(报告出品方/作者:中国平安,付强、王德安、闫磊)
一、软件定义汽车大潮到来,操作系统“灵魂”作用凸显
汽车“三化”催生软件化市场,车载软件重要性将提升
汽车电动化、自动驾驶化、智能网联化带来了新的参与者,也带来了软件化的提速。2021年以来,众多科技企业开始进入 造车行列。4月份以来,OPPO开始筹备造车事宜,360通过战略领投哪吒造车D轮融资进军汽车行业,华为也在与多家车 企开展合作。科技企业进入车生态,将加速汽车智能化的进程,也大幅提升了软件尤其是操作系统在车生态中的重要性。
从软件的细分行业看,应用软件是增长主力,但系统及中间件是基础。应用软件增长最快的将是自动驾驶,智能座舱短期 (2-3年)内仍将维持快速增长,但随着渗透率的提升,增速会回落;车联网软件仍可能继续处于发展早期。国内上市公司 目前主要集中在座舱信息娱乐、操作系统及中间件方面,未来将着重向ADAS/AD拓展。
汽车电气架构的演进,为软件定义汽车的发展创造了条件
软件定义汽车离不开算力、通信等能力的支持,汽车电气架构的演进为软硬件解耦提供了有力支撑。传统电气架构存在着算 力不足且分散、总线传输速度和效率低、软硬件耦合度高以及架构过于复杂等问题,制约了
智能汽车的发展。
近年来,汽车的电气架构正在向域控制器(DCU)、中央集中式的方向演进。演进直接带来的结果有三个:1)算力趋向于 集中,高端车众多的ECU集中到几个强大的算力平台,为软件运行提供了算力基础;2)底层软件和代码开始打通,操作系统 为核心的软件生态开始建立,软件可以实现持续迭代,OTA发展提速;3)域控制器 时间敏感以太网可以实现数据的高速处 理和传输,为软件应用的发展创造了条件。
车载操作系统是智能汽车的“灵魂”,能力范围在持续扩大
电气结构的变化,也影响了整个汽车的产业链结构和车载软件架构。从产业链结构看,以前层级分明的汽车供应链,变得扁 平化,软件、平台及服务厂商地位和重要性提升;从软硬件架构来看,以前烟囱式的竖井架构正在被水平分层的架构所替 代,在这种分层的架构中,操作系统处于“核心”和“灵魂”的位置。
车载操作系统用来控制和管理整个智能汽车的硬件和软件资源,给用户和其他软件提供接口和环境。与传统智能终端一样, 车载操作系统上可以运行多种功能软件以及管理多种外设。而车载操作系统所不同的是,汽车自身的控制功能(如自动驾 驶)也将通过系统平台来管理,能力的边界明显大于普通智能终端。
二、短期内座舱操作系统将引领增长,中长期须看自动驾驶
座舱系统
现状:率先获得发展,QNX、Linux和安卓是主流
电气架构的集中化在座舱内进展最为迅速,而且涉及到的应用也最多,短期内无论是传统车企还是造车新势力都会在智能座 舱领域发力,相关操作系统的定制研发有望取得进展。目前,座舱从底层来看,呈现出“一芯多系统多屏”的局面,芯片通 过虚拟化之后,实现QNX、Android和Linux等多系统同时运行。其中,QNX作为实时性操作系统,在仪器仪表显示方面应用 广泛;Linux/Android由于在生态方面的优势,主要应用于信息娱乐中控屏。
从长期来看,座舱操作系统功能有可能走向成熟,发展和变革的重心可能从座舱转变为自动驾驶操作系统,而在智能驾驶OS 领域,目前第三方软件厂商和车厂均在发力。
趋势:智能化应用快速增长,系统定制和优化需求旺盛
座舱操作系统向下管理芯片硬件资源,向上提供开发框架和算法库,同时还可以支撑用户应用平台的定制开发,为用户端提 供人机交互、地图导航、V2X、信息安全、人-车-路-云数据融合提供支撑。目前智能座舱已经成为新车出售的重要亮点。其 中,语音交互已经逐步成为标配,双屏(数字仪表 中控屏)、OTA和HUD搭载量均实现了快速增长。
作为应用类程序的运行载体,操作系统平台是整个智能网联汽车生态的构建核心,无论是厂商还是第三方公司,对该领域都 表现出强烈的兴趣。后续随着整个智能网联汽车和智能座舱应用渗透率的提升,操作系统定制和优化的需求也将得到释放。
QNX:微内核,启动快,安全性高且实时性好
QNX是全球市场份额最高的车载底层操作系统,尤其是在安全性要求高的数字仪表和辅助驾驶领域,几乎都是采用的是QNX 内核或者完整系统。QNX发展至今40多年,在嵌入式操作系统方面有着深厚的积累,尤其在车载系统方面,始终契合着汽车 变革的步伐,在中控屏、车联网、数字仪表盘、ADAS、域控制器等热点方向都有部署。
QNX最大的特点是安全性强、实时性高。内核代码量少,只包含了最少的内核操作组件,协议栈和驱动都放在内核之外,保 证了非常快的启动速度;错误只会影响所在组件,而且可以动态恢复,不会造成整个系统死机,安全性和稳定性得到保证。 按照公司官网信息,QNX的实时性和稳定性可以达到“5个9”,一年365天可能出错的时长只有31秒。
自动驾驶OS
现状:尚未形成定型产品,竞争格局较为分散
从2020年开始,国内主要车厂都开始推出L3自动驾驶车型,自动驾驶OS开始应用。自动驾驶OS主要用于车辆底盘与动力 控制,以实现油门、转向、换挡、刹车等基本行驶功能。自动驾驶OS是当前重点研发的L3及以上级别自动驾驶功能的核 心,其包含高性能复杂嵌入式系统、人工智能芯片及算法、高速网络、海量数据处理、云机协同等多种行业的融合技术。
但与座舱已经形成比较稳定的操作系统应用格局不同,自动驾驶领域的操作系统大多数是针对操作系统的某一子模块单 独发力。在系统框架层面,以Autosar Classic和Adaptive平台为主;内核方面,QNX作为传统车控实时OS得到普遍使用; 通信框架方面,运行在Linux上的ROS被广为接受。
Autosar:生态好,整机、Tier1、芯片、软件厂商多在参与
Autosar(汽车开放系统架构)是一个联盟组织,也是其推出的软件标准框架的名称。该联盟组织在2003年由大众、丰田、 宝马、戴姆勒、大陆、博世、福特等9家厂商发起成立,这些核心厂家负责Autosar的开发模式筹划、管理和调控。目前, 大量主机厂、Tier1、软件及工具开发和芯片厂商都是联盟的会员。
三、
鸿蒙OS出现改变车机操作系统格局,生态建设瓶颈有望打破
鸿蒙OS:将“车机”作为全场景战略的组成部分,聚焦基础要素
鸿蒙在发布之初就将“车机”作为其“1 8 N”全场景战略中的“8”的重要组成部分。但是同其他7类公司都有自研产品不同, 由于汽车终端的特殊性,华为选择了“自己不造车,使能车企造好车”的思路,聚焦其擅长的ICT领域,如计算 通信(CC)等。
CC架构采用的是“分布式网关 域控制器”的模式,重点打造了座舱(CDC)、整车控制(VDC)和智能驾驶(MDC)三大平台, 对应的操作系统就是鸿蒙座舱操作系统 HOS、智能车控操作系统 VOS和智能驾驶操作系统 AOS。
座舱操作系统HOS:兼具QNX和安卓优势,有望打破车载OS格局
座舱作为人车互动的入口,华为将鸿蒙OS首先应用到该领域。鸿蒙OS作为面向工业控制场景的微内核操作系统,在座舱 领域具备与QNX类似的安全性、实时性等方面的能力。在中控屏操作系统方面,相比Android,鸿蒙座舱操作系统可以实 现手表、手机、车机、
智慧屏等多场景的互联互动,具备形成良好生态的潜力。整体来看,鸿蒙HOS有望打破传统座舱领 域被QNX和Android两强统治的格局。
智能驾驶平台:搭载AOS、VOS和MDC内核,兼具高性能和高安全性
华为智能驾驶计算平台是整个自动驾驶的“大脑”,搭载AOS、VOS以及MDC三大内核,该组合实现了高安全性和高性能。 AOS和VOS符合ASIL D的功能安全架构和安全机制要求,采用分布式实时通信架构,保障了上层应用的确定性低时延; MDC内核支持着上层智能驾驶应用的开发、调测、部署、运营等全生命周期的核心流程,提供了主流的AI框架及1000多个 AI算子,改善了上层应用和组件开发的便利性。
应用拓展:同整车厂的合作在推进,支持应用已成规模
车厂在操作系统领域同第三方的合作相对谨慎,因此只有与华为有着深度合作关系的车厂才会选择应用华为的座舱系统。 目前披露出来的车厂有三家,包括北汽、长安和广汽,目前只有北汽极狐阿尔法S已经搭载了鸿蒙智能互联系统,其他两 家车厂还在规划和研发中。
华为鸿蒙座舱HOS上层应用正在丰富。目前极狐阿尔法S已经支持23个应用生态,包括畅联通话、高德地图、酷狗音乐、
华为音乐、网易云音乐、优酷、咪咕视频、
华为视频、哔哩哔哩等,能够基本满足车上导航和娱乐信息服务需求。
生态建设:采用多元、灵活的合作模式,有望提升车载系统渗透率
操作系统的核心就是生态,而合作模式的选择将直接决定着生态建设的成功与否。华为虽然定位为第三方座舱系统提供商,不直接下场造 车,但也面临着同行的竞争,以及车厂自研的压力。也正是基于这些因素考虑,华为在智能汽车领域与车厂的合作模式较为灵活。
合作模式主要包括三种:1)纯软件合作,华为提供HiCar、HMS套件以及车载APP;2)整车合作,包括华为的三电系统,但不包括自动驾 驶系统;3)深度定制模式,这种合作模式较为深入,会有HUAWEI Inside标识,
包括座舱(鸿蒙HOS)、自动驾驶(AOS)和整车控制 (VOS),此类合作模式由于前期定制工作量较大,合作的车企短期内应该不会太多,但后续有望模块化、规模化推广。
趋势:HOS、AOS和VOS终将走向融合,形成华为整体SOA架构
华为的三大车载系统(HOS、AOS和VOS)最终将走向统一,走向整体SOA(面向服务的架构)。此前,三大系统都是关 注的是各自功能模块的快速开发、验证和部署,而后续的整体SOA(面向服务的架构)关注的是基于整车特性的要素的松 耦合,客户可以通过网络,实现跨域能力的调度和软硬件资源能力的开放。
报告节选:
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
精选报告来源:【未来智库官网】。
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