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為什么是軟件定義汽車？

從商業的角度，一個產品歸根結底是一系列功能的集合，來滿足用戶的各種需求，而用戶最終也是為產品功能買單。當產品功能不能滿足用戶需求，企業就要被迫轉型。這是基本的邏輯。

現在整車廠邁開步子做轉型，主要是因為車輛目前的功能以及 未來的產品差異化已經需要由車載軟件實現 。如果在這個歷史的岔路口整車廠還不努力補足自己的軟件能力，一旦放任競爭對手做出差異化，自己的產品就會毫無還手之力；如果真的在產品技術上被甩開代際差異，那就真只能賣賣品牌歷史吃老本了。

因此，車載軟件現在就承擔了汽車產品差異化的重任 ，尤其是未來的車載操作系統 。參照手機、電腦的發展，操作系統可能會極大地提升汽車行業的產業集中度。眾所周知，作為實體經濟，汽車行業的品牌集中度相比于互聯網實際上并不高，因此，“提高市場集中度”就意味著必然有玩家會被淘汰出局。由于這是一個新的領域，一切還未成定數，根據操作系統在手機和電腦領域展現出的指數分布法則，要么是一統江湖，要么是被一統江湖，任何有雄心的一線品牌必然要爭奪領導地位；對于二線品牌，這時更是生死存亡之際，必須爭著讓別人墊底。這種行業大勢造成了品牌們必須打出“軟件定義汽車”的口號。

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車載OS：承上啟下，引領智能汽車發展

操作系統（Operating System，OS）是指控制和管理整個計算系統的硬件和軟件資源，并合理地組織調度計算機的工作和資源，以提供給用戶和其他軟件方便的接口和環境的程序集合。智能設備發展到一定程度后一般都需要配備專門的OS，而每一款成功的OS產品，都能讓人聯想到一家偉大的公司。比如 Windows，成就了微軟在PC時代的霸主地位，Android和iOS，則分別使Google和蘋果在智能手機時代大放異彩 。在軟件定義汽車的大趨勢下，車載OS是實現傳統汽車向智能汽車升級的關鍵。

車載OS是由傳統汽車電子基礎軟件不斷演變而來，傳統汽車電子產品可分為兩類：

1. 汽車電子控制裝置 ：通過直接向執行機構（如電子閥門、繼電器開關、執行馬達等）發送指令，以控制車輛關鍵部件（如發動機、變速箱、動力電池等）的協同工作，一般統稱為ECU（Electronic Control Unit，電子控制單元）。常見的ECU包括發動機電控系統EMS（Engine Management System）、自動變速箱控制單元TCU（Telematics Control Unit）、車身電子穩定系統ESP（Electronic Stability Program）、電池管理系統BMS（Battery Management System）等。 該類系統涉及安全、行駛性能 。
2. 車載電子設備 ：在汽車環境下能夠獨立使用的電子裝置，和汽車本身的性能并無直接關系，常見的包括行車電腦、導航系統、汽車音響、電視娛樂系統、車載通信系統、上網設備等。這類系統常與用戶體驗相關，不直接參與汽車行駛的控制決策，對車輛行駛性能和安全影響較小。

基于此，車載操作系統一般分為車控操作系統和智能座艙操作系統兩類：

1. 車控操作系統主要實現車輛底盤控制、動力系統和自動駕駛；
2. 智能座艙操作系統主要為車載信息娛樂服務以及車內人機交互提供控制平臺，是汽車實現座艙智能化與多源信息融合的運行環境。

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車載OS在車載智能計算平臺中的位置

車載智能計算平臺自下而上可大致劃分為硬件平臺、系統軟件（硬件抽象層+OS內核+中間件）、功能軟件（庫組件+中間件）和應用算法軟件等四個部分。

• 硬件平臺 ：基于異構分布式硬件架構，包括AI單元、計算控制單元，應支持芯片選型靈活、可配置擴展，算力可疊加等優點。
• 系統軟件 ：針對汽車場景定制的復雜大規模嵌入式系統運行環境，主要包含三層：
• 硬件抽象層 ：包括BSP（Board Support Package，板卡支持包）、Hypervisor（硬件虛擬化技術，提供虛擬平臺支持多操作系統）等。BSP包括了Bootloader（以基礎支持代碼來加載操作系統的引導程序）、HAL（Hardware Abstract Layer，硬件抽象層）代碼、驅動程序、配置文檔等，是內核與硬件之間的接口層，目的是為操作系統提供虛擬硬件平臺，使其具有硬件無關性，可以在多平臺上移植。
• 操作系統內核（Kernel） ：即狹義操作系統，如OSEKOS、VxWorks、RT-Linux等。內核提供操作系統最基本的功能，負責管理系統的進程、內存、設備驅動程序、文件和網絡系統，決定著系統的穩定性和性能。
• 中間件 ：處于應用和操作系統之間的軟件，實現異構網絡環境下軟件互聯和互操作等共性問題，提供標準接口、協議，具有較高的移植性，如POSIX/ARA（自適應AUTOSAR運行時環境，即中間件API接口）和DDS（Data Distribution Service，分布式實時數據分發服務）等。
• 功能軟件 ：包含自動駕駛的核心共性功能模塊，如相關算法的編程框架（如TensorFlow、Caffe、PaddlePaddle等）。核心共性功能模塊包括自動駕駛通用框架、網聯、云控等，結合系統軟件，共同構成完整的自動駕駛操作系統，支撐自動駕駛技術實現。
• 應用算法軟件 ：實現具體的自動駕駛功能、HMI（Human Machine Interface，人機交互界面）交互等算法軟件。

狹義的操作系統僅包含系統內核Kernel部分，是系統軟件其中的一部分，而廣義的操作系統則包含系統軟件和功能軟件。

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典型的車載OS類型

根據對底層操作系統改造程度的不同，主要分為：

1. 基礎型操作系統 ：打造全新底層操作系統和所有系統組件，如系統內核、底層驅動等，有的還包括虛擬機，如QNX、Linux（含Android）、WinCE等。因打造全新操作系統需要花費太大的人力、物力，目前基本沒有企業會全新開發底層操作系統。
2. 定制型操作系統 ：在基礎型操作系統之上進行深度定制化開發，如修改內核、硬件驅動、運行時環境、應用程序框架等。典型代表如大眾vw.OS、特斯拉Version、Google車載Android、華為鴻蒙OS、AliOS等，它們屬于自主研發的獨立操作系統。
3. ROM型汽車操作系統 ：基于Linux或Android等基礎型操作系統進行有限的定制化開發，不涉及系統內核更改，一般只修改更新操作系統自帶的應用程序等。大部分的主機廠一般都選擇開發ROM型操作系統，國外主機廠多選用Linux作為底層操作系統，由于國內Android應用生態更好，國內自主品牌和造車新勢力大多基于Android定制汽車操作系統，典型代表如比亞迪DiLink、奇瑞GKUI、蔚來NIOOS、小鵬XmartOS等。

需要注意的是， 超級汽車APP（又稱車機互聯或手機映射系統），不是完整意義的汽車OS ，只是簡單地把手機屏幕內容映射到車載中控，通過整合地圖、音樂、社交等功能來滿足車主需求的APP，如蘋果CarPlay、谷歌AndroidAuto、百度CarLife、華為HiCar等。由于汽車座艙為保證系統的穩定性、高安全性，不得不放棄性能，導致手機不論是芯片還是操作系統處理能力都優于汽車座艙，因此，借助手機的豐富功能映射到汽車中控，以滿足車主對娛樂的需求。由于容易實現+成本較低，現階段仍是車主的主流選擇。

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車載OS市場空間

2019年7月，麥肯錫發布《2030年汽車軟件和電子市場報告（Automotive software and electronics 2030）》，報告顯示，2020年，全球汽車廣義操作系統（功能軟件、狹義操作系統、中間件）市場規模達 238億美元 ，到2025年接近 370億美元 ， CAGR+13.1% ；到2030年達 469億美元 ，10年CAGR+9%。