今年全國兩會期間，全國人大代表、哪吒汽車創(chuàng)始人兼董事長方運舟的多項議案與中國汽車產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展息息相關。其中包括“成立中國汽車操作系統(tǒng)‘國家隊’，集中力量攻克智能汽車操作系統(tǒng)的核心技術難題”的建議。
如何突破汽車研發(fā)領域“卡脖子”技術，成為近兩年業(yè)內(nèi)熱議的話題。
智能汽車行業(yè)處于前所未有的大變局之中，已經(jīng)開啟的電動化時代，軟件成為了為數(shù)不多能夠進一步提供差異化定位的核心競爭力之一。
無論是通過攝像頭、雷達實時更新地圖數(shù)據(jù)包，還是通過收集用戶數(shù)據(jù)掌握駕駛模式規(guī)律，或者是在Spotify等流媒體軟件上下載最新的單曲，對In-Car-Payment進行安全升級，甚至是像特斯拉一樣通過回收海量數(shù)據(jù)對自動駕駛算法進行持續(xù)訓練，支持這些功能可能實現(xiàn)的大前提都來自于車載操作系統(tǒng)的進步。
車載操作系統(tǒng)，在技術層面是整合各類型軟件應用以及適應中央集中式電子電氣架構的必要基礎，在另一部分是確保車企與用戶之間粘性以及維護車企數(shù)字主權的最關鍵一環(huán)。近年來，車載OS領域競爭急劇升溫，開始上演新一輪智能汽車入口爭奪戰(zhàn)。
車載操作系統(tǒng)行業(yè)現(xiàn)狀
目前，車載操作系統(tǒng)賽道上大大小小的參賽者數(shù)以十計，正處于互相混戰(zhàn)的市場局勢。按照汽車開發(fā)者角度來看，汽車操作系統(tǒng)主要分為通用操作系統(tǒng)（GPOS）和實時操作系統(tǒng)（RTOS）。
GPOS適合用在時間要求不嚴格的系統(tǒng)/應用程序，一般用于中控娛樂系統(tǒng)，人機交互界面呈現(xiàn)方面。
GPOS向下集成芯片硬件，向上提供開發(fā)框架和算法庫，支撐用戶應用平臺的定制開發(fā)，從用戶端為語音和圖像識別等提供支撐，需要具備良好的移植性和便捷的開發(fā)接口。
Linux：Linux是一款開源、高效、靈活的OS，具備很大的定制開發(fā)靈活度。但因為會牽扯大量的開發(fā)，汽車行業(yè)很少直接采用Linux，OEM和供應商需要在一個比較固定和可靠的Linux版本上進行開發(fā)，當前通用操作系統(tǒng)大部分都脫胎于Linux，不論安卓還是國內(nèi)的AliOS。目前基于Linux內(nèi)核的OS在智能座艙OS市場中占據(jù)約20%份額。
雖然Linux各方面指標都很強，但在硬實時性要求極高的領域表現(xiàn)不足，因為在行車過程中駕駛員總會遇到很多突發(fā)事件，快速響應、處理這些意外事件就成了車載OS 的必備技能。
AGL（Automotive Grade Linux）：AGL是一個協(xié)作性開源項目，以Linux為核心，將汽車制造商，供應商和技術公司召集在一起，以加快開發(fā)和采用用于聯(lián)網(wǎng)汽車的完全開放的軟件堆棧。AGL正在從頭開始開發(fā)一個開放平臺，可用作事實上的行業(yè)標準，以實現(xiàn)新功能和新技術的快速開發(fā)。
AGL設立初衷是提供一個車規(guī)級的信息娛樂系統(tǒng)，但隨著自動駕駛的發(fā)展，未來還會加入更多的功能，不僅會融合儀表盤、艙內(nèi)控制的功能，還會覆蓋自動駕駛的相關功能。AGL目前已經(jīng)吸引了超過一百多家OEM、Tier1和芯片廠商的加入。當未來AGL開枝散葉，將繼續(xù)釋放行業(yè)潛力。
Android（安卓）：Android系統(tǒng)在手機時代大家再熟悉不過了，起初Android本未涉足車載OS。但部分供應商為了低成本應用將Android搬上了汽車，在大部分汽車電氣化不足，自動駕駛尚處于概念之時，各色Android車載OS駕著車聯(lián)網(wǎng)的東風，悄無聲息的在車載信息娛樂OS市場攻城拔寨。
看到市場機遇的谷歌，投入精力開發(fā)了Android Auto，基于Linux內(nèi)核和其他開源軟件的修改版本，專門服務車載領域。Android的客戶不僅包括絕大部分后裝供應商，同時也有新興造車勢力，傳統(tǒng)OEM，由于其開源特性，主要被用于信息娛樂、導航等對安全性要求較低，個性化需求多的領域。目前在國內(nèi)汽車信息娛樂系統(tǒng)中占據(jù)主流。
作為開源OS，Android對中低端OS開發(fā)商具有較大的吸引力，但給后期版本升級和系統(tǒng)漏洞等帶來了風險和技術維護成本。同時，對漏洞、安全低容忍的儀表、輔助駕駛等相關系統(tǒng)，Android顯得力不從心。
AliOS：2015年阿里基于Linux Kernel LTS開發(fā)出YunOS，并與上汽合資成立斑馬網(wǎng)絡公司進行業(yè)務推廣。YunOS在2017年更名為Alios，并宣布開源。
AliOS屬于智能座艙OS，AliOS添加了云服務相關的模塊以接入阿里巴巴的生態(tài)環(huán)境，通過先進的交互方式對座艙內(nèi)部件的操控以及獲取娛樂導航等信息服務。同時AliOS也憑借強大的端云結合特性，通過將車載、云平臺、生態(tài)三個方面進行有機結合，打造更強大的生態(tài)。目前已有上汽、東風雪鐵龍、福特等車企使用了基于AliOS的系統(tǒng)。
華為鴻蒙：2019年華為推出Harmony OS鴻蒙，可應用在手表、大屏、車機與PC，從2020年發(fā)布的鴻蒙OS2.0版本開始正式支持車機。
華為此前已經(jīng)宣稱這款操作系統(tǒng)經(jīng)過多年時間的打磨，已經(jīng)成功解決不少系統(tǒng)底層的難題，還在持續(xù)投入并鼓勵全球應用開發(fā)者共同豐富軟件生態(tài)。華為鴻蒙的一大優(yōu)勢在于，有著龐大的移動設備出貨量，這有助于鴻蒙系統(tǒng)吸引開發(fā)者，促進應用生態(tài)形成并遷移到車端。但目前尚未得知應用情況。
此外，常見的通用操作系統(tǒng)還有以下幾種：
與非網(wǎng)制圖
RTOS用于對時間要求較為嚴格的系統(tǒng)，用于數(shù)字儀表、駕控安全、車輛運動等對安全要求較高的領域。
QNX：老當益壯的QNX系統(tǒng)已問世超過40年，在車載OS領域中占據(jù)主要市場份額，根據(jù)IHS第三方統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，QNX在汽車操作系統(tǒng)市場的占有率超過75%，在強調(diào)安全性的儀表盤以及駕駛輔助領域，其市占率更是幾近100%。
QNX OS for Safety是通過ISO 26262 ASIL D最高級別安全認證的實時操作系統(tǒng)，具有獨特的微內(nèi)核架構，模塊化、分布式、弱耦合、功能安全和高可靠性等特點，具備整車廠最為看重的優(yōu)勢。目前，QNX在汽車嵌入式操作系統(tǒng)的市場在對功能安全和網(wǎng)絡信息安全有要求的細分領域，占有率位居第一，全球幾乎全部的OEM和排名前幾的Tier1廠商都是QNX的客戶。
黑莓 QNX大中華區(qū)首席代表董淵文向筆者表示，QNX之所以能夠取得現(xiàn)在的市場份額和行業(yè)地位，一方面原因在于QNX起步時間早，有較強的基礎積累；另一方面，QNX幾乎抓住了汽車電子發(fā)展的每個熱點趨勢，從最早的大屏中控娛樂信息系統(tǒng)，到Telematics車聯(lián)網(wǎng)、全液晶儀表領域，再到后來的智能數(shù)字座艙控制器、高級輔助駕駛系統(tǒng)、自動輔助駕駛域控制器、高性能計算平臺和中央網(wǎng)關域控制器等，QNX始終踩著節(jié)點與時俱進，為汽車安全保駕護航。
此外，常見的實時操作系統(tǒng)還有以下幾種：
與非網(wǎng)制圖
不難看到，目前汽車行業(yè)充斥著各類車載OS方案，主要來自于傳統(tǒng)軟件大廠、主機廠、BAT等科技巨頭以及造車新勢力。實際上，多數(shù)所謂的OS都是在QNX、Linux和Android的基礎上進行開發(fā)，也多局限在上層應用，均沒有深入到系統(tǒng)底層。
車載OS競爭格局
車載OS自上個世紀90年代逐漸興起。近些年，智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展浪潮推動著車載OS步入高速發(fā)展期，產(chǎn)業(yè)日益繁榮。目前行業(yè)還沒有統(tǒng)一的OS標準，核心知識產(chǎn)權主要被黑莓QNX、谷歌Android以及許多基于Linux定制的OS等軟件企業(yè)掌握，整車OEM和Tier1供應商通常在這些OS的基礎上開發(fā)定制化產(chǎn)品。
QNX作為高安全的實時操作系統(tǒng)，是一種遵從POSIX規(guī)范的類Unix實時操作系統(tǒng)，目標市場主要是面向嵌入式系統(tǒng)，在車用市場占有率較高。
與QNX針鋒相對的便是基于Linux內(nèi)核二次開發(fā)而成的一眾高度定制化的操作系統(tǒng)，特斯拉Version系列是其中的著名代表。隨著戴姆勒、豐田、大眾、阿里、華為們在娛樂信息系統(tǒng)領域紛紛押寶Linux或Android，正在改變Linux匱乏的生態(tài)，Linux憑借開源穩(wěn)定、相關開發(fā)人才數(shù)量眾多等天然優(yōu)勢，使得基于Linux內(nèi)核的操作系統(tǒng)正在快速搶占娛樂信息系統(tǒng)的市場份額；
Android保留了開源免費等先天性優(yōu)點外，還擁有極其豐富的內(nèi)容生態(tài)以及更簡單的二次開發(fā)，使得安卓天然在車載影音娛樂系統(tǒng)上極具競爭力。Android車載系統(tǒng)也就此在Linux和QNX的夾縫中找到了切入口，Android的開放讓許多主機廠進入了定制化自研OS的道路，例如比亞迪、小鵬、蔚來等，使得Android在汽車領域的市場份額不斷擴大。但Android存在的系統(tǒng)碎片化、安全性弱等問題一并傳遞到汽車端，出于對安全性的憂慮，傳統(tǒng)車企們暫時僅計劃將Android車載系統(tǒng)引入影音娛樂系統(tǒng)，在車載版娛樂系統(tǒng)中使用率較大。
另一角度來看，Android車載系統(tǒng)是最方便、最廉價、最快速實現(xiàn)的車載系統(tǒng)解決方案，但是其代價則是車企將失去對用戶數(shù)據(jù)的掌控權，數(shù)據(jù)主權的喪失也意味著未來“軟件定義汽車”的決定權。至于選擇了第三方車載OS的車企，他們與互聯(lián)網(wǎng)公司之間存在利益博弈，來自汽車底層的以及用戶的數(shù)據(jù)就是雙方的爭奪點。
因此，對于不愿意丟失數(shù)字主權的車企而言，在保留現(xiàn)有QNX系統(tǒng)框架的前提下選擇Linux的深度定制之路是比較好的方式之一。擁有獨立自主車載操作系統(tǒng)的車企還可以借助自家的操作系統(tǒng)實現(xiàn)與汽車和用戶之間的雙向數(shù)據(jù)交流。
綜合來看，當前車載OS領域競爭急劇升溫，QNX憑借安全性優(yōu)勢繼續(xù)深耕底層操作系統(tǒng)，“壟斷”市場，Linux基于開源特性和廣大工程師基礎默默吸取市場份額，谷歌充分發(fā)揮Android開源優(yōu)勢和生態(tài)基礎向第三方開發(fā)者開放Android Automotive OS，大眾提出要自研vw.OS，特斯拉繼續(xù)深耕Version以求掌握數(shù)據(jù)資源，阿里進行重組并開放三大融合模式，華為鴻蒙同樣劍指汽車…各方企業(yè)開始上演新一輪智能網(wǎng)聯(lián)汽車入口爭奪戰(zhàn)。
本土操作系統(tǒng)的機會
“缺芯少魂”一直是國內(nèi)產(chǎn)業(yè)之痛。嚴格意義上來說，QNX、Linux和Android是“血統(tǒng)純正”的車載OS，也是當前市場的三大陣營。
看回本土市場，阿里、華為、百度等基于Linux或Android內(nèi)核開發(fā)操作系統(tǒng)，憑借各自原有業(yè)務基礎優(yōu)勢的支撐，深耕布局。
StrategyAnalytics全球汽車行業(yè)高級分析師表示，AliOS、小度OS以及未來的華為鴻蒙等，如果要想在車載OS領域施展抱負，取得一定的市場份額，要妥善處理好與車企間的利益關系，一定要明確自身定位，充當供應商的角色。
黑莓QNX大中華區(qū)首席代表董淵文表示，一套好的RTOS所需具備的條件是實時性、安全性、穩(wěn)定性、可靠性、弱耦合性、、豐富的生態(tài)，以及良好的人機交互體驗。汽車電子的關鍵技術分為芯片-操作系統(tǒng)-中間件-應用和算法-云和數(shù)據(jù)等五大環(huán)節(jié)，國內(nèi)做操作系統(tǒng)的廠商多是基于Android或Linux，相當于是依托于兩者之上，做中間件和應用部分，提供系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，幫助用戶靈活、高效地開發(fā)和集成復雜的應用軟件，主打生態(tài)。
黑莓QNX通過TUV萊茵的ISO26262 AISL D最高等級功能安全認證，同時也是ISO/SAE21434基礎軟件組操作系統(tǒng)類的唯一成員，是汽車電子系統(tǒng)中對功能安全與網(wǎng)絡信息安全領域構建對安全性至關重要的操作系統(tǒng)，加快汽車制造商和嵌入式軟件開發(fā)者的開發(fā)速度，簡化功能安全認證過程。此外，QNX還為開發(fā)團隊提供了一個強健可靠的Hypervisor虛擬化技術，幫助開發(fā)團隊得以在底層操作系統(tǒng)上運行 Android 和 Linux ，將 Android 和 Linux 添加到 SoC 中，降低系統(tǒng)復雜性。
橫向來看，QNX、Linux、Android、AliOS和華為鴻蒙各有千秋，面對操作系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展趨勢與巨頭的競爭格局，本土企業(yè)要清醒的看到與黑莓、谷歌等巨頭之間的差距，汽車操作系統(tǒng)加速發(fā)展勢頭之下，要學會躬身入局，在各自擅長的賽道上向前發(fā)展。
在今年剛剛結束的全國兩會上，哪吒汽車創(chuàng)始人兼董事長方運舟議案與中國汽車產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展息息相關。其中包括“成立中國汽車操作系統(tǒng)‘國家隊’，集中力量攻克智能汽車操作系統(tǒng)的核心技術難題”的建議。
但從中國汽車產(chǎn)業(yè)整體來看，汽車操作系統(tǒng)未能得到足夠重視，也尚未形成發(fā)展研發(fā)合力。對此，方運舟建議組建智能汽車操作系統(tǒng)“國家隊”，制定中國汽車操作系統(tǒng)的發(fā)展綱領，產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展方向，制定中國汽車操作系統(tǒng)的準入原則與資質。同時建議設立重大技術專項基金，組織和協(xié)調(diào)企業(yè)與科研研究院所進行核心技術攻關；設立產(chǎn)業(yè)引導基金和產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金。鼓勵和協(xié)調(diào)中國汽車操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展等措施。
建議背后，不難看出中國智能汽車產(chǎn)業(yè)在關鍵技術上被“卡脖子”的窘境，以及不希望繼續(xù)被“卡脖子”的決心。
車載操作系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢
傳統(tǒng)整車企業(yè)已意識到軟件定義汽車將是產(chǎn)業(yè)鏈、組織要素的重構，關系到企業(yè)未來的生存，紛紛提出轉型出行服務提供商的戰(zhàn)略目標。未來車載OS發(fā)展方向，車企主導將成為關鍵，這將有利于系統(tǒng)應用的開發(fā)、生態(tài)完善和后續(xù)更新。
豐富的娛樂和增強型顯示，不但注重車輛的功能實現(xiàn)還注重人機交互之間的呈現(xiàn)，所以這里會更加依賴圖形界面更加豐富的GPOS；更加強大的智能駕駛，需要更強大的智能控制系統(tǒng)，所以滿足安全需求的RTOS也會得到更加的重視。
但隨著儀表系統(tǒng)被液晶顯示取代，液晶儀表以及其它涉及安全功能的部分需要可靠的系統(tǒng)來驅動，供應商以及OEM的做法是使用兩套軟件隔離甚至硬件隔離的方案，QNX或Linux系統(tǒng)用來驅動儀表系統(tǒng)，信息娛樂系統(tǒng)則Android身影出現(xiàn)的較多。
對于車載操作系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢，可以總結為以下幾點：
虛擬機
目前，以博世為首的Tier1提出了域控制器（DCU）的概念，根據(jù)汽車電子部件功能將整車劃分為動力總成，車輛安全，車身電子，智能座艙和智能駕駛等幾個域，利用處理能力更強的多核CPU/GPU芯片相對集中的去控制每個域，以取代目前的分布式汽車電子電氣架構。
但是這樣的設計又與汽車電子功能安全標準背道而馳。例如智能座艙系統(tǒng)ECU將原有的車載信息娛樂系統(tǒng)與V2X、HMI、儀表等數(shù)據(jù)融合在一起處理，但根據(jù)功能安全ISO26262標準定義，儀表的某些關鍵數(shù)據(jù)和代碼與HMI的代碼屬于不同等級要求（ASIL），從安全角度應該進行物理上的隔絕。
汽車既需要安全，但同時大家又越來越重視汽車智能和娛樂。同時，對于底盤和動力系統(tǒng)，由于功能設計高度實時性，基礎軟件平臺需要搭載實時精簡內(nèi)核的操作系統(tǒng)，同時設計需要充分考慮功能安全，基于高性能計算單元的軟件開發(fā)需要搭載復雜操作系統(tǒng)。由于上層應用開發(fā)需要基礎軟件平臺提供統(tǒng)一接口，多種操作系統(tǒng)的共生需要開發(fā)Hypervisor。因此，在現(xiàn)有汽車架構發(fā)展趨勢下，采用虛擬機管理成為一種趨勢。
引入虛擬機管理的關鍵意義在于虛擬機可以提供一個同時運行兩個獨立操作系統(tǒng)的環(huán)境，比如在智能座艙ECU中同時運行Android和QNX，為智能汽車提供高性價比且符合安全要求的平臺。為了滿足這類需求，基礎軟件平臺中的車載操作系統(tǒng)、Hypervisor 和中間件需要進行無縫集成，并且兼容不同應用開發(fā)，減少重新設計帶來的成本浪費，避免軟件生態(tài)的不暢。
標準化、生態(tài)化
任何主機廠在考慮其操作系統(tǒng)時候都會考慮生態(tài)化，而標準化可以讓更多的人參與進來設計程序，滿足日益豐富的不同的客戶需求，加快生態(tài)建設?？傮w上朝開源，標準化的操作系統(tǒng)是應對未來汽車生態(tài)化的需求。
結語
智能網(wǎng)聯(lián)汽車時代，更加注重跨行業(yè)的融合創(chuàng)新，各家企業(yè)都應認清自己的邊界和特長，以此進行利益分配。車載操作系統(tǒng)行業(yè)，不管是車企自主研發(fā)，還是選擇第三方解決方案，車載OS的市場競爭并非“非黑即白”，每一類OS都有自己的市場空間。
對于汽車操作系統(tǒng)的未來，方運舟作了一個生動的比喻。他表示：“全球車輛操作系統(tǒng)像是2010年左右的手機操作系統(tǒng)，有塞班、黑莓這樣垂垂老矣的老人，也有蘋果、Android系統(tǒng)這樣的新銳。但沒人當時能想到未來幾年Android會迅速占據(jù)主導地位，在全球有數(shù)億的裝機量和上萬個APP應用，深刻改變著我們的社會生活。今天的汽車操作系統(tǒng)也同樣如此，它未來發(fā)展正如10年前手機操作系統(tǒng)一樣撲朔迷離。而中國要想從汽車大國邁向汽車強國，就必須開發(fā)出自己的汽車操作系統(tǒng)，爭奪話語權。如果競爭中失去自主技術與自主能力，就意味著中國汽車會失去50年甚至更多年的發(fā)展機遇?！?/p>