Amiya · 2021年03月25日

车载操作系统(三):智能座舱操作系统

往期回顾

车载操作系统(一):软件定义汽车

车载操作系统(二):车控操作系统

什么是智能座舱操作系统?

随着车辆智能化、网联化的发展,智能座舱越来越受到人们的重视。智能座舱操作系统主要为车载信息娱乐服务以及车内人机交互提供控制平台,是汽车实现座舱智能化与多源信息融合的运行环境

主流车型的智能座舱操作系统包括QNX、Linux、Android等。传统智能座舱操作系统中,QNX占据了绝大部分份额,近年来,智能座舱的娱乐与信息服务属性越发凸显,开源的Linux以及在手机端拥有大量成熟信息服务资源的Android被众多厂商青睐,成为后起之秀。此外,国外少量车型还采用了WinCE等作为智能座舱操作系统。


智能座舱操作系统的特点

智能座舱操作系统主要为车载信息娱乐服务以及车内人机交互提供控制平台,对操作系统的实时性与可靠性要求并不严苛。但是,随着人们对车辆由单纯交通工具向智能移动终端转变的需求,智能座舱操作系统需要支持更多样化的应用与服务,并且具有丰富的生态资源。

1、支持多样化应用

能够支持多样化的应用已经成为智能座舱操作系统的重要指标,智能座舱操作系统需要支持多样化功能实现。

目前,汽车座舱除了仪表显示、空调/车窗控制等传统功能外,已经开始集成支付、娱乐、导航、信息服务等多样化的功能,喜马拉雅、支付宝、QQ音乐、大众点评等互联网资源纷纷在车内向用户呈现。

2、多生态资源

越来越多的智能座舱操作系统采用Android或其他类Linux系统的原因是便于应用程序移植。目前手机端已经具有十分庞大的信息娱乐服务生态资源,通过采用相同或类似的操作系统,直接将功能移植到车辆智能终端上,无疑是一种能够避免重复开发并且快速丰富车端生态的思路。

3、信息安全

智能座舱的使用不仅关乎用户的个人隐私安全与财产安全,同时也通过车内网络与底盘控制、自动驾驶等车控系统相连通。因此,智能座舱操作系统不能简单地将手机操作系统复制到车端,而应通过深度定制达到车辆信息安全的标准

智能座舱操作系统的发展现状与趋势

在智能座舱操作系统领域,目前还没有统一的国际标准,智能座舱操作系统主要掌握在几家国外软件企业手中,包括黑莓的QNX、诸多基于Linux的定制操作系统以及基于Android开源项目的操作系统(其本身也基于Linux)。

1、QNX:闭源、安全、稳定、实时

QNX是一种商用的、遵从POSIX规范的类Unix实时操作系统,目标市场主要是面向嵌入式系统,具备高运行效率、高可靠性特点,并在工控领域拥有近40年的使用经验,被广泛应用于汽车、轨道交通、航空航天等对安全性、实时性要求较高的领域。

QNX是一款微内核、嵌入式、非开源、安全实时的操作系统,由加拿大QSSL公司开发,2004年,哈曼国际将QNX收入囊中,2010年,BlackBerry母公司RIM又从哈曼国际手中收购QNX。

QNX是微内核架构,内核一般只有几十KB,驱动程序、协议栈、文件系统、应用程序等都在微内核之外的、受内存保护的空间内运行,可实现组件之间相互独立,避免因程序指针错误造成内核故障。因其内核小巧,运行速度极快,具有独特的微内核架构,安全和稳定性高,不易受病毒破坏系统,是全球首款通过ISO 26262 ASIL-D安全认证的实时操作系统,常用于安全稳定性要求较高的数字仪表中,已匹配全球超过45个汽车品牌,并应用于1.75亿辆汽车。

QNX的产品包括:车载信息娱乐系统(QNX CAR Platform for Infotainment)、数字座舱系统(QNX Platform for Digital Cockpits)和驾驶辅助系统平台(QNX Platform for ADAS),为开发人员提供了灵活的工具选择,适用于车载环境的人机交互界面,并支持Android应用程序。

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IHS以及盖世汽车研究所等机构的统计数据显示,QNX在车载操作系统市场的占有率超过75%,在更注重生态和内容的车载娱乐系统占有率也超过60%,而在强调安全性的仪表盘以及驾驶辅助领域,QNX的市占率更是达到了近100%

不过,QNX的缺点也十分明显。高昂的授权使用费用、安全性带来的兼容性问题以及开放性不足导致的应用生态缺乏都是QNX看得见的天花板。

2、Linux:开源、功能强大

作为一款开源、高效、灵活、功能强大的操作系统,Linux的最大优势是具备很强的定制开发灵活度。例如,特斯拉在Linux基础上开发出了完全适配旗下车辆的车载系统;阿里的AliOS也是基于Linux开发,目前已经应用在上汽荣威、上汽名爵等多款车型上。

2014年,Linux基金会赞助并发布了开源AGL(Automotive Grade Linux)规范 1.0 版本,它是首个开放式车载信息娱乐软件规范。AGL是一个协作开源项目,由Linux基金会管理,将汽车制造商、供应商和科技公司聚集在一起,以加速开发和使用完全开放的智能网联汽车软件堆栈。AGL设立的最初目的,是提供一个车规级的信息娱乐系统,但随着自动驾驶的发展,未来还会加入更多的功能,不仅会融合仪表盘、舱内控制的功能,还会覆盖自动驾驶的相关功能。截止2020年3月,国内已有上汽、中国移动、德赛西威、中科创达等加入了AGL,成员总数146个。

2020年,由Linux基金会赞助的全球最大的汽车级Linux联盟AGL(Automotive Grade Linux)发布最新代码版本库UCB10(也被称为“跳跃水母”)。

3、Android:Linux的发行版

Android系统是基于Linux内核开发的最成功的产品,**开源,定制灵活,应用可移植性强,**应用生态最为丰富,但是安全性和稳定性相对不足,目前,国内厂家在车载信息娱乐应用中主要采用Android系统,尤其是各大互联网巨头、自主品牌和造车新势力纷纷基于Android进行定制化改造,推出自己的汽车操作系统,例如,阿里AliOS、百度小度车载OS、比亚迪DiLink、蔚来NIOOS、小鹏XmartOS等。

从高通和苹果的专利诉讼可以看出,以智能手机为代表的高科技领域在知识产权的保护和控制方面的竞争异常激烈。同样,Google公司计划对Android系统在欧洲及中国的手机收取授权费,也给国内汽车领域厂商敲响了警钟。

4、WinCE:逐步退出市场

WinCE是微软1996年发布的嵌入式操作系统,主要应用于车载主机、车载导航和车载娱乐系统。但是随着Linux和Android的冲击,现阶段开发者和应用者已非常少了,微软计划于2021年3月终止对其服务,将逐步退出汽车操作系统市场。

国内,以BAT为代表的互联网企业正在积极加快智能座舱系统开发和应用。阿里基于Linux已经开发出AliOS并与上汽合资成立斑马公司进行车载业务推广;百度近期刚刚发布了基于Android的商业化“小度OS”车载系统;华为基于自研内核打造“Digital CAR”操作系统,在可信性、确定性时延和智能化上满足智能座舱的需求;中兴也已完成智能座舱操作系统的研发,正在与北汽、上汽展开合作;东软基于Android系统进行深度开发,建立智能座舱生态。

主流车企的选择

从主流车企对车载OS的选择上来看,国内车企更多选择Android,国内车企更多选择AGL,而Android和AGL都是中立且免费的操作系统。

AGL已经获得了11家主机厂的支持,包括丰田、大众、戴姆勒、现代、马自达、本田、三菱、斯巴鲁、日产、上汽等。加入AGL的好处是,70%的操作系统开发代码(包括操作系统、中间件和应用程序框架)已经由AGL编写完成了,剩下30%由车企个性化定制开发。主机厂不仅获得了操作系统掌控权,还大大缩短了开发进程,降低了开发成本。

和AGL相比,Android的生态要成熟很多,被国内主机厂广泛采用。但是2019年华为手机被谷歌禁用GMS之后,国内主机厂也感觉到用Android存在一定风险,给其他操作系统带来拓展机会,比如,AliOS至少应用到了九家汽车品牌上。


厂商车载OS
丰田AGL/Micro-ITRON
大众AGL/QNX
雷诺三菱日产Android
通用Android/QNX/VxWorks
特斯拉Linux
沃尔沃Android
吉利Android
奇瑞QNX/鸿蒙
比亚迪Android
东风风神Android
东风雪铁龙AliOS
长安福特AliOS
长安汽车Android
蔚来Android
小鹏Android
车和家Android
新特汽车AGL
上汽AliOS/AGL
威马汽车Android
福特QNX
宝马QNX
奥迪QNX/VxWorks
本田Android/AGL
现代AGL/QNX
日产VxWorks/Micro-ITRON
戴姆勒AGL/QNX
斯柯达AliOS
宝骏AliOS
作者:欧珊瑚
来源:https://mp.weixin.qq.com/s/eBemIIpyGgBN-Ins7-78nw
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