开源开放的操作系统似乎是没什么问题,但是华为的案例让我们看到了问题所在。除了芯片停止供应,还有安卓的操作系统也限制使用。不是限制华为使用安卓的操作系统,而是限制华为使用搭载在安卓上面的APP应用软件。这使得华为把鸿蒙从之前工业用的操作系统临时转入全生态,才算是挺过了这一关,保证了对华为老客户的延续升级,否则连中国市场的华为客户都难以维系。但是在国外,华为丢掉的市场是非常可惜的,这方面我们也能看到生态的力量——大家不是为了硬件参数买手机,而是为了生态买手机。
通过手机操作系统的在产业链上缺失这个案例,我们深深地认识到,在功能产品向智能产品的转换过程当中,如果没有操作系统,芯片再强,汽车做得再好,都是在沙滩上起高楼。
现在安卓在智能汽车的发展上已经通过车机系统开始进入车企,目前会向座舱系统进一步渗透,汽车不能重蹈手机的覆辙。
在软件定义汽车趋势下,汽车操作系统是传统汽车实现智能化升级的关键。在智能汽车由“面向信号”软件架构走向分层化、标准化、模块化面向服务软件架构(SOA),任何应用软件、人机交互都需在操作系统支持下才能运转。
SOA架构将重构汽车生态,汽车行业将形成PC和智能手机时代“底层硬件、中间层操作系统、上层应用程序”的软件分工模式。智能设备发展到一定程度后一般都需要专门的操作系统,例如PC端微软Windows系统,智能手机谷歌 Android系统和苹果IOS系统。
一旦这个生态形成,那就是丛林法则、赢者通吃。手机操作系统的案例就表明了,世界上只有第一和第二,没有第三!将来的全球汽车市场,可能也是这个结局。
什么是汽车操作系统?
操作系统在智能汽车生态中发挥着承上启下的作用。操作系统不仅负责智能汽车对内管理、对外交互,同时也负责对上构建繁荣生态环境、对下协调硬件资源。
汽车操作系统包括车控操作系统和车载操作系统两部分。
车控操作系统用于与汽车驾驶有关功能,如车辆底盘控制、动力系统和辅助驾驶,逐渐向自动驾驶操作系统演变。
车载操作系统用于人机交互和车载信息娱乐,逐渐向智能座舱操作系统升级。
不同场景、功能对应用算法、芯片算力等要求均不同,操作系统的任务是在相互竞争程序之间有序控制对处理器、存储器等硬件的分配。
根据测算,2020年全球汽车广义操作系统(功能软件、狭义操作系统、中间件)的市场规模达到了200亿美元,预计2025年将达到370亿美元,CAGR+13.1%;预计2030年将达到500亿美元,十年CAGR+9%。
狭义的操作系统仅包含系统内核 Kernel 部分,是系统软件其中的一部分,而广义的操作系统则包含系统软件和功能软件。
车载智能计算平台自下而上可大致划分为硬件平台、系统软件(硬件抽象层+OS 内核+中间件)、功能软件(库组件+中间件)和应用算法软件等四个部分。
1、硬件平台:基于异构分布式硬件架构包括 AI 单元、计算控制单元,应支持芯片 选型灵活、可配置拓展、算力可堆砌等优点。
2、系统软件:是针对汽车场景定制的复杂大规模嵌入式系统运行环境,主要包含三层:
硬件抽象层:包括 BSP(板卡支持包)、Hypervisor(硬件虚拟化技术,提供虚 拟平台支持多操作系统)等。BSP 包括了 Bootloader(以基础支持代码来加载操作系统 的引导程序)、HAL(硬件抽象层)代码、驱动程序、配置文档等,是内核与硬件之间的 接口层,目的是为操作系统提供虚拟硬件平台,使其具有硬件无关性,可以在多平台上 移植。
操作系统内核(Kernel):即为狭义操作系统,如 OSEK OS、VxWorks、RTLinux 等。内核提供操作系统最基本的功能,负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统,决定着系统的性能和稳定性。
中间件:处于应用和操作系统之 间的软件,实现异构网络环境下软件互联和互操作等共性问题,提供标准接口、协议, 具有较高的移植性,如 POSIX/ARA(自适应 AutoSAR 运行时环境即中间件 API 接口) 和 DDS(分布式实时通信中间件)等。
3、功能软件:包含自动驾驶的核心共性功能模块,如相关算法的编程框架(如 TensorFlow、Caffe、PaddlePaddle 等)。核心共性功能模块包括自动驾驶通用框架、网联、 云控等,结合系统软件,共同构成完整的自动驾驶操作系统,支撑自动驾驶技术实现。
4、应用算法软件:即为实现具体自动驾驶功能、HMI 交互等算法软件。
车载操作系统作为智能汽车的“灵魂”,在汽车智能化、网联化发展中扮演着至关重要的角色。以下是车载操作系统的几个主要应用场景分析:
1. 信息娱乐系统(Infotainment)
- 场景描述:车载操作系统在信息娱乐系统中的应用,为用户提供音乐、视频、导航、广播等多媒体服务。
- 用户交互:通过触摸屏、语音识别、手势控制等方式与用户进行交互。
- 功能集成:集成了蓝牙、Wi-Fi、移动应用连接等功能,实现手机与车辆的无缝连接。
2. 智能驾驶辅助系统(ADAS)
- 场景描述:车载操作系统与传感器、摄像头等硬件结合,提供车道保持、碰撞预警、自动泊车等智能驾驶辅助功能。
- 数据处理:实时处理大量传感器数据,为驾驶辅助系统提供决策支持。
- 安全性能:确保系统稳定性和安全性,以满足ADAS对实时性和可靠性的高要求。
3. 车联网服务(Connected Car Services)
- 场景描述:车载操作系统支持车联网功能,实现车辆与外部网络的连接,提供远程监控、远程控制、在线升级等服务。
- 数据通信:通过4G/5G、Wi-Fi等通信技术,实现车辆与云端服务器的数据交换。
- 服务扩展:利用云计算和大数据技术,为用户提供个性化服务和智能推荐。
4. 车载人工智能(AI)应用
- 场景描述:车载操作系统集成AI技术,提供语音助手、面部识别、情绪识别等智能化服务。
- 智能交互:通过自然语言处理和机器学习技术,提升用户体验和操作便利性。
- 个性化服务:根据用户行为和偏好,提供个性化的内容推荐和服务定制。
5. 车辆控制与诊断
- 场景描述:车载操作系统用于车辆的控制和状态监测,包括发动机管理、电池监控、故障诊断、紧急制动辅助、碰撞后自动求助等。
- 实时监控:实时收集和分析车辆各部件的运行数据,确保车辆性能和安全。
- 远程诊断:通过车联网技术,实现远程故障诊断和维修建议。在事故发生时,系统能够记录关键数据,为事故分析提供支持。
自研操作系统有助于简化车辆软件开发流程并增加OTA频率,特斯拉采用开源Linux自研操作系统,掌握堆栈,不再依赖于软件供应商,一旦发现问题即可通过OTA进行快速修正与升级,提升用户体验。
自研操作系统可以掌握开发者生态资源,形成一定垄断优势,德国大众自研VW.OS,依托自身近千万辆汽车年销量,迫使Tier1以及软件供应商甚至其他OEM在VW.OS的基础上进行开发,使之成为智能手机领域的 IOS
面向下一代智能汽车的混合内核计算趋势,解决目前这一领域基本由国外公司占据的卡脖子”问题,突破快速可分离内核架构高可信分级实时智能计算、持续安全验证等核心技术,构建汽车软件高可靠、高智能、高价值的下一代基础软件底座,形成下一代智能汽车混合内核计算的中国解决方案。
在操作系统领域,国科础石提供面向智能汽车全域的操作系统内核解决方案,通过突破快速可分离内核架构、高可信实时智能计算、持续安全验证等核心技术,为上层应用层提供基本的底层系统功能,也为功能安全、预期功能安全、信息安全提供底层运行支撑保障。
产品包括础光Linux、础光智能操作系统、础光实时操作系统(Photon RTOS)、中央计算架构下的虚拟化解决方案——础光虚拟机管理器(Photon Hypervisor),以及础光调优及诊断工具(Photon D&E Tools)。
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截至目前,连界启辰资本已投资覆盖200+高成长企业,其中已覆盖上市企业20余家,还有十余家在上市审理/辅导期。
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