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汽车操作系统概览 101

智能汽车,智能驾驶座舱,软件定义汽车等概念是当前汽车行业热门的关键词。其实他们的核心就两个东西第一电子电器架构(汽车行业的主战场-电子电器架构以及软件),第二汽车操作系统。

那么汽车操作是不是什么新鲜事物呢?其实汽车操作系统犹如在安卓和苹果IOS流行之前一样,当时一统天下的诺基亚也是有塞班系统的。当下的汽车其实也是都有系统的。那么为什么这个时候汽车操作系统会被强调呢?

主要是汽车基本安全要求和消费者日益需求的信息娱乐,增强现实,自动驾驶催生了汽车操作系统的特殊性。 没人希望车开在路上死机蓝屏,没人希望车开在路上卡滞缓存因为这些可不是日常电脑手机设备重启解决,这也不是就是丢失几个辛辛苦苦处理的office文件那么简单,汽车发生此类故障可是会产生对驾驶员对周边人员产生生命财产损失的事情。但传统汽车行业也不能死守必须变革符合市场需求。所以汽车操作系统软件被再次强调。

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本文将从汽车操作系统的以下几个方面去分享:

  • 什么是汽车操作系统
  • 汽车操作系统有哪些种类
  • 当前有哪些主流汽车操作系统
  • 未来汽车操作系统的趋势

希望能够让你大概了解汽车操作系统以及当前技术和市场情况

什么是汽车操作系统

操作系统的主要职责是管理系统中的硬件资源和活动:调度应用程序,将文件写入磁盘,通过网络发送数据等等。对于汽车同理,操作系统负责管理整车应用程序,应用程序可以是媒体广播,也可能是刹车,转向等。操作系统概念来自于计算机电脑,如下图UNIX是当前绝大部分开源共享软件的鼻祖,此类系统同样应用于汽车行业。

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汽车操作系统有哪些种类

当然操作系统在不同的行业有不同的解释和分类本文主要从汽车角度出发。

按照汽车开发着角度汽车操作系统主要分

1)GPOS(Normal General Purpose Operating System通用操作系统)或许多人称之为的普通OS与RTOS(Real  Time Operating System实时操作系统)之间的基本区别为 RTOS必须确保系统在可预测的时间限制内进行响应.

2)GPOS用于时间要求不严格的系统/应用程序,所以一般用于娱乐系统,实现人机交互,例如当前的安卓系统,AliOS等。

GPOS由于在图形化,应用层面多样化更多使用在人机交互界面呈现方面。

RTOS用于时间紧迫的系统。所以一般用于安全相关的,车辆运动等控制,需要符合ISO 26262 ASIL安全等级开发设定,例如黑莓的QNX等。

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按照整车功能控制来分:

1)娱乐系统,一般安卓类的系统他有很好的应用开发生态。

2)仪表显示系统,一般采用Linux类的系统,他可以稳健的实现图形化。

3)驾驶控制系统,一般采用RTOS类的系统 ,他可以保证控制的时效性。

很多人会有疑问,为什么需要这么多控制系统,不能融成一个?这里就回到前面的话题整车安全可靠等级和娱乐系统多元化需求。以及当前电子电器架构决定。

当然可以站在消费者使用者角度如下分的:

1)基本汽车操作系统:它是指基本的汽车操作系统,例如Linux,QNX,包括所有基本组件,例如系统内核,底层驱动程序和虚拟机。

2)定制的汽车操作系统:它是在汽车操作系统(与OEM和一级供应商一起)的基础上进行深度开发和定制的,最终将座舱系统平台或自动驾驶系统平台变为现实。例如百度车载操作系统和VW.OS。

3)ROM汽车操作系统:定制开发基于Android(或Linux),而不是更改系统内核。MIUI是应用于手机的典型系统。奔驰,宝马,蔚来,XPeng和CHJ Automotive通常更喜欢开发ROM auto OS。

4)超级自动APP(也称为电话地图系统)是一种多功能的APP,集地图,音乐,语音,社交等功能于一体,可满足车主的需求。例如Carlife和CarPlay。

当前有哪些主流汽车操作系统

GPOS 类偏使用场景为娱乐界面交互系统

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当前此类系统大部分都脱胎于和发源于Linux的变种(Linux是免费开源标准),不论安卓还是中国的AliOS 甚至国潮华为鸿蒙系统。

1)Linux - 软件行业的朋友再熟悉不过了,但其实汽车行业很少直接采用因为会牵扯大量的开发,其实特斯拉的系统就是依托硅谷人才对Linux进行开发,当前传统汽车行业正联合对Linux进行开发例如下面介绍的AGL,Genivi。

2)AGL- 是一个协作性开源项目,它将汽车制造商,供应商和技术公司召集在一起,以加快开发和采用用于联网汽车的完全开放的软件堆栈。AGL以Linux为核心,正在从头开始开发一个开放平台,该平台可以用作事实上的行业标准,以实现新功能和新技术的快速开发,Toyota,大众,戴姆勒,现代,马自达,本田,三菱,斯巴鲁,日产,上汽等采用。

3)Genivi -GENIVI Alliance成立于2009年,已成功完成了提供基于Linux的开放式车载信息娱乐(IVI)平台的初始任务,并扩大了范围,以帮助汽车制造商及其供应商开发标准方法

4)安卓 - 安卓系统其实对于手机时代是大家熟悉了再也不为过的系统,他的生态应用非常丰富例如比亚迪就就采用才会有车机抖音等,当然还有不少基于安卓进行修改的。

5)阿里AliOS - 上汽采用,以及上汽高端智已汽车应该采用这个。

6)华为鸿蒙 - 目前很少看到应用案例,可能长安。

7)微软windows CE - 早期福特sync系统采用被弃用。

RTOS 类偏使用于驾控安全,自动驾驶方面。

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1)黑莓QNX Neutrino-RTOS系统黑莓的QNX占主,和Linux一样脱胎于Unix。目前基本主流主机厂例如奥迪,宝马,福特,通用,本田,现代,捷豹路虎。,起亚,玛莎拉蒂,奔驰,保时捷,丰田和大众都在采用。

2)Green Hills INTEGRITY RTOS - 它有军工,飞机等背景,例如波音飞机等采用,它的客户更多为汽车T1/T2供应商例如英伟达,高通,英特尔等等。

3)WindRiver VxWorks -它有军工,飞机等背景,当前博世,宝马,福特,大众等采用。

4)NVIDIA DRIVE™ OS - 看过我们之前文章(自动驾驶 - 只需要一个聪明的人工智能取代人类驾驶)里面介绍过NVIDA的自动驾驶方案里面提及这个系统,具体可以点击了解,当前小鹏汽车采用这个系统作为其自动驾驶系统。

5)Mentor Nucleus® OS -西门子子公司Mentor提供的一系列服务可帮助汽车制造商和OEM满足集成ADAS,驾驶员信息和信息娱乐的日益增长的趋势。的Nucleus®实时操作系统就是这些服务之一。另外,Mentor推出了DRS360自动驾驶平台,该平台旨在提供5级自动驾驶车辆所需的低延迟,高精度感应。
当然以上各类系统不是严格的只使用于各自的方向,同时各方都在拓展,例如QNX,很多汽车的交互系统就采用QNX. 有统计黑莓的QNX目前占据汽车操作系统市场绝大部分市场有1.7亿多汽车采用其系统。

未来汽车操作系统趋势

智能驾驶以及驾驶座舱

丰富的娱乐和增强型显示,不但注重车辆的功能实现还注重人机交互之间的呈现。所以这里会更加依赖图形界面更加丰富的GPOS。

更加强大的智能驾驶,需要更强大的智能控制系统。所以满足安全需求的RTOS也会得到更加的重视。

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多操作系统共存

汽车既需要安全,但同时现在大家又非常重视汽车智能和娱乐,成年人一般不做选择全都要(没有办法主机厂做不了选择,只有两者都要才能满足当前产业和消费者需求)。怎么办呢?所以在现有架构不重大变更的前提下,采用虚拟机hypervisor(关注我们下集我们会分享hypervisor相关内容)既可以使用图形界面丰富的linux 系列,同时也使用对安全和驾控方面安全性要求高的实时操作系统。

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标准化生态化

汽车被看成继手机之后第二个离不开的东西,手机因为通讯而生但又改变通讯变成人类的生活方式,汽车可能会同样,那么围绕汽车生活的应用肯定会是需要开放和生态化。那么任何主机厂在考虑他的GPOS的时候必须考虑生态化,如果需要生态化的话就必须标准化可以让更多的人参与进来设计程序满足日益丰富不同的客户需求。

下图国际主流主机厂的反应应该显示这种态势。

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总体上朝开源,标准化的操作系统来应对未来汽车生活生态化的需求。

以上为总体汽车操作系统概览,参考大量资料总结归纳,难免有疏漏,欢迎留言指正。

参考文章

1.软件定义汽车(1-3合集)- 公众号“汽车电子与软件”
2.Global and China Automotive Operating System (OS) Industry Report, 2019-2020(版权不提供下载)
3.Android Automotive OS Whitepaper \_ Android Automotive OS Book
4.agl\_software\_defined\_car\_jun18
5.Whitepaper\_Agile\_Automotive\_english
6.Xen Automotive

文中部分图片版权归其所有

作者:Pirate Jack
来源:https://mp.weixin.qq.com/s/W5z\_kLWQY5NhesAhmRhfqQ
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