(nèi)核開發(fā)操作系統(tǒng)，憑借各自原有業(yè)務(wù)基礎(chǔ)優(yōu)勢的支撐，深耕布局。

StrategyAnalytics全球汽車行業(yè)高級分析師表示，AliOS、小度OS以及未來的華為鴻蒙等，如果要想在車載OS領(lǐng)域施展抱負(fù)，取得一定的市場份額，要妥善處理好與車企間的利益關(guān)系，一定要明確自身定位，充當(dāng)供應(yīng)商的角色。

黑莓QNX大中華區(qū)首席代表董淵文表示，一套好的RTOS所需具備的條件是實時性、安全性、穩(wěn)定性、可靠性、弱耦合性、、豐富的生態(tài)，以及良好的人機(jī)交互體驗。汽車電子的關(guān)鍵技術(shù)分為芯片-操作系統(tǒng)-中間件-應(yīng)用和算法-云和數(shù)據(jù)等五大環(huán)節(jié)，國內(nèi)做操作系統(tǒng)的廠商多是基于Android或Linux，相當(dāng)于是依托于兩者之上，做中間件和應(yīng)用部分，提供系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，幫助用戶靈活、高效地開發(fā)和集成復(fù)雜的應(yīng)用軟件，主打生態(tài)。

黑莓QNX通過TUV萊茵的ISO26262 AISL D最高等級功能安全認(rèn)證，同時也是ISO/SAE21434基礎(chǔ)軟件組操作系統(tǒng)類的唯一成員，是汽車電子系統(tǒng)中對功能安全與網(wǎng)絡(luò)信息安全領(lǐng)域構(gòu)建對安全性至關(guān)重要的操作系統(tǒng)，加快汽車制造商和嵌入式軟件開發(fā)者的開發(fā)速度，簡化功能安全認(rèn)證過程。此外，QNX還為開發(fā)團(tuán)隊提供了一個強(qiáng)健可靠的Hypervisor虛擬化技術(shù)，幫助開發(fā)團(tuán)隊得以在底層操作系統(tǒng)上運行 Android 和 Linux ，將 Android 和 Linux 添加到 SoC 中，降低系統(tǒng)復(fù)雜性。

橫向來看，QNX、Linux、Android、AliOS和華為鴻蒙各有千秋，面對操作系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展趨勢與巨頭的競爭格局，本土企業(yè)要清醒的看到與黑莓、谷歌等巨頭之間的差距，汽車操作系統(tǒng)加速發(fā)展勢頭之下，要學(xué)會躬身入局，在各自擅長的賽道上向前發(fā)展。

在今年剛剛結(jié)束的全國兩會上，哪吒汽車創(chuàng)始人兼董事長方運舟議案與中國汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展息息相關(guān)。其中包括“成立中國汽車操作系統(tǒng)‘國家隊’，集中力量攻克智能汽車操作系統(tǒng)的核心技術(shù)難題”的建議。

但從中國汽車產(chǎn)業(yè)整體來看，汽車操作系統(tǒng)未能得到足夠重視，也尚未形成發(fā)展研發(fā)合力。對此，方運舟建議組建智能汽車操作系統(tǒng)“國家隊”，制定中國汽車操作系統(tǒng)的發(fā)展綱領(lǐng)，產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展方向，制定中國汽車操作系統(tǒng)的準(zhǔn)入原則與資質(zhì)。同時建議設(shè)立重大技術(shù)專項基金，組織和協(xié)調(diào)企業(yè)與科研研究院所進(jìn)行核心技術(shù)攻關(guān)；設(shè)立產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)基金和產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金。鼓勵和協(xié)調(diào)中國汽車操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展等措施。

建議背后，不難看出中國智能汽車產(chǎn)業(yè)在關(guān)鍵技術(shù)上被“卡脖子”的窘境，以及不希望繼續(xù)被“卡脖子”的決心。

車載操作系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)整車企業(yè)已意識到軟件定義汽車將是產(chǎn)業(yè)鏈、組織要素的重構(gòu)，關(guān)系到企業(yè)未來的生存，紛紛提出轉(zhuǎn)型出行服務(wù)提供商的戰(zhàn)略目標(biāo)。未來車載OS發(fā)展方向，車企主導(dǎo)將成為關(guān)鍵，這將有利于系統(tǒng)應(yīng)用的開發(fā)、生態(tài)完善和后續(xù)更新。

豐富的娛樂和增強(qiáng)型顯示，不但注重車輛的功能實現(xiàn)還注重人機(jī)交互之間的呈現(xiàn)，所以這里會更加依賴圖形界面更加豐富的GPOS；更加強(qiáng)大的智能駕駛，需要更強(qiáng)大的智能控制系統(tǒng)，所以滿足安全需求的RTOS也會得到更加的重視。

但隨著儀表系統(tǒng)被液晶顯示取代，液晶儀表以及其它涉及安全功能的部分需要可靠的系統(tǒng)來驅(qū)動，供應(yīng)商以及OEM的做法是使用兩套軟件隔離甚至硬件隔離的方案，QNX或Linux系統(tǒng)用來驅(qū)動儀表系統(tǒng)，信息娛樂系統(tǒng)則Android身影出現(xiàn)的較多。

對于車載操作系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢，可以總結(jié)為以下幾點：

• 虛擬機(jī)

目前，以博世為首的Tier1提出了域控制器（DCU）的概念，根據(jù)汽車電子部件功能將整車劃分為動力總成，車輛安全，車身電子，智能座艙和智能駕駛等幾個域，利用處理能力更強(qiáng)的多核CPU/GPU芯片相對集中的去控制每個域，以取代目前的分布式汽車電子電氣架構(gòu)。

但是這樣的設(shè)計又與汽車電子功能安全標(biāo)準(zhǔn)背道而馳。例如智能座艙系統(tǒng)ECU將原有的車載信息娛樂系統(tǒng)與V2X、HMI、儀表等數(shù)據(jù)融合在一起處理，但根據(jù)功能安全I(xiàn)SO26262標(biāo)準(zhǔn)定義，儀表的某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)和代碼與HMI的代碼屬于不同等級要求（ASIL），從安全角度應(yīng)該進(jìn)行物理上的隔絕。

汽車既需要安全，但同時大家又越來越重視汽車智能和娛樂。同時，對于底盤和動力系統(tǒng)，由于功能設(shè)計高度實時性，基礎(chǔ)軟件平臺需要搭載實時精簡內(nèi)核的操作系統(tǒng)，同時設(shè)計需要充分考慮功能安全，基于高性能計算單元的軟件開發(fā)需要搭載復(fù)雜操作系統(tǒng)。由于上層應(yīng)用開發(fā)需要基礎(chǔ)軟件平臺提供統(tǒng)一接口，多種操作系統(tǒng)的共生需要開發(fā)Hypervisor。因此，在現(xiàn)有汽車架構(gòu)發(fā)展趨勢下，采用虛擬機(jī)管理成為一種趨勢。

引入虛擬機(jī)管理的關(guān)鍵意義在于虛擬機(jī)可以提供一個同時運行兩個獨立操作系統(tǒng)的環(huán)境，比如在智能座艙ECU中同時運行Android和QNX，為智能汽車提供高性價比且符合安全要求的平臺。為了滿足這類需求，基礎(chǔ)軟件平臺中的車載操作系統(tǒng)、Hypervisor 和中間件需要進(jìn)行無縫集成，并且兼容不同應(yīng)用開發(fā)，減少重新設(shè)計帶來的成本浪費，避免軟件生態(tài)的不暢。

• 標(biāo)準(zhǔn)化、生態(tài)化

任何主機(jī)廠在考慮其操作系統(tǒng)時候都會考慮生態(tài)化，而標(biāo)準(zhǔn)化可以讓更多的人參與進(jìn)來設(shè)計程序，滿足日益豐富的不同的客戶需求，加快生態(tài)建設(shè)?？傮w上朝開源，標(biāo)準(zhǔn)化的操作系統(tǒng)是應(yīng)對未來汽車生態(tài)化的需求。

結(jié)語

智能網(wǎng)聯(lián)汽車時代，更加注重跨行業(yè)的融合創(chuàng)新，各家企業(yè)都應(yīng)認(rèn)清自己的邊界和特長，以此進(jìn)行利益分配。車載操作系統(tǒng)行業(yè)，不管是車企自主研發(fā)，還是選擇第三方解決方案，車載OS的市場競爭并非“非黑即白”，每一類OS都有自己的市場空間。

對于汽車操作系統(tǒng)的未來，方運舟作了一個生動的比喻。他表示：“全球車輛操作系統(tǒng)像是2010年左右的手機(jī)操作系統(tǒng)，有塞班、黑莓這樣垂垂老矣的老人，也有蘋果、Android系統(tǒng)這樣的新銳。但沒人當(dāng)時能想到未來幾年Android會迅速占據(jù)主導(dǎo)地位，在全球有數(shù)億的裝機(jī)量和上萬個APP應(yīng)用，深刻改變著我們的社會生活。今天的汽車操作系統(tǒng)也同樣如此，它未來發(fā)展正如10年前手機(jī)操作系統(tǒng)一樣撲朔迷離。而中國要想從汽車大國邁向汽車強(qiáng)國，就必須開發(fā)出自己的汽車操作系統(tǒng)，爭奪話語權(quán)。如果競爭中失去自主技術(shù)與自主能力，就意味著中國汽車會失去50年甚至更多年的發(fā)展機(jī)遇。”