聊聊智能汽车的OTA架构

2018-10-12 17:44:13 来源:汽车电子设计
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OTA未来会成为智能驾驶汽车的最基本架构?(未来如果汽车厂没有OTA的解决方案,三年内就很容易就被边缘化,因为无法持续更新软件、没有办法做双向的沟通跟交流,没有办法组成有用的服务跟应用供车主使用。)OTA架构的技术要点?是否有标准?何时会大规模普及?车企的应对策略?
 
随着数字化和软件渗透到人们生活的各个角落,作为交通工具的汽车也逐渐往一个机械驱动的机器开始往软件驱动的电子产品过渡,在这个背景下,整车企业对于产品和内部系统的竞争法则将改写。传统的动力总成发动机和变速箱是以往整车企业的的技术和工程核心,而展望未来,给汽车配置足够强大的计算能力、各种内部和环境的感知器件和贯穿车辆的上层和下层软件还有于车辆连接的网络平台成为越来越重要的角色,能被我们看到的是电气化、智能网联的功能和无人驾驶等等。
 
图1 整车内汽车电子的层级
 
随着电子和软件的重要性变强,整车车辆的复杂度也升高了,现在汽车内部暴增的软件代码行数进行者滚雪球增长,而软件也在渗透哪怕是很细节的传感器内核。汽车企业从这个角度来说,把车内软件质量、信息安全和远程OTA技术都放在了台面上,重新审视整个软件和电子电气架构。从这个意义上来说,不同层级的软件成了车里迭代最快也是需要进行系统化管理的那部分,在发现严重的软件故障或者是漏洞的时候,对车辆的软件更新成了强需求,而之前通过线下店维修和召回模式,从覆盖范围和复杂度上也是越来越难管理了。而基于OTA(Over-the-Air Technology)空中下载技术,具备减少召回成本、快速响应安全需求、提升用户体验,成了未来智能化汽车时代的必然选择。如下图所示,这样的技术也是从萌芽阶段、到娱乐系统和互联模块本身再到动力总成和安全系统,再到未来可能的汽车的核心运算单元(各个区块的域控制器)。 
 
图2 OTA技术在车辆上的应用时间
 
第一部分 汽车OTA简介、架构和流程
汽车内的OTA主要分为FOTA和SOTA两类,前者是一个完整的系统性更新,后者是迭代更新的升级。
 
FOTA(Firmware-over-the-air,固件在线升级),指的是给一个车辆下载完整的固件镜像,或者修补现有固件,这是一个完整的软件安装文件(镜像)下载的过程。
 
SOTA(Software-over-the-air,软件在线升级),通过无线网络或移动网络将文件从云端服务器下载到车辆上。 SOTA一般作为一个“增量”,整车企业仅发送需要更改的部分,一方面减少了下载的数量和时间,并降低了成本和失败的可能性。软件增量文件和对应于车辆的安全凭据被称为“更新包”,更新包中可能包含多个增量文件和多个ECU的补丁
 
如下图所示,汽车OTA的架构主要包含整车企业云端服务器和车辆两部分,
 
OTA服务平台:为车载终端提供OTA服务,这里主要管理各个软件提供商的原始固件升级软件。出于安全考虑,需要构建一个独立的子模块,负责OTA服务平台提供安全服务,包括密钥证书管理服务,数据加密服务,数字签名服务等。
 
车辆终端OTA组件:对升级包进行合法性验证,适配安全升级流程
 
图3OTA的基本构成
 
在流程上分为生成文件、传输和验证文件和安装更新。不同的企业实施OTA操作的对象也不相同,特别是在不同的通信总线有差异的时候,如下图所示,tesla对主要的节点是在其仪表盘和中控屏(网络连接的4G模块集成在这里)两个主要的高运算能力的控制器上实现的。
 
备注:特斯拉是一个典型的案例,不同的汽车电子模块的作用并不相同,是围绕中控屏、仪表盘、整车网络网关、Autopilot自动驾驶模块和其他ECU的模块。以下做了一些简要的介绍。
 
图4Tesla 的OTA的架构
 
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