1、2022 年深度行业分析研究报告 正文目录正文目录 核心观点核心观点 . 3 观点一：操作系统：汽车软件化的起点 . 3 观点二：相比手机，汽车操作系统更加复杂 . 3 观点三：软件复杂化&数据量提升对汽车操作系统提出更高要求 . 3 观点四：软硬件解耦或成未来发展趋势 . 4 汽车操作系统：关注度越来越高汽车操作系统：关注度越来越高. 5 操作系统：从操作系统：从 PC，到手机，到车机，到手机，到车机 . 8 操作系统：智能终端的核心 . 8 操作系统：汽车软件化的起点 . 10 汽车操作系统：从几个维度认识汽车操作系统：从几个维度认识. 13 维度一：数据处理实时性 . 17 维度二：操作

2、系统的定制程度 . 22 维度三：车载功能的广度和深度 . 23 汽车操作系统：从架构角度认知汽车操作系统：从架构角度认知. 25 思考：不同操作系统如何兼容 . 25 从不同视角看操作系统的变化从不同视角看操作系统的变化 . 36 视角一：从终端载体角度看车载操作系统 . 36 智能汽车 VS 智能手机：汽车操作系统更复杂 . 36 汽车操作系统：对比手机操作系统，车载 OS 有望步入软件定义时代 . 37 车的最终演化形态或为 IT 产品平台 . 38 视角二：从应用场景变化看车载操作系统变化. 40 变化一：应用软件功能逐渐复杂化. 40 变化二：车载操作系统需要处理的数据量大幅提升 .

3、 41 变化三：高等级自动驾驶落地有望推动车载操作系统地位提升 . 42 视角三：从芯片维度看车载操作系统 . 44 芯片的变化：汽车芯片的算力进步显著 . 44 车载 OS 的变化：兼容度提升，多 OS 并行成为可能 . 50 未来趋势：软硬件解耦或成未来发展趋势 . 51 拆解：操作系统、芯片、应用之间的关系拆解：操作系统、芯片、应用之间的关系 . 52 汽车操作系统：市场规模测算汽车操作系统：市场规模测算 . 61 主要厂商布局情况主要厂商布局情况 . 64 传统汽车品牌 . 64 造车新势力 . 67 第三方软件开发商 . 70 初创企业 . 72 总结 . 77 核心观点核心观点 观

4、点一：操作系统观点一：操作系统：汽车软件化的起点汽车软件化的起点 我们认为，操作系统是汽车软件化的起点我们认为，操作系统是汽车软件化的起点。操作系统，一般存在于计算系统中，是计算系统的核心底层基础软件，负责控制、管理、调度整个计算系统的硬件资源和软件资源。无论是 PC 还是智能手机，操作系统都不是孤立存在，而是一种生态。我们认为，汽车正在逐步从一个纯工业制造品向 IT 产品演化，其 IT 架构将逐步成熟，各个核心部件的分工也将越来越清晰。在这一过程中，操作系统的角色地位也将随着汽车 IT 架构的完善而不断提升。 我们我们认为认为，“软件定义汽车软件定义汽车”将进一步强化操作系统将进一步强化操作

5、系统 OS 在汽车智能化产业链的地位在汽车智能化产业链的地位。传统来看，汽车操作系统的服务对象包括车载电子设备（IVI 系统）及电子控制装置（ECU 等）等，正逐步从车机 OS，到智能座舱 OS/自动驾驶 OS/整车 OS 阶段逐步演化。当前随着汽车电子电气架构由分布式架构向中央集中式架构转变，电子控制单元的控制权向域集中演化，原本基于不同底层操作系统的 ECU 开始合并，汽车操作系统也呈现融合态势。随着硬件趋于同质化，软件成为差异化的核心竞争点。而 SOA 架构是软件定义汽车的重要实现形式，推动软件定义汽车落地。 观点二：观点二：相比手机相比手机，汽车操作系统更加复杂汽车操作系统更加复杂 手

6、机手机 OS 与车机与车机 OS 的异同的异同。我们认为，智能汽车发展到今天，尤其是在引入了中控大屏之后，与智能手机在众多基础能力上具备共通之处：1）都是在满足了基本功能之后，进行智能化拓展：手机从功能机到智能机，汽车是从传统燃油车到电动智能车；2）都是人与机器的交互，是流量入口。但我们也看到，汽车与手机在架构上的差异，决定了两者操作系统存在一定的差异：1）汽车电子电气架构更加复杂，对操作系统的集成调度能力要求更高；2）汽车的使用场景更多样，对操作系统的安全稳定要求更高；3）汽车的数据类型更多，不同数据类型对芯片和操作系统的要求不一样，汽车中存在多操作系统共存的情况。 汽车操作系统比想象中复杂

7、，未来会更加复杂。汽车操作系统比想象中复杂，未来会更加复杂。我们知道，车规级的产品要求，要比消费级产品要求高很多。我们经常将汽车操作系统与手机操作系统去做对比，但两者在 IT 架构成熟的过程中，经历的演化过程还存在较大的差异。很明显的一个就是，在手机中不可能同时存在两个或几个操作系统，但在汽车中是存在的。而随着汽车域控制器、中央计算架构等全新电气架构的演进，正开始对传统分布式架构进行替代，硬件有望向标准化发展，软件应用有望走向复杂化，也就是：硬件标准化，软件复杂化。未来汽车操作系统愈加复杂。 观点三：软件复杂化观点三：软件复杂化&数据量提升对数据量提升对汽车操作系统汽车操作系统提出更高要求提出

8、更高要求 汽车应用软件功能逐渐复杂化，数据处理量大幅提升汽车应用软件功能逐渐复杂化，数据处理量大幅提升。传统汽车操作系统主要实现基本车辆控制能力，包括车辆底盘控制、动力系统控制、刹车控制等。汽车智能化丰富人车交互功能，以智能座舱为例，可以实现包括无线通信、导航、信息呈现、多媒体等多种人车交互功能。汽车软件功能复杂化之后，紧随而来的是海量的衍生数据。为了应对海量数据处理需求，集中式的架构、大算力的芯片，都对操作系统性能提出更高要求。 高等级自动驾驶落地有望推动车载操作系统地位提升高等级自动驾驶落地有望推动车载操作系统地位提升。自动驾驶系统主要由感知系统、决策系统和控制系统构成。而车载操作系统作为

9、车机软硬件的调度者，需要在管理和控制车载软硬件、支撑上层软件开发的同时，按照应用程序的资源请求分配底层资源，在自动驾驶过程中扮演了重要角色。基于此，我们认为，高等级自动驾驶的落地有望提升车载操作系统在整车中的价值地位。 观点四：软硬件解耦或成未来发展趋势观点四：软硬件解耦或成未来发展趋势 车载芯片算力升级带来操作系统兼容度提升车载芯片算力升级带来操作系统兼容度提升。传统汽车芯片按照功能可以主要分为控制类芯片、功率类芯片、传感器类芯片。我们看到，车载芯片的算力正在不断提升，从特斯拉ModelS（L2 级）的 0.256TOPS，到智己 L7（L3 级）的 1070TOPS，芯片算力迎来跨越式发展

10、。芯片算力升级为操作系统带来的改变在于兼容度的提升，算力升级从而支撑更多虚拟机运作，使多类型操作系统的同时运行成为可能。 软硬件解耦将成为未来发展趋势，操作系统成为软件定义汽车的关键软硬件解耦将成为未来发展趋势，操作系统成为软件定义汽车的关键。“软件定义汽车”代表着两个演变维度，即硬件趋于标准化及软件趋于复杂化。从目前看来，硬件的标准化、同质化程度越来越高，软件的差异化优势正在不断凸显。操作系统在智能汽车中的作用类似于 PC 机的 Windows 系统、安卓手机的 Android 系统，其地位在软硬件解耦的变革中不断提升，成为决定未来智能汽车产品力提升的关键。目前各大汽车厂商正通过搭建新架构，

11、逐渐落地软硬件解耦。 图表图表1： 汽车电子和汽车软件的代码开放量：指数级增长汽车电子和汽车软件的代码开放量：指数级增长 资料来源：Elektrobit、华泰研究 汽车汽车操作系统：关注度越来越高操作系统：关注度越来越高 在智能驾驶发展的初期，产业和资本市场对操作系统的关注度并不高。但随着这几年智能驾驶发展阶段的演进与逐步成熟，硬件架构逐步趋于标准化。产业对汽车软件的关注度在提升。包括海外车厂和 Tier1 厂商成立汽车基础软件公司，并进行一些较大规模收购，比如 2022 年 1 月，安波孚以 43 亿美元（约 273.7 亿人民币）收购风河软件Windriver。风河是全球领先的工业基础软件

12、企业。在汽车领域提供汽车底层软件能力，包括实时操作系统VxWorks 和嵌入式 Linux 开发平台等。在这里我们不禁要问，为什么产业在这个时候特别关注汽车软件，尤其是汽车领域的基础软件，比如操作系统等？我们可以从以下几个方面来理解。 1. 早期偏硬件载体，中期偏软件优化，后期偏生态应用早期偏硬件载体，中期偏软件优化，后期偏生态应用。在新型智能终端发展的早期，产业关注度主要集中在硬件载体，关注度都是放在硬件载体和底层算力（汽车芯片） ，因为这些是产业发展初期，不同参与者拉开差距的地方。同时，产业初期，由于可实现的智能驾驶功能比较简单，对系统复杂度的需求，对算法优化的需求并不大，因此，对操作系统

13、的需求没有特别明显体现出来。 而随着产业的发展， 硬件架构和硬件载体越发的呈现标准化，软件能力成为凸显个性化的核心点，软件优化以及软件复杂化，成为行业发展核心要素。而越往后期，就越需要通过构建生态来完善功能加速发展。 图表图表2： 在不同阶段，产业对智能驾驶关注点不同在不同阶段，产业对智能驾驶关注点不同 资料来源：CSDN、华泰研究 2. EE 架构迁移：从分布式到集中式架构迁移：从分布式到集中式。传统的分布式 EE 架构，发挥具体功能的个体是电子控制单元 ECU，一辆车上的 ECU 数量可以多达几十种上百种。而每个 ECU 中都有 MCU芯片进行算力的提供，实现相应的功能。而这些 MCU 运

14、行的环境是 Autosar Classic Platform 等 RTOS，也就是实时操作系统。因此，当我们去了解汽车操作系统的时候，不能只是停留在泛化的操作系统概念上，而是在汽车电子化/软件化/智能化发展的不同阶段，在汽车电子的不同环节， 其需要的操作系统是不一样的。 从实时操作系统到分时操作系统，到共存的多操作系统，以及未来是否走向统一的操作系统等？ 图表图表3： 汽车汽车 IT 架构成熟趋势下的变化架构成熟趋势下的变化 资料来源：CSDN、华泰研究 三域 EEA 架构，主要是指车辆控制域、智能驾驶域和智能座舱域。车辆控制域是将原来的动力域、底盘域、车身域等车辆域进行了整合，负责整车控制，

15、实时性及安全性要求高。智能驾驶域负责自动驾驶的感知、规划和决策相关功能的实现。智能座舱域主要负责 HMI交互和智能座舱相关功能实现。相对于分布式电子电气架构，集中式电子电气交媾可以提供更为强大的算力，而强大的算力不仅需要硬件的支持，更需要与集中式电子架电器架构适配的先进的汽车操作系统。 2021 年 10 月， 节能与新能源汽车技术路线图 2.0发布，其中提出智能计算平台的技术发展路线，进一步从战略层面定位了计算平台及其操作系统在智能驾驶发展中的重要作用。 图表图表4： 智能驾驶：计算平台技术发展路线智能驾驶：计算平台技术发展路线 资料来源：中国汽车工程协会、华泰研究 3. 软件软件&硬件：

16、从耦合到解耦。硬件： 从耦合到解耦。 在分布式的 EE 架构下， MCU 与算法是高度耦合的。 在 ECU的模式下，MCU 供应商提供芯片的同时，也嵌入了算法。对于车厂而言，重要的工作是汽车的组装和集成，并不需要自己去开发软件算法，也不会去关注操作系统。但随着智能驾驶级别的越来越高，分布式的 EE 架构向集中式 EE 架构迁移，多个 ECU 变成一个集中的域控制器，对应的是集中计算平台。不同的算法跑在平台上，涉及到的运算任务变多，多线程同时运行。这样对操作系统的功能和性能要求提升。 图表图表5： 汽车硬件和软件的变化汽车硬件和软件的变化 资料来源：CSDN、华泰研究 4. 芯片：从芯片：从 M

17、CU 到到 SOC。SOC 与 MCU 的需要支撑的算法复杂度不同。MCU 适用于需求清晰、对算力和延时要求不高的场景。相应地，运行在 MCU 之上的 RTOS（实时操作系统）只需要提供一些调度机制、处理一些简单的信息即可。而随着智能驾驶级别的提升，需要芯片处理的信息和数据是多个维度的， 包括多传感器的融合数据， 涉及到感知、 决策、控制等多个环节，这个时候需要功能更强大的系统级芯片 SOC。与之匹配的是，这需要功能更强大的操作系统来分派和调度计算资源。 图表图表6： 汽车汽车 IT 架构成熟趋势下，芯片的变化架构成熟趋势下，芯片的变化 资料来源：CSDN、华泰研究 5. 硬件趋同，软件体现差

18、异硬件趋同，软件体现差异。硬件架构确定之后，体现差异的地方就是软件部分。目前像特斯拉以及国内的蔚小理，经过几年的量产，其智能驾驶的硬件架构趋于成熟，逐步稳定下来。在传感器等一些解决方案中，不同车厂的做法也逐步趋同。在这种情况下，体现不同车厂其智能驾驶功能多样性差异的地方，就是在软件算法的优化方面。未来软件定义汽车的趋势也将逐步深化。此时，操作系统的重要性也就逐步提升起来。 图表图表7： 汽车软硬件发展趋势汽车软硬件发展趋势 资料来源：CSDN、华泰研究 操作系统：从操作系统：从 PC，到手机，到车机，到手机，到车机 操作系统：操作系统：智能终端的核心智能终端的核心 操作系统是操作系统是 IT

19、产品的底层核心产品的底层核心。一般而言，操作系统存在于计算系统中，比如 PC、服务器、手机、其他智能终端等。在计算系统中，操作系统是核心底层基础软件，负责控制、管理、调度整个计算系统的硬件资源和软件资源。具体来看，操作系统负责：处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统，以及用户的交互界面等。 图表图表8： 计算机系统的架构计算机系统的架构 资料来源：IDC，华泰研究 操作系统包含五种基本功能：操作系统包含五种基本功能：1）处理器管理：进程调度，在多进程的情况下解决处理器的调度、分配和回收等问题。2）存储器管理：存储分配、存储共享、存储保护、存

20、储扩张。3）设备管理：设备分配、设备传输控制、设备独立性。4）文件管理：存储空间管理、目录管理、文件操作管理、文件保护。5）作业管理：处理用户提交的要求。 图表图表9： 操作系统操作系统的角色和位置的角色和位置 资料来源：IDC，华泰研究 IT 架构架构越越成成熟，分工越清晰。熟，分工越清晰。在成熟完善的计算架构中，比如 PC/服务器/手机等，每个部件、每个环节的 IT 角色定位都比较分明，而且基本都是模块化和标准化，架构和分工非常清晰。目前，汽车正逐步从传统的制造业向信息产业转化，电气架构正逐步叠加电子架构，硬件部件叠加更多软件模块。在这背后，就是汽车的计算系统逐步向成熟的方向演化。未来我们

21、将会看到汽车组件更加标准化和模块化：标准化模块、标准化接口、模块化组装等有望逐步清晰。在这其中，操作系统的重要角色有望更加凸显。 图表图表10： 传统传统 IT 架构图架构图 资料来源：IDC，华泰研究 我们可以看下传统成熟 IT 架构下操作系统的架构，来帮助理解汽车操作系统的架构。从计算场景来看，汽车，是计算从 PC/手机，进行边界和场景拓展的体现，底层操作系统的功能是类似的。传统 IT 终端的操作系统大致可分为三种架构。 1）层次结构：层次结构：根据操作系统中各模块的功能和相互依存的关系，把各模块分为若干层次。其他的任一层次都在其下一层的基础上建立，并且每一层仅使用其下层提供的服务。 2）

22、微内核结构：微内核结构：将操作系统中的基本功能模块组织为微内核，包括进程、资源、终端服务例程、设备驱动程序、I/O 子系统以及网络子系统管理功能等。其他功能则通过调用微内核来实现。 3）单一内核结构：单一内核结构：将操作系统中所有的系统相关功能封装在内核中。优点在于各个模块之间相互调用的开销比较小，容易实现全局性优化，能充分发挥硬件的潜在性能。缺点是体积庞大，结构复杂。 操作系统支撑了整个操作系统支撑了整个智能智能终端的生态终端的生态。无论是从 PC 还是从智能手机，操作系统都不是孤立的存在，而是一种生态。这种生态，一方面体现在“适配”：1）操作系统与芯片的适配，比如 PC 架构中的WinTe

23、l 架构，智能手机的 Android+ARM 的架构。2）底层基础软件与上层应用软件的适配。另一方面体现在“解耦”：上层应用软件与底层基础软件的解耦，也就是说，上层应用软件的开发不用考虑底层基础软件的种类或者组合方式。 图表图表11： PC 电脑的电脑的 Windows+Intel 架构架构 图表图表12： 移动手机的移动手机的 Android+ARM 架构架构 资料来源：公司官网，华泰研究 资料来源：公司官网，华泰研究 我们认为，汽车正从纯工业品向我们认为，汽车正从纯工业品向 IT 产品演化产品演化。随着汽车 IT 架构的逐步成熟，各个核心部件的分工也将越来越清晰。在这一过程中，操作系统的角

24、色地位也将随着汽车的架构完善而在不断演变。 下面我们就将从不同的角度， 来详细阐述汽车操作系统的功能演化以及趋势演变。 操作系统：汽车软件化的起点操作系统：汽车软件化的起点 汽车汽车操作系统是指管理和控制车载软件资源的程序系统操作系统是指管理和控制车载软件资源的程序系统。在汽车操作系统的支持下，上层软件、HMI 和数据连接才可以运行。操作系统为用户、车载硬件和上层软件提供连接，其功能包括： 1） 管理系统硬件、 软件及数据； 2） 控制应用程序运行； 3） 提供各种形式的用户界面。 从数据的类型来理解操作系从数据的类型来理解操作系统统。计算系统处理的信息是数据，操作系统的作用可以简单的表达为：

25、针对不同类型的数据以及实时性要求不同的数据，对其匹配不同的计算资源（硬件资源和软件资源） 。因此，数据的类型也是我们理解操作系统的一个角度。 汽车操作系统需要处理的数据汽车操作系统需要处理的数据类型类型和信号类型更加复杂和信号类型更加复杂。与传统 IT 设备不同的地方是，传统 IT 系统处理的数据都是数字信号，比如 PC/服务器/手机处理的数据都是二进制的数据，但汽车中的数据和信号比较复杂，其中不单纯是二进制的数据。汽车中存在各种传感器，不同传感器发出的信号以及信号类型不同，比如模拟信号和数字信号等，之间的交互也需要一定的标准和规则。 汽车中包括五种基本的电子信号汽车中包括五种基本的电子信号。

26、1）直流（DC）信号：典型的包括蓄电池电压。2）交流（AC）信号：典型包括车速传感器、防滑制动轮速传感器、磁电式曲轴转角和凸轮轴传感器等。3）频率调制信号：包括数字式空气流量计、光电式车速传感器等。4）脉宽调制信号：典型包括初级点火线圈、电子点火正时电路等。5）串行数据信号：控制器与控制器之间的数据传送，如车身计算机与发动机控制计算机、灯光控制单元之间的数据传送等。 图表图表13： 汽车电子的信号类型汽车电子的信号类型 资料来源：CSDN、华泰研究 图表图表14： PC 与汽车：数据和信号的不同与汽车：数据和信号的不同 资料来源：CSDN、华泰研究 汽车电子产品复杂性提升，车载操作系统应运而生

27、。汽车电子产品复杂性提升，车载操作系统应运而生。20 世纪 90 年代，车载和电控系统功能日益丰富，汽车电子产品外部交互及接口标准的种类增加，逐渐需要软件架构以实现分层化、平台化和模块化开发，以提高开发效率以及降低开发成本。此时，汽车电子产品逐步开始采用嵌入式操作系统，车载操作系统应运而生。可见，操作系统，伴随着汽车电子的需求而在不断演进。 操作系统的服务对象可以归结为车载电子设备及电子控制装置两类。操作系统的服务对象可以归结为车载电子设备及电子控制装置两类。车载电子设备，如仪表、娱乐音响、导航系统、抬头显示、车载通信、无线上网等等，这类系统不直接参与汽车行驶的控制决策，不会对车辆行驶性能和安

28、全产生影响，通常统称为车载娱乐信息系统（In-Vehicle Infotainment,IVI） 。汽车电子控制装置，它们是车辆运动和安全防护的控制“大脑”，通过直接向执行机构（如电子阀门，继电器开关，执行马达等）发送指令以控制车辆关键部件（如发动机，变速箱，动力电池等）的协同工作，这类系统可以统称为电子控制单元（ElectronicControl Unit, ECU） 。 图表图表15： 汽车汽车电子数据转换电子数据转换 资料来源：CSDN、华泰研究 车载电子设备功能扩张，计算体量提升，需要操作系统做协同管理。车载电子设备功能扩张，计算体量提升，需要操作系统做协同管理。关于车载娱乐信息系统，

29、最早的数字收音机/CD 播放器采用专用的音频解码芯片就能实现，后来将可触摸液晶屏代替播放器开关、调节按钮，后来又增加了蓝牙电话功能，接着又集成了地图导航、倒车雷达影像，相应的主 CPU 数据处理能力也逐步增强，从最早 4 位、8 位发展到 16 位、32 位到后来多核。此时需要引入嵌入式操作系统，有效分配 CPU 资源，对以上各种任务功能进行协同管理，并控制各项任务优先级别。 电控系统交互及通信体量提升，需要操作系统做任务调度，该模块对可靠性要求更高。电控系统交互及通信体量提升，需要操作系统做任务调度，该模块对可靠性要求更高。电控系统通常需要闭环控制，这样就意味着需要响应更多的输入输出信号，任

30、务调度更加复杂。另外，由于电控系统直接参与车辆行驶的管理，系统可靠性要求更高，因此应用于电控单元 ECU 的嵌入式操作系统比车载电子产品的操作系统有更严苛的技术指标。 图表图表16： 车载操作系统诞生于汽车电子车载操作系统诞生于汽车电子 资料来源：汽车之心、华泰研究 汽车操作系统：从几个维度认识汽车操作系统：从几个维度认识 我们认为，对于汽车操作系统的认知和理解，与我们对汽车的电子电气架构的演化、汽车电子数据类型、不同环节对实时性要求、以及分布式到集中式处理单元演化等，都有很大关系。比如，在车身控制环节，我们说到操作系统主要指的是实时操作系统，在 IVI 系统运行中，我们所指的操作系统是在分时

31、操作系统；另外还包括集成了应用的泛化的操作系统等。因此，在不同的场合我们说起操作系统，所指的内容可能会有不同。下面，我们就从几个不同的维度，来梳理下不同的操作系统。 图表图表17： 汽车操作系统的分类汽车操作系统的分类 资料来源：车云网、华泰研究 车控操作系统，可以分为安全车控操作系统和智能驾驶操作系统。其中，安全车控操作系统主要是面向车辆控制领域，比如动力系统、底盘系统和车身系统等。这类操作系统对实时性和安全性要求极高。这类操作系统的生态已经比较成熟。智能驾驶操作系统主要面向驾驶域，应用于智能驾域控制器，这类操作系统对安全性和可靠性要求较高，同时对性能和运算能力要求也较高。这类操作系统的生态

32、还有待成熟。 车载操作系统，主要面向信息娱乐系统和智能座舱，主要应用在车机中控系统，对安全性和可靠性要求一般。近几年，中控娱乐系统逐步演化为智能座舱系统，对底层车载操作系统的要求也在逐步提升，所以我们看到这两年车载操作系统在生态完善方面也在快速推进。 车控操作系统和车载操作系统车控操作系统和车载操作系统 车控操作系统车控操作系统：主要实现车辆底盘控制、动力系统和自动驾驶等功能。从应用场景来看，车控操作系统主要包括：1）嵌入式实时操作系统 RTOS，主要用于车辆控制，比如动力系统与底盘控制等环节。2）基于 POSIX 标准的操作系统，主要用于车辆控制，比如动力系统与底盘控制等环节。 车载操作系统

33、：车载操作系统： 车载操作系统与车控操作系统同属于汽车操作系统， 但并不管理车辆动力、底盘、车身等基础硬件，而是一个管理和控制车载软件、硬件资源的程序系统，支撑了汽车的上层软件开发、数据连接、HMI。车载 OS 具体可以实现的功能包括：1）管理车载系统的数据资源、硬软件，并且控制应用程序的运行。2）提供多形式的人机界面，支持上层软件的运行。 图表图表18： 汽车操作系统汽车操作系统 资料来源：车云网、华泰研究 车控操作系统，是整个汽车控制域和动力域的基石。车控操作系统，是整个汽车控制域和动力域的基石。车辆底盘的控制和动力系统，对操作系统具有高实时性的要求。操作系统需要在规定的短时间内（毫秒甚至

34、微秒）完成资源分配和任务分配。因此这种操作系统也成为实时操作系统 RTOS，多以嵌入式操作操作系统形式呈现。嵌入式实时操作系统具有高可靠性、高实时性、交互性以及多路性等优势，系统响应度极高，通常在毫秒或微秒级别。 车控操作系统的特点。车控操作系统的特点。1）高实时性，）高实时性，2）高可靠性，）高可靠性，3）功能安全，）功能安全，4）信息安全，信息安全，5）高性高性能计算能计算。其中高实时性，高可靠性，功能安全为汽车领域的重要特点。其中高实时性，高可靠性，功能安全为汽车领域的重要特点。 高实时性。高实时性。在汽车控制的不同环节，其对实时性的要求不同，例如，喷油量控制，一般控制周期在百毫秒级别，

35、主动刹车系统的控制周期大概在 10 毫秒级别。而一般的 PC 电脑和手机中，操作系统控制的应用程序的时延从数十毫秒到数十秒不等。车控操作系统要求具有高实时性的特性：即控制器的响应必须与实际的物理过程相一致。这种高实时性，一方面表现在系统任务调度的时钟周期要在毫秒级，另一方面表现在高优先级的任务不能被低优先级任务所阻塞。 图表图表19： 车控操作系统实时性要求：两个方面车控操作系统实时性要求：两个方面 资料来源：CSDN、华泰研究 高可靠性。高可靠性。车控操作系统要求在长时间运行中能持续保持系统稳定，运行期间的系统功能和提供的服务均需要保持可用。这与通用的操作系统系统的允许死机、重启、和部分功能

36、失效形成鲜明对比。可靠性、可访问性、可服务性统称为 RAS（Reliability，Accessibility & Serviceability）特性。RAS 特性主要包括以下几个方面： 1）高效可靠的计算、存储、通信、组件冗余、仲裁能力 2）可预测错误分析能力 3）关键进程监控能力 4）错误恢复能力 5）错误报告能力 图表图表20： 车控操作系统：高可靠性要求车控操作系统：高可靠性要求 资料来源：CSDN、华泰研究 功能安全：功能安全：ISO 26262 是全球公认的汽车功能安全标准，该标准涵盖功能安全需求规划、设计、实施、集成、验证、确认、配置等方面，根据安全风险程度对系统或系统某组成部分

37、划分由 A 到 D 的安全需求等级，其中 D 级为最高等级。 ASIL 表示汽车安全性等级。这是 ISO 26262 标准针对道路车辆的功能安全性定义的风险分类系统。该标准将功能安全定义为“不存在由电气电子系统故障行为相关的危害引起的不合理风险”。ASIL 根据对汽车部件的危害概率和承受度，确立符合 ISO 26262 标准的安全要求。 ISO 26262 确定了四种 ASILA、B、C 和 D。ASIL A 代表最低程度的汽车危害，ASIL D则代表最高程度的汽车危险。安全气囊、防抱死制动系统和动力转向系统必须达到 ASIL D级，这是应用于安全保障的最严苛等级，因为其失效带来的风险最高。而

38、安全等级范围的最低等级，如后灯等部件，仅需达到 ASIL A 级即可。大灯和刹车灯通常是 ASIL B 级，而巡航控制通常是 ASIL C 级。 图表图表21： 汽车不同环节，安全等级不同汽车不同环节，安全等级不同，从，从 ASIL- A 到到 ASIL-D 资料来源：新思科技官网、华泰研究 车控操作系统的分类车控操作系统的分类 目前普遍采用的车控操作系统底层内核主要有 Linux、 QNX 和其他 RTOS （如 FreeRTOS、ThreadX、VxWorks 等） 。 Linux 最初是作为通用操作系统设计， 但也提供了一些实时处理支持， 这包括大部分 POSIX标准中的实时功能，支持多

39、任务/多线程，具有丰富的通信机制等。除此之外，Linux 社区有实时性增强 patch，在 Linux 内核原有 RT 功能上，增加了中断线程化、优先级默认继承等功能。Linux 也提供了符合 POSIX 标准的调度策略，包括 FIFO 调度策略、时间片轮转调度策略和静态优先级抢占式调度策略等。另外，Linux 还提供了内存锁定功能，以避免在实时处理中存储页面跳转，同时提供了符合 POSIX 标准的实时信号机制。 QNX 是一种商用的遵从 POSIX 规范的类 Unix 实施操作系统，其主要特点是符合分布式、嵌入式、可规模扩展的实时操作系统。QNX 遵循 POSIX.1（程序接口）和 POSI

40、X.2（Shell和工具） 、部分遵循 POSIX.1b（实时扩展） 。QNX 的微内核结构是它区别于其他操作系统的显著特点。 QNX 的微内核结构， 指的是内核独立处于一个被保护的地址空间， 驱动程序、网络协议和应用程序处于程序空间中。 图表图表22： 车控操作系统车控操作系统内核比较内核比较 项目指标项目指标 Linux QNX 其他其他 RTOS 实时性能 需要进行实时性改造 微妙级延时 微秒级延时 开放性 源代码开放 封闭 商用或开放 许可协议 GPL 商用 - 费用 无授权费用（商用收费） Royalty&License 较低或免费 功能安全 ASIL B ASIL D - 软件生态

41、 应用生态链完善 汽车领域应用广泛 有限 优势 技术中立，支撑复杂功能 性能强，安全性高 实时性好，启动快 劣势 系统复杂 进程间通信，系统调用开销等 进程间通信，系统调用开销等 主要使用范围 智能座舱、信息娱乐、TBOX、ADAS、某些域控制器等 仪表盘、智能座舱、信息娱乐导航、ADAS、域控制器等 仪表盘、ADAS、整车控制等 资料来源：CSDN、华泰研究 系统软件是车控操作系统中，支撑自动驾驶功能实现的复杂大规模嵌入式运行环境。系统软件包括操作系统对亿光年的内核模块之外，还包括配套的工具链和相关的网络安全措施。车控操作系统方案，要符合整车计算平台的演化，支持高性能硬件预处理，又要支持应用

42、功能、差异化产品开发。 图表图表23： 系统软件的架构系统软件的架构 资料来源：CSDN、华泰研究 针对车控操作系统的系统软件， 满足车规级安全实时操作系统内核， 支持 MCU 等控制芯片，兼容国际主流的系统软件中间件， 比如 Classic Autosar 标准等， 满足动力电子、 底盘电子、车身电子等实时控制功能的应用要求。 面向智能驾驶操作系统的系统软件，以车规级操作系统内核，支持高算力计算异构芯片，以标准的 POSIX 接口为基础，兼容国际主流系统中间件，比如 Adaptive Autosar 标准等，满足智能驾驶对不同应用所需要的功能安全和信息安全等要求。 相比于车控操作系统，智能驾

43、驶操作系统对系统平台的要求，体现在： 1）计算能力要求高，为了满足图像识别和决策计算机的需求。 2）数据吞吐能力要求高，为了满足多传感器数据的实时接入和处理。 3）高度的灵活性、扩展性、可编程性，为了满足多种算法模型的计算。 下面我们将从不同的维下面我们将从不同的维度来对汽车操作系统进行分类，帮助我们对其有更深入的理解。度来对汽车操作系统进行分类，帮助我们对其有更深入的理解。 维度一：数据处理实时性维度一：数据处理实时性 在前面内容，我们也曾经讲过，对于汽车这样正在从电气架构不断叠加电子架构的过程，在前面内容，我们也曾经讲过，对于汽车这样正在从电气架构不断叠加电子架构的过程，操作系统需要处理的

44、数据类型是不同的。操作系统需要处理的数据类型是不同的。从不同的数据类型出发，我们可以将车载操作系从不同的数据类型出发，我们可以将车载操作系统统按控制对象按控制对象分为以下几类：分为以下几类： 1）车载信息娱乐系统：主要处理音视频等多媒体数据。）车载信息娱乐系统：主要处理音视频等多媒体数据。车载信息娱乐系统即 IVI（In-Vehicle Infotainment)，主要为仪表、娱乐音响、导航系统等车载电子设备使用的底层系统。车载娱乐系统向上连接人机界面 HMI、电子仪表盘、车载视频系统等应用层系统，向下连接卫星导航 GPS、网关模块、车载逆变器、传感器等底层硬件。车载信息娱乐系统主要提供多样的

45、娱乐体验，一般不参与日常行驶决策，对系统性能要求较低，常以分时操作系统形式出现。Android 系统在娱乐应用开发方面的生态优势使得其在车载信息娱乐系统领域有较多应用。 2）仪表显示系统：主要处理传感器信号数据和图形数据）仪表显示系统：主要处理传感器信号数据和图形数据。汽车仪表包括机油表、水温表、燃油表、 里程表等等， 仪表显示系统将仪表相关的底层零部件（如转速表的数字集成电路、里程表的速度传感器等）与仪表盘相连接，以图形化指示灯的形式，反映车辆各系统的工作状况。目前汽车仪表显示系统多采用 Linux 内核的实时操作系统，结合 CAN 现场总线技术，采用开源代码的图形界面库 Qt 来开发仪表终

46、端应用程序。 3）驾驶控制系统：主要处理）驾驶控制系统：主要处理 ECU 信号和串行数据。信号和串行数据。驾驶控制系统主要嵌入于 ECU 电子控制单元中，以软硬件结合的方式，控制汽车的基本运动功能。常见的驾驶控制系统包括 EMS 发动机管理系统、 TCU 自动变速箱控制单元、 BCM 车身控制模块、 ESP 车身电子稳定控制系统、BMS 电池管理系统、VCU 整车控制器等，目前的驾驶控制系统多向自动驾驶系统发展。 图表图表24： 车载操作系统：不同的控制对象需要处理不同类型数据车载操作系统：不同的控制对象需要处理不同类型数据 资料来源：艾瑞咨询、华泰研究 控制对象的差异又对操作系统提出差异化要

47、求控制对象的差异又对操作系统提出差异化要求。正是由于以上对于汽车电子控制对象的不同，其所需要的操作系统的类型也有所不同。由于与车身控制相关的模块对控制的实时性要求比较高，其对操作系统的要求也是类似的，所使用的是实时操作系统。 图表图表25： 操作系统对比：实时操作系统操作系统对比：实时操作系统&分时操作系统分时操作系统 资料来源：CSDN、华泰研究 1）实时操作系统）实时操作系统（Real-time Operating System） ：是指外界事件或数据产生时，能及时接受快速处理，处理结果能够在规定时间内使得对应的功能响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。实时操作系统又可分为硬实时

48、系统和软实时系统，硬实时系统对于操作完成的标准较高，要求在规定时间内必须完成，软实时系统相对要求较低，只需要按照任务优先级尽可能完成操作。常见的 RTOS 如：Ucos，Free Rtos，VxWorks，ThreadX 等。 图表图表26： 实时操作系统分类实时操作系统分类 资料来源：CSDN、华泰研究 实时操作系统关注点包括： 时间的正确性和功能的正确性。 根据对这两个要求的不同程度，实时操作系统，又可以分为硬实时操作系统和软实时操作系统。 硬实时操作系统，硬实时操作系统，是指严格要求在规定的时间内完成规定的任务，比如导弹的拦截和汽车的引擎系统。 软实时操作系统软实时操作系统，可以允许偶尔

49、出现一定的时间偏差，但随着时间的偏移，整个系统的正确性也随之下降。比如 DVD 的播放系统等，允许画面或者声音出现一定的延时。 图表图表27： 硬实时与软实时硬实时与软实时 资料来源：CSDN、华泰研究 当事件触发，在时间 t 内完成，则三类系统的效用是相同的。但是当完成的时间超出时间 t时，则效用发生了变化。 非实时系统：超过规定的时间 t 后，其效用缓慢下降 软实时系统：超过规定的时间 t 后，其效用迅速下降 硬实时系统：超过规定的时间 t 后，其效用立即归零 车载实时操作系统主要应用于汽车电控，关键性能在于实时性和可靠性车载实时操作系统主要应用于汽车电控，关键性能在于实时性和可靠性。因其

50、主要负责处理车辆行驶过程中的控制能力，包括动力系统、刹车等， 这些必须在限定时间内完成操作，如方向盘转角、节气门等驾驶相关控制信号若无法确保实时性，自动驾驶系统的安全性将无法保证。又如，在自动驾驶的场景下，智能汽车的前置摄像头，短距长距雷达及助力转向等模块，都需要连续采集处理数据，最后通过算法输出决策行为。 图表图表28： 实时操作系统运行过程实时操作系统运行过程 资料来源：CSDN、华泰研究 目前， 主流的实时操作系统基本都兼容 OSEK/VDX 和 AUTOSAR 两类汽车电子软件标准： 1. OSEK/VDX：OSEK，是指德国的汽车电子类开放系统和对应接口标准（open systems