基于SOA架构的整车操作系统的变革

自从汽车电子电气化以来，汽车软件的主要开发模式是在电子控制器之内的嵌入式软件开发，整个汽车的EE架构是分布式的。然而未来将出现一类新类型的智能汽车软件：跨域融合软件。

据此，ETAS（易特驰）联合亿欧智库联合撰写《2023整车操作系统发展趋势研究》，并将于2023年7月26日在上海举办“《2023整车操作系统发展趋势研究》发布会暨线下交流研讨会”，届时正式发布报告。

此份报告界定了整车操作系统的概念，深入分析主机厂发展整车操作系统过程中遇到的难点与挑战，并针对这些痛点提出行业解决方案，最后对未来整车操作系统生态发展趋势和主机厂新变革进行展望，以期给SDV生态圈的伙伴带来思考。

整车操作系统是汽车操作系统未来发展重要趋势

随着自动驾驶和智能座舱的发展，未来用户对于智能汽车的期待是其能通过功能融合方式充分发挥出除了运输之外的各种能力。汽车作为第三生活空间的电子消费属性会越来越强，智能汽车中核心驾乘功能在消费者体验感中的占比反而会逐渐降低。

想象一下这样的场景：用户在进入座舱前，蓝牙已经连上手机并且识别出驾驶人，根据之前的配置信息，调整座椅后视镜，方向盘高度，打开氛围灯和空调，针对性提供给驾驶者舒适的驾驶体验。

这种个性化的车内驾乘体验提升需要通过跨域来实现，而基于SOA架构的整车操作系统的最大价值就在于可实现“跨域功能的调度和融合”。因此，近些年SOA概念被各大主机厂和汽车供应商频频提及，更有不少主机厂开始自研SOA开发者平台，以期软件开发者们可以基于标准化接口快速响应用户的新功能需求。

那么，SOA具体是指什么呢？

SOA全称为Service Oriented Architecture，即面向服务的架构。1996年，SOA概念由Gartner提出，并率先在IT行业被应用推广。目前，SOA的架构设计理念已经广泛应用于IT和互联网行业 。

SOA并非一类特定的软件产品，而是一种软件架构设计的理念，其核心思想在于“通过将庞大的计算系统按照实际业务拆分为独立部署的大小合适的功能模块，提高功能单元的复用性，降低产品开发的复杂度和成本”。

如今，软件定义汽车领域引入SOA，打造“底层硬件、中间层操作系统、上层应用程序”的软件分工模式，实现上层应用软件和底层基础软件的解藕，提升整车OTA功能的实现能力，最终“向用户提供全生命周期的跨域软件服务”。因此，SOA已经成为实现整车操作系统的最佳方法论。

虽然从SOA落地到实现类似于苹果AppStore的汽车应用商店还有很长的路要走，未来3至5年主机厂也难以推动规模化的软件销售。但是可以明确的是未来整车厂的智能汽车品牌差异性和核心竞争力将以上层应用软件为主，即通过软件方式实现“功能跨域融合”，从而满足用户多样化、个性化的体验需求。

综上所述，随着汽车E/E架构向中央集中进化，消费者对智能汽车体验感的期待逐渐增加，基于SOA软件架构的整车操作系统将成为智能汽车操作系统发展的必然趋势。

头部主机厂纷纷加入这一领域的竞争。对比不同发展路径的优劣势后，亿欧智库认为对于绝大多数 OEM 而言，综合性价比和可行性最高的路径是与软件供应商合作共创，保障开发效率，降低时间和金钱成本，快速拓展开发者生态圈。

二

整车操作系统实现高阶软件定义汽车

考虑到技术门槛和车型量产节奏，目前，大部分主机厂还未实现基于SOA架构的整车操作系统，而是将SOA架构率先应用在智能驾驶域OS和智能座舱域OS。由于国内传统主机厂，无论是E/E架构变革，还是软硬件开发方式变革，都将牵涉众多车型以及庞大的供应商体系，因此传统E/E架构模式难以一步升级到位，因此采用更保守的推进方案，将SOA软件开发架构率先应用在智能座舱的娱乐系统或者ADAS中，待技术更加成熟后，再逐步推广到整车域。 

现阶段，我国整车操作系统研发以及SOA架构在汽车行业的应用均处于起步阶段，无论从主机厂自身的组织架构、人才体系、技术能力，还是从行业生态、行业标准等方面，主机厂都面临一系列挑战。

传统组织架构僵化，软件人才短缺

传统主机厂组织架构庞大臃肿，在整车操作系统研发及供应链采购过程中涉及到的决策由于涉及多部门协作，导致决策效率低、时间周期长。同时，传统汽车软件开发模式（孤岛开发）无法满足面向SOA架构的软件开发，亟待变革。此外，传统主机厂在汽车硬件有所长，但是缺少软件人才和软件思维，给转型带来一定困难。

三

整车操作系统生态支撑能力不足

由于我国整车操作系统研发处于起步阶段，生态体系建设才开始，还需要更多Tier1供应商、科技公司和第三方开发者等参与进来。

由于中国汽车软件研发工程师数量稀缺，因此构建整车OS必须要选择开源，只有丰富的开发者生态以及软件工具链，才能够支撑整车OS的开发。

软件技术发展不成熟，缺乏SOA架构经验

主机厂更擅长传统汽车软件开发，采用V模型开发模式，软件迭代时间长；需要SOA软件开发平台，以支持第三方开发者快速进行软件的开发、测试和发布。但是汽车行业SOA架构应用处于早期阶段，SOA的设计方法、设计流程、规范体系，以及工具链建设，尚没有形成体系化、标准化，尤其是目前内部自研的工具链，易用性低、学习成本高。

上层应用软件可调用安全域控制器，影响驾驶安全

尽管在实时和高功能安全域内进行SOA平台开发，但在实际量产项目中，中间件平台在实时域内因占用大量车内功能安全域的算力资源，很有可能会影响到汽车核心驾乘功能（如底盘刹车等），给整车行驶带来安全隐患。

专注平台化能力，难以满足各车型的个性化需求

主机厂更加专注操作系统平台化能力的建设，以期实现一套OS可以搭载在各个车型上，但是由于主机厂旗下车型数量众多，不同的品牌部门对操作系统的需求有所不同。但是主机厂在这方面的能力相对较弱，往往难以满足不同车型的个性化需求。

整车操作系统标准体系尚不完善

缺乏体系性的标准和规范，造成各个系统独立发展，难以形成规模。

在安全标准规范方面，特别是涉及到功能安全和信息安全的规范大都依赖国外，自主研发的标准体系还比较匮乏。

面对主机厂在研发整车操作系统过程中遇到的种种挑战，易特驰聚焦“效率、安全、生态”三大方面，为主机厂提供“快速跨域应用程序开发工具链”、“保障功能安全的Safety Guard”等产品，并倡导发起Eclipse SDV工作组，为“软件定义汽车”时代的汽车提供开源、免费的通用汽车软件。

四

行业标准助力构建开放、开源、上云、多层解耦的立体生态体系

参考 PC、手机的系统发展史，可以看到操作系统平台便是大树的根基，而丰富的应用及生态便是枝叶，两者相互依存、相互成就，好的生态会让树木枝繁叶茂呈现出不朽的生命力。而作为汽车操作系统产业，想要实现高质量发展，我们认为也必然需要构建“开放、开源、上云、多层解耦的立体生态体系”才可以最终实现系统持续的优秀体验与生命力。

生态中的应用软件、硬件、开发者形成良好的互动体系，通过技术共享和协同创新，共同提升整个生态圈的价值。

生态搭建离不开标准规范，市场上主流的汽车软件架构标准有AUTOSAR、COVESA等。两者都提高了软件的可拓展性和可复用性，使得生态伙伴可以聚焦在业务价值上，推动汽车软件更高效地发展。 

具体而言，AUTOSAR是目前应用范围最广的车载电子系统标准规范，已发布Classic Platform（CP）和Adaptive Platform（AP）个平台规范，分别对应传统安全控制类和自动驾驶的高性能类。

欧洲主要车厂，如宝马、大众、戴姆勒等采用AUTOSAR AP统一标准来构建SOA基础软件平台。但是，值得一提的是，虽然不少OEM基于AUTOSAR AP 进行开发，但是AUTOSAR AP对SOA开发并不友好，存在以下问题：

1）工具链不完善，使用复杂度高；

2）资源消耗大，易占用实时域资源，影响安全；

3）缺少灵活的API接口，应用开发难度大等问题。

COVESA(Connected Vehicle Systems Alliance，互联汽车系统联盟）前身是GENIVI联盟，其目标是促进互联汽车技术的全球标准化，推广互联汽车技术的应用和发展，并为互联汽车行业的各个领域提供支持和协作机会。

为了解决“不同的车辆电子系统之间存在着互通性和互操作性低”的问题，COVESA组织成员企业联合开发了VSS（Vehicle Signal Specification）规范。VSS规范提供一种标准化的车辆信号描述方法，包括车辆速度、发动机转速、车辆位置、车辆加速度、车门状态等等，这些信号可以用于诊断、车辆控制、车辆监控等应用。除此以外，VSS规范还提供了一些附加功能，如数据格式转换、数据筛选、数据采样等，以支持车辆电子系统的高效开发和集成。

VSS规范使得不同的车辆电子系统可以使用相同的信号定义和描述方法，实现互通性和互操作性，从而简化了车辆电子系统的开发和集成，提高了车辆维护和诊断的效率和准确性，从而最终节省时间和成本，使企业能够专注于创造商业价值和差异化解决方案。 

因此，VSS已成为全球OEM之间共同开发和采用通用车辆数据模型、访问协议和标准接口。

五

未来整车操作系统展望与机会

软件定义汽车时代，智能汽车不再被视作简单的移动工具，而是被定义为移动的“第三空间”。回顾智能手机操作系统的生态发展历程，或许我们可以预测和展望未来整车操作系统生态的发展方向，即“从多到少、从封闭到开放、由主机厂驱动至生态驱动”。

大众汽车集团前CEO迪斯曾指出，未来汽车创新中，软件将占到90%。随着软件的重要性不断提高，软件将深度参与到汽车的定义、开发、验证、销售、服务等过程中，并不断改变和优化各个过程，主机厂和生态伙伴们正在经历一场全面的变革，涉及到从组织架构、开发模式、供应链关系到商业模式等多个方面，以适应软件定义汽车的趋势。 

编辑：黄飞