零束科技&中國移動研究院：2023年車載模組技術發展白皮書（27頁）.pdf

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1、 車載模組技術發展白皮書 （2023年）中國移動通信研究院 前 言 車聯網是信息通信行業與汽車、道路運輸等傳統行業融合發展的典型應用，是當前全球創新和未來發展的熱點。中國移動一直積極與產業各方攜手創新、開放合作，大力推動車聯網發展。車載模組是車聯網業務的重要載體。本白皮書結合車聯網產業發展現狀及趨勢，深入分析車載模組的技術發展趨勢，以期為車載模組產業發展提供參考。本白皮書的版權歸中國移動所有，未經授權，任何單位或個人不得復制或拷貝本建議之部分或全部內容。中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）目 錄 1 概述.1 1.1 發展現狀.1 1.2 發展趨勢.2 2 應用場景.3 2.1 數據傳

2、輸類場景.3 2.1.1 車輛數據采集.3 2.1.2 OTA升級.4 2.2 智能座艙類場景.4 2.2.1 超高清視頻場景.4 2.2.2 沉浸式場景.5 2.3 智能駕駛類場景.5 2.3.1 出行服務類場景.6 2.3.2 交通管理類場景.6 2.3.3 安全預警類場景.6 2.3.4 監控遙控類場景.7 2.3.5 協作通行類場景.7 3 關鍵技術和能力.8 3.1 通信技術.8 3.1.1 Uu蜂窩通信技術.8 3.1.2 PC5直連通信技術.8 3.1.3 網絡質量保障.9 3.1.4 通信安全.9 3.2 業務能力.10 3.2.1 計算能力.10 3.2.2 定位能力.11

3、3.2.3 雙機互聯.12 3.3 硬件接口.12 中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）3.4 軟件架構.13 3.4.1 操作系統.13 3.4.2 虛擬化技術.14 3.4.3 中間件.15 4 測試認證.15 5 總結與展望.16 縮略語列表.18 參考文獻.20 參編單位及人員.22 中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）1 1 概述 車載模組是將芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，并提供標準接口的功能模塊。車載模組作為汽車的關鍵底層硬件之一，是連接智能網聯汽車感知層與應用層的關鍵環節。近年來，隨著車聯網行業的快速發展，智能網聯汽車滲透率快速增長，車載模組需求加速

4、釋放，市場規模迅速上升。在汽車EEA（電子電氣架構）升級和芯片技術進步的驅動下，車載模組由原來的單一通信模組，向智能化、融合化發展，以滿足車聯網數據傳輸、智能座艙、智能駕駛等應用需求。1.1 發展現狀 車聯網是實現智能網聯汽車、智能交通系統的核心技術之一。當前，車聯網行業加速發展，智能網聯汽車滲透率快速增長。據中國汽車工業協會數據，2022年，中國汽車產銷量分別為2702.1萬輛和2686.4萬輛，其中新增網聯汽車超1600萬臺，網聯率超60%。圖圖 2-1 中國汽車銷量及網聯率情況預測中國汽車銷量及網聯率情況預測 智能網聯汽車的發展，推動車載模組需求加速釋放，市場快速增長。據中信證券統計數據

5、，全球前裝車載蜂窩通信模組市場規模，2021年約為98億元，2025年將達到293億元；中國前裝車載蜂窩通信模組市場規模，2021年約為34億元，2025年將達到153億元。2022年起，5G車載模組成為了車載蜂窩通信市場增長的主要驅動力。中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）2 圖圖 2-2 中國及全球車載模組市場規模（億元）中國及全球車載模組市場規模（億元）在產業方面，國際車載模組廠商起步早，曾經占據全球車載模組市場的主導地位。近年來，國內模組廠商快速崛起，技術實力不斷提升，市場份額持續擴大。移遠、廣和通、高新興、美格智能、芯訊通、中信科智聯、中興通訊、阿爾卑斯阿爾派等模組廠商結合自

6、身優勢，匹配不同業務需求，陸續推出車載通信模組、車載智能模組，逐漸被汽車企業選擇。車載模組市場分為前裝市場和后裝市場。前裝市場中，自2020年開始，基于Uu和PC5通信技術的量產車型陸續推出，以支持智能駕駛、智能座艙等應用。從通信模式上看，雖然4G車載模組仍是車企選擇的主流，但其目前主要應用于中低端車型；自2020年起5G車載模組逐漸起量，市場份額有望持續提升。后裝市場方面，基于Uu車載模組的智能后視鏡等后裝車載產品，可支持地圖、導航、紅綠燈信息推送、交通事件提醒等車聯網應用，有效提高了車聯網的滲透率。1.2 發展趨勢 伴隨汽車電動化、網聯化、智能化的發展，汽車電子電氣架構由分布式向域集中甚至

7、高度集成的整車集中式架構演進，智能駕駛、座艙、車身等功能域呈現計算平臺融合的發展趨勢。作為車載平臺核心之一的車載模組，正逐步向融合化、智能化方向演進，逐漸出現車載通信模組、車載智能模組、車載全能模組等形態，以滿足汽車行業的不同需求。車載通信模組主要提供通信連接服務，可應用于T-Box、V-Box、車載網關、中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）3 OBU、OBD等車載終端。車載智能模組，除具備基本通信能力外，還集成了主控芯片和存儲等單元，支持Android、Linux等操作系統，擁有較強大的處理能力、計算能力和豐富的接口，具備高分辨率顯示屏驅動、攝像頭驅動等娛樂中控一體化能力，可支持多屏

8、異顯、車機互聯、沉浸式導航等應用。車載全能模組，主要面向未來的域集中、整車集中式EE架構，基于多SoC甚至單SoC芯片方案，進一步提升車載模組的處理能力及計算能力，具備支持智能網聯汽車數據的感知、通信、計算等全方位能力，實現智能座艙和智能駕駛等一體化應用。2 應用場景 當前，智能化和電動化顛覆了汽車的固有形態，網聯化則幫助汽車獲得交通信息，更好地融入交通系統。汽車的變革衍生出車載娛樂、智能駕駛等新的應用場景。按照服務對象和服務內容的不同，我們將智能網聯汽車應用場景分為面向車企的數據傳輸類場景，以及面向個人的智能座艙類和智能駕駛類場景。三類場景對車載模組的通信、算力、安全、定位等需求各有不同。2

9、.1 數據傳輸類場景 2.1.1 車輛數據采集 智能網聯汽車數據包含車輛的狀態信息、用戶行為以及各種應用場景相關的特征數據，這些特征數據從車輛采集后上傳至云端，以便由汽車企業為用戶提供車輛狀態檢測、監測、故障分析等服務；同時隨著高級別自動駕駛車輛的出現，更多脫敏數據（如服務接口數據、結構化數據、非結構化傳感器原始數據等）有望被采集，用作大數據分析、自動駕駛功能訓練等用途。車輛數據采集的能力需求如表 2-1所示。表表 2-1 汽車數據采集的能力需求汽車數據采集的能力需求 業務應用 主要場景 端到端時延 （ms）可靠性 （%）定位精度（m）車輛數據采集 遠程車輛狀態監控（故障信息）30,000 9

10、9.99 1.5 中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）4 2.1.2 OTA升級 OTA升級通過無線網絡下載遠程服務器上的升級包，從而對汽車系統或應用進行升級的技術。一般來說，OTA分為三類，一種是FOTA（固件在線升級），指的是給一個車輛設備、ECU（電子控制單元）閃存下載完整的固件鏡像，或者修補現有固件、更新閃存。第二種是SOTA（軟件在線升級），指的是對操作系統、地圖等應用程序進行更新升級。第三類是COTA（配置在線升級），付費購買服務后，通過OTA方式打開車輛上某項功能權限。OTA升級的通信需求如表 2-2 所示。表表 2-2 OTA升級的通信需求升級的通信需求 業務應用 主要

11、場景 網絡帶寬（Mbps/單用戶）端到端時延（ms）可靠性（%）OTA升級 娛樂系統升級、智能駕駛功能升級 上行帶寬:200Mbps 100 90 下行帶寬:500Mbps(信息更新200Mbps+地圖更新300Mbps)2.2 智能座艙類場景 智能座艙主要包括座艙內飾和座艙電子領域，以及HMI（人機交互）系統。智能座艙對圖像、語音等數據進行采集，上傳至云端進行處理、計算，為用戶提供場景化服務，增加座艙的安全性、娛樂性和實用性。智能座艙的終極形態，將是通過語音交互、機器視覺、觸覺監控等多模態交互方案，實現車內感知計算，成為集家庭、娛樂、工作、社交為一體的“智能移動空間”。典型的智能座艙類場景包

12、括超高清視頻、沉浸式場景等。2.2.1 超高清視頻場景 超高清視頻指分辨率在4K（3840*2160）以上的視頻。畫面幀率、抽樣比、壓縮比、碼率均會影響到用戶的體驗，如色彩豐富性、畫面生動性等。超高清視頻場景的通信需求如表 2-3所示。中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）5 表表 2-3 超高清視頻的通信需求超高清視頻的通信需求 業務應用 主要場景 網絡帶寬（Mbps/單用戶）端到端時延（ms）可靠性（%）超高清視頻 超高清視頻 50 60 250 20 99 2.3 智能駕駛類場景 智能駕駛不僅能提升用戶駕駛體驗，有效減少人類駕駛員因疲勞駕駛等引起的事故，而且還為人類出行與智慧交通帶

13、來極大的變化。目前，無錫、上海、蘇州等地已實現部分開放道路、封閉/半封閉園區的智能化升級改造，配備高精度地圖和北斗高精度定位系統，搭建數字交通平臺，構建完善的集車、路、網、云、圖于一體的生態體系，實現出行服務、交通管理、安全預警、監控遙控等中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）6 智能駕駛類場景。2.3.1 出行服務類場景 出行服務類場景為用戶的智能出行提供交通信息、路面信息等服務，幫助用戶獲得更好的出行體驗。典型的出行服務類場景包括闖紅燈預警、道路危險狀況提示、限速預警等交通信息提醒服務。出行服務類場景的業務需求如表 2-5所示。表表 2-5 出行服務類場景的業務需求出行服務類場景的業

14、務需求 業務 應用 主要場景 車速范圍（km/h）通信距離（m）數據更新頻率（Hz）端到端時延（ms）定位精度（m）出行 服務 闖紅燈預警 070 150 5 100 1.5 道路危險狀況提示 0130 300 5 100 1.5 限速預警 0130 300 1 100 1.5 2.3.2 交通管理類場景 交通管理類場景為城市交通管理者提供交通管理輔助信息和管理建議，幫助提升城市交通通行安全及效率。典型的交通管理類場景包括浮動車數據采集、動態車道管理、基于大數據的紅綠燈配時優化等。交通管理類場景的業務需求如表 2-6所示。表表 2-6 交通管理類場景的業務需求交通管理類場景的業務需求 業務應用

15、 主要場景 車速范圍（km/h）端到端時延（ms）通信范圍（m）定位精度（m）交通管理 浮動車數據采集 0120 500 200 1.5 動態車道管理 070 100 200 1.5 基于大數據的紅綠燈配時優化 0120 100-1.5 2.3.3 安全預警類場景 安全預警類場景主要借助車聯網幫助智能駕駛車輛提前獲取安全預警信息，提高駕駛員及車輛對危險的感知能力，降低發生事故的風險。典型的安全預警類場景包括交叉路口碰撞預警、左轉輔助等。中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）7 安全預警類場景的業務需求如表 2-7所示。表表 2-7 安全預警類場景的業務需求安全預警類場景的業務需求 業務應

16、用 主要場景 端到端時延（ms）可靠性（%）通信范圍（m）定位精度（m）安全預警 交叉路口碰撞預警 100 99.9 150 1.5 左轉輔助 100 99.9 150 1.5 2.3.4 監控遙控類場景 監控遙控類場景主要借助車聯網實現對車輛狀態等的監控以及對車輛的遠程控制。典型的監控遙控場景包括病患乘車監控、遠程遙控駕駛等。監控遙控類場景的業務需求如表 2-8所示。表表 2-8 監控遙控的業務需求監控遙控的業務需求 業務 應用 主要場景 網絡帶寬（Mbps/單用戶）端到端時延（ms）可靠性（%）定位精度（m）監控 遙控 病患乘車監控 15 Mbps（視頻）64 kbps（語音）1 Mbps

17、（病人監測數據）150 視頻/語音：99 數據：99.999 -遠程遙控駕駛 上行帶寬：60-64Mbps（4路視頻+目標信息）上行：100 上行：99 0.1 下行帶寬：400 kbps 下行：20 下行：99.999 2.3.5 協作通行類場景 協作通行類場景主要借助車輛與車輛間、車輛與路側設施之間的協作實現安全通行。典型的協作通行場景包括協作式變道、協作式匯入、協作式交叉口通行等。協作通行類場景的業務需求如表 2-9所示。表表 2-9 協作通行類場景的業務需求協作通行類場景的業務需求 業務 應用 主要場景 車速范圍(km/h)通信距離(m)數據通信頻率(Hz)端到端時延（ms）側向精度(

18、m)移動方向精度(m)協作 通行 協作式變道 0120 200 10 50 0.5-協作式車輛匯入 0120 300 10 50 0.5 1 協作式交叉口同行 070 200 10 50 1-中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）8 3 關鍵技術和能力 3.1 通信技術 車聯網通信技術包含Uu蜂窩通信技術和PC5直連通信技術。Uu蜂窩通信技術主要指借助于運營商的4G和5G網絡實現智能網聯和智能駕駛的能力，其具有部署成本低、覆蓋廣等優勢。PC5直連通信技術是通過廣播等方式實現的通信方式，相比Uu蜂窩通信技術，在車車之間通信具有低時延等特點。3.1.1 Uu蜂窩通信技術 Uu蜂窩通信技術從1

19、G發展到現在的5G，經歷了從語音業務到高速寬帶數據業務的飛躍式發展。當前Uu蜂窩通信技術主要指4G和5G，目前5G網絡已基本實現全國主要地區的覆蓋。同時，5G具有高速率、低時延、廣覆蓋、低成本等優勢，可以更好滿足智能網聯汽車的數據傳輸、智能座艙及智能駕駛的需求。5G網絡切片具有“網絡功能按需定制、自動化、業務安全隔離”的典型特征，能夠將物理網絡切割成多個虛擬的端到端網絡，每個虛擬網絡切片都可以獲得獨立的網絡資源，且各切片之間相互隔離。為滿足車聯網和智能網聯汽車的多種業務場景的差異化需求，在車聯網應用中引入5G切片技術，提供更智能的網絡資源和更可靠的安全隔離，適配不同的車聯網應用。隨著5G商用的

20、發展，5G車載模組日漸成熟，目前已在部分高端車型應用。隨著5G模組產業的發展，5G車載模組將占據越來越高的比重，發揮更大的作用。3.1.2 PC5直連通信技術 PC5直連通信技術包括基于LTE的LTE-V2X直連通信技術以及基于5G的NR-V2X直連通信技術。目前LTE-V2X直連通信技術已集成在部分車載模組中，但產業界尚無支持NR-V2X直連通信的芯片。LTE-V2X直連通信技術通過廣播的方式實現車車、車路之間的低時延通信。中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）9 根據資源分配方式，LTE-V2X直連通信分為基站資源分配模式（Mode3）和用戶設備自主資源選擇模式（Mode4）。在Mo

21、de3中，基站集中調度UE的數據傳輸資源，由于基站可以獲得比UE感知范圍更廣的資源占用信息，可以很好地避免資源沖突問題。此外，通過基站的集中調度，數據傳輸的可靠性和效率也可以得到提升。在Mode4中，UE自主分配數據傳輸資源，不通過基站調度，避免了基站調度的信令開銷，滿足車聯網業務低時延的需求。3.1.3 網絡質量保障 車聯網具有高移動性、業務類型多、業務連續性要求高等特點，對通信網絡的服務質量保障有較高需求。對車聯網用戶來說，網絡質量保障是提供高質量網絡服務的基礎，在車聯網應用落地和規模商用中發揮關鍵作用。為了滿足車聯網業務網絡質量的需求，業界加緊研究端到端的網絡質量保障方案，為用戶提供更好

22、的服務。車聯網網絡質量保障通常包括“感知/監測、分析、決策、執行”等流程。在“感知/監測”流程中，可以在車側引入網絡質量探針，采集車載終端的設備狀態、網絡狀態、業務質量等關鍵指標，對端側數據和網絡側數據進行聯合處理，使面向用戶感知的網絡質量保障更為完善。在“分析”和“決策”流程中，可以引入輕量化運維等技術，以網絡質量探針數據為核心，輔以隨流監測、業務模擬撥測、分段撥測等方案，實現網絡健康度評估、終端掉線以及網絡/業務質量差等常見故障的粗定界和初定位，加快網絡故障響應的速度。在“執行”流程中，面向車聯網業務在時延、帶寬和確定性等方面的差異化網絡需求，引入網絡切片、QoS保障等關鍵技術，實現低時延

23、、大帶寬、高可靠性的網絡性能保障。3.1.4 通信安全 當前，車輛通信安全風險日益突出，主要存在假冒網絡、假冒終端、數據竊聽、信息偽造/篡改/重放、隱私泄露等安全風險。Uu蜂窩通信技術采用3GPP中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）10 定義的安全架構與機制，安全性主要通過蜂窩網的現有安全機制來保障。PC5直連通信以廣播方式發送交互的消息，保證消息的安全性是安全實現車聯網應用的基本前提。為了確保PC5直連通信中消息的真實性、內容的完整性，目前國內外標準組織普遍采用數字證書通過數字簽名/驗簽的方式，對消息進行保護。為了實現上述機制，車載模組中通常預置HSM（硬件安全模塊），或利用現有的U

24、SIM卡作為存儲介質，以安全的方式完成密碼公私鑰對、數字證書等敏感參數的初始配置，并存儲于HSM或USIM中。該過程對設備的生產環境有著較為嚴格的安全要求，給車企或車載模組生產廠家帶來了挑戰。GBA（通用認證機制）是3GPP組織定義的一種網絡安全標準解決方案，已被5GAA(5G汽車協會)標準組織采納，成為安全數據初始配置方案之一?；贕BA的車聯網數字證書在線申請和下載，是基于USIM卡中的根密鑰以及蜂窩網對外提供的GBA安全認證能力，與CA服務平臺對接，在設備與CA服務平臺之間建立起最為初始的安全關聯及安全通信通道，實現數字證書等安全數據的在線申請及下載，并存儲于HSM或USIM卡中?；贕

25、BA的解決方案能夠有效降低車企或模組生產企業對生產環境的安全改造成本，是現有基于生產線安全預配置方案的有效補充，滿足部分車企或供應商快速部署實現生產安全性的需要。3.2 業務能力 3.2.1 計算能力 隨著人工智能技術在汽車智能駕駛與智能座艙的感知、交互等應用逐漸豐富，車載算力成為整車技術與產品智能化的核心驅動之一。車載模組計算能力逐步提升，未來有望承擔車載計算平臺的角色，為智能駕艙提供算力基礎。面向域集中式甚至整車集中式EE架構，車載模組的算力主要應用于視覺建模、自然語言處理、傳感器數據感知、智能交互、機器學習等算法，同時提供簡單易用的神經網絡優化算子，并通過蜂窩網絡高速率傳輸，與云端相結合

26、，打造更好的情景感知、更高層級的自然交互與更個性化的駕乘體驗。中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）11 目前車載模組的綜合算力已超過14Tops，伴隨智能網聯汽車的持續迭代升級，車載模組算力需求將持續增長。存算一體等技術是突破算力瓶頸的關鍵技術，未來有望引入車載芯片和模組中，提升計算效率、降低功耗，滿足智能網聯汽車日益增長的算力需求。3.2.2 定位能力 定位技術是支撐車聯網應用的關鍵技術之一，多數車聯網應用需依賴車輛的定位信息，定位準確度會直接影響應用呈現的效果，如高等級智能駕駛，較大定位誤差甚至會影響行車安全。車輛定位技術的重要性與日俱增。車輛定位通常包含GNSS（全球導航衛星系統

27、）、慣性導航等技術，通過衛星可以提供全局定位信息，慣性導航則可以提供不依賴于環境的定位信息。兩者取長補短、互相配合，共同構成車聯網定位系統?，F階段，大部分車載模組支持衛星定位技術，部分模組支持慣性導航技術。在衛星定位方面，傳統衛星定位實現簡單且成本低，但其精度受到諸多因素的影響，如衛星信號穿過對流層、電離層時發生的折射，遇到建筑物時的反射等。目前常用差分定位法來提升定位精度，其中最常用的為RTK（實時動態差分）技術，對覆蓋在一定范圍內的多個基準站的同步觀測數據進行處理，生成差分數據并通過通信網絡播發，該區域內的車輛接收衛星信號和差分信號，實現實時動態定位。RTK定位精度可達到厘米級，滿足大多數

28、智能駕駛類場景的定位需求。在慣性導航方面，當車輛進入隧道或停車場時，室內環境下衛星信號急速衰弱甚至丟失，無法為車輛提供高可靠、高精度的定位信息，因此需要具有高精度、高效率、高準確度的室內定位系統。慣性導航系統是一種不依賴外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航系統，利用加速度計、陀螺儀等慣性傳感器測量載體的比力及角速度信息，結合給定的初始條件，與衛星定位等系統融合，實現車輛速度、位置、姿態等參數的動態連續更新，為車輛提供室內定位導航信息。中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）12 3.2.3 雙機互聯 汽車逐漸成為人們工作生活中的“第三空間”，用戶對車機各類功能、車內文娛體驗的要求越來越

29、高，智能座艙的業務場景越來越豐富。同時，人們工作生活中對手機的粘性越來越高，“手機分離焦慮”等問題日益凸顯。如何為用戶駕駛中提供安全、便捷的手機和車內終端交互體驗，成為產業界的關注焦點。雙機互聯指在汽車內部實現車機終端與手機終端互聯互通的一種技術方案。雙機互聯有助于連接智能座艙中各類終端，以支持更加豐富的車載娛樂服務，如手機屏、中控屏、副駕屏、后駕屏等不同屏幕之間的實時交互、全車音視頻內容的協同連接等。由于車機和手機的生態系統存在差異，兩者的協議適配、便捷互通、數據安全等方面一直是業界關注的熱點。如果將用戶手機SIM卡與車機SIM卡進行綁定，依托手機及車機終端OS層標識、車內短距通信參考標識及

30、第三方APP服務標識等數據，提供一種安全的雙機互聯鑒權認證能力，可以便捷支持車機終端與手機終端的導航、音視頻、游戲娛樂、社交等第三方APP的協同登錄，進而實現人車賬號統一，進一步優化用戶體驗，實現不同生態下的手機與車機的協同操作。3.3 硬件接口 為解決不同廠家、不同通信制式、不同芯片平臺之間的兼容性問題，業界逐漸對車載模組硬件進行標準化設計，通過統一封裝、統一對外接口，統一模組核心器件質量標準，縮小硬件尺寸，降低模組供應、質量、安全等風險。例如，目前車載模組通常采用LGA（柵格陣列封裝）封裝方式，此封裝形式可滿足汽車應用解決方案對高可靠性及狹小空間的需求。同時，車載模組具有豐富的標準接口，包

31、括VBAT、SPI、USB、UART、IIC、GPIO等。在此基礎上，車載模組還可以提供CSI、DSI等接口，用于外接觸摸屏、攝像頭等設備，實現圖像顯示與多路高清圖像采集等功能。中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）13 3.4 軟件架構 汽車軟件在整車中占比逐步提升，軟件定義汽車成為產業共識。車載模組承載的軟件功能不斷演進，軟件架構逐漸向分層化、模塊化的方向發展，使車聯網應用能夠快速在不同車型、不同硬件平臺上復用，實現快速迭代升級。典型的車載模組軟件架構分為四層，即虛擬化、操作系統、中間件、應用服務，如圖 3-1所示。其中虛擬化、操作系統、中間件集成在車載智能或全能模組中，應用服務由車

32、企或終端廠商實現。圖圖 3-1 車載模組軟件架構車載模組軟件架構 3.4.1 操作系統 在智能網聯汽車軟件架構中，操作系統屬于系統軟件的一部分，負責管理系統的進程、內存、時鐘、中斷、設備驅動程序、文件和網絡等。從系統架構上，一般可以將操作系統分為宏內核和微內核兩類。宏內核架構操作系統在智能駕駛和智能座艙領域有大量應用。宏內核的特點是將所有傳統的操作系統服務全部在內核態運行，從而能夠直接操控硬件，系統服務間的內部調用效率相對較高。宏內核可以實現用戶程序和內核的安全隔離保護，采用合適的進程調度機制時，能夠滿足車用領域的硬實時性任務要求，并能支持虛擬化等新技術。中國移動 車載模組技術發展白皮書（20

33、23）14 為了保證內核的穩定性，微內核架構主張將宏內核的功能進行解耦，為這些剝離到用戶態的服務提供各種通信機制，即使單個服務出錯或者被攻破，也不會導致內核崩潰或者出現系統安全問題。微內核“最小內核”和“機制與策略分離”的設計原則不僅提高了安全性，而且有利于硬實時系統的調度。目前微內核架構系統在汽車、工業等高實時、高可靠和高安全領域得到了廣泛應用。在智能座艙領域，大部分業務屬于軟實時業務，且對功能安全等級要求比安全車控和智能駕駛應用要低，宏內核系統和微內核系統都可以勝任此類應用。在中控和儀表分離的智能座艙解決方案中，功能安全等級要求較高的虛擬儀表主要選擇QNX系統，而中控娛樂系統則選擇Andr

34、oid較多；在虛擬儀表和中控一體化的解決方案當中，QNX系統占多數，也有少數方案選擇Linux宏內核。在智能駕駛領域，能夠滿足高功能安全（ASIL-D）和高性能要求的微內核實時操作系統將被廣泛應用。與此同時，為滿足機器學習和視覺AI算法的操作系統層接口要求，基于宏內核的安全操作系統也可能被引入。此外，宏內核系統也在一直不斷進行內核的裁剪優化，以滿足高功能安全等級和高可靠性的智能駕駛場景要求。3.4.2 虛擬化技術 在汽車電子電氣架構集中化發展的趨勢下，智能駕駛、智能座艙、車身等功能域呈現計算平臺融合的趨勢。但不同功能的業務具有不同的技術需求，如座艙域IVI業務強調交互體驗、應用生態，通常選用A

35、ndroid操作系統；儀表盤、輔助駕駛有實時性、可靠性要求，則更傾向于QNX、RTLinux操作系統；智駕域強調大算力融合感知、推演規劃，也有實時性、可靠性要求，RTLinux則更為合適。為了保證關鍵業務的安全可靠，虛擬化技術可以對車載模組主控SoC芯片的資源進行切分并安全隔離，并發運行多種操作系統。虛擬化技術處于SoC硬件平臺之上，將實體資源轉換為虛擬資源，按需分配給每個虛擬機，允許它們獨立地訪問已授權的虛擬資源。虛擬化技術實現了硬件資源的安全隔離，使應用程序依托不同的內核環境和驅動運行，從而滿足汽車領域多元化應用場景的需求。未來，虛擬化技術將持續向輕量高效、安全中國移動 車載模組技術發展白

36、皮書（2023）15 可靠、邊界適配等方向發展。3.4.3 中間件 模組的上層應用與底層操作系統之間存在大量的交互需求，底層操作系統的多樣化則給這些交互帶來了諸多不變。車載模組中間件位于上層應用軟件和底層操作系統之間，向下適配不同操作系統，屏蔽底層復雜性的功能，向上提供統一的標準接口，負責各類應用軟件之間的通信以及底層系統資源的調度，為上層應用屏蔽復雜的底層，使開發人員能在不同平臺上實現上層應用和算法的快速迭代。未來隨著汽車架構的進一步發展，車載模組將集成更強的算力，中間件的功能也將更加豐富，車載模組能力將進一步拓展。車載模組中間件除傳統功能外，還將包括部分智能駕駛、車載娛樂系統等功能，并將逐

37、步向操作系統、配置工具和解決方案等領域拓展，滿足汽車智能化發展的要求。4 測試認證 不同于消費級和工業級電子產品的制造工藝要求，汽車對車載模組的環境適應性、可靠性、安全性和使用壽命等提出了更高的要求，需滿足車規級電子對溫度、濕度、震動、粉塵等要求，如車身工作環境需要滿足-40至85的溫度，排氣口附近則需滿足105的高溫，故障率往往要求百萬分之一（PPM）十億分之一（PPB），甚至追求零PPM的故障率，使用壽命往往要求長達十年以上，供貨周期達15年以上。同時車規級模組需要充分考慮各種邊界情況，通過冗余設計，避免運行過程出錯，確保功能和網絡安全。因此車載模組在研發過程中需兼顧可靠性與安全性要求，滿

38、足車規級認證需求。中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）16 圖圖 4-1 車規級模組認證要求車規級模組認證要求 為滿足嚴苛的車規級要求，車載模組需遵循IATF 16949規范、A-SPICE、ISO-26262、ISO-21434等多個標準規范，達到AEC-Q104測試標準要求，同時滿足車企、Tier1（汽車零部件一級供應商）等廠商針對具體車型的特定技術指標要求。IATF 16949質量管理體系，主要針對生產制造環節，定義了汽車相關產品的設計和開發、生產、裝配、安裝以及相關服務的質量管理體系要求。A-SPICE，即汽車軟件過程改進及能力評定，主要針對汽車軟件開發環節，其目的是為了指導汽

39、車零部件廠商的軟件開發流程，保證開發過程的質量以及持續優化，確保最終交付的產品質量。AEC-Q系列標準是針對車規級元器件的通用測試標準，其中AEC-Q104是專門針對車載模組的測試標準，定義了車載模組可靠性的最低要求以及測試條件，包括加速環境應力測試、加速壽命模擬測試、封裝組合完整性測試、芯片晶元可靠度測試、電氣特性確認測試等八大類測試。ISO 26262是一種功能安全標準，用于規范開發功能安全的汽車電子系統。它規定了創建、驗證和維護電子系統、軟件和硬件的過程，并確保其能夠在發生故障的情況下以安全的方式運行。ISO 21434標準則從網絡安全方面定義了網絡安全認證標準，其目的在于保護汽車電子系

40、統免受黑客攻擊、非法訪問、非授權控制、病毒感染等網絡安全風險。5 總結與展望 車載模組作為智能網聯汽車重要的組成部分，發揮著推動汽車電動化、智IATF 16949質量管理體系(APQP、FEMA、MSA、PPAP、SPC)AEC-Q100/104/200 ISO 16750 車企規范 ISO 26262 道路車輛-功能安全 可靠性驗證 品質管理系統認證 安全性認證ISO 21434 道路車輛-網絡安全 A-SPICE 中國移動 車載模組技術發展白皮書（2023）17 能化、網聯化發展的重要作用。隨著智能網聯汽車的發展和智能駕駛業務的普及，車載模組將匯聚車輛的感知、通信、計算、智能、控制等能力，

41、不僅可以實現汽車的車輛基本信息、傳感器等數據的采集與計算，更能支持人-車-路-網-云-圖的全方位協同，其價值將日益顯著。本白皮書在深入分析智能網聯汽車市場、產業、技術發展趨勢的基礎上，提出了車載通信模組、車載智能模組、車載全能模組的概念，結合車聯網的應用場景需求，探索模組通信技術、業務能力、硬件接口、軟件架構、測試認證等關鍵技術和能力。中國移動愿攜手產業各方，加速推進車載模組相關標準研制，深入開展車載模組的技術創新、產品研發和推廣、應用拓展等，凝聚共識，形成合力，共同推進車載模組產業發展，助力我國智能駕駛、智慧交通的高質量發展。18 縮略語列表 縮略語 英文全名 中文解釋 API Applic

42、ation Programming Interface 應用編程接口 APN Access Point Name 接入點 APQP Advanced product quality planning 產品質量先期策劃 AR Augmented Reality 增強現實 AR-HUD Augmented Reality-Head Up Display 增強現實抬頭顯示 ASIL Automotive Safety Integration Level 汽車安全完整性等級 COTA Configuration-over-the-air 配置在線升級 CT Communication Technolo

43、gy 通信技術 ECU Electronic Control Unit 電子控制單元 EEA Electrical Electronic Architecture 電子電氣架構 FEMA Failure mode and effects analysis 失效模式及后果分析 FOTA Firmware over the air 固件在線升級 GBA General Bootstrapping Architecture 通用認證機制 GNSS Global Navigation Satellite System 衛星定位系統 GSMA GSM Association GSM協會 HSM Hard

44、ware Security Module 硬件安全模塊 HUD Head Up Display 平視顯示器 IMS IP Multimedia Subsystem IP多媒體子系統 IT Information Technology 信息技術 IVI In-Vehicle Infotainment 車載信息娛樂 LGA Land Grid Array 柵格陣列封裝 LTE Long Term Evolution 長期演進 MSA Measurement Systems Analysis 測量系統分析 OTA Over The Air 空中下載（技術）PPAP Production part a

45、pproval process 生產件批準程序 QoS Quality of Service 業務質量 RCS Rich Communication Suite（新型）通信套件 RTK Real-time Kinematic 實時動態差分 RTOS Real Time Operating System 實時操作系統 SDK Software Development Kit 軟件開發工具包 SMS Short Message Service 短信服務 SOTA Software over the air 軟件在線升級 19 SPC Statistical Process Control 統計過程

46、控制 TCU Telematics Control Unit 遠程信息控制單元 UE User Equipment 用戶設備 USIM Uni versal Subscriber Identity Module 全球用戶識別卡 VR Virtual Reality 虛擬現實 V2X Vehicle-to-Everything 車與外界的互聯 5GAA 5G Automotive Association 5G汽車協會 20 參考文獻 1 T/CSAE 53-2020，合作式智能運輸系統 車用通信系統 應用層及應用數據交互標準（第一階段），中國汽車工程學會S.2 T/CSAE 157-2020，合

47、作式智能運輸系統 車用通信系統應用層及應用數據交互標準(第二階段)，中國汽車工程學會S.3 5GAA,“C-V2X Use Cases and Service Level Requirements Volume II”,January,2021.4 CCSA YD/T 3988-2021，5G通用模組技術要求（第一階段）.5 3GPP TR 23.785,Study on architecture enhancements for LTE support of V2X services(Release 14)3GPPS.6 3GPP TS 36.101,User Equipment(UE)ra

48、dio transmission and reception,3GPPS.7 3GPP TS 36.113,Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Base Station(BS)and repeater ElectroMagnetic Compatibility(EMC),3GPPS.8 CCSA YD/T 3756-2020,基于LTE的車聯網無線通信技術支持直連通信的車載終端設備技術要求.9 YD/T 3340-2018,基于LTE的車聯網無線通信技術空中接口技術要求，CCSAS.10 YD/T 3707-2020,基于LTE

49、的車聯網無線通信技術 網絡層技術要求，CCSAS.11 YD/T3594-2019,基于LTE的車聯網通信安全技術要求，CCSAS.12 3GPP.Service requirements for V2X services:TS 22.185,v14.4.0S.2018.13 3GPP.Architecture enhancements for 5G system(5GS)to supportvehicle-to-everything(V2X)services:TS 23.287,v16.2.0S.2020.14 3GPP.Overall description of radio access

50、 network(RAN)aspects for vehicle-to-everything(V2X)based on LTE and NR:TR 37.985,v1.3.0S.2020.15 3GPP.Physical layer procedures for control:TS 38.213,v16.1.0S.2020.16 3GPP.Physical layer procedures for data:TS 38.214,v16.1.0S.2020.21 17 3GPP.Medium access control(MAC):TS 38.321,v16.0.0S.2020.18 3GPP

51、.Radio resource control(RRC):TS 36.331,v14.6.0S.2018.19 3GPP.Radio resource control(RRC):TS 38.331,v16.0.0S.2020.20 GSMA,Guidelines for GBA Based Certificate Provisioning.2022.21 車聯網通信安全與基于GBA的證書引入白皮書，中國移動研究院，2019年.22 CCSA YD/T 3957-2021,基于LTE的車聯網無線通信技術 安全證書管理系統技術要求.23 劉天雄.衛星導航系統概論M.北京：中國宇航出版社，2018.

52、24 Global Positioning Systems Directorate.GPS status&modernization progress:service,satellites,control segment,and military GPS user equipmentC/Proceedings of 2017 ION GNSS.Miami:ION,2017.25 GB/T 18214.1-2000 全球衛星導航系統（GNSS）第1部分：全球定位系統（GPS）接收機性能標準、測試方法和要求的測試結果.26 GB/T 39399-2020北斗衛星導航系統測量型接收機通用規范.27

53、CCSA YD/T 3977-2021,增強的V2X業務應用層交互數據要求.28 趙旭.車聯網衛星/微慣性組合導航定位系統研究D.北京信息科技大學,2013.29 中國汽車基礎軟件發展白皮書，中國汽車工業協會軟件分會與中國汽車基礎軟件生態標委會，2022.22 參編單位及人員（排名不分先后）中國移動通信有限公司研究院：中國移動通信有限公司研究院：馬帥、關旭迎、鄭銀香、丁郁、趙睿、王迪、郄雅坤 中移物聯網有限公司：中移物聯網有限公司：丁源、樊超、邱江、張樂、林紫微、羅永兵、郝利帆、向往、謝灝 上海移遠通信技術股份有限公司：上海移遠通信技術股份有限公司：王敏、黃崇俊、侯海燕、黃玉潔、丁賓、崔偉 高

54、通無線通信技術（中國）有限公司：高通無線通信技術（中國）有限公司：陳書平、殷悅、蘇賡、王江勝 中興通訊股份有限公司：中興通訊股份有限公司：趙明、肖小珊、李建、馮軼剛、杜學華、陳曉、白平在 零束科技有限公司：零束科技有限公司：楊浩、于長江、侍興華、童利華、王小旭 中信科智聯科技有限公司：中信科智聯科技有限公司：溫小然、楊雅茹、張學艷 翱捷科技股份有限公司：翱捷科技股份有限公司：李維成、朱仕軼、馮子龍、徐建、龍迪 紫光展銳（上海）科技有限公司：紫光展銳（上海）科技有限公司：周曉萌、吳勝武、潘振崗、朱勇旭 高新興科技集團股份有限公司：高新興科技集團股份有限公司：吳冬升、王傳奇、曾少旭、任軍 北京百度

55、智行科技有限公司：北京百度智行科技有限公司：王洪浪、路宏、楊雁 聯發科技股份有限公司：聯發科技股份有限公司：陳雪靜、蘇進喜、周平、王拯、徐軍 芯訊通無線科技（上海）有限公司：芯訊通無線科技（上海）有限公司：段鵬 23 深圳市廣通遠馳科技有限公司深圳市廣通遠馳科技有限公司：謝恩才、張帥 深圳市金溢科技股份有限公司：深圳市金溢科技股份有限公司：高立志、華偉 阿爾卑斯通信器件技術（上海）有限公司：阿爾卑斯通信器件技術（上海）有限公司：楊碧峰 上海友道智途科技有限公司：上海友道智途科技有限公司：高吉、黃純潔 美格智能技術股份有限公司：美格智能技術股份有限公司：杜國彬、李鵬、牛防偉 宸芯科技股份有限公司宸芯科技股份有限公司：徐暢 紫光同芯微電子有限公司紫光同芯微電子有限公司：蘭瑞芬 大唐聯儀科技有限公司：大唐聯儀科技有限公司：付玉佳、武志合 晟安信息技術有限公司：晟安信息技術有限公司：孫鑫紅 東軟集團股份有限公司：東軟集團股份有限公司：張舒凱