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把握操作系统技术 逐鹿智能网联汽车
发布日期:2023-08-05 阅读次数:

  生产力智能化是当前社会经济发展的主旋律,从PC(个人电脑)到智能手机,前两次智能数据终端的变革都深刻的改变了人们的生活方式,并延伸出意想不到的全新业态: 全球互联,万亿级移动互联网生态市场诞生。因此,智能汽车作为大势所趋的第三代智能数据终端,它的智能化发展过程备受瞩目,而其中最为关键的便是车载操作系统技术。今天我们就来谈谈操作系统在汽车智能化演进过程中的关键作用。

  首先,我们先来明确一下什么是操作系统。对操作系统的解释为:“操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序,同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。”,好像有点抽象。

  简单翻译一下,操作系统介于人和智能硬件设备之间,是两者的沟通中介,没有操作系统的机器无法实现任何功能,就像是没有用的砖头,有操作系统的机器才有智能化的可能。由此可见,操作系统在设备智能化过程中的灵魂性作用。

  其实,OS的智能生态核心地位在业态发展过程中也不难看出。自20世纪70年代中期出现电脑操作系统开始,几乎每一个拥有智能生态的操作系统背后都站着一位行业巨擘,windows(微软)、Android(谷歌)、ios(苹果)。可以说,适用于第三代智能终端——智能汽车的操作系统技术是5G时代的制胜关键,无疑会成为智能生态的兵家必争之地。

  要谈智能汽车操作系统,首先得了解汽车电子。传统意义上的汽车电子产品可简单分为两类:一类是汽车电子控制设备,它们通过直接向执行机构,如电子阀门、继电器开关、执行马达等发送指令以控制车辆关键部件,如发动机、变速箱、动力电池。另一类是车载汽车电子系统,它们是驾驶者直接接触的汽车电子产品,承担人机交互的绝大多数功能,距底层汽车机械较远,业内也称IVI信息娱乐系统或人机交互系统。我们的讨论主要围绕车载电子系统。

  事实上,车载电子演进过程历经几个阶段:从不需要操作系统;到开始使用单一、简单的操作系统;再到一台车机上配备多个操作系统相互协作;到如今,车机竞相配备内容丰富、性能强大的操作系统平台产品。

  汽车作为工业与美学的最高成就,历经数次工业革命的升华,并不是智能时代的新产物。事实上,在20世纪90年代之前,车载电子系统功能比较单一:机械仪表能显示车速里程、转速、机油压力、水温、燃油、充电等基本行驶信息;使用实体按键的中控有收音机和空调的调节功能,就可以满足人们对汽车驾驶的需求。

  随着车载电子装置功能的日益丰富以及外部交互、接口标准的种类增加,这类基于微控制芯片的嵌入式电子产品逐渐需要采用类似个人电脑的软件架构以实现分层化、平台化和模块化,提高开发效率的同时降低开发成本。以车载娱乐信息系统为例,最早的收音机/CD播放器采用专用的音频解码芯片就能实现,实现数字化后由触摸屏代替播放器开关、调节按钮,后来又增加了蓝牙电话,接着又集成了地图导航、倒车雷达影像等等,不断丰富的功能,对车机CPU数据处理能力、硬件配置提出更高要求,自此,汽车电子产品才逐步开始引入操作系统对车机的各项任务功能进行协同管理。

  不同于PC、手机这些智能终端,汽车特殊的使用环境决定了车载操作系统需满足稳定可靠的并且毫秒级实时响应的苛刻安全要求。因此,业内较为主流的车载OS产品有:Blackberry QNX Neutrino、Linux,以及主要应用于中控的Android。

  BlackberryQNX Neutrino是一款安全性和稳定性极高的微内核实时操作系统,在工控领域拥有近40年的使用经验,被广泛应用于汽车、医疗、轨道交通、核电站、航空航天等对安全性、实时性要求较高的领域。在汽车领域,QNX是全球第一款通过ISO 26262 ASIL levelD安全认证的车载操作系统,在全球市场的占有率超过50%。

  Linux是一款开源的高效灵活的操作系统,与QNX相比最大优势在于其为开源软件,具备很大的定制开发灵活度。特斯拉就是在Linux基础上开发出了完全适配旗下车辆的车载系统,阿里的AliOS也是基于Linux开发。2016年,由Linux基金会赞助的开源车载系统AGL(Automotive Grade Linux)项目发布2.0版本,致力于为汽车厂商和驾驶员提供基于Linux的全新车载娱乐系统支持。自2017年起,多家国内汽车OEM、Tier1宣布加入AGL联盟,中科创达作为全球领先的智能操作系统产品和技术提供商,也于2017年成为AGL联盟会员。

  近年来,随着移动互联网智能生态的高速发展,Android系统积累了海量精品的内容和应用,将这些应用移植到车机上,使安卓迅速成为主流车载OS之一。虽然,2019年5月谷歌宣布对欧洲手机安卓系统收费让车载OS市场嗅到一丝危机,但是其丰富的内容、精美的界面及延续自手机的用户习惯,都足以令Android挑战车载OS领域QNX和Linux两家独大的局面。

  2015年前后,业界出现一个被各方认可的车载OS发展趋势:随着汽车电子架构向多域控制方向发展, 未来同一辆车上很有可能会有多个OS并存的情况,每个OS运行在各自适合的领域中,例如,仪表OS必须具有高度的实时性和可靠性,微内核的QNX具有先天优势;而在更强调娱乐性的中控,源于手机、拥有广泛生态的Linux/Android更有优势。因此,我们在车载芯片及多个上层系统之间引入一个航电设备中虚拟化管理的系统概念,来分配CPU资源、协调命令执行,打造一个可以同时运行多套独立操作系统的环境。

  智能汽车OS厂商们纷纷积极布局“一芯多系统”技术。2015年,黑莓发布适用于车载电子领域的QNX Hypervisor 1.0,使嵌入系统开发人员可以把多个操作系统统一到单一的计算平台或芯片(SoC)上;2017年,黑莓针对自动驾驶领域发布了QNX Hypervisor 2.0,迅速抢占车用虚拟机市场。作为领先的操作系统产品和技术提供商,中科创达顺势而为积极布局“一芯多系统”技术,早在2017年就推出了全球首款基于QNX Hypervisor2.0的智能汽车操作系统平台,实现了在基于QNX的仪表和基于Linux的中控之间数据互通交互、跨屏拖拽画面的功能,真正意义上为智能汽车行业带来业界期待的“一芯多屏多系统”。

  伴随着人工智能、云计算和5G为代表的新一轮科技革命进程,汽车正在加速朝着电动化、智能化、网联化和共享化的方向迈进。汽车作为新技术集成应用的最佳载体之一,越来越多的新技术(人工智能、DMS、ADAS、HUD)、传感器(Camera、毫米雷达等)、应用(手机互联、音频、视频、安全等)被广泛延展到车内。这些新技术会使得底层操作系统和硬件平台系统开发变的越来越难,汽车厂商会受到来自多操作系统集群、跨SoC系统、Hypervisor、功能安全以及信息安全等方面操作系统定制和优化的革新和挑战。加之,更多屏幕被配置到车内,对于影响驾驶者体验的UI/UE/HMI的开发复杂度随之剧增。

  在“新四化”的变革下,面对日新月异的技术进步和日益严峻的市场环境,汽车厂商迫切需要一个系统平台,能够将多方面的新技术、操作系统、应用资源、云服务融合到一起,支持自身下一代智能网联汽车发展,帮助他们节省整个智能驾驶舱系统的开发时间。

  中科创达深谙智能汽车发展趋势,依托智能汽车操作系统平台和人工智能技术,以及优秀的Rightware Kanzi®3D、Kanzi for Android技术,打造全新一代智能网联汽车驾驶舱操作系统平台——TurboX Auto 4.0,助力客户实现产品快速落地,缩短上市周期并提升用户体验。TurboX Auto 4.0可支持市场主流SoC,实现了包括Cluster、IVI、PSE、HVAC以及智能终端的多屏互联软件方案,为用户提供了完善的车内娱乐与车内应用,并融合了DMS,AVM等车内视觉功能,搭建了完整的智能驾驶舱基础软件平台。

  汽车厂商和Tier1借助TurboX Auto4.0平台可以快速提升智能汽车的品质和用户人机交互体验,同时可以节省智能驾驶舱产品研发的50%时间,从而大大缩短整个汽车产品上市时间。

  中科创达作为全球领先的智能操作系统产品和技术提供商,凭借积累多年的操作系统技术经验,自2013年布局智能汽车。2016年,中科创达收购了专注于汽车信息娱乐系统研发的独立设计公司爱普新思(Appsys)和汽车用户界面软件技术及服务供应商Rightware;2018年,收购全球领先的智能视觉技术算法公司MM Solutions。经过数年的技术精进及产业链生态拓展,中科创达凭借OS+AI技术打通了从汽车电子底层机械、车载电子系统到云端内容生态,形成了全栈的技术能力体系,可以提供包括驾驶舱人机交互系统设计和开发、ADAS技术支持、环视算法、自动化测试台架等等智能汽车产品方案,助推下一代智能驾驶舱的落地。

  未来,中科创达将继续夯实技术实力,和更多生态伙伴合作,不断升级自身智能汽车OS平台,让我们的技术应用于每一台汽车,为驾乘人打造极致科技出行体验!

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