計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的主要組成部分，它提供應(yīng)用程序包和硬件之間的接口。

操作系統(tǒng)還管理同時(shí)執(zhí)行的軟件程序以及它們?cè)谟?jì)算設(shè)備中使用的內(nèi)存調(diào)度。軟件實(shí)用程序是操作系統(tǒng)底層的附件，包括加密/解密軟件、文件管理器、支持底層功能的網(wǎng)絡(luò)實(shí)用程序。

在軟件架構(gòu)中，操作系統(tǒng)在基本軟件層緊鄰車輛總線系統(tǒng)，位于三層結(jié)構(gòu)底層。像車輛總線系統(tǒng)一樣，大多數(shù)自動(dòng)駕駛汽車的操作系統(tǒng)本質(zhì)上也是異構(gòu)的。

在分布式設(shè)計(jì)中，開發(fā)人員可以根據(jù)ECU所需的實(shí)時(shí)性能和運(yùn)行靈活性，以及負(fù)責(zé)的工程師對(duì)OS的熟悉程度，選擇將不同的OS安裝到車輛上的大量ECU中。

在集中式設(shè)計(jì)中，開發(fā)人員可以將多個(gè)OS堆疊在一起，以創(chuàng)建不同的執(zhí)行環(huán)境。

集中式設(shè)計(jì)中的OS在硬件設(shè)備（傳感器、計(jì)算、通信）和應(yīng)用程序之間起著至關(guān)重要的作用。在操作系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)程序是軟件和硬件設(shè)備之間的橋梁。網(wǎng)絡(luò)模塊提供抽象通信接口；調(diào)度程序管理所有資源的競(jìng)爭(zhēng)；文件系統(tǒng)提供了對(duì)所有資源的抽象。對(duì)于安全關(guān)鍵的情況，操作系統(tǒng)必須滿足實(shí)時(shí)要求。

中間件作為應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)之間的中間層，提供可用性和可編程性，可以更有效地開發(fā)和改進(jìn)系統(tǒng)。通常，中間件支持發(fā)布/訂閱、RPC（Remote Procedure Call）或服務(wù)、時(shí)間同步以及多傳感器協(xié)作。中間件系統(tǒng)的典型示例是ROS（Robot Operating System）。

在操作系統(tǒng)和中間件系統(tǒng)之上，實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)應(yīng)用程序來生成控制命令，并將它們發(fā)送到汽車的線控系統(tǒng)。物體/車道檢測(cè)、SLAM、預(yù)測(cè)、規(guī)劃，以及車輛控制等。

在車輛內(nèi)部，多個(gè)ECU通過控制器CAN總線或汽車以太網(wǎng)連接，用于控制制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和動(dòng)力系統(tǒng)等。除了處理來自車載傳感器的數(shù)據(jù)外，自動(dòng)駕駛汽車還要與其他車輛、交通基礎(chǔ)設(shè)施、行人等進(jìn)行通信，作為補(bǔ)充。

不同類型的操作系統(tǒng)
在傳統(tǒng)的汽車開發(fā)中，車輛配備了具有嚴(yán)格實(shí)時(shí)性能、預(yù)先調(diào)度和靜態(tài)內(nèi)存分配的操作系統(tǒng)。這些操作系統(tǒng)深深地嵌入到最小智能ECU中，例如用于轉(zhuǎn)向和制動(dòng)的ECU。

但是，兩個(gè)新出現(xiàn)的趨勢(shì)正在改變操作系統(tǒng)需求的格局和生態(tài)系統(tǒng)：

隨著IoT的引入和興起，車輛已經(jīng)超出了其原始的運(yùn)輸功能，一些公司正在努力將這些聯(lián)網(wǎng)的車輛納入人們的互聯(lián)生活。結(jié)果，車輛配備了信息娛樂和遠(yuǎn)程信息處理平臺(tái)，可以提供以前由智能手機(jī)提供的服務(wù)，例如社交媒體、網(wǎng)頁(yè)瀏覽、視頻聊天，甚至視頻游戲。這些應(yīng)用與用于車輛控制的嵌入式ECU有很大不同的要求，并且通常建立在通用操作系統(tǒng)（GPOS）上，例如Linux、Android OS、Apple OS、Windows等。

隨著汽車行業(yè)從較低級(jí)別的自動(dòng)駕駛（L0-3）過渡到較高級(jí)別（L4-5），嵌入式ECU的復(fù)雜性和性能要求急劇增加。更具體地說，一些新要求包括：
集成來自多個(gè)傳感器源的輸出
支持具有不同級(jí)別的確定性、安全性和實(shí)時(shí)要求的各種流程
利用GPU、FPGA、ASIC、NPU等加速平臺(tái)
為自動(dòng)駕駛汽車認(rèn)知模塊中使用的黑箱算法提供車規(guī)級(jí)安全保證

因此，可以將車輛操作系統(tǒng)分為三大類：

傳統(tǒng)和傳統(tǒng)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），仍然可以在自動(dòng)駕駛汽車的控制模塊中找到。

用于非安全關(guān)鍵的信息娛樂模塊的通用操作系統(tǒng)（GPOS），提供人機(jī)交互和用戶體驗(yàn)，但不能保證安全或可靠。

具有增強(qiáng)功能的RTOS，可以提供在傳統(tǒng)/傳統(tǒng)嵌入式RTOS中沒有的靈活性。

AUTOSAR Adaptive RTE
AUTOSAR Classic軟件平臺(tái)是一個(gè)經(jīng)過時(shí)間考驗(yàn)的、安全的、被汽車行業(yè)廣泛采用的軟件平臺(tái)。但是，它的標(biāo)準(zhǔn)接口僅適用于嵌入式操作系統(tǒng)，適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用程序，對(duì)于非自動(dòng)駕駛汽車也足夠了。但是，越來越智能的自動(dòng)駕駛汽車模塊需要基于POSIX的通用操作系統(tǒng)提供的更通用的API接口。

2017年，AUTOSAR聯(lián)盟認(rèn)識(shí)到合并POSIX操作系統(tǒng)的重要性，并為新的AUTOSAR Adaptive平臺(tái)發(fā)布了RTE接口的第一版。AUTOSAR Adaptive RTE不再必須在嵌入式操作系統(tǒng)上運(yùn)行。

AUTOSAR Adaptive RTE可以動(dòng)態(tài)調(diào)度模塊并分配內(nèi)存，但是它將保持適用于量產(chǎn)汽車的高標(biāo)準(zhǔn)安全性和實(shí)時(shí)性能。