汽車(chē)操作系統(tǒng) (OS) 在業(yè)界越來(lái)越受歡迎。并且多個(gè)開(kāi)源計(jì)劃正在定義軟件定義的車(chē)輛。然而，既沒(méi)有廣泛接受的汽車(chē)操作系統(tǒng)定義，也沒(méi)有就其提供的功能或?qū)崿F(xiàn)的概念達(dá)成共識(shí)。它不是傳統(tǒng)意義上的操作系統(tǒng)。

在汽車(chē)行業(yè)，軟件在價(jià)值創(chuàng)造中所占的比重越來(lái)越大。Berylls 的一項(xiàng) 2021 年研究預(yù)測(cè)，到 2030 年，汽車(chē)軟件市場(chǎng)將增長(zhǎng)兩倍。雖然這伴隨著軟件復(fù)雜性的顯著增加，但生產(chǎn)力的提高無(wú)法跟上。這種日益增加的復(fù)雜性給開(kāi)發(fā)成本帶來(lái)了巨大壓力，更重要的是，給開(kāi)發(fā)能力帶來(lái)了巨大壓力。它降低了快速創(chuàng)新和迭代的能力。電動(dòng)汽車(chē)初創(chuàng)公司和其他新進(jìn)入者正在對(duì)創(chuàng)新周期施加更大的壓力——特斯拉作為行業(yè)榜樣向已售出的車(chē)輛推出新的軟件功能。

為了解決這個(gè)生產(chǎn)力問(wèn)題，需要改變架構(gòu)——軟件的采購(gòu)、構(gòu)建和維護(hù)方式。這就是汽車(chē)操作系統(tǒng)發(fā)揮作用的地方。

什么是汽車(chē)操作系統(tǒng)？

汽車(chē)操作系統(tǒng)是一個(gè)軟件平臺(tái)，它將電子控制單元 (ECU) 的復(fù)雜車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)抽象為一個(gè)設(shè)備，然后管理、監(jiān)督和更新該設(shè)備。

應(yīng)用程序和功能是針對(duì)汽車(chē)操作系統(tǒng)的 API 構(gòu)建的，以確保最大的可移植性和可維護(hù)性，并形成汽車(chē)操作系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)。

將車(chē)輛視為設(shè)備

傳統(tǒng)上，軟件是 ECU 的一部分，專(zhuān)為滿足車(chē)輛的一組特定功能而定制。然而，隨著軟件相關(guān)性的增長(zhǎng)，這些 ECU 的通用軟件部分被標(biāo)準(zhǔn)化，以允許系統(tǒng)概念和語(yǔ)義的重用和協(xié)調(diào)。OSEK 和 AUTOSAR 等標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)允許不同 OEM 之間更高程度的軟件集成和重用。

盡管進(jìn)行了這種標(biāo)準(zhǔn)化，但每個(gè) ECU 仍然是單獨(dú)采購(gòu)和構(gòu)建的。因此，在單個(gè)車(chē)輛的不同功能域中使用了多種中間件實(shí)現(xiàn)和概念。隨著軟件集成程度、功能之間的相互依賴(lài)性和更新數(shù)量的增加，這個(gè)概念變得有局限性。為了解決這些問(wèn)題，引入了架構(gòu)概念，例如面向服務(wù)的通信和虛擬化技術(shù)。然而，所需的生產(chǎn)率收益尚未實(shí)現(xiàn)。

定義圖層

為了服務(wù)于價(jià)值主張，汽車(chē)操作系統(tǒng)必須超越成熟的中間件技術(shù)。汽車(chē)操作系統(tǒng)將復(fù)雜的 ECU 網(wǎng)絡(luò)抽象為一個(gè)設(shè)備。它管理、監(jiān)督和更新此設(shè)備。

汽車(chē)操作系統(tǒng)的高層架構(gòu)包括四層：核心軟件層、中間件層、平臺(tái)服務(wù)層和應(yīng)用層。核心軟件層包括依賴(lài)于硬件的軟件，如操作系統(tǒng)、虛擬化技術(shù)等；中間件層管理應(yīng)用軟件及其在 ECU 或分區(qū)上的生命周期；平臺(tái)服務(wù)層將軟件平臺(tái)的控制平面帶到整車(chē)級(jí)別；應(yīng)用層是執(zhí)行應(yīng)用程序的地方。

協(xié)調(diào)完整車(chē)輛平臺(tái)的這些層在開(kāi)發(fā)效率、軟件更新和軟件維護(hù)方面提供了顯著優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵是消除不同 ECU 之間的中間件技術(shù)變體，消除特定領(lǐng)域的變體，并在車(chē)輛級(jí)別協(xié)調(diào)系統(tǒng)概念和語(yǔ)義。該機(jī)載軟件由基于云的 CI/CD 以及模擬和驗(yàn)證框架進(jìn)行補(bǔ)充，以實(shí)現(xiàn)軟件開(kāi)發(fā)流程在利益相關(guān)者之間的可擴(kuò)展性。

軟件平臺(tái)生態(tài)系統(tǒng)挑戰(zhàn)

如前所述，汽車(chē)操作系統(tǒng)的第四個(gè)價(jià)值主張是將汽車(chē)平臺(tái)、軟件平臺(tái)和功能本身的生命周期分開(kāi)。這意味著升級(jí)已經(jīng)售出的設(shè)備的軟件平臺(tái)，通過(guò)向現(xiàn)有設(shè)備的所有者銷(xiāo)售新的軟件功能來(lái)實(shí)現(xiàn)新的收入來(lái)源。當(dāng)該軟件平臺(tái)升級(jí)時(shí)，不再需要花費(fèi)時(shí)間和資源來(lái)維護(hù)舊版本的軟件。這種軟件平臺(tái)生命周期與硬件平臺(tái)生命周期的解耦也減少了同時(shí)維護(hù)的軟件平臺(tái)數(shù)量。

此外，將軟件應(yīng)用程序的生命周期與軟件平臺(tái)的生命周期分離，允許集成商更新軟件平臺(tái)，而不會(huì)降低與現(xiàn)有應(yīng)用程序的兼容性，從而創(chuàng)建應(yīng)用程序生態(tài)系統(tǒng)并減少維護(hù)工作。這個(gè)概念對(duì)于創(chuàng)建功能生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要。

未來(lái)

軟件正在成為汽車(chē)行業(yè)創(chuàng)新的決定性因素。因此，軟件的復(fù)雜性正在上升，并削弱了創(chuàng)新速度和開(kāi)發(fā)生產(chǎn)力。

汽車(chē)操作系統(tǒng)是讓這種復(fù)雜性變得易于管理的行業(yè)最佳選擇。它旨在協(xié)調(diào)整個(gè)車(chē)輛的軟件，減少眾所周知的大量變體，協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)實(shí)踐和接口，并使維護(hù)變得容易。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，汽車(chē)操作系統(tǒng)的承諾是創(chuàng)建一個(gè)可以獨(dú)立于底層車(chē)輛開(kāi)發(fā)和維護(hù)的功能生態(tài)系統(tǒng)，這樣就可以解耦硬件和軟件的創(chuàng)新周期。