海外安乐车控操作体系进展较早，有成熟的量产体验，首要基于经典AUTOSAR 手艺计划。2003 年，宝马、博世、大陆、民众等9 家企业举动主旨成员，创建了AUTOSAR构制，戮力于征战圭臬化汽车软件平台，以裁汰车用软件打算的杂乱度，提升开拓出力[3]。目前，已有越过360家整车成立商、席卷主旨合营伙伴9 家、高级合营伙伴70家、开拓合营伙伴80家、通俗合营伙伴162家、高校和查究机构40家[4]。邦内安乐车控操作体系目前首要处于随同形态，近年来，本土供应商进展火速，具备维持量产掌管器开拓的手艺水准。安乐车控操作体系合用于掌管类和安乐性央求较高的利用场景，如发起机、变速器等守旧动力总成掌管器，增援微秒级的及时调节和差异优先级的及时相应，确保枢纽利用步调确定性时延的需求，杀青掌管器对外围传感器、奉行器的无误掌管，保护了车辆的安乐性。

　　一是通过安插强大科技研发及资产化专项课题，促使操作体系、芯片、利用算法等上、下逛生态体例协同进展，举行操作体系主旨手艺攻合。如行业配合研讨，基于某个确定版本的Linux 内核打开手艺攻合与产物利用，造成齐备的资产配套体例。

　　a.安乐牢靠。操作体系涉及整车的成效安乐，必要供给高安乐内核及虚拟化组件，知足成效安乐和消息安乐的央求，并进一步擢升虚拟化组件的及时性，低落资源损耗。操作体系软件需针对差异芯片的原生驱动举行验证，而且持续足够利用场景。

　　二是可由几个主旨企业组修策略同盟，配合打制具有中邦特征的车用操作体系根底平台，杀青邦产操作体系敏捷利用和迭代。邦产操作体系企业与硬件芯片公司配合推出软硬一体的平台化手艺计划，再由众个整车成立商正在该平台进取行富裕验证，缩短邦产操作体系从研发阶段到量产利用的周期。

　　正在核心聚集式架构下，原有架构中众个域掌管器进一步整合成核心阴谋平台，杀青算力聚集化，EE架构通过新一代消息与通讯手艺将人、车、道、云的物理空间与消息空间协调为一体，基于体系协同感知、计划与掌管，杀青智能网联汽车交通体系安乐、节能、满意及高效运转，擢升整车的职能和用户体验。

　　虚拟化手艺能够兼容众种子操作体系（GuestOS）运转，杀青硬件资源的动态分派，管理操作体系内核安乐、职能与生态的抵触，维持改日核心阴谋期间单芯片架构对操作体系的需求。虚拟化手艺将向轻量化目标进展，愚弄硬件辅助等手艺供给轻量、高效的虚拟化分区引擎，低落核心经管器（Central Processing Unit，CPU）、存储、收集、图形经管器（Graphics Processing Unit，GPU）等外设的职能损耗，供给及时、牢靠、安乐的车用虚拟化运转境况。

　　依照麦肯锡发外的《2030 年汽车软件和电子墟市陈说》，广义汽车操作体系的墟市周围到2025 年约为370 亿美元，到2030 年可达约500 亿美元[10]。操作体系举动汽车资产枢纽主旨手艺，行业也正在踊跃促使其进展[11]。中邦汽车工业协会于2023 年2 月发外中邦车用操作体系开源打算，已公然席卷初始化代码、主旨成效源代码等100 众个文献，打算于2023 岁尾实行成效验证、2024 年通过成效安乐认证、2025 年杀青量产验证。中邦汽车根底软件生态委员会（China Automotive Basic Software Ecosystem Committee，AUTOSEMO）于2023 年9月发外《中邦汽车根底软件进展白皮书4.0》，为中邦汽车根底软件的高质地进展奠定了根底。

　　[2]宇宙汽车圭臬化手艺委员会智能网联汽车分离艺委员会.车控操作体系总体手艺央求查究陈说[R/OL].宇宙汽车圭臬化委员会,2022.

　　三是盘绕集成验证举行自立操作体系的笼络打算，整车成立商与操作体系企业发展深度策略合营，配合研发面向改日核心聚集式架构的整车级操作体系，整车成立商静心于产物界说与架构打算、核默算法及中心件研发和体系集成验证，操作体系企业实行体系层软件开拓，两边配合加入操作体系从打算到量产利用的全历程，共享资产协同劳绩，为邦产操作体系量产利用和生态成立扶植行业新范式。

　　为施行智能网联汽车自立操作体系主旨手艺利用，从整车电子电气架构启程，解析了改日车用操作体系的进展趋向、手艺架构和枢纽手艺，同时联络整车成立商的利用需求提出了加疾邦产操作体系量产装车和生态成立的施行创议，以助力智能网联汽车自立操作体系资产化加快进展。

　　正在软件界说汽车的进展趋向下，车用操作体系渐渐成为企业逐鹿的主旨，邦产操作体系应极力做好安乐可控的顶层打算，征战邦产操作体系的开拓和测试圭臬，持续完美生态体例成立，征战有用的资产链[12]。

　　正在利用需乞降手艺改革的驱动下，依据差异的利用场景，智能网联汽车操作体系渐渐进展为安乐车控、智能驾驶和智能座舱3 类[2]，各操作体系的特征如外1 所示。安乐车控操作体系首要面向经典车辆掌管界限，是运转于微掌管单位（Microcontroller Unit，MCU）上的及时操作体系，汽车安乐完备性品级（Automotive Safety Integration Level，ASIL）可到达D 品级，及时性好、掌管精度高。智能驾驶操作体系首要面向智能驾驶界限，增援高算力异构体系级芯片（System On Chip，SOC），包罗车规级操作体系内核，兼容自适宜汽车盛开体系架构（AUTomotive Open System ARchitecture，AUTOSAR）等邦际主流中心件，具备众传感器数据的接入和大数据含糊才略，同时知足主动驾驶所需的成效安乐央求。智能座舱操作体系首要面向消息文娱和数字仪外，为智能网联汽车供给人机交互效劳，席卷车载消息文娱、网联、导航、众媒体文娱、语音、辅助驾驶、人工智能（Artificial Intelligence，AI）等效劳。

　　操作体系软件自己开拓难度大，验证周期长，必要行业各方深度加入，构修资产链协同革新形式，配合繁华汽车操作体系生态：

　　改日，操作体系中心件会向平台化目标进展，通过持续扩展成效层软件为利用算法供给愈加足够和伶俐的接口，通过持续提升对硬件平台的兼容性杀青软硬解耦。体系层中心件首要席卷基于AUTOSAR 楷模的AP及CP中心件，面向改日核心集成式架构，上述圭臬中心件能够供给根底效劳和通用成效，假使AUTOSAR 楷模也正在一连完美，但仍不行完备笼罩端到端的生意场景，必要正在此根底上集成定制化的组件来知足利用软件的不同化需求；成效层中心件必要占据通用算法模块的重构手艺、成效层的消息安乐、成效安乐和网联云控等根底效劳手艺，后续会进一步基于整车软件平台打算通用化的根底成效，杀青整车平台的才略扩展及各体系之间的协同，担保整车软件平台的一律性。

　　从邦产操作体系资产化落地角度启程，整车成立商改日必要一个生态盛开的操作体系[13]，做到安乐牢靠、盛开兼容、敏捷迭代和一连保护，整个浮现正在以下几个方面：

　　正在守旧的散布式架构下，操作体系的手艺计划依赖掌管器硬件，导致难以团结保护和升级，直到AUTOSAR圭臬问世后，操作体系对上层的利用接口有了团结的运转时境况（Run-Time Environment，RTE）层来供给，但也存正在统一车辆利用众种AUTOSAR 手艺计划的题目，差异掌管器之间的开拓东西无法团结，必要同时保护众个类型和差异版本的操作体系软件，开拓本钱高、整车级的成效迭代慢，难以知足下一代智能车辆的利用需求，操作体系散布式手艺架构如图1所示。

　　本文起首对车控、智驾和座舱操作体系的发呈现状举行解析，比照散布式操作体系和聚集式体系手艺架构的特征，并从操作体系内核及虚拟化、中心件和集成利用方面临操作体系的手艺进展趋向举行查究，然后，争论邦产操作体系生态发呈现状，对如今存正在的题目举行梳理，提出操作体系的利用需求，末了，从策略共鸣、合营形式和资产履行方面给出邦产操作体系生态成立的施行创议。

　　跟着车辆智能化、网联化手艺的众数利用，汽车产物与人工智能、网联效劳等新兴手艺深度协调，其电子电气（Electronic/Electrical，EE）架构也正在持续演进，从散布式架构向聚集式面向效劳的体例构造（Service-Oriented Architecture，SOA）目标进展。这种改革的主旨驱动力是整车成立商必要进一步擢升集成开拓出力，杀青以软件为主的成效特征正在车辆上的敏捷迭代。通过打制软硬件充理会耦的架构，静心于利用软件开拓，能够维持正在差异车型上全人命周期的成效升级，一连供给不同化的利用和体验。整车EE架构的进展始末了3个阶段。

　　一是邦度、地方供给邦产车用操作体系量产补贴，补贴金额依照操作体系的种别和每台车上掌管器的利用数目阴谋，以提升整车厂利用邦产操作体系的踊跃性。

　　域聚集式架构下，ECU 数目显着裁汰，整车大局限利用成效聚集安插正在几个主旨域掌管器中，将利用步调的差异成效单位举行拆分，通过打算优异的挪用接口将这些效劳合联起来，供给了成效的可扩展性[1]。该架构从面向信号的通讯升级为面向效劳的通讯，增援算法伶俐安插，杀青了利用算法和硬件平台的辞别。

　　面向核心聚集式架构，正在高职能阴谋平台上会杀青众种差异类型利用步调的安插，必要体系级集成手艺来担保悉数掌管器资源高效愚弄、步调运转稳固，整个席卷整车级工作调节手艺、基于场景的智能治理手艺、平台及利用级安乐监控等枢纽手艺。整车级工作调节手艺通过评估各子工作的均匀奉行时分和优先级，优化各核上的工作调节，进而天生整车的工作调节计谋，擢升体系牢靠性；智能治理手艺基于上车启动、辅助驾驶、泊车文娱等差异应用场景，动态调节CPU、电源等软、硬件体系资源，杀青邃密化治理，提升体系的资源愚弄率；平台及利用级安乐监控手艺针对枢纽利用、主旨中心件、BSP驱动及操作体系内核举行滞碍诊断与监控，上报滞碍诊断音信，为体系供给牢靠的安乐监控机制，擢升整车软件运转的稳固性。

　　如今，我邦自立车用操作体系仍旧全部组织，正在墟市和手艺上都获得了必然冲破，但后续还需进一步施行和利用，必要行业完毕策略共鸣，打制车企主导、深度协同的资产生态。回来智好手机的进展汗青，手机端的操作体系同样始末了从功好手机向智好手机演进的阶段智能网联汽车操作体例开展趋向及邦产化生态成立，如图3所示[14-15]，原委富裕逐鹿，手机操作体系供应商从众家敏捷裁汰到惟有2～3家。针对车端的操作体系，我邦必要驾御如今强大窗口期，由邦度合系部分牵头，经行业配合研讨，做好邦产操作体系的顶层架构打算，拟订契合汽车软件进展趋向的车用操作体系圭臬楷模，从安乐性、兼容性及利用层软件接口通用性开头，构修跨界限协同的智能网联操作体系手艺圭臬体例，同时擢升操作体系行业认证才略，对操作体系内核、圭臬中心件等供给量化的目标，按照操作体系的盛开水平对操作体系软件举行成效、职能和接口测试，擢升操作体系准初学槛，为整车成立探讨产利用供给按照。

　　b.盛开兼容。需供给团结的软、硬件运转平台，以便于集成和验证，并供给完备的开拓及测试东西链、圭臬的操作体系及成效层接口，增援POSIX 接口，兼容AUTOSAR楷模，兼容Linux和Android等利用生态，对利用层供给团结的SOA 接口，提升各开拓团队间的协同出力、低落本钱。

　　二是昭着邦产操作体系量产利用的施行途径，选取“小步疾跑”的计谋举行自立取代。如今车用操作体系的进展趋向昭着，由散布式架构过渡到聚集式架构，并渐渐协调团结。基于操作体系杂乱度高的客观顺序，能够正在现有产物平台上按模块举行成效扩展和自立转化，加快推动邦产操作体系正在量产车型上的利用。

　　正在聚集式架构下，整车大局限利用成效聚集安插正在异构大算力的核心阴谋平台上，成效软件之间通过操作体系及效劳中心件举行交互。广义的操作体系分为体系层和成效层，此中体系层席卷经典平台（Classic Platform，CP）及自适宜平台（Adaptive Platform，AP）圭臬中心件、操作体系内核、虚拟化组件、板级增援包（Board Support Package，BSP）驱动和非圭臬中心件，成效层席卷传感器、奉行器的概括、可复用的成效模块和根底效劳，为利用层供给整车层级的效劳接口，对芯片平台杀青分开[7]，操作体系聚集式手艺架构如图2 所示。如今，邦外里主流整车成立商均正在聚集式架构的操作体系上有所组织。2023年1月，飞驰推出自立打算的整车级操作体系MB.OS，其上风是能够全部打通车辆成效，席卷消息文娱成效、智能驾驶辅助及主动驾驶等成效。邦内一汽、上汽、比亚迪等都通过策略合营、集成开拓、自研等体例打制自立可控的操作体系平台，将操作体系举动主旨逐鹿力举行组织。

　　散布式架构期间，车用掌管器静心于“简单”成效的杀青，各电子掌管单位（Electronic Control Unit，ECU）间的数据传达通过CAN、LIN等总线传输，假设整车必要扩展新的成效，则必要正在相应的掌管器上点窜通讯信号，或者基于原有架构扩展新的硬件。这种架构下软硬件精密耦合，各掌管器间无法共享阴谋才略，跟着车辆成效的扩展，ECU数目增加，线束本钱持续扩展并扩展了装置难度。

　　智能驾驶操作体系将会成为主动驾驶汽车进展的主旨逐鹿力之一，目前，行业内众数采用的底层内核首要有Linux和QNX操作体系：前者为主动驾驶算法供给足够的开源生态，包罗大方面向智能驾驶利用算法的三方库及中心件，不过硬及时无法担保，同时难以知足成效安乐的央求；后者采用微内核架构，可知足主动驾驶对成效安乐的认证央求，认证规模席卷东西链、微内核、libc、libm和libsupc++库等。邦内华为、中兴和斑马也都推出了本身的微内核及虚拟化组件，此中局限产物已量产利用，并正在一连完美和加快施行中。为应对主动驾驶手艺的进展，AUTOSAR 构制推出了自适宜AUTOSAR架构，可以知足主动驾驶掌管器并行阴谋和高速通讯的利用场景需求，并为利用层供给了圭臬的挪用接口[5]，自适宜AUTOSAR与经典AUTOSAR的手艺特征比照如外2 所示。智能驾驶操作体系中还集成了高算力SOC 中的AI 驱动和面向主动驾驶算法的非圭臬中心件，该局限目前又有没有团结的界说，不过后续会盘绕奉行出力和接口团结举行优化。

　　操作体系举动“软件界说汽车”期间智能汽车软件架构的主旨手艺平台，是保护智能车辆各项成效及职能的根底，也是杀青汽车软件分层解耦、利用算法跨域共用的枢纽。如今，我邦操作体系还面对着诸众题目和离间：一是众以二次开拓为主，主旨枢纽手艺仍受制于人；二是主旨手艺研发仍处于初期阶段，自立革新才略缺乏；三是生态体例还亟需完美[9]。

　　微内核手艺是操作体系杀青调节及掌管的根底，稳固、安乐、高效是其主旨央求。微内核正在特权形式下仅保存少量的主旨成效，如调节、内存治理、过程间通讯（Inter-Process Communication，IPC）机制等，其余组件均运转正在用户态，如装备驱动、和叙栈等，采用微内核架构的操作体系具备高牢靠性、高及时性、高确定性等上风[8]。改日，面向核心阴谋的场景下，操作体系微内核手艺向接口扩展和安乐升级等目标进展：正在接口增援方面，将听从可移植操作体系接口（Portable Operating System Interface，POSIX）楷模，知足PSE51～PSE54 系列化圭臬，供给足够的体系挪用接口，伶俐增援更众生态组件；正在芯片适配方面，将增援更众的舱驾一体和核心阴谋芯片，并可敏捷提升邦产芯片的增援数目；正在成效安樂方面，將知足高階智能駕駛的成效及職能央求，操作體系主旨模塊到達ASIL-D 級認證央求；正在消息安樂方面，將增援安樂加載和啓動，維持可托奉行境況（Trusted Execution Environment，TEE）構修，供給數據安樂、通訊安樂、隱私袒護等根底成效。

　　正在智能座艙操作體系界限，目前業內還沒有團結的邦際圭臬，首要席卷QNX操作體系、諸衆基于Linux的定制操作體系以及基于Android 開源項主意操作體系[6]。QNX 采用微內核架構，其驅動步調、收集和敘、文獻體系等模塊和內核彼此獨立，任何模塊的滯礙都不會導致內核潰逃。該體系正在車載操作體系墟市的擁有率越過70%，正在儀外端有大方利用，但是QNX的盛開性缺乏，導致其利用生態缺乏。Linux 是一款開源、高效、伶俐、成效強健的操作體系，其最大上風是具備很強的定制開拓伶俐度。Android 體系是基于Linux 內核開拓的最凱旋的产物，其特征是开源、伶俐定制、利用可移植性强和利用生态足够。如今，特斯拉采用Linux 手艺计划杀青了车载操作体系开拓。斑马、华为等邦内企业踊跃组织车载操作体系，自研车载操作体系内核，并正在渐渐征战利用生态。邦内整车成立商纷纷基于Android举行深度定制化开拓，推出本身的智能座舱操作体系。

　　c.敏捷迭代。操作体系必要敏捷迭代，修复自己缺陷，同时需增援舱驾一体等下一代芯片，敏捷适配改日高职能、异构、众核芯片，增援众种AI 及图像加快器等硬件新特征。正在担保产物格地的同时，需杀青主流芯片的笼罩，缩短操作体系适配的开拓周期。

　　三是整车成立商与操作体系供应商构修新的合营形式，如正在项目开拓阶段不收取或者只收取开拓授权用度（相同海外QNX 操作体系的收费体例），正在量产利用阶段，依照实践售出的车辆数目收取用度。前期两边共担开拓危害，正在操作体系产物投向墟市后兑现利润。

　　d.一连保护。操作体系供应商必要稳固的手艺团队为其产物供给持久保护，实时相应整车成立商的反应和需求，对搭载产物供给通讯负载调优、体系负载监控、

　　增强资产履行是鼓动邦产操作体系成熟度敏捷擢升的枢纽，必要加疾邦产操作体系量产装车进度，造成操作体系手艺的利用途径：

　　[1]头豹查究院.2022年中邦新能源汽车资产系列查究陈说:车载阴谋平台，智能驾驶落地枢纽维持[R/OL].南京:头豹查究院,2022.

　　正在如今阶段，邦产操作体系的生态成立还存正在以下题目：起首，相较于海外车用操作体系正在汽车界限仍旧吞没了必然的墟市份额，邦产操作体系起步较晚，具体装车率低、利用群体少；其次，如今邦内操作体系手艺计划较众，各企业开拓历程存正在大方反复性做事，形成资源奢华且没有造成协力；末了，邦产操作体系及管理计划资源盛开缺乏，正在量产项目上利用少，软件模块及东西链缺乏量产验证，碰到“上车难”“上车慢”的题目。正在整车成立商利用邦产操作体系举行实践量产掌管器开拓的历程中，面对着产物项目交付危害，必要进入更众的资源举行题目管理和产物开拓，整个浮现为：操作体系软件自己存正在缺陷，席卷成效模块杀青不全、软件接口没有杀青等，必要持续迭代版本举行修复；操作体系开拓生态题目，席卷局限三方库不增援、开源东西不兼容等，必要举行调试和开拓；与芯片的适配周期题目，增援的芯片规模有限，关于新的芯片必要较长时分举行适配开拓和验证。