背景：

      本文(‍&wén)節選自(zì)由中國(guó)汽車(chē)工(gōng)程學會(hu•✔↓ì)、中國(guó)智能(néng)網聯汽車(chē)産業(yè)§≈≈創新聯盟發布的(de)《智能(néng)網聯汽車(chē)遠(yuǎn)程升級（OTA）‌↓發展現(xiàn)狀及建議(yì)》，本研究從(cóng)既保障安全、又(yòu)鼓勵 OTA 技(jì)術(shù)應用(yòng)的(de)目标出發，開(kāi)展 OTA 定義與技(jì)術(shù)體(tǐ)系、政策法規标準現(xiàn)狀、産業(yè)生(shē$λ♠ng)态現(xiàn)狀、安全風(fēng)險與測試評價等相(xiàng)關研究，并分(fēn)析提出發展建議(yì)，以支撐相(xiàng)關政策法規标準制(zhì)修訂和(hé)企業(yè)軟硬件(jiàn)±∞×↔及 OTA技(jì)術(shù)研發，力求為(wèi)智能(néng)網聯汽車(chē)産業(♦​÷yè)發展營造良好(hǎo)環境。
          

      OTA 技(jì)術(shù)最早應用(€★γyòng)在 PC 電(diàn)腦(nǎo)和(hé)移動手機(jī)行(xín∞≠•g)業(yè)，近(jìn)幾年(nián)才開(kāi)始在汽車(chē)行(x≥™íng)業(yè)中 廣泛應用(yòng)。然而車(chē)內(nèi)通(tōng)訊網‌₹π絡的(de)複雜(zá)性、汽車(chē)電(diàn)子(zǐ)系統的(de)碎✔↔∏₽片化(huà)等因素限制(zhì)著(zhe) ♥←OTA 技(jì)術(shù)整車(chē)範圍普及γ ≥。本章(zhāng)從(cóng) OTA 定義與應用(yòng)場φ≠®β(chǎng)景、OTA 實現(xiàn)流程和•♥∑‍(hé)“雲-管-端”關鍵技(jì)術(shù)進行(§ε¶xíng)研究，為(wèi)行(xíng)業(yè)從(cóng)業(♦∞yè)者對(duì) OTA 技(jì)術(shù)的(de)設計(jì)開(kāi)發、γ≈←↕技(jì)術(shù)驗證和(hé)生(shēng)産工(gōng)作(zuò)提供參考。

一(yī)、汽車(chē) OTA 定義與應用(yòng♣>&↑)場(chǎng)景

          

1.1  OTA 定義及分(fēn)類

      O♠↕↕TA 是(shì) Over the A★↔ir 的(de)縮寫，通(tōng)常指的(de)是(shì)遠(yuǎn)程無線方式，>✔≠ OTA 技(jì)術(shù)可(kě)以理(lǐ)解為(wèi)一(yī)種遠(yuǎn)程無線&®♦升級技(jì)術(shù)。在無特别說(shuō)明(míng)情況下β☆(xià)，本文(wén)所指的(de) OTA 是(shì)所有(yǒu)汽車(chē)遠← (yuǎn)程升級的(de)統稱。實現(xiàn) O ®£​TA 的(de)基礎是(shì)車(chē)輛(l→§ iàng)具備遠(yuǎn)程聯網功能(néng)，這(zhè)意味著(zhe)正α<→是(shì)智能(néng)網聯汽車(chē)滲透率的(de)快(k≠π<♦uài)速增長(cháng)，推動了(le) OTA 的(de)快(kuài)速普及。

      OTA 的(de)本δ>Ω&質是(shì)通(tōng)過技(jì)術(shù)實現(xiàn)軟件(jiàn)更±★↔新，智能(néng)網聯汽車(chē)與傳統汽車(chē)的(de)軟件(jiàn)升級不(bù)β↔←同之處在于，通(tōng)過 OTA 技(jì)術(shù£≈π₩)，原始設備制(zhì)造商（OEM）可(kě)以不(bù)用(yòng)通(&®π↓tōng)過售後服務中心，而是(shì)直接遠(yuǎn)程連 α‍接目标聯網車(chē)輛(liàng)，将軟件(jiàn)更新推動至待升級≈™∞的(de)車(chē)輛(liàng)。

      随著(zhe) O‍×>"TA 的(de)應用(yòng)越來(l∑$¶ái)越廣泛，針對(duì)升級對(duì)象的(de)不(bù)同，延伸出來(lái)很(hěn≈™§)多(duō)不(bù)同的(de) 概念。人(>δ §rén)們在談及 OTA 相(xiàng)關業(yè≠×)務時(shí)通(tōng)常會(huì)在前面增加§®一(yī)個(gè)具體(tǐ)對(duì)象​ε，用(yòng)于表明(míng)使用(yòng™ ) OTA 技(jì)術(shù)實現(xiàn)何種功能(néng)，比如(rú)遠©₹'♣(yuǎn)程軟件(jiàn)升級、遠(yuǎn)程固件(jiàn)升級、遠(yuǎn)程配置、∑ ¶遠(yuǎn)程數(shù)據更新等。然而在一(yī)些(xiē∞©π) OTA 解決方案中，已經模糊了(le)不(bù)同類型遠(÷♣yuǎn)程升級的(de)邊界，将所有(yǒu)可(kě)升級的(de)軟件(jiàn)對(duλ↔‍ì)象抽象為(wèi)軟件(jiàn)簇，而軟件(jiàn)簇包含♥γ了(le)從(cóng)小(xiǎo)到(dào)配置字信息大(dà)到(dào)整個(gè&<♣)操作(zuò)系統固件(jiàn)所有(yǒu)↓σ顆粒度的(de)對(duì)象。并且，GB£"《汽車(chē)軟件(jiàn)升級通(tōng)用(yòng) 技(jì)術(shù)要(•βyào)求》中對(duì)軟件(jiàn)升級（Software Update）©×£的(de)定義已經涵蓋了(le)下(xià)述幾種 OTA 概念（遠(yuǎn)程診斷除外(wài)）。

      &nbs••p;   

1.1.1  遠(yuǎn)程軟件(jiàn)升級(SOTA)

          

      SOTA（Software Over-Ω§₩×The-Air），即遠(yuǎn)程軟件(jiàn)升級，是§∑(shì)指在操作(zuò)系統的(de)基礎上(shàng)對(duì)應用(yòng)程序進★↕β行(xíng)遠(yuǎn)程升級。SOTA 通(tōng)過遠(yε↓✔uǎn)程下(xià)載并給車(chē)輛(liàng)₽£Ω安裝“應用(yòng)程序升級包”，來(lái)實現(xiàn)控制( α×≤zhì)器(qì)功能(néng)的(de)一(yī)個(gè  <)“增量”更新， 一(yī)般應用(yòng)于娛樂(yu ©è)系統和(hé)智駕系統。

      SOTA 一(yī)般涉及應用(yòng)層×∑€≈小(xiǎo)範圍的(de)功能(néng)局部更新，不(bù)包∑φ®©括汽車(chē)核心系統，對(duì)整 車(chē)性能(né±εng)和(hé)安全影(yǐng)響較小(xiǎo)，升級前置條件(ji£©★✔àn)要(yào)求較低(dī)。SOTA 的(de)增量更新策略， 可(kě) ∞≠≤以大(dà)幅減小(xiǎo)升級包文(wén)件(j÷λ♦iàn)大(dà)小(xiǎo)、從(cóng)而節約網絡流量和(hé)存儲空(k☆‍₩ōng)間(jiān)。

         §←; 

1.1.2  遠(yuǎn)程固件(jiàn)升級(FOTA)

      ​λ≈σ    

      FOTA（Firmware Over-The-Airδ£），即遠(yuǎn)程固件(jiàn)升級，是(shì)指囊括車(chē)輛(liàn♠÷g)底層算(suàn)法至頂層應用(yòng)的(de)綜合↓$升級，在不(bù)改變車(chē)輛(liàng)原有(yǒu)σΩ 配件(jiàn)的(de)前提下(xià)，通(tōng)過↑←β'遠(yuǎn)程下(xià)載并寫入新的(de)固件(j←₽γ iàn)程序進行(xíng)設備升級。FOTA 包括驅動、系統、↑λ功能(néng)、應用(yòng)等的(de)升級，與硬件(jiàn)的(de)更換沒有(yǒu)關系。

      FOTA 涉及車(chē)輛☆→(liàng)的(de)核心系統，包括但(dàn)不(bù)限于汽車Ωλ‍(chē)動力控制(zhì)系統、底盤電(diàn)子(zǐ)系 統、自(zì)動駕≥↑♠₩駛系統、車(chē)身(shēn)控制(zhì)系統等核心零部件(jià♥£n)的(de)控制(zhì)系統，可(kě)以改變車(chē)輛(liàng)的(de<≠)充放(fàng)電(diàn)、動能(néng)回收、加速性能(← néng)、輔助駕駛系統邏輯等與深度駕控有(yǒu)關‌&≤σ的(de)體(tǐ)驗。理(lǐ)論上(shàng)所有(yǒu)支持固件(jiàn)更新的(€γ£®de)電(diàn)子(zǐ)控制(zhì)單元（ECU）都(dōu)可(kě)以涵λ≥♠"蓋在 FOTA 範圍中。

          

1.1.3  遠(yuǎn)程配置(COTA)

          

      COTA（Config←≠↕≈uration Over-The-Air），即遠(yuǎn)程配置€←✔♦，是(shì)指通(tōng)過 OTA 的(de)方式實現(xiàn)遠(yuǎnβ<↑)程修改配置字，以達到(dào)修改軟件(jiàn)功能(néng)配置的(de₽→)目的(de)。配置字是(shì)一(yī)組以數(s​ hù)據标識碼(DID)方式存儲在 ECU 上(shàng)的(de)數(shù)據，可(kě)™φ₩通(tōng)過診斷指令進行(xíng)讀(dú)取和(hé)修改₽¥。它根據特定的(de)編碼規則與車(chē)輛&φ<σ(liàng)功能(néng)特征碼一(yī)一(yī)ε§"對(duì)應，通(tōng)過配置可(kě)判斷車(chē)輛(liàng)的(de)≠€γ¶功能(néng)配置，軟件(jiàn)可(kě×"¶λ)根據配置實現(xiàn)相(xiàng)應的(de)功能(γ&néng)。遠(yuǎn)程配置常見(jiàn)的(de)♠¶應用(yòng)場(chǎng)景是(shì)遠(yuǎn)程開(kāi)啓和(hé)關閉₩£γ某項功能(néng)，例如(rú)軟件(jiàn)訂閱功能(néng)。

              

1.1.4  遠(yuǎn)程診斷/遠✔ ±(yuǎn)程數(shù)據更新(DOTA)

          

      D$£OTA 有(yǒu)兩種常見(jiàn)解釋：

      DOTA(Da ↔∑‍ta Over-The-Air)，即遠(yuǎn)程數(shù)據更新，是(shì)指一(yī)些(xiē)獨立于軟件(jiàn)程序存在的(de)數(shù)據包的(de)更新，比如(rú)，地(dì♦  ₩)圖數(shù)據、語音(yīn)數(shù)β£×據和(hé)算(suàn)法模型數(shù)據等。這(z☆↕hè)類更新的(de)特點是(shì)數(shù)據量比較大(dà)，更∏&≥♠新流程相(xiàng)對(duì)獨立，比如(rú)，地(dì)圖數(shù)據通≠←©₽(tōng)常由地(dì)圖應用(yòng)自(zì)行(xíng)更 ₩∑新，而數(shù)據量也(yě)可(kě)能(né↑✘♥ ng)高(gāo)達幾 G 到(dào)幾十G。

      DOTA(Diagnostic Over-The-₹ΩAir)，即遠(yuǎn)程診斷，通(tōng)過雲平台實時(shí)數(₹​$shù)據采集監控，主動性地(dì)檢查汽車(chē)系統異常問(wè↕σ±≠n)題，為(wèi)遠(yuǎn)程問(wèn)δ↑題修複與人(rén)工(gōng)問(wèn)題修複提供'£§>決策依據。遠(yuǎn)程診斷的(de)觸發方式有(yǒu)兩種，一(yī)種是( >shì)用(yòng)戶在車(chē)輛↑σ(liàng)上(shàng)發現(xiàn)異∑φ常狀況的(de)響應式；另一(yī)種是(shì)周期性收集通(tōng)訊網絡、應用(yòng)♠β¶程序、硬件(jiàn)效能(néng)、使用(yòn≠αδβg)操作(zuò)記錄、系統程序等狀态信息，利用(yòng)大(dà)數(shù)據後台分(fēn)析 ∞÷¶監測故障。

     σ€≈•     

1.1.5  其他(tā)類型(XOTA)

      &n↔®★‌bsp;   

      随著(zhe)汽車(chē)智能(né∞✔∞ng)化(huà)程度越來(lái)越高(gāo)，除了(le)車(chē)輛(♦±♦liàng)本身(shēn)軟件(jiàn)的(de)升級外(wài)☆©，還(hái)可(kě)能(néng)會(huì)涉及 到(d ∑™§ào)外(wài)部智能(néng)設備交互∞♣☆功能(néng)的(de)軟件(jiàn)更新，比如(rú)，智能φ'→(néng)鑰匙、AR 設備等。目前有(yǒu)些(xiē∑✘)企業(yè)和(hé)組織将所有(yǒu)與車(chē)輛(liàng)相(xiàng)← ×"關聯的(de)軟件(jiàn)升級統稱為(wèi) XOTA，即 E"•↕verything Over-The-Air 的(de)意思。

     ↕✘€     

1.2 OTA 應用(yòng)場(chǎng)景

       ←♣   

1.2.1 車(chē)輛(liàng)生(shēng)命周π↔$↕期維度

      從(cóng₹♣™)開(kāi)發者編譯生(shēng)産出目γ₹£标版本軟件(jiàn)，到(dào)該軟件(jiàn)&£¥₹更新至目标硬件(jiàn)設備上(shàng)的(de)全過 程涉及多(duō)個"≥↓→(gè)階段。在不(bù)同的(de)階段，受産品形态和(hé)生(shēng)産環境限制‌¥(zhì)，所适用(yòng)的(de)軟件(jiàn)更新目的(de)和(hé)手±​≤₹段也(yě)有(yǒu)所不(bù)同，如(rú)下(xiàδ&$)表 2- 1 所示。目前，大(dà)部分(fēn)車(chē)企的(de) OTA 主要(y©₹ào)集中在售後軟件(jiàn)更新，但(dàn)不(bù)論是(sh↔€'©ì)從(cóng)效率上(shàng)還(hái)是(shì)成本上(shàng) OTA 都≥'(dōu)體(tǐ)現(xiàn)出了(le)巨大(dà)的(de)優勢。随著(§₹zhe) OTA 應用(yòng)越來(lái)越成熟，從(cóng)單一(y£↔εī)的(de)售後升級場(chǎng)景向更多(duō)的‌™Ω(de)應用(yòng)場(chǎng)景發展是(shì)的(de)必然趨勢。

表 2-1  車(chē)輛(liàng)生(shēng)命周期維€"λ度的(de)軟件(jiàn)更新應用(yòng)

1.2.2  軟件(jiàn)運營管理(lǐ)維度

      從(cδ•óng)軟件(jiàn)運營管理(lǐ)的(de)維度 OTA 的(de)典型應​σ用(yòng)場(chǎng)景如(rú)下(xià)表 2-2 所示。

表 2-2  軟件(jiàn)運營管理(lǐ)維度的(de)軟件(jiàn)更新典型σ™應用(yòng)場(chǎng)景

二、 汽車(chē) OTA 技(jì)£♣術(shù)體(tǐ)系    

2.1  OTA 實現(xiàn)流程

      汽車(chσ÷≥≠ē)軟件(jiàn)更新的(de)本質是(shì)将供應商÷‌☆‌或者 OEM 內(nèi)部開(kāi)發部門(mén)編譯出來(lái)的(de)軟件(jiàn✔÷)或 者數(shù)據替換當前車(chē)輛(liàng) ECU 中的(de)版本，以≠φ₩實現(xiàn)預期的(de)特定功能(néng)。因此，汽車(chē)軟件(jiàn)升級所需γ€要(yào)的(de)核心工(gōng)作(zuò)是(shì)建立遠(y♥®≥uǎn)程傳輸鏈路(lù)并實現(xiàn) OEM 雲端±☆系統遠(yuǎn)程更新車(chē)輛(l ↕λiàng) ECU 中的(de)軟件(jiàn)數(shù)據。同時(±✘shí)，為(wèi)了(le)準确、安全、可(kě)靠地(dì)完成 ECU 軟件(jià ε ★n)的(de)更新，OTA 系統需要(yào)雲端管理(♣‌✘σlǐ)系統對(duì)軟件(jiàn)、升級對(duì)象進行(xíng)管理(lǐ)β ★φ，以實現(xiàn)人(rén)工(gōng)操作(zuò)到(dào)自(zì)動化(hδ←®uà)的(de)轉變；車(chē)端系統需要(yào)完成軟件(jiànφ®÷)數(shù)據的(de)接收和(hé)分(fēn)發工(gōng)作(zuò)，并♥σ♥"保證無專業(yè)技(jì)師(shī)操作(z™π "uò)情況下(xià)的(de)安全升級。 

     

圖 2-1：OTA 實現(xiàn)流程(來(∏≈lái)源 AutoSAR)    

      圖2-1 是(shì)一(yī)個(gè)典型的(§"™‍de) OTA 系統框架，包含了(le)三個(gè)基本要(yào)素，即雲端的(±₽λde) OTA 平台、車(chē)端 OTA 主控、OTA 對(duì)象。其中：OTA $ 雲平台負責 OTA 升級包管理(lǐ)、α↑π'車(chē)輛(liàng)管理(lǐ)及 λ≥>OTA 發布等功能(néng)，車(chē)端 OTA&  主控負責從(cóng) OTA 雲平台下(xià)載升級包并将其刷寫到(dào)目标 ECU ，OTA 升級對(duì)象即最終軟‍σ$↕件(jiàn)刷寫的(de)主體(tǐ)，從(cóng)主控接收軟件(jiàn)并完成自(zì)身(shēn)軟件(jiàn)更新。OTA 的(de)基本實現(xiàn)流程（圖2-1）可(kě)歸納為(wèi)下(xià≠₹)表 2-3 所示步驟。

表 2-3  OTA 的(de™∏≈​)基本實現(xiàn)流程

轉自(zì)汽車(chē)電(diàn)子(zǐ)與軟件(jiàn)