汽車操作系統(tǒng) (OS) 在業(yè)界越來越受歡迎。并且多個開源計劃正在定義軟件定義的車輛。然而，既沒有廣泛接受的汽車操作系統(tǒng)定義，也沒有就其提供的功能或?qū)崿F(xiàn)的概念達成共識。它不是傳統(tǒng)意義上的操作系統(tǒng)。

在汽車行業(yè)，軟件在價值創(chuàng)造中所占的比重越來越大。Berylls 的一項 2021 年研究預測，到 2030 年，汽車軟件市場將增長兩倍。雖然這伴隨著軟件復雜性的顯著增加，但生產(chǎn)力的提高無法跟上。這種日益增加的復雜性給開發(fā)成本帶來了巨大壓力，更重要的是，給開發(fā)能力帶來了巨大壓力。它降低了快速創(chuàng)新和迭代的能力。電動汽車初創(chuàng)公司和其他新進入者正在對創(chuàng)新周期施加更大的壓力——特斯拉作為行業(yè)榜樣向已售出的車輛推出新的軟件功能。

為了解決這個生產(chǎn)力問題，需要改變架構——軟件的采購、構建和維護方式。這就是汽車操作系統(tǒng)發(fā)揮作用的地方。

什么是汽車操作系統(tǒng)？

汽車操作系統(tǒng)是一個軟件平臺，它將電子控制單元 (ECU) 的復雜車輛網(wǎng)絡抽象為一個設備，然后管理、監(jiān)督和更新該設備。

應用程序和功能是針對汽車操作系統(tǒng)的 API 構建的，以確保最大的可移植性和可維護性，并形成汽車操作系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)。

將車輛視為設備

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

盡管進行了這種標準化，但每個 ECU 仍然是單獨采購和構建的。因此，在單個車輛的不同功能域中使用了多種中間件實現(xiàn)和概念。隨著軟件集成程度、功能之間的相互依賴性和更新數(shù)量的增加，這個概念變得有局限性。為了解決這些問題，引入了架構概念，例如面向服務的通信和虛擬化技術。然而，所需的生產(chǎn)率收益尚未實現(xiàn)。

定義圖層

為了服務于價值主張，汽車操作系統(tǒng)必須超越成熟的中間件技術。汽車操作系統(tǒng)將復雜的 ECU 網(wǎng)絡抽象為一個設備。它管理、監(jiān)督和更新此設備。

汽車操作系統(tǒng)的高層架構包括四層：核心軟件層、中間件層、平臺服務層和應用層。核心軟件層包括依賴于硬件的軟件，如操作系統(tǒng)、虛擬化技術等；中間件層管理應用軟件及其在 ECU 或分區(qū)上的生命周期；平臺服務層將軟件平臺的控制平面帶到整車級別；應用層是執(zhí)行應用程序的地方。

協(xié)調(diào)完整車輛平臺的這些層在開發(fā)效率、軟件更新和軟件維護方面提供了顯著優(yōu)勢。關鍵是消除不同 ECU 之間的中間件技術變體，消除特定領域的變體，并在車輛級別協(xié)調(diào)系統(tǒng)概念和語義。該機載軟件由基于云的 CI/CD 以及模擬和驗證框架進行補充，以實現(xiàn)軟件開發(fā)流程在利益相關者之間的可擴展性。

軟件平臺生態(tài)系統(tǒng)挑戰(zhàn)

如前所述，汽車操作系統(tǒng)的第四個價值主張是將汽車平臺、軟件平臺和功能本身的生命周期分開。這意味著升級已經(jīng)售出的設備的軟件平臺，通過向現(xiàn)有設備的所有者銷售新的軟件功能來實現(xiàn)新的收入來源。當該軟件平臺升級時，不再需要花費時間和資源來維護舊版本的軟件。這種軟件平臺生命周期與硬件平臺生命周期的解耦也減少了同時維護的軟件平臺數(shù)量。

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

未來

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

汽車操作系統(tǒng)是讓這種復雜性變得易于管理的行業(yè)最佳選擇。它旨在協(xié)調(diào)整個車輛的軟件，減少眾所周知的大量變體，協(xié)調(diào)開發(fā)實踐和接口，并使維護變得容易。

從長遠來看，汽車操作系統(tǒng)的承諾是創(chuàng)建一個可以獨立于底層車輛開發(fā)和維護的功能生態(tài)系統(tǒng)，這樣就可以解耦硬件和軟件的創(chuàng)新周期。