智能汽车操作系统深度研究
汽车资讯
日期:2021-11-26 00:35

报告摘要


智能汽车数字底座需具备开放性、安全性和低延时性三大重要特征


1)开放性:车机OS为信息娱乐服务、车内人机交互、多源信息融合提供平台,因此其底层系统应具备开源开放的特性,为用户提供集“工作-娱乐-生活”的丰富应用;2)安全性:车机OS为座舱软硬件提供运行环境需提高其信息安全防护性,以及稳定的、高度安全的管理保障;3)低延时性:座舱域ADAS功能搭配感知传感器每小时可产生tb级别的数据,需要极为迅捷的响应速度,要求底层系统具有低延时能力。


鸿蒙车机操作系统能够解决智能汽车软件“开放性和安全性”之间矛盾


智能座舱域中,以“开源鸿蒙”为基础的鸿蒙车机OS,其“多内核结构”设计可以有效解决车机天然存在的“开放性和安全性”之间矛盾。在安全性层面:鸿蒙自研的微内核架构,可以形成对应用安全有效的分层管制。在开放性层面:鸿蒙车机OS通过采用自研的确定时延引擎技术,相比Linux车机OS,可实现25.7%的响应时延下降和55.6%的时延波动率下降,实现对ADAS功能低时延和确定时延要求的完美契合。

鸿蒙车机操作系统已经有清晰的盈利模式


1)接口调用/认证收入;2)应用商城:具体可分为“应用分成”和车机HMS下“联动应用”收入;3)系统授权费收入:HMS服务参考GMS模式,在车机生态成熟后预计将对标手机操作系统,向车端主机厂收取相应的授权费,规模测算将同样基于量价逻辑。4)广告费用:自研车载App的广告投放收入和广告服务商制作费用抽成,预计将成为其营收贡献的重要组成部分。

投资建议
我们坚定看好智能汽车产业链与鸿蒙车机系统所带来的投资机会,智能汽车产业链中建议继续重点关注:德赛西威、四维图新、中科创达、均胜电子(鸿蒙车机OS合作伙伴)、锐明技术、鸿泉物联、千方科技、道通科技等。


风险提示
自动驾驶技术发展低于预期;竞争者加速涌入导致行业竞争加剧;芯片短缺影响;政策推进不及预期;鸿蒙系统推进不及预期。


盈利预测与财务指标


1   车机生态下的“星辰大海
作为移动互联网浪潮下划时代的产物,智能手机和智能汽车的应用生态均沿袭着“互联时代-智能时代-AIoT时代”的发展路径。其中,智能手机以办公应用为切入点,通过架构的升级赋予了操作系统承载更多应用的能力,从而实现其生态边界向多终端联动下的“场景性工具”延伸;智能汽车则延续了手机生态的演化路径,并创新性地将智能手机作为“应用钥匙”,率先为其打开流量入口,奠定了车机初期的生态。同时,伴随着自动驾驶能力的成熟,智能座舱域将与自动驾驶域实现联动,以调用、集成ADAS的能力,从而扩大其使用场景的范围,并在此基础上联动手机、家电、可穿戴设备等多种智能终端,驱动车机生态从“手机-汽车”移动互联向“汽车-AIoT”万物互联转变。


回溯智能手机与智能汽车生态的演化路径,其背后的核心逻辑皆遵循着“需求的挖掘-架构的变革-生态的延展”链条,以赋予用户在消费价值上的升维。
用户需求作为产品价值的第一要义,是驱动应用生态形成的基础。智能手机以用户的办公需求为出发点,依靠着PC应用程序的思维底座,构建了初期的应用生态;对于智能汽车而言,由于其屏幕的革新,车载应用的需求获得井喷,使得车机率先选择以移动应用的联动为出发点,通过座舱与移动端的互联,以接入丰富的手机应用,并通过投屏方式使得其应用能够在移动端与车端之间切换,从而奠定了车机初期的“移动生态”。
终端架构的变革使得应用生态锦上添花,从而持续为用户带来消费价值的升维。在“互联时代”中,尽管手机和汽车均展现了其应用生态的雏形,但仍无法根据用户需求的变化打造出与各自终端相适配的“精准生态”。在此背景下,架构的全面升级,推动了智能手机、智能汽车从功能性产品向智能化终端的代际突破,使其产品的价值重心从硬件转移至软件层面,并通过用户数据的反馈+OTA 技术的完善,实现了功能的快速迭代,为用户持续地创造消费价值。值得注意的是,操作系统作为硬件底座与上层应用的关键接口,具备了管理、控制软硬件资源的能力,而对其进行定制化的改造则是打造终端专属生态关键一步。
 
在用户需求与架构升级的双重驱动下,产品生态边界得以延伸,其生态属性也再次重塑。智能手机通过OTA技术提升其终端性能,使其具备了承载更多应用的能力,而应用的丰富也驱动着手机生态边界的不断拓展,最终成为万能的“场景性工具”;区别于智能手机,智能汽车依托OTA能力,更聚焦于其娱乐功能与ADAS能力的联动,以解除汽车仅作为移动工具的桎梏,并与手机、家电、可穿戴设备等AIoT终端互联,使之成为真正的“移动的第三空间”。

1.1   手机生态:万能的“场景性工具”
“互联时代”,智能手机率先颠覆了传统功能机以物理按键为枢纽的交互方式,创新性地将电子屏幕作为媒介,延伸PC端的办公功能,并赋予用户从“桌面办公”切换至“移动办公”的能力;“智能时代”,智能手机则完美复刻了PC端的软件体系,使得手机功能能以应用程序的形式存在,从最初的通信等基础功能,拓展至娱乐、社交等多样化应用;“AIoT时代”,智能手机又与家电、可穿戴设备等智能终端契合联通,实现了移动端应用生态与办公、出行、家居等场景间的无缝衔接,使之成为万能的“场景性工具”。


具体来看,“互联时代”的手机颠覆了单一的通信功能,移动应用生态的雏形诞生。在外观设计上,手机的革新率先以硬件屏幕为攻破点,通过扩大其外观屏幕以增强用户的可阅读性;在内在系统上,其完美复制了PC端应用的呈现方式,将内容延伸至办公场景,实现了PC端与移动端之间的互联。此时,手机除了原有电话、短信等功能外,还具备了阅读文件、收发邮件、发送传真及编写备忘录的办公能力。以首款智能手机Simon Personal Communicator为例(1992年,IBM),其率先采用了便携式的触摸屏技术,并将移动电话的通话功能与掌上电脑 PDA能力实现有效结合,使其除了拨打、接听电话,以及实现了通讯录、计算器、闹钟等少数基础应用之外,还具备了邮件、传真等简单的办公功能。


手机架构的升级突破了原有功能的界限,使其跃升至应用生态下的“智能时代”。虽然在“互联时代”中,手机复刻了PC端的应用,使其具备了基本的通讯和办公功能,但落后的软硬件架构仍无法满足用户在多场景下需求的变化。因此,手机架构进一步升级,其中硬件架构从“基带处理器+应用处理器”架构向“多处理器内核系统”架构进化,软件架构则复刻了 PC 的软件体系,使得各类应用包括最基本的窗口管理器均能以应用程序的形式存在。全新的架构不仅降低了手机软硬件设计的复杂性,也提高了应用功能的可扩展性,驱动手机属性从单一的功能性产品升级为智能化的移动终端。值得注意的是,操作系统作为对内驱动应用软件的核心引擎,对外提供承接“开发者-用户-终端”交互渠道的枢纽,其成为了拓宽应用生态边界不可替代的关键。


与真实场景互联,打造“AIoT时代”下的无边界终端。除了提供个性化生活、娱乐和消费服务外,我们认为,智能手机终局下的“精准生态”将跨越物理极限,并与家居、汽车以及可穿戴设备等AIoT终端实现组合搭载,以完成与真实生活场景的连接及共享,使其不仅获得流畅的全场景体验,也解决了“差异化”智能终端间体验割裂的问题,彻底打破时间、空间的限制,从而改变手机仅作为线上应用载体的属性,使其成为真正的“场景性工具”。


1.2   车机生态:“移动第三空间”的跃进
智能汽车是继智能手机后人类工业史上又一伟大的“升维”攻坚战,其同样也经历了从“互联时代-智能时代-AIoT时代”的转变。但我们在此强调,车机生态绝不仅是手机生态的范式转移,而是在此基础上延展了ADAS的能力,以扩展其使用场景的范围,并与多种AIoT终端实现联动,使之成为真正意义上的“移动的第三空间”。


屏幕的革新带来人车交互的全新体验,催化“互联时代”移动端应用向车端迁移。智能手机触控模式的诞生,改变了传统以按键为枢纽的交互习惯,并赋予了汽车设计厂商足够的灵感,率先对汽车座舱内的屏幕进行革新,以延续手机多点触控的操作模式,并将影音娱乐、导航地图等功能汇集于中控大屏中,使汽车具备了与手机互联的基础条件。同时,移动端应用市场的“红海”化,也致使大量应用开发商将汽车作为全新的生态入口,开始搭建车端“生态营地”,进入移动端与车端的“互联时代”。此时,用户通过投屏的方式,即能同步使用导航、视频、音乐、社交APP等移动应用,但由于车端采用手机原装数据线等物理互联方式,直接将手机应用APP“蛮横”植入,导致移动端的应用与汽车属性无法形成良好匹配,仅能提供导航、影音等简单应用,致使用户体验感较差。


架构的革新驱动汽车属性蜕变,车机生态迈入“智能时代”。尽管汽车在“互联时代”中复刻了移动端的应用,使得车机生态初具雏形,但落后的软硬件架构仍然制约着车机生态的发展。因此,整车架构开启“分布式-(跨)域集中-中央计算平台”的升级迭代,在此背景下,OTA技术应运而生,有效推动了汽车属性从功能性产品向智能化终端的蜕变。其中操作系统作为负责“控制与管理”软硬件资源的核心基础,是突破“互联”车机生态瓶颈的关键,而主机厂与开发商也纷纷选择“转身”切入前装市场,针对车机系统进行定制化的“改造与填充”,构建属于汽车的“生态王国”。

             
“横纵联盟”贯穿全场景应用生态,打造“AIoT时代”下车机的“骇客帝国”。横向来看,车机将不再局限于与手机端的连接,而是将“互联”的枝蔓伸向路端、家电、可穿戴设备等AIoT终端,以实现“个性化、集成化”的生活、工作、娱乐服务的输出,并改变了车机仅作为应用载体的属性,使其成为在多终端互联下的“功能集成者”。同时,在“AIoT时代”共用统一终端的基础上,“数据”成为核心桥梁,打破了时间、空间的限制,打通线上、线下的边界,实现了多终端、全场景的无缝切换。在2019年CES展览上,奥迪展示了其与Holoride合作开发的车载VR虚拟现实娱乐技术,该技术将VR系统与车辆动态数据结合,深度嵌入视频、游戏等内容,并通过传感器与游戏数据打通,届时车辆的移动路况都将被实时同步并映射到虚拟体验空间中。即,当后排乘客戴上VR眼镜进行游戏时,随着车辆行驶路线和路况的变化,VR眼镜中的游戏场景也会随之变化。


纵向来看,“座舱内部融合”与“ADAS联动”缔造了车机完整的“纵向生态”。智能座舱作为用户最直接的交互触点,其集成了液晶仪表、中控屏幕、HUD和后座娱乐等多终端及系统,但传统座舱功能布局的碎片化导致人车间“无缝交流”存在障碍。因此,智能座舱率先进行了“多屏化融合、多系统融合”,以带来更为智能的交互体验。同时,基于汽车架构的迭代,智能座舱也将“触角”延展至ADAS功能中,即借助感知层的摄像头、雷达等传感器来获取车况、路况等全方位信息,并载基于座舱控制器下进行环境建模以及决策判断,同时将数据信息以及指令集,与车载应用、交互进行联动,以最终实现“决策与应用”的统一执行。此时,智能座舱基于“车机应用与ADAS功能”的融合,赋予了用户依靠车机实现“多个应用一次交互,多个内容一次呈现”的流畅体验。举例来说,根据比亚迪汽车智慧生态研究院院长舒酉星的介绍,目前开发者正在开发的“车内人工智能保镖系统”,一旦乘客或者司机感觉到车内不安全亦或不舒服,在车上呼救,车机将会结合语音和图像识别做出判断,智能汽车将自主控制灯光喇叭等,进入求救模式。


2   生态内核攻坚战
2.1   手机生态启示录:操作系统被重新定义
操作系统是智能手机生态的核心。在前章中,我们重点分析了智能手机的生态迭代遵循着“需求的挖掘-架构的变革-生态的延展”这一演化路径,而在此过程中,操作系统作为关键中枢,在终端设备内外两个维度,均展现出极强的不可替代性:对内,负责终端软硬件资源管理;对外,则以“交互”为纽带承接着“开发者-用户-终端”的生态链条。


对内,操作系统充当着软件应用的“引擎”,实现了终端软硬件资源的全面管控。应用软件的运行离不开芯片、内存等硬件资源的支持,但由于其无法直接向硬件下达调动指令,需要通过操作系统作为“中间媒介”来响应需求,以对接、调动相关硬件资源,这使得操作系统成为了软件运行的直接“引擎”。此外,操作系统还负责协调管理全部软件进程和硬件资源,解决进程同步、死锁等问题,当多个软件程序面临“竞争冲突”,操作系统将决定算力、存储、I/O接口等资源的分配次序,以保证终端在其协调、管理下有序运行。

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