我國車控作業系統起步晚，總體上還處於跟隨狀態，但在智慧駕駛系統和資訊娛樂系統上國內外作業系統差距較小，可以從頂層設計、技術創新、標準檢測和推廣應用等方面推進自主車用作業系統發展。
隨著電動化、網聯化、智慧化技術應用和跨鏈式融合發展，汽車產業核心技術轉向動力電池、驅動電機、電機控制器“大三電”，並向軟硬解耦的電子電氣架構技術延伸，其中安全可控的作業系統成為全新技術生態的重要內容。國家層面也逐步加強政策引導和支援，推動車用作業系統自主研發和應用推廣。2017年4月，《汽車產業中長期發展規劃》中提出“重點支援感測器、控制晶片、北斗高精度定位、車載終端、作業系統等核心技術的研發及產業化”。2020年4月，《關於完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》中提出“鼓勵企業進一步提升整車安全性、可靠性，研發生產具有先進底層作業系統、電子電氣架構和智慧化網聯化特徵的新能源汽車產品”。2020年10月，《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035年）》中明確了智慧化相關的技術方向，主要包括車規級晶片、車用作業系統、新型電子電氣架構等關鍵技術突破。在軟體定義汽車發展趨勢下，車用作業系統地位將尤為重要。
國內外車用作業系統發展現狀
按照開發型別劃分，車用作業系統主要分為兩大類：一是底層作業系統，專指核心，主要功能包括記憶體管理、檔案管理、CPU排程管理、輸入輸出管理等；二是基於底層作業系統進行開發，除了核心外，還包括應用程式框架、執行時環境等，主要包括定製型作業系統和ROM型作業系統。根據汽標委釋出的《車用作業系統標準體系》劃分，車用作業系統按照應用功能細分為三類：安全車控作業系統，主要面向車輛動力系統、底盤系統、車身系統等傳統控制領域，要求極高的實時性、可靠性、計算能力和（功能和資訊）安全性；智慧駕駛作業系統，主要面向智慧駕駛（域控制器）領域，要求較高的安全性和可靠性；車載作業系統，主要面向資訊娛樂和智慧座艙（中控系統），對安全性和可靠性要求低於車控作業系統和智慧駕駛作業系統。
面向車控和智慧駕駛的
AUTOSAR架構及作業系統
AUTOSAR聯盟致力於為汽車電子電氣架構建立一種開放式的行業標準，成員包括全球主流汽車製造商、零部件供應商、標準軟體供應商、開發工具和服務提供商、半導體供應商以及高校、研究機構等。目前，AUTOSAR已成為全球主流的車載電子系統標準軟體架構，根據產業發展需求已釋出了兩個平臺：一是基於OSEK/VDX標準的Classic AUTOSAR平臺，定義了安全車控作業系統的技術規範，以處理控制系統的電子控制單元（ECU）為主要物件；二是採用了基於POSIX標準作業系統的Adaptive AUTOSAR平臺，適應於新的集中式的高效能計算需求，以自動駕駛和先進駕駛輔助系統等需要高效能計算的ECU為目標。其中，Autosar OS是AUTOSAR標準軟體架構的作業系統，被劃分在基礎軟體層中的服務層裡的系統服務，與OSEK相容，是面向車輛的安全車控作業系統，對實時性、安全性、穩定性要求很高。國外在安全車控作業系統方面發展較早，我國企業目前主要使用Classic AUTOSAR標準的工具進行設計開發。2020年7月，中國汽車工業協會組織成立了中國汽車基礎軟體生態委員會（簡稱AUTOSEMO）。AUTOSEMO基於AUTOSAR現有軟體架構，開展自動駕駛、新能源的應用程式介面標準研究制定，系統軟體和測試標準與AUTOSAR標準保持一致。
綜合來看，在高安全、高穩定、開發要求極高的車控作業系統方面，國內外大部分企業均基於AUTOSAR開發各自的車控作業系統，我國由於起步晚在車控作業系統上較國外企業存在一定的差距。
面向智慧駕駛和資訊娛樂的
底層作業系統
底層作業系統主要包括QNX、Linux、WinCE等（見表1）。QNX是遵從POSIX規範的類UNIX實時作業系統，是全球第一款達到ASIL D級別的車載作業系統，主要用於遠端資訊處理系統、資訊娛樂和導航等，目前黑莓已開發了車載資訊娛樂系統、數字座艙系統和駕駛輔助系統平臺。Linux是定製開發靈活度較強、基於POSIX和UNIX的開源作業系統，主要用於支援更多應用和介面的資訊娛樂系統場景。AGL、GENIVI等協會或聯盟致力於將開源Linux作業系統推廣至汽車領域。其中，AGL目前集中在車載資訊娛樂系統，未來將向輔助駕駛、座艙域、自動駕駛等領域延伸；GENIVI致力於基於開源的標準車載資訊娛樂平臺，基本每半年對車載資訊娛樂系統規範進行更新。WinCE是微軟開發的嵌入式作業系統，主要應用於車載主機、車載導航和車載娛樂系統，已逐步退出汽車作業系統市場。目前，QNX憑藉優勢佔據汽車嵌入式作業系統市場率第一，基於Linux核心的OS在智慧座艙OS市場中佔據約20%份額。
底層作業系統研發是一個系統工程，開發難度大、開發週期較長，需要投入大量的人力、財力，基本沒有企業會全新開發底層作業系統。目前底層作業系統主要被國外壟斷，國內主要是基於現有底層作業系統進行開發。
面向智慧駕駛和資訊娛樂的
定製型作業系統
在電動化、網聯化、智慧化汽車產業變革趨勢下，科技公司、傳統車企、新造車勢力均積極打造自主研發的定製型作業系統，主要面向車載資訊娛樂系統（IVI）和智慧駕駛輔助系統（ADAS），比如谷歌安卓、大眾VW.OS、特斯拉Version、華為鴻蒙、阿里巴巴AliOS等（見表2、表3）。
Android是谷歌基於Linux核心開發的開源作業系統，主要應用在車載資訊娛樂系統、導航領域，在國內車載資訊娛樂系統領域佔據主流地位。網際網路企業、傳統自主企業、造車新勢力企業又基於Android進行定製化改造，推出了專屬汽車作業系統，如百度小度車載OS、比亞迪DiLink、吉利GKUI、蔚來NIO OS、小鵬Xmart OS等。
Version是特斯拉基於Linux核心深度改造獨立開發的作業系統，支援資訊娛樂系統和駕駛輔助系統，並透過OTA技術不斷進行最佳化升級。對於資訊保安問題，特斯拉啟用Linux系統中的核心模組-安全增強型Linux（SELinux），透過“訪問許可權控制”來增強作業系統的安全性。
鴻蒙系統是華為研發的首個擁有Security（CC EAL5+）& Safety（ASIL-D）雙高認證的開源作業系統，具備Linux核心和Lite微核心等多個核心，並基於此釋出了鴻蒙座艙作業系統HOS、智慧駕駛作業系統AOS以及智慧車控作業系統VOS（相容AUTOSAR）三大車載作業系統。
AliOS是阿里巴巴基於Linux Kernel自主研發的驅動萬物智慧的作業系統，主要應用於智慧座艙，透過雲服務相關的模組接入阿里巴巴的生態環境。阿里巴巴相繼在AliOS Things和AliOS Lite上進行開源，分步驟實現智慧車機作業系統、智慧座艙作業系統、智慧整車作業系統。
綜上分析，定製型作業系統主要面向車載資訊娛樂系統和智慧駕駛輔助系統，國內外作業系統大都基於Android、Linux和QNX開發，差距較小。隨著華為鴻蒙系統憑藉開源、高安全等特徵不斷完善系統生態，自主作業系統發展優勢或將逐步凸顯，自主化發展步伐加快。
我國車用作業系統問題和發展建議
在軟體定義汽車發展趨勢下，車用作業系統地位尤為重要。但是，當前我國車用作業系統發展面臨著一些突出問題：一是關鍵核心技術仍受制於人。現有大部分作業系統是基於QNX、Linux、Android系統的二次開發，對其核心等核心技術掌握不足，作業系統開發所需要的工具鏈、安全體系、程式庫等主要被國外機構掌握。二是自主創新能力依然不足。我國車用作業系統發展仍處於初期階段，在智慧車控、自動駕駛關鍵核心技術研發，以及軟硬體相容適配等方面缺乏自主創新能力。三是未建立可持續的生態體系。由於國外作業系統已形成了較高的技術壁壘，自主作業系統很難快速開啟市場，造成系統開發者、軟體開發者和使用者等各個主體難以有效聚焦，尚未形成良性迴圈生態圈。
在“軟體定義汽車”時代，車用作業系統涉及到網路安全和資訊保安，是下一代新能源汽車的根基。為了保持下一代新能源汽車競爭優勢、建設汽車強國，發展自主的車用作業系統已是當務之急，建議從頂層設計、技術創新、標準檢測、推廣應用等方面推進自主作業系統的發展。
一是加強頂層設計和組織協調。參照新能源汽車產業發展部際協調機制，成立中國汽車作業系統的領導小組，加強系統軟體與整車、晶片等關鍵零部件、網路運營商等產業鏈各主體協同創新發展，打造完整的、可持續的產業生態。
二是加強技術創新資金支援。透過核高基、國家重點研發計劃等專項加大技術攻關投入，並設立車用作業系統基礎軟體專項資金或基金等。加強產業投資引導，鼓勵社會資本重點投向車用作業系統等智慧化關鍵技術研發領域。
三是加快建立行業標準和測試認證。加快建立車用作業系統標準體系，涵蓋介面、功能軟體、資訊保安、通訊等標準規範制定。支援第三方機構開展車用作業系統檢測認證業務，對功能安全、資訊保安等按照安全性、可靠性、穩定性等多個維度設定不同等級，引導行業不斷調優作業系統效能、提高資訊保安。
四是最佳化市場推廣應用環境。對國內有保密要求的關鍵應用領域，要求在用車輛採用擁有原始碼的自主作業系統。對搭載自主作業系統的測試車輛，鼓勵地方優先發放測試牌照。同時，要求在國內使用的車用作業系統需要在國家相關主管部門登記備案，保障資訊保安。
注：本文首發於《汽車縱橫》雜誌2022年1月刊“業界視點”欄目，作者為中國汽車技術研究中心有限公司李魯苗、周瑋，敬請關注。
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