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        汽車在線升級系統(tǒng)(OTA)開發(fā)淺析

        2021-11-23 18:04:41姜楠姜姍姍韓小鵬
        時(shí)代汽車 2021年21期

        姜楠 姜姍姍 韓小鵬

        摘 要:介紹了汽車在線升級系統(tǒng)(OTA)的應(yīng)用場景及功能,闡明了升級系統(tǒng)中車端及云端模塊開發(fā)策略及架構(gòu);同時(shí)明確了與整車其他ECU的交互需求;最后介紹了在線升級系統(tǒng)測試相關(guān)內(nèi)容。汽車在線升級逐步成為整車標(biāo)準(zhǔn)配置,本文通過這幾部分的介紹,明確了在線升級系統(tǒng)開發(fā)框架,對后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)具有指導(dǎo)意義。

        關(guān)鍵詞:在線升級 OTA 開發(fā)策略

        1 引言

        汽車聯(lián)網(wǎng)能力日漸普及,以“互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)”為中心的內(nèi)容及服務(wù)系統(tǒng)逐步建立,為每位客戶建立個(gè)人賬戶系統(tǒng),提供語音交互,在線導(dǎo)航、新聞資訊、在線音樂電臺等典型互聯(lián)網(wǎng)特色的內(nèi)容;同時(shí),企業(yè)為完善自身的信息化建設(shè)和軟件管理能力,搭建OTA及信息安全管理平臺勢在必行。按照智能網(wǎng)聯(lián)要求,重新規(guī)劃構(gòu)造汽車端的架構(gòu)及總線體系,自主構(gòu)建統(tǒng)一的OTA更新體系,同時(shí)為智能網(wǎng)聯(lián)核心功能的發(fā)展和迭代打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另一方面,推出支撐駕駛輔助及低級別自動(dòng)駕駛的智能網(wǎng)聯(lián)汽車,通過已經(jīng)建立好的OTA體系,不斷優(yōu)化輔助駕駛的算法和能力,逐步向高級別推進(jìn),車聯(lián)網(wǎng)后臺也可通過OTA渠道收集并處理更多與輔助駕駛相關(guān)的大數(shù)據(jù),為后續(xù)開發(fā)提供依據(jù)。

        2 OTA應(yīng)用場景

        OTA(Over-the-Air )空中升級技術(shù),主要包括:

        FOTA,固件軟件(Firmware)遠(yuǎn)程升級,比如可以通過對整車某零件ECU刷寫新版調(diào)校參數(shù),從而改善某些駕駛性能。

        SOTA,應(yīng)用軟件(Software)遠(yuǎn)程升級、軟件可售,像中控大屏、數(shù)字儀表和HUD帶有操作系統(tǒng),可獨(dú)立升級操作系統(tǒng)之上的應(yīng)用軟件。

        2.1 OTA功能介紹

        OTA功能在整車開發(fā)中的優(yōu)勢日漸突出,可極大降低售后成本,同時(shí)為客戶省去了維修、保養(yǎng)的時(shí)間,具體優(yōu)點(diǎn)如下:

        對軟件缺陷進(jìn)行修復(fù)及安全漏洞修復(fù):更便捷的控制器軟件修復(fù),降低召回成本,低成本的故障解決和問題修復(fù),問題漏洞及時(shí)關(guān)閉。

        新功能導(dǎo)入和迭代:功能服務(wù)的導(dǎo)入和迭代,提升人機(jī)交互和服務(wù)升級,用戶體驗(yàn)持續(xù)提升,產(chǎn)品性能優(yōu)化;車輛功能及主題等不定期優(yōu)化,使用戶體驗(yàn)到常用常新的新鮮感。

        軟件可售及升級運(yùn)營:汽車軟件、功能、主題皮膚等可售安裝、升級、軟件服務(wù)制定、節(jié)日彩蛋等。

        長周期的功能開發(fā):可提前規(guī)劃產(chǎn)品開發(fā)型譜,如更高級的駕駛場景,待技術(shù)成熟后推送給客戶,以達(dá)到功能增值的目的。

        2.2 OTA應(yīng)用場景介紹

        整車電子架構(gòu)圍繞中央智能網(wǎng)關(guān)分為4個(gè)域段:分別為車身舒適域、智能駕駛與智能泊車域、動(dòng)力域、信息娛樂域,不同域段對OTA的應(yīng)用場景不盡相同,詳見表1:

        3 軟件模塊

        3.1 車端集成軟件模塊

        為實(shí)現(xiàn)OTA功能,車端需要集成以下軟件功能:

        DM:Download Management,主要功能為車云業(yè)務(wù)交互及下載。

        UC:Update Controller,常分為UC Mastr和UC Slave,主要功能為升級任務(wù)檢測、車輛信息收集、人機(jī)交互、升級包驗(yàn)簽、升級包分發(fā)、升級執(zhí)行、進(jìn)度日志;車輛信息收集,實(shí)現(xiàn)自身升級和下級ECU的升級管理。

        UA:Update Agent,主要功能為目標(biāo)設(shè)備升級能力程序,差分還原、升級流程、異常處理、AB分區(qū)、Recover分區(qū)。

        DPC:Diagnostic programming Controller,主要功能為診斷刷寫,通過實(shí)現(xiàn)ECU信息采集進(jìn)行ECU刷新。

        其中,圖1為車端集成軟件架構(gòu)。

        3.2 云端集成軟件模塊

        云端集成軟件模塊功能方案如下:

        車輛管理:單車升級狀態(tài)查詢。

        項(xiàng)目管理:項(xiàng)目的增刪改,項(xiàng)目信息統(tǒng)計(jì)。

        版本管理:項(xiàng)目把版本對應(yīng)關(guān)系,差分關(guān)系建立。

        策略配置:配置下載條件、配置升級條件、配置升級策略。

        升級包測試:設(shè)定測試范圍、測試升級過程、測試審核結(jié)果。

        任務(wù)發(fā)布:項(xiàng)目策略正式生效,向車輛推送任務(wù)。

        數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì):項(xiàng)目升級數(shù)據(jù)分析。

        可視化管理:全局情況掌握,可視化展示。

        用戶管理:用戶角色分配,用戶權(quán)限管理。

        對接服務(wù):與各種系統(tǒng)對接服務(wù)。

        3.3 控制器的OTA模式要求

        當(dāng)車輛處于OTA過程中時(shí),基于安全因素和OTA的需求考慮,需定義部分控制器在OTA模式下的特殊需求,車輛部分功能受到限制或不可用。

        發(fā)動(dòng)機(jī)怠速發(fā)電保持:怠速情況下對其他控制器OTA升級時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不可熄火。

        AT車型P/N檔保持及駐車制動(dòng)保持:TCU保持P/N檔,EPB保持出車制動(dòng),同時(shí)TCU和EPB在診斷規(guī)范體現(xiàn)具體的診斷功能要求。

        換擋請求禁止:BDC換擋功能禁止,換擋器換擋請求禁止,需在BDC及ERTS中定義OTA模式需求。

        特殊顯示相關(guān)內(nèi)容:車機(jī)、儀表定義OTA模式要求,儀表及空調(diào)屏幕可不顯示OTA相關(guān)信息。

        設(shè)防狀態(tài)保持:BDC定義OTA模式要求,在設(shè)防狀態(tài)下進(jìn)入OTA模式,需保持設(shè)防狀態(tài)。

        禁止大功率用電器,空調(diào)、座椅模塊、DBC、車機(jī)定義OTA模式需求,空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)禁止、座椅通風(fēng)加熱禁止、后視鏡加熱禁止、車機(jī)音響禁止。

        燈光特殊要求:氛圍燈、背光、晝行燈需根據(jù)特殊設(shè)置要求進(jìn)行設(shè)置。

        防止OBD接口干擾:網(wǎng)關(guān)定義OTA模式,OTA過程中禁止OBD診斷。

        3.4 整車中不同ECU的要求

        針對不同類型ECU,需根據(jù)其功能和通訊形式定義技術(shù)要求。

        CGW:采集域內(nèi)CAN(FD)總線數(shù)據(jù)以及以太網(wǎng)報(bào)文,需包含網(wǎng)段標(biāo)識、報(bào)文時(shí)間等信息,以規(guī)定周期,打包成以太網(wǎng)報(bào)文上傳至TBOX。

        TBOX:使用本地RAM緩存接收到的以太網(wǎng)報(bào)文,解析數(shù)據(jù),在規(guī)定周期內(nèi)壓縮并上傳至云端,針對觸發(fā)事件,TBOX接受觸發(fā)事件標(biāo)識位,上傳至EPPOM命名的文件。TBOX實(shí)現(xiàn)車內(nèi)診斷儀功能,在滿足特定車輛工況下,讀取ECU本地記錄特定事件數(shù)據(jù),TBOX使用專用存儲空間進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲,循環(huán)覆蓋;若由于網(wǎng)絡(luò)信號差等原因造成上傳云端失敗,斷網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲在EMMC中,待網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)好后,補(bǔ)充上傳未成功的數(shù)據(jù)。針對其他ECU,需有信號標(biāo)識位,在功能異?;虍惓J录蛉魏喂收习l(fā)生時(shí)信號置位,TBOX通過判斷此信號置位與否,決定是否上傳ERROR文件。

        4 OTA測試

        4.1 OTA測試方案

        OTA測試方案完整框架如圖2所示:

        4.2 OTA功能測試用例

        OTA功能測試包含云端功能測試、車端流程測試、車云接口測試、車云策略測試、車云管理測試五方面內(nèi)容。

        云端功能測試包含首頁功能、零件管理、汽車管理、策略管理、任務(wù)管理、統(tǒng)計(jì)分析、日志管理、企業(yè)管理、系統(tǒng)管理、安全管理、登陸管理、用戶信息管理。

        車端流程測試包含車輛注冊流程、升級檢測流程、升級下載流程、升級安裝流程、結(jié)果上報(bào)流程、HMI測試、整車交互流程。

        云車接口測試包含車云注冊接口、獲取服務(wù)器配置、上報(bào)汽車端信息、檢測版本接口、升級結(jié)果上報(bào)接口、日志上傳接口、事件上報(bào)接口、統(tǒng)計(jì)分析接口、根證書下發(fā)。

        車云策略測試包含總體策略、測試通過標(biāo)準(zhǔn)制定、微服務(wù)基準(zhǔn)壓測策略、場景壓測測試策略、數(shù)據(jù)正確性驗(yàn)證。

        車云管理測試包含通訊安全、認(rèn)證測試、信息泄露測、會(huì)話管理、文件管理、接口重放攻擊、XSS攻擊、跨站點(diǎn)請求偽造、權(quán)限管理測試、安全日志測試等。

        5 結(jié)語

        眾所周知,針對高級別自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn),必須通過硬件冗余及軟件OTA迭代的方式,具有強(qiáng)大的硬件性能和軟件OTA能力的車輛才能成為真正意義上的智能終端,車聯(lián)網(wǎng)也將成為將大數(shù)據(jù)監(jiān)控、分析、更新能力、用戶服務(wù)管理能力融為一體的“下一代車聯(lián)網(wǎng)”。因此,OTA的發(fā)展必將成為推動(dòng)汽車發(fā)展的一大助力。

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