“缺芯”受关注，“少魂”被忽略？工信部原部长呼吁车用操作系统加快自主可控

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）最近，车用操作系统受到了国内汽车行业的关注。上周，中国工业和信息化部原部长苗圩在全球新能源与智能汽车供应链创新大会上表示，车企通过这几年已经深刻地认识到了芯片短缺对发展的制约，但是大多数企业还没有认识到操作系统的缺失将是致命的问题。
 
9月12日，乘联会秘书长崔东树也在个人号上发文表示，车载操作系统是车辆设计的重要基础，有能力的车企自己去打造是必须鼓励的。“我们一定要把灵魂掌握在自己手里，这是车企的态度和觉悟”。
 
确实，在过去两年间汽车缺芯的大潮，让车企纷纷投入到汽车芯片国产化当中，有投资的也有自己造芯的。但汽车的操作系统确实在此前没有受到太多关注，大众熟知的座舱交互层面的车载操作系统目前国内主流使用安卓，当然也有国外传统车企偏好的QNX，还有基于Linux的操作系统。
 
按照《车用操作系统标准体系》来划分，汽车操作系统其实可以分为两类，分别是车载操作系统和车控操作系统。车载操作系统就是前面在座舱中用到，直接与驾驶者进行交互，面向信息娱乐和智能座舱的操作系统；而车控操作系统又分为安全车控操作系统和智能驾驶操作系统，负责车辆控制。
 
所以，下面就分别从这两类车用操作系统的现状，来探讨下车载操作系统缺失为何会是“致命问题”。
 
国内外偏好不同，车用操作系统往融合统一方向发展
 
前面提到，车用操作系统可以分为车载操作系统和车控操作系统，而为了便于理解，在目前智能汽车的趋势下，也可以简化为智能座舱操作系统和自动驾驶操作系统。
 
智能座舱操作系统，QNX、Linux和Android目前是主流的三大阵营，海外车企倾向于QNX和Linux，比如奔驰的MBUX系统、特斯拉的，就是基于Linux开发；国内车企则倾向QNX+Android。
 
而智能座舱操作系统目前也有三种形式，分别是基础型操作系统、定制型操作系统和ROM型操作系统。基础型操作系统即是底层操作系统以及所有系统组件，包括系统内核、底层驱动、虚拟机等等，这种操作系统相当于重新打造一个全新的底层系统，像QNX、Linux（Android）等等。由于投入过高，大部分企业都不愿意重新打造一个全新的底层系统，所以定制型和ROM型是目前主要的操作系统形式。
 
定制型操作系统是在基础型操作系统（QNX、Linux和Android）的基础上进行深度定制开发，比如修改内核、修改硬件驱动、运行环境、应用框架等。目前应用的比如有特斯拉Tesla.OS、大众VW.OS、鸿蒙OS、AliOS等等，可以认为这些是自主研发的独立操作系统。
 
ROM型操作系统是基于Linux或Android进行一定程度的定制化开发，一般不改变系统内核，只定制化UI界面，或是在应用层面进行修改。由于Android软件生态在国内较成熟，开发成本较低，新势力玩家以及国内传统车企龙头，比如蔚来的NIO OS、小鹏X-mart OS、吉利的银河OS等都采用了Android智能座舱操作系统，或是QNX（仪表域）+Android（信息娱乐）的形式。
 
而自动驾驶操作系统方面，由于对安全要求较高，主要是实时操作系统（RTOS）QNX、Linux和VxWorks三种。特斯拉在车企中率先走软件全栈自研的路线（定制型操作系统），Tesla.OS底层基于Linux自研。据了解特斯拉对Linux内核进行了实时性改造，令其适合于对安全性要求高的自动驾驶应用。采用了PyTorch作为深度学习框架，数据处理则基于开源流处理平台Kafka，具备强大的OTA 升级能力。
 
QNX Neutrino是目前应用最广泛的自动驾驶操作系统，主要优势是可靠性高、同时支持x86/Arm芯片平台以及可以支持各种操作系统运行的Hypervisor层，在运行其他操作系统比如Android的同时，实现分离和隔离，保证QNX Neutrino RTOS的运行安全。因此QNX Neutrino也在安全方面获得了ISO 26262 ASIL-D最高等级认证。
 
不过，在目前汽车电子电气架构从分布式向集中式发展，整车的软件开发也从以往的嵌入式开发往全栈式开发推进。
 
而操作系统在这个过程中逐渐也会形成统一，比如一款车型上可能更多地出现像特斯拉这样，整车操作系统基于Linux打造，从座舱到自动驾驶中的RTOS，而不再是以往车控、仪表盘部分采用QNX、座舱信息娱乐部分采用Android/Linux的形式。
 
目前Android系统在智能汽车上的发展已经开始通过车机系统进入车企，下一步会向座舱系统、底盘系统等进一步渗透。苗圩认为：“如果三年以后或者五年以后，全世界的智能汽车都采用了一个开源的、开放的、全免费的操作系统，一旦这个生态形成，那就是丛林法则、赢者通吃。手机行业表明世界上只有第一和第二、没有第三，将来的全球汽车估计也是这个结局，所以操作系统是比芯片更加迫切的供应链问题。”
 
车用操作系统自主化，国内车企已在路上
 
苗圩此前在演讲中提到，智能汽车操作系统中，操作系统与应用软件、硬件解耦是技术特征之一。操作系统与应用软件解耦，这里分为两类，一是只有车企有权限更改，比如自动驾驶的软件更新；二是用户可随意下载卸载的APP，由供应商负责更新。而操作系统与硬件解耦，即一个操作系统可以兼容多种异构芯片，有利于分工协同、快速迭代。
 
其中，兼容多种异构芯片的特性，也是一定程度上解决芯片先进制程发展受阻的问题。因为目前从PC、手机行业来看，海外巨头已经形式了如Wintel、Andriod-ARM等联盟，也就是操作系统与硬件深度绑定的模式。那么将车用操作系统自主化，就有助于本土企业更加灵活地选用硬件平台，所以能够一定程度上解决国内芯片发展受阻的问题。
 
当然，目前在车用操作系统上，国内已经有了不错的进展。去年广汽发布了星灵电子电气架构，在今年6月，基于该架构广汽推出了全车跨域的操作系统普赛OS。普赛OS创建了统一的接口定义和核心组件，并创新性地开发了SOA跨域服务引擎、高性能中间件引擎、车云镜像引擎、异构执行调度引擎，能使中央计算机、智能驾驶计算机和信息娱乐计算机在软件层面有机融合，让电子电气架构的运作更高效。
 
作为自主车企的牌面，比亚迪同样早在车用操作系统上有所布局。比亚迪在其最新的e平台3.0架构的车型上，搭载了自主研发软硬件解耦的车用操作系统BYD OS，应用在包括底盘控制、智能座舱和智能驾驶的整车架构中。
 
AliOS也是国内发展较早的汽车操作系统。2014年，阿里开始基于YunOS（AliOS）研发汽车操作系统，后来在2015年，阿里与上汽成立了合资公司斑马网络，基于AliOS打造一套智能座舱操作系统，目的就是替代Android。在此之前，座舱操作系统主流是采用QNX（仪表盘）+Android（信息娱乐）的方案，但AliOS实现了系统级融合，将仪表盘和中控屏用多核异构系统实现。
 
按照路线图，AliOS的目标是在2022-2024年内实现整车智能操作系统应用，包括娱乐、交互、车控和自动驾驶，智己L7上可能已经有完整的应用。
 
2020年华为首次公布了其三大车载操作系统，包括座舱操作系统HOS、智能驾驶操作系统AOS和智能车控操作系统VOS。HOS可实现座舱软硬件解耦，南北向开放，同时华为对语音交互、视觉识别，音频优化等核心能力开发了基础服务，支持与车企联合定义开放接口，使得其合作伙伴可以快速开发，构建应用生态；AOS可以满足智能驾驶软件开发、车规数据驱动开发等的核心要求，并通过了ASIL-D最高等级的汽车安全认证，不过目前AOS基本上都需要基于MDC硬件平台开发；VOS原生支持异构多核，模型化工具链，兼容AUTOSAR，并且华为表示，会将基础的OS开源，支持华为MCU的同时，还支持包括恩智浦、英飞凌等其他芯片，帮助车企实现自主可控。
 
而HOS、AOS、VOS三个操作系统，通过华为Vehicle Stack软件框架实现跨域的调度能力，支持不同车型间的架构重用，并且支持丰富的自动化工具链，车型开发周期可以大幅降低。据笔者了解，阿维塔11是首款同时搭载了华为三大车载操作系统的车型，预计会在今年年底实现量产交付。
 
值得一提的是，中兴也在积极开发车用操作系统，以及具有高性能嵌入式Linux和高安全微内核OS/Hypervisor组合一体化车用操作系统解决方案。据称中兴在2015年开启了GoldenOS车用操作系统的研发，但目前暂未有终端产品落地。
 
写在最后
 
目前智能汽车发展仍处于野蛮生长阶段，还没有出现一个业界公认的操作系统方案，整体格局还未成型。苗圩认为目前留给国内车用操作系统的窗口期大概是3-5年时间，但我们能够看到，包括阿里、广汽、上汽、华为等企业已经早已开始布局车用操作系统，经过业界的持续推动，近年已经有很多产品成功落地。
 
不过，100%自主也是不现实的。软硬结合、扩大开放、输出标准、打造生态，这将会是未来国内车用操作系统的发展模式。