汽车操作系统 (OS) 在业界越来越受欢迎。并且多个开源计划正在定义软件定义的车辆。然而，既没有广泛接受的汽车操作系统定义，也没有就其提供的功能或实现的概念达成共识。它不是传统意义上的操作系统。

在汽车行业，软件在价值创造中所占的比重越来越大。Berylls 的一项 2021 年研究预测，到 2030 年，汽车软件市场将增长两倍。虽然这伴随着软件复杂性的显着增加，但生产力的提高无法跟上。这种日益增加的复杂性给开发成本带来了巨大压力，更重要的是，给开发能力带来了巨大压力。它降低了快速创新和迭代的能力。电动汽车初创公司和其他新进入者正在对创新周期施加更大的压力——特斯拉作为行业榜样向已售出的车辆推出新的软件功能。

为了解决这个生产力问题，需要改变架构——软件的采购、构建和维护方式。这就是汽车操作系统发挥作用的地方。

 

什么是汽车操作系统？

汽车操作系统是一个软件平台，它将电子控制单元 (ECU) 的复杂车辆网络抽象为一个设备，然后管理、监督和更新该设备。

应用程序和功能是针对汽车操作系统的 API 构建的，以确保最大的可移植性和可维护性，并形成汽车操作系统的生态系统。

 

 

将车辆视为设备

传统上，软件是 ECU 的一部分，专为满足车辆的一组特定功能而定制。然而，随着软件相关性的增长，这些 ECU 的通用软件部分被标准化，以允许系统概念和语义的重用和协调。OSEK 和 AUTOSAR 等标准的出现允许不同 OEM 之间更高程度的软件集成和重用。

尽管进行了这种标准化，但每个 ECU 仍然是单独采购和构建的。因此，在单个车辆的不同功能域中使用了多种中间件实现和概念。随着软件集成程度、功能之间的相互依赖性和更新数量的增加，这个概念变得有局限性。为了解决这些问题，引入了架构概念，例如面向服务的通信和虚拟化技术。然而，所需的生产率收益尚未实现。

 

定义图层

为了服务于价值主张，汽车操作系统必须超越成熟的中间件技术。汽车操作系统将复杂的 ECU 网络抽象为一个设备。它管理、监督和更新此设备。

汽车操作系统的高层架构包括四层：核心软件层、中间件层、平台服务层和应用层。核心软件层包括依赖于硬件的软件，如操作系统、虚拟化技术等；中间件层管理应用软件及其在 ECU 或分区上的生命周期；平台服务层将软件平台的控制平面带到整车级别；应用层是执行应用程序的地方。

协调完整车辆平台的这些层在开发效率、软件更新和软件维护方面提供了显着优势。关键是消除不同 ECU 之间的中间件技术变体，消除特定领域的变体，并在车辆级别协调系统概念和语义。该机载软件由基于云的 CI/CD 以及模拟和验证框架进行补充，以实现软件开发流程在利益相关者之间的可扩展性。

 

软件平台生态系统挑战

如前所述，汽车操作系统的第四个价值主张是将汽车平台、软件平台和功能本身的生命周期分开。这意味着升级已经售出的设备的软件平台，通过向现有设备的所有者销售新的软件功能来实现新的收入来源。当该软件平台升级时，不再需要花费时间和资源来维护旧版本的软件。这种软件平台生命周期与硬件平台生命周期的解耦也减少了同时维护的软件平台数量。

此外，将软件应用程序的生命周期与软件平台的生命周期分离，允许集成商更新软件平台，而不会降低与现有应用程序的兼容性，从而创建应用程序生态系统并减少维护工作。这个概念对于创建功能生态系统至关重要。

 

未来

软件正在成为汽车行业创新的决定性因素。因此，软件的复杂性正在上升，并削弱了创新速度和开发生产力。

汽车操作系统是让这种复杂性变得易于管理的行业最佳选择。它旨在协调整个车辆的软件，减少众所周知的大量变体，协调开发实践和接口，并使维护变得容易。

从长远来看，汽车操作系统的承诺是创建一个可以独立于底层车辆开发和维护的功能生态系统，这样就可以解耦硬件和软件的创新周期。