汽车OS的现在和未来 | 国君计算机

（以下内容从国泰君安《汽车OS的现在和未来 | 国君计算机》研报附件原文摘录）
　　This browser does not support music or audio playback. Please play it in Weixin or another browser. 初次尝到寂寞 音乐： 童丽 - 君再来Ⅵ 行业培训系列 本文主要分为3个部分，首先会对操作系统的定义和发展阶段、未来发展趋势做一个简要的介绍；其次，针对目前主流的各类操作系统进行一个梳理以及横向对比；第三部分会就国内外不同类型的操作系统的典型玩家展开详细的介绍。 1、汽车操作系统的定义、发展阶段与未来趋势 首先，我们先来对汽车操作系统本身进行一个详细的介绍。汽车操作系统其实是从传统的汽车电子演变而来的，所以我们也将从传统汽车电子切入。传统汽车电子产品可以分为两类，一类是汽车电子控制装置ECU；一类是车载电子设备IVI；ECU针对底盘、车身等，涉及汽车的安全和行驶性能，IVI针对仪表中控、导航等，更多地关注用户体验。随着汽车智能化的发展，它们延伸出了目前的汽车操作系统分类，一类是智能驾驶OS，涉及动力、底盘、车身域以及自动驾驶域，强调的是安全、实时和稳定；另一类是智能座舱OS，主要针对的就是座舱域，主要更强调的是生态与兼容；目前，大部分智能汽车OS架构里，两大OS独立运行，OS内核及嵌套软件、中间件、功能软件等都不相同，并且两者在一定程度上都有深度的功能化定制。 同样，根据《车用操作系统标准体系》我们又可以对车控OS进行细分，主要分为安全车控、智能驾驶和车载。安全车控面向动力系统、底盘系统和车身系统，需要最高的实时性、可靠性和安全性；智能驾驶负责自动驾驶的感知、规划、决策等，安全性与可靠性略低于安全车控。目前大家讲的汽车操作系统主要是基于车控下的自动驾驶操作系统以及车载操作系统。因此本次讲解也会着重这两块。 从发展阶段来看，首先，车控OS国外发展较早，已经有了一系列的标准化进程，国内则处于跟随状态，主要都是使用Autosar进行软件开发，如一汽、长安等主机厂；在车载操作系统方面，我们将其分为底层车载OS和非底层车载OS；目前底层的车载OS已经较为稳定了，主流的玩家就是Linux、QNX和安卓，在底层的基础上各厂商有进一步的改造，使非底层OS呈现出百花齐放的状态，这在后面会详细说明。 以上是根据功能进行的分类，从结构本身其实又可以分为狭义和广义。狭义角度主要就是指内核，即Linux、QNX；广义的操作系统加入了更多系统软件与功能软件，例如中间件及各类通用模块，它的边界在一步步扩大，而边界的扩大也意味着市场规模的扩大，因此世界范围内特别是中国，操作系统的增速处于很高水平。目前大家谈的市场空间其实是广义上的汽车操作系统。 在车载OS产业链中，操作系统整体位于最中心的位置。它的左边有各类的供应商，包括内容、服务供应商，以及导航、语音等细分应用；中心位置的操作系统包括底层操作系统、车机自身应用系统与第三方解决方案；右侧则会包括硬件集成的各类厂商，最后再传导到车企，目前我们所研究的就是中心的操作系统区域。 从市场规模的角度来看，全球广义的汽车OS市场规模在25、30年将分别达到362亿和469亿，CAGR分别为13.1%、9%；视角回到中国市场，从第三方的报告中我们可知，我国的车载OS市场规模在21年接近百亿，在25年有望达到395亿元，复合增速高达43%。同时得益于自动驾驶的发展，我国的车载操作系统前景广阔。 展望未来，我们认为车载OS存在4个比较明确的发展方向。第一点：现有底层操作系统仍将是主流，传统车企和新能源车企目前的底层OS，基本都是Linux,QNX和安卓三家，其他类似系统很难超越或追赶。同时，大多数OEM、供应商及互联网巨头以这三类系统作为系统内核，这更加剧了其他系统的市场化难度； 第二点：应用生态成为关键，卖车更多地以卖服务的形式开展； 第三，软硬件解耦已经成为大趋势，这也就意味着中间件的作用愈发强烈，它一方面可以解决数据传输存在的问题，另一方面也可以提升应用层软件开发的效率，所以在软硬解耦的大趋势下中间件的作用将愈发重要。中间件的经典设计标准是Autosar； 第四，目前汽车行业需要以个性化服务去提升产品竞争实力，例如更好的用户体验，或者是完备的应用，这也使得车企自研成为趋势。如今不论是传统车企或是新势力，还是互联网大厂或华为等，都在推出自己的操作系统产品。从车企角度来说，自研一方面可以充分利用开发者的生态优势，实现生态垄断；另一方面一旦发现问题即可通过OTA进行快速修正与升级，这将提升用户体验。 2、主流各类操作系统的梳理以及横向对比 根据对底层操作系统改造程度的不同，我们将车载操作系统分为基础操作系统、定制型操作系统和ROM型操作系统。其中超级汽车APP不是完整意义的汽车OS，但一般都将这四个一起比较。 对底层操作系统的不同程度改造也决定了这三类的核心玩家不尽相同。定制型系统改造最深，涉及对内核的改造，所以研发的成本也很昂贵，其中多数的参与厂商为国内外龙头车企，或者是研发实力强的互联网大厂；ROM型不涉及内核的修改，对应用层、框架层、服务层进行改造，在保留个性的同时开发难度较低，受到了大部分车企的青睐，目前几乎每家车企均有自家的ROM型操作系统，所以市场的竞争也更激烈；超级APP只改造应用层，更注重生态，所以目前多为互联网企业或APP的创始公司。 下面我们将四类操作系统及其国内外的典型玩家概括一下。从基础操作系统角度来看，它的格局很稳定，以QNX、Linux、安卓为主，国内目前没有典型的基础性操作系统；定制型由于本身开发难度也比较大，所以国外主要以谷歌，特斯拉、大众等头部车企或以自研作为自身特色的车企为主；国内则主要是大型科技企业或互联网大厂，典型的包括阿里巴巴（AliOS)、华为（鸿蒙OS）。ROM型操作系统目前是竞争最为激烈的领域，海外主要以各类主流车企为主，国内既有传统车企，也有造车新势力，也有第三方服务公司。处于百花齐放的状态；超级APP主要需要依赖生态，国外是以Apple（CarPlay）、Google（AA）作为绝对主导，国内则有小度车载（OS）、腾讯车联（TAI）、百度（CarLife）等这类具有互联网基因的厂商，他们通过绑定部分车企的形式占据了一席之地。 从与底层操作系统的适配上，我们可以看到国内外的偏好有所不同。国内Android生态环境较好且开发成本低，因此国内厂商偏好使用Android作为底层操作系统；定制型由于涉及内核修改，所以像阿里和华为等厂商都是采用“Linux宏内核+微内核”的模式；而国内ROM型基本均使用安卓作为底层操作系统，同时造车新势力和第三方服务商蓬勃发展。国外仍旧以QNX为主，定制型中，大众（VW.OS）围绕各种操作系统（QNX、Linux等）形成一个独特的架构，Google（AAOS）和特斯拉（Version）分别使用的是Android和Linux为底层操作系统；ROM型大多为传统的德系美系老牌车企，基本以QNX为底层。 三、国内外不同类型的操作系统的典型玩家 首先，底层操作系统主要以海外厂商为主，其车载操作系统OS分为QNX、LNX和安卓三大阵营，且格局比较稳定。QNX与Linux占比达到80%，包括安卓在内，这三家操作系统处于相对强势的状态。同时由于底层基础操作系统的研发是一个系统工程，开发难度大、开发周期较长，需要投入大量的人力、财力，因此基本没有企业会全新开发基础操作系统，所以市场不太存在新的玩家。从主流车企对车载OS的选择上来看，QNX由于其安全性优点是核心玩家。因为一台车通常分为三个域，分别为座舱域、自动驾驶域、车身控制域，目前来说每台汽车至少都会用到两个操作系统，如自动驾驶域以QNX为主，座舱域以Linux为主，车身控制域可能没有操作系统，无论是智能驾驶OS还是智能座舱OS，基本都会采用QNX+Linux或者是QNX+Android的组合方式。 接下来对这三个主要玩家进行介绍，首先是QNX。QNX成立于1980年，随后经历了4个时代，截止到目前发展出了4大业务板块，分别是CarOS、RobotOs、WeaponOS、CriticalTaskOS。可以看到，由于QNX主打安全、可靠、可信的特点，所以目前基本都应用在对安全性要求极高的业务领域。整体上QNX也是全球第一款通过了Level D的车载操作系统，符号车规级要求，被众多主机厂用在了仪表盘。所以QNX也就是安全的代名词。而 概括来讲，QNX主要有4大优点。除去前文所述的安全性，还有三个优点，分别是：第二点，QNX采用微内核，其可靠性比宏内核更高，像驱动程序、协议栈、文件系统、应用程序等都在微内核之内存受保护的安全的用户空间运行，组件之间能避免相互影响，在遇到故障时也能重启，不会造成崩溃；第三点，实时性强，目前车载操作系统特别是车控OS对实时性的要求很高，QNX在这里做的比其他两大阵营更好；第四点，其具有易操作性，Linux的开发者是可以快速上手的，QNX本身也拥有一套完整的生态体系，包括平台层、应用层等。基于以上的4个优点，在车载操作系统市场，QNX操作系统占据50％以上的市场份额；而在对安全要求极高的车控自动驾驶操作系统市场，QNX操作系统占据市场份额更是高达90％，几乎处于垄断地位。 其次是Linux。linux其实本身只是一个内核，大家会基于其进行开发，比较著名的Linux发行版就是红帽；同时，Linux在12年9月成立了AGL，是一个开源操作系统项目，目的就是为了加速开发和适配，特别是对汽车的连接方面。目前已经有过百家的成员单位，包括部分主流车企，这样的AGL也使得Linux生态更好。此外，除了免费开源的特点以外，Linux本身拥有广泛的硬件支持，几乎能在所有主流服务器运行。再者，Linux本身95%以上的代码都是c语言所写，也具备了c语言比较强的可移植性的优点。 最后再说安卓。安卓本身也是基于Linux内核搭建的，经过了多年的发展，目前迭代到了9.0版本。安卓整体上也有4个优点，分别是系统开源、Google的强大技术支持、丰富应用和跨平台特性。前三点主要还是基于安卓本身丰富的生态延伸出来的，这里强调其跨平台的特性。这主要是因为安卓本身是使用Java开发的，所以天然地继承了跨平台的优点，对应用开发者的友好程度也是最大的。 以上是三家的主要优点，这里我们也对缺点进行了罗列。QNX主要缺点是应用成本高。因为其需要授权费用，所以目前基本上只应用在较高端的车型，除了Apple，其他的就是宝马、奔驰、奥迪等高端型车企；Linux相比安卓和QNX输在了生态的完善性上，且开发周期相对最长，会有一个开发的劣势，所以其合作企业基本都是特斯拉、华为、阿里这种走自研路线的车企；而安卓主要是在安全性、稳定性上相对较弱，所以目前自动驾驶、仪表等安全性要求高的部件无法与其适配，合作的主要厂商除了谷歌之外，以国内厂商为主，主要是因为安卓的生态对国内企业而言更为友好。 从未来趋势角度来说，早期QNX由于其安全性最强，占据了一个绝对的主导地位，2016年市场份额排名第一，为51%。但随着汽车新四化的发展，生态的重要性逐步提升，给了拥有更多受众群体和更完善的开发生态的操作系统如linux和安卓以提升的空间。第三方预测，到2023年安卓与linux会实现反超，实现53%的市场份额，而QNX8的市场份额仅为44%。 接下来我们会梳理一下非底层操作系统国内外的核心玩家，首先先介绍海外。定制型操作系统主要是大众、谷歌和特斯拉，ROM型主要是老牌车企，超级APP则是Carplay和谷歌AA。 首先是大众，大众是比较强调自研的车企。2018年大众开始开发一种名“VW.OS”的操作系统，该系统从2020年起在大众品牌的电动汽车上推出，预计2025年所有新车型均在该软件上运行。VW.OS是比较独立的系统，围绕了各类主流底层OS而形成了比较独特的架构，并不单一依赖QNX或Linux。 其次是Google的AA.OS。2014年Google宣布布局汽车并在当年发布应用程序Android Auto，该程序的主要功能是将手机的消息、通话、媒体、导航等应用程序投射到互联的车机上。2019年，谷歌发布Android Automotive OS，这是一款可直接运行在汽车 IVI 系统上的开源操作系统。AAOS整体的优势在于用户习惯的顺畅迁移、Google强大的生态以及相对较低的开发成本。典型的搭载AAOS的车企包括沃尔沃，其中极星Polestar2深度搭载了定制版AAOS，以内置很多方面的谷歌服务为主要特点。 第三个公司是特斯拉，特斯拉的version是基于Linux4.4开发的，目前是支持IVI和ADAS。整体来说，特斯拉的操作系统比较独立，这主要是因为作为软件服务收费的基石的OTA功能。以上是定制型的三个典型案例。 ROM型的玩家主要就是各类的传统车企，由于目前还是传统老牌车企为主，所以这里提及的操作系统主要是指座舱操作系统。以宝马和奔驰为例。宝马的iDrive起源于2001年，早期是基于Windows CE开发的，在2008年的3.0版本上底层系统替换成了QNX。目前iDrive已迭代至8.0的版本，增加了很多交互的功能；奔驰在2018年发布第一代MBUX，相比与原先的COMAND进行了触控交互和语音系统的全面升级，同时奔驰也是坚持自研，2020年，奔驰宣布将自研整车操作系统MB.OS，计划2024年准备就绪，在2025年推出的基于MMA平台的电动车型上搭载。它并不是简单的车载娱乐系统，也不是单一的智能驾驶系统，而是整车操作系统。整车OS是大家认为的OS最终形态，只是现阶段更加聚焦座舱和智驾，而且他们本身的边界也在变得模糊。 从超级APP的角度来看，海外基本就是Carplay和auto android的天下。Carplay自2014年兴起，是苹果基于QNX底层OS开发的车载系统，依靠强大的IOS用户积累，目前其已经成绝对的主流车载系统；同时Apple自身的生态也可以助力carplay去绑定用户粘性，之前有这样一个数据，79%的美国消费者会选择拥有carplay的汽车，所以二者相辅相成。Android当然也没有落后，2015年安卓auto正式发布。由于安卓本身的生态、开放程度更高，从而也吸引了一大批车企与谷歌形成OAA联盟。二者形成不分伯仲的状态。 再回到国内，我国的汽车OS格局相对还未确定，也已初具雏形。定制型操作系统方面，基本是以Alios和鸿蒙OS为主，部分车企会在基于Alios有一些定制的开发，例如上汽的斑马等。而ROM型操作系统就包括各类的传统车企、造车新势力、第三方服务等；超级APP角度则是以小度车载等有互联网大厂背景的公司为主。 格局形成的原因在于：传统车企由于入局较晚，部分车企会选择与互联网企业合作的形式定制专属OS、打造整体生态，并接入各类车联网服务，例如上汽的斑马就是基于Alios去做的。而互联网企业更多的是依托自己的软件开发、自带生态、充足的研发资金等优势都着力自研或投资操作系统，通过选择自己的长处去切入市场，例如腾讯会通过自身生态切入市场；造车新势力则基本是基于Android进行汽车操作系统开发。 首先来说定制型。其主要包括Alios和鸿蒙OS。Alios是阿里巴巴基于Linux内核建设的新一代操作系统，目前更新到2.0版本，相较于之前在感知、交互等5个领域取得了突破。此外，阿里在去年的云栖大会上发布了自研AliOS智能驾驶系统内核，往后阿里自研的道路仍非常坚定。合作伙伴如上汽的斑马智行也是基于Alios推出了智能汽车解决方案，合作品牌包括上汽的部分车型以及福特等，双方处于相互绑定的状态。华为则是专注自己研发，并在2020年8月发布了三大鸿蒙车载OS系统，包括智能座舱、智能车控、智能驾驶，覆盖了操作系统的所有领域。所以我们认为其整体布局相对而言更完善，也会专注实现类似跨终端的无感的互联。 以上是定制型，ROM型则主要包括造车新势力，即蔚来、小鹏、理想三家。国内的OS主要是智能座舱与智能驾驶的结合，所以蔚来的NIO OS包括智能互联、自动辅助驾驶以及数字座舱。小鹏的Xmart OS、理想的Li OS也是包括了智能座舱与自动化驾驶，这是与国外有区别的。在底层操作系统的选择上，二者路径相同，即仪表盘类的安全性要求高的运行QNX系统，中控大屏这种注重用户体验的运行Android系统。同时我们也列出了ROM的一个第三方服务厂商——梧桐车联。梧桐车联在2020年推出Tinnove 3.0的解决方案，正式向全行业提供操作系统技术底座，初具雏形的4.0则是专为大算力座舱平台提供研发，从而切入细分领域。 超级APP主要是3家，小度依靠自身的人工智能技术提供精准的智能服务，例如人脸识别、人脸登录&个性化刷脸支付、疲劳监测、AR导航、汽车信息安全等。腾讯车联则更加注重的是驾驶体验，在车端，推出智能座舱、智驾地图、高精地图、智能场景引擎、车载小场景等产品及能力，同时与车企合作进行生态的建立。百度的Carlife更多的是类似于Carplay的角色，实现手机内容的投放等，相比前两家，Carlife的优势在于可以与三大底层OS即QNX、Linux、Android适配。 所以总结来看，目前车企的选择主要包含4类，第一类是在安卓的系统上进行改造，代表是造车新势力，如蔚来、小鹏、理想等；第二类是国产定制型OS，例如在Alios/鸿蒙OS的基础上开发，主要是传统车企，如长安、北汽等；第三类是与互联网公司合作，根据车型来定制，包括哪吒、极狐等，最后一类是搭载超级APP，目前各类车企都有，包括威马、吉利等。所以整体上可以看到目前国内操作系统市场处于一个百花齐放的状态，很多细分赛道也有很多玩家在里面，共享行业的成长。 以上就是我们今天分享的全部内容，再来回顾一下，首先介绍了汽车操作系统的概念，结论就是随着智能化的演进汽车OS将越发重要，伴随边界的扩充，其成长空间、市场规模广阔。随后根据底层改造的不同分为了基础、定制、ROM和超级APP，各自也会有一些有劣势，国内外也走的是不同的路径，。最后就各领域的典型玩家进行了一个简单的介绍，国外主要以QNX为主，国内以Anroid为主且在ROM型这边呈现百花齐放的状态，我们也期待着市场格局的进一步确立。 合规声明：本文节选自国君计算机团队行业沙龙纪要，如需纪要全文请后台留言。 - end - 欢迎加入产业交流群！ 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