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全球车用操作系统发展现状

2022-01-11 14:38:17 责任编辑:未填 易科物联

标题:全球车用操作系统发展现状

我国车控操作系统起步晚,总体上还处于跟随状态,但在智能驾驶系统和信息娱乐系统上国内外操作系统差距较小,可以从顶层设计、技术创新、标准检测和推广应用等方面推进自主车用操作系统发展。

随着电动化、网联化、智能化技术应用和跨链式融合发展,汽车产业核心技术转向动力电池、驱动电机、电机控制器“大三电”,并向软硬解耦的电子电气架构技术延伸,其中安全可控的操作系统成为全新技术生态的重要内容。国家层面也逐步加强政策引导和支持,推动车用操作系统自主研发和应用推广。2017年4月,《汽车产业中长期发展规划》中提出“重点支持传感器、控制芯片、北斗高精度定位、车载终端、操作系统等核心技术的研发及产业化”。2020年4月,《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》中提出“鼓励企业进一步提升整车安全性、可靠性,研发生产具有先进底层操作系统、电子电气架构和智能化网联化特征的新能源汽车产品”。2020年10月,《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中明确了智能化相关的技术方向,主要包括车规级芯片、车用操作系统、新型电子电气架构等关键技术突破。在软件定义汽车发展趋势下,车用操作系统地位将尤为重要。

国内外车用操作系统发展现状

按照开发类型划分,车用操作系统主要分为两大类:一是底层操作系统,专指内核,主要功能包括内存管理、文件管理、CPU调度管理、输入输出管理等;二是基于底层操作系统进行开发,除了内核外,还包括应用程序框架、运行时环境等,主要包括定制型操作系统和ROM型操作系统。根据汽标委发布的《车用操作系统标准体系》划分,车用操作系统按照应用功能细分为三类:安全车控操作系统,主要面向车辆动力系统、底盘系统、车身系统等传统控制领域,要求极高的实时性、可靠性、计算能力和(功能和信息)安全性;智能驾驶操作系统,主要面向智能驾驶(域控制器)领域,要求较高的安全性和可靠性;车载操作系统,主要面向信息娱乐和智能座舱(中控系统),对安全性和可靠性要求低于车控操作系统和智能驾驶操作系统。

面向车控和智能驾驶的

AUTOSAR架构及操作系统

AUTOSAR联盟致力于为汽车电子电气架构建立一种开放式的行业标准,成员包括全球主流汽车制造商、零部件供应商、标准软件供应商、开发工具和服务提供商、半导体供应商以及高校、研究机构等。

目前,AUTOSAR已成为全球主流的车载电子系统标准软件架构,根据产业发展需求已发布了两个平台:

一是基于OSEK/VDX标准的Classic AUTOSAR平台,定义了安全车控操作系统的技术规范,以处理控制系统的电子控制单元(ECU)为主要对象;

二是采用了基于POSIX标准操作系统的Adaptive AUTOSAR平台,适应于新的集中式的高性能计算需求,以自动驾驶和先进驾驶辅助系统等需要高性能计算的ECU为目标。其中,Autosar OS是AUTOSAR标准软件架构的操作系统,被划分在基础软件层中的服务层里的系统服务,与OSEK兼容,是面向车辆的安全车控操作系统,对实时性、安全性、稳定性要求很高。

国外在安全车控操作系统方面发展较早,我国企业目前主要使用Classic AUTOSAR标准的工具进行设计开发。2020年7月,中国汽车工业协会组织成立了中国汽车基础软件生态委员会(简称AUTOSEMO)。AUTOSEMO基于AUTOSAR现有软件架构,开展自动驾驶、新能源的应用程序接口标准研究制定,系统软件和测试标准与AUTOSAR标准保持一致。

综合来看,在高安全、高稳定、开发要求极高的车控操作系统方面,国内外大部分企业均基于AUTOSAR开发各自的车控操作系统,我国由于起步晚在车控操作系统上较国外企业存在一定的差距。

面向智能驾驶和信息娱乐的

底层操作系统

底层操作系统主要包括QNX、Linux、WinCE等(见表1)。QNX是遵从POSIX规范的类UNIX实时操作系统,是全球第一款达到ASIL D级别的车载操作系统,主要用于远程信息处理系统、信息娱乐和导航等,目前黑莓已开发了车载信息娱乐系统、数字座舱系统和驾驶辅助系统平台。

Linux是定制开发灵活度较强、基于POSIX和UNIX的开源操作系统,主要用于支持更多应用和接口的信息娱乐系统场景。AGL、GENIVI等协会或联盟致力于将开源Linux操作系统推广至汽车领域。其中,AGL目前集中在车载信息娱乐系统,未来将向辅助驾驶、座舱域、自动驾驶等领域延伸;GENIVI致力于基于开源的标准车载信息娱乐平台,基本每半年对车载信息娱乐系统规范进行更新。WinCE是微软开发的嵌入式操作系统,主要应用于车载主机、车载导航和车载娱乐系统,已逐步退出汽车操作系统市场。目前,QNX凭借优势占据汽车嵌入式操作系统市场率第一,基于Linux内核的OS在智能座舱OS市场中占据约20%份额。

底层操作系统研发是一个系统工程,开发难度大、开发周期较长,需要投入大量的人力、财力,基本没有企业会全新开发底层操作系统。目前底层操作系统主要被国外垄断,国内主要是基于现有底层操作系统进行开发。

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