汽车电动化智能化变革正推动汽车操作系统快速发展迭代。当前,在智能网联新能源汽车快速发展推动下,我国汽车操作系统发展步伐加快,但关键核心技术仍存在短板弱项。要完善政策措施,充分发挥好政府和市场作用,集中力量推进汽车操作系统关键核心技术突破和产业化应用,为巩固和扩大我国智能网联新能源汽车发展优势提供支撑。
01
汽车操作系统一般指汽车电子系统中的基础软件,具有支撑车辆控制和智能技术应用等功能,主要分为车控操作系统、车载操作系统、智能驾驶操作系统等。在电动智能时代,动力电池是汽车的“心脏”,操作系统与芯片共同构成汽车的“大脑”。
与电脑、手机等消费电子相比,汽车操作系统具有安全可靠性高、软硬件一体化程度高、与整车技术关联性强等特点。传统汽车时代,车辆控制主要由独立的电子控制单元ECU完成,随着电动化智能化发展,汽车操作系统技术快速发展迭代。一是由分散控制向集中控制转变,传统汽车由上百个控制单元分别控制不同的系统,智能汽车采用新型电子电气架构,对3—5个域集中控制并进一步向中央控制演进。二是由嵌入软件向独立系统转变,操作系统从控制单元中的嵌入式软件,通过与底层硬件解耦,分离为独立的操作系统,支撑底层硬件控制和上层应用软件运行。三是由简单功能向复杂功能转变,操作系统从控制汽车动力、底盘等基本功能,发展为支撑智能驾驶、人机交互等复杂功能,对操作系统架构、性能和芯片算力提出更高要求。
近年来,汽车企业越来越重视发展汽车操作系统,跨国车企加大软件投入,联合关键部件供应商加强操作系统产业布局。一是在面向车辆运行底层控制的车控操作系统领域,2003年大众、丰田、博世、大陆等9家跨国汽车公司成立汽车开放系统架构联盟AUTOSAR,制定了汽车操作系统国际标准,得到了广泛应用。VECTOR、博世、大陆等三家公司基于AUTOSAR标准开发的车控操作系统占全球市场份额约90%。AUTOSAR在车控操作系统基础上,推出了智能驾驶操作系统标准AP AUTOSAR,也在加快推广。二是在面向车内信息娱乐服务的车载操作系统领域,产品主要基于QNX、安卓和Linux等底层系统架构开发,与智能手机操作系统相似。大众、丰田、福特等跨国汽车企业主要基于闭源的QNX系统开发,比亚迪、蔚来等国内汽车企业基于开源的安卓系统开发,特斯拉、华为、斑马等科技企业自主研发了车载操作系统。三是在面向汽车智能驾驶功能的智能驾驶操作系统领域,近年来汽车电动化技术日趋成熟,而智能化技术方兴未艾,智能汽车将成为未来产业发展的重要驱动力和竞争主战场。智能驾驶操作系统对芯片算力和系统实时性、安全性均有很高要求,目前总体处于起步阶段,尚未有满足自动驾驶要求的成熟技术产品。
02
全球汽车产业电动化智能化变革加速演进,我国抢抓机遇初步建立新能源汽车发展优势,智能化技术应用较为领先,为发展汽车操作系统创造了有利条件,同时也存在关键核心技术受制于人等短板,产业发展存在的安全风险不容忽视。
一是支持政策体系初步形成。近年来,国务院及有关部门制定出台相关政策文件,初步形成了支持汽车操作系统发展的政策体系。《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》指出,坚持软硬协同攻关,集中开发汽车操作系统,加快产品迭代和产业化应用。《智能汽车创新发展战略》提出,构建中国标准智能汽车技术创新、产业生态等六大体系,推进智能操作系统研发与产业化。有关部门制定出台了智能汽车产品准入、道路测试、通信网络、车路协同等支持政策,优化了智能汽车发展环境。目前,全国已有10多个城市积极开展自动驾驶汽车商业化试运营,为汽车操作系统开发和测试创造了条件。
二是新能源汽车发展总体领先。我国新能源汽车产业规模位居世界第一,新能源汽车年产销量、保有量均超过全球一半。我国新能源汽车普遍采用集中式新型电子电气架构,产品智能化水平提高,软硬件搭载量大幅提升,为汽车操作系统的开发和应用提供了平台。同时,智能化技术成为新能源汽车市场的重要驱动力,在今年销售的我国新能源汽车销量中,搭载L2级及以上组合辅助驾驶功能的车型占比超过65%,为汽车操作系统发展提供了市场空间。
三是国内汽车操作系统发展步伐加快。我国企业加快汽车操作系统发展布局,中电科普华软件、东软睿驰等企业自主研发了符合国际标准的车控操作系统,斑马、华为、比亚迪、蔚来等企业开发的车载操作系统实现规模化应用,华为、国汽智控、地平线等企业开发的智能驾驶操作系统实现装车应用。上汽、一汽、长安、奇瑞等整车企业与软件企业加强合作,积极开展汽车操作系统架构设计、开发验证、示范应用。
四是智能汽车产业体系初步形成。我国坚持车、路、网、云协同的智能汽车发展路线,积极培育跨界融合的产业体系。在国家政策的支持和引导下,国内整车、零部件企业与电子、软件等企业加强协同合作,骨干企业联合建立了国家智能网联汽车创新中心,发起设立了中汽创智发展平台,建设了一批智能汽车测试认证基地。中国汽车工业协会成立了由整车、零部件、电子信息等企业参加的软件分会。从全球看,我国智能汽车产业体系较为完备,为产业发展奠定了良好基础。
一是产业基础比较薄弱。汽车芯片进口依存度较高,操作系统内核主要依靠Linux、QNX等国外产品,美国三大EDA软件企业占据全球约70%、我国90%市场份额,开发测试工具链主要依靠美国企业供应,国内自主保障能力差距较大。二是标准认证体系由国外主导。国外企业凭借传统汽车发展优势,建立成熟的车控操作系统标准体系,AUTOSAR成为全球主流汽车厂商的首选标准,具有较高的技术和市场壁垒,汽车操作系统认证主要依靠德国莱茵等第三方机构。三是发展合力尚未形成。我国发展汽车操作系统时间短、尚未形成领军企业,由于整车企业相互竞争、整车与操作系统企业利益博弈等原因,骨干企业之间联合开发难度大。四是产业发展存在安全风险。功能安全方面,技术不成熟或存在功能缺陷的汽车操作系统会影响车辆行驶安全;数据安全方面,汽车操作系统内核、工具链、认证等依靠国外,存在数据信息泄露以及极端情况下车辆被恶意控制等风险;产业安全方面,跨国公司在智能驾驶芯片和操作系统方面具有一定优势,如被其率先抢占市场,我国存在丧失产业发展主导权和关键技术控制力的风险。
我国汽车操作系统发展处于重要机遇期和窗口期,社会主义市场经济制度优势、国内超大规模市场优势、新能源汽车产业发展优势为我国发展汽车操作系统创造了有利条件,总体上机遇大于挑战。
03
自主可控、安全可靠的汽车操作系统是我国智能网联新能源汽车发展的重要保障。有关部门应加强顶层设计,完善政策措施,与行业企业和研究机构一道,针对三类汽车操作系统分类施策,集中力量突破关键核心技术,大力推动装车应用,构建自主、开放、安全的产业体系和生态,为巩固和扩大我国智能网联新能源汽车发展优势提供支撑。
有关部门和行业企业要认真落实《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》《智能汽车创新发展战略》,加强整车电子电气架构、汽车操作系统、汽车芯片、车联网等领域协同,统筹谋划汽车操作系统技术路线和系统架构,引导跨领域跨行业深度融合,共同打造汽车操作系统中国标准和中国方案。综合考虑产业发展现状和发展需要,尽快明确三类汽车操作系统发展目标,重点推动车控操作系统自主替代、构建车载操作系统自主应用生态、推进智能驾驶操作系统自主技术产品开发和装车应用。
软件企业要强化与国内芯片协同创新,加强国产芯片与操作系统适配,加快推动车控操作系统从非核心部件到核心部件的量产应用。整车企业要联合软件企业丰富车载操作系统产品功能和软件搭载能力,满足智能座舱、人机交互等发展需要。软件企业要强化与整车企业需求的适配,加大研发投入,提升不同场景下智能驾驶操作系统的产品性能,前瞻布局高级别自动驾驶,抢占智能汽车发展制高点。有关部门要支持行业领军企业和科研院所,加大国产操作系统内核技术研发,从底层解决汽车操作系统受制于人问题。
整车、零部件、软件、芯片等企业要加强产业链上下游合作,加强产学研用协同创新,开发开源的汽车操作系统,促进共建、共用、共享。有关部门可研究鼓励整车企业使用自主汽车操作系统的支持引导政策,开发推广适合我国应用场景的汽车操作系统和应用软件,大力推动装车应用和迭代升级。企业可开展商业运营模式创新,探索构建整车企业、零部件企业、基础软件企业、芯片企业、应用软件企业、网络运营服务商等广泛参与的合作共赢的应用推广体系。
有关部门和行业机构要加快制定汽车操作系统标准规范,提升在国际标准体系中的话语权,推动中国标准成为国际标准。支持国内企业加快研发汽车操作系统开发测试工具,提升开发、测试、验证、仿真等技术能力。支持国内认证机构加强汽车操作系统认证能力建设,推动国内认证机构结果采信和国内外认证机构结果互认。高校、研究机构等要持续加大汽车操作系统领域相关专业设置,强化与整车、基础软件等企业合作,加强汽车操作系统有关人才培养。