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    1. 智能化標配,汽車OTA升級優勢凸顯

      • 朱玉龍
      • 發表于: 2018/09/21 08:26:54 來源:汽車電子設計

      ?OTA的意義在于提供不斷升級更新的服務。

      如果一輛車要增加新的功能配置,有什么辦法?也許很多人腦中蹦出的想法都是換輛新車或者送到4S店。但是汽車OTA升級的概念首先被特斯拉提及并實現的時候,用戶體驗到足不出戶就可以完成車輛升級。OTA技術的應用和普及讓智能汽車的未來有了更多可能性。

      數字技術已經滲透到人們生活的各個角落,作為交通工具的汽車,逐漸由機械驅動的機器向軟件驅動的電子產品過渡。在這個趨勢下,汽車產品和內部系統的競爭法則都將改寫。整車企業以往的技術工程核心是發動機和變速箱,而展望未來,給汽車配置足夠強大的感應器、軟件、計算能力以及外部與車輛連接的網絡平臺,會越來越重要。

      電子部分和軟件的重要性變強,也就意味著整車的復雜度升高了,軟件代碼行數像滾雪球一樣不斷增長。和硬件相比,軟件是車里迭代最快、最容易個性化的部分,也是亟需進行系統化管理的部分。車輛無論是遇到軟件故障還是更新,線下店維修和召回的模式,從覆蓋范圍和復雜度上是越來越難管理了。而OTA技術具備減少召回成本、快速響應安全需求、提升用戶體驗等多種優勢,是未來智能化汽車時代的必然選擇。

      如下圖所示,OTA技術也是從萌芽階段、到娛樂系統和互聯模塊本身再到動力總成和安全系統,再到未來可能的汽車的核心運算單元(各個區塊的域控制器)。

      OTA技術在車輛上的應用進程OTA技術在車輛上的應用進程

      一、汽車OTA的架構和流程

      汽車OTA主要分為FOTA(Firmware-over-the-air,固件在線升級)和SOTA(Software-over-the-air,軟件在線升級)兩類,前者是一個完整的系統性更新,后者是迭代更新的升級。如下圖所示,汽車OTA架構主要包含云端服務器和車輛終端兩部分。

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      • OTA服務平臺:為車載終端提供OTA服務,主要管理各個軟件供應商的原始固件升級軟件。 出于安全考慮,需要構建一個獨立的子模塊,負責OTA服務平臺的安全,包括密鑰證書管理服務、數據加密服務、數字簽名服務等;

      • 車輛終端OTA組件:對升級包進行合法性驗證,適配安全升級流程。

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      汽車OTA流程具體如下:

      • 管理和生成相關的文件:云端服務器是負責監測整個OTA過程的主要單元,它不僅要確定更新哪些車輛,是否與車輛建立可靠的連接(生成一個可靠的可信通道)并實時掌握消息,然后把固件包或者更新包從軟件庫里面提取出來,確定分發包的更新順序,管理整個進程,并在完成后校驗。

      • 分發和檢查:服務器會做加密渠道分發,而在車輛則有個計算能力強大并有足夠存儲空間的控制器進行下載、驗證和解密,與服務器相對應的也有作業管理器負責報告當前狀態和錯誤信息, 每個更新作業都有一個用于跟蹤使用情況的作業ID。

      • 更新和刷新安裝:這里一定有讀者會提問,車輛如果像手機一樣刷死機了怎么辦?通常整車企業在決定FOTA前需要做完備的考慮。以特斯拉為例,通過使用運算的聯網模塊(如儀表板、中控臺等)實現對整個進程的監控。將更新文件刷入ECU,對于儀表盤來說,每一步操作都會監控整個機制是否完整,并且保證能隨時停止和重新寫入,只要對應的ECU存在可以運行的導引程序,那就保證了車輛和服務器對整個過程的控制,并把刷死機的風險降到最低。

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      完成最后的準備工作后,ECU將重新啟動,代理和服務器之間將持續連接,服務器可以獲得當前更新狀態的最新信息。

      二、OTA標準和車企的跟進

      汽車企業都在努力構建自己的OTA的架構和功能,形成自己的標準。目前主要是針對娛樂系統、導航等推出OTA在線系統更新,以及在實時車況診斷的基礎上升級為預警提醒。

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      咨詢機構IHS的預測,汽車制造商從OTA軟件更新中節省的成本將從2015年的27億美元增長到2022年的350億美元。大部分的開支節省來自OTA對信息娛樂系統和遠程信息處理系統的更新。控制發動機,制動器和轉向器的ECU在OTA方面仍然還有諸多難題要攻克。

      從全球范圍來看,各個國家、地區以及主要的國際性聯盟,都在嘗試制定OTA標淮。2016年12月,由英國和日本作為主席國,成立了專門的汽車信息安全標準任務組UN Task Force on Cyber security and OTA issues (CS/ OTA),圍繞汽車網絡安全、數據保護和軟件升級OTA三部分開展國際法規及標準的制定工作,國際電信聯盟(ITU—SG17)也全面與參與了該任務組的相關工作。

      中國各行業專家也在中國汽車技術研究中心(C-WP.29秘書處)的組織下參與了該任務組的部分工作,并有相關國際標準建議提案。《電動汽車遠程服務與管理系統技術規范》規定從2017年1月1日起,新生產的全部新能源汽車安裝車載終端,通過企業監測平臺對整車及動力電池等關鍵系統運行安全狀態進行監測和管理。按照國家標準公共服務領域車輛相關安全狀態信息要上傳至地方監測平臺,從中也會產生OTA需求。

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      三、OTA有哪些風險?

      很多人對于汽車OTA的認知來源于手機OTA,從技術特點上來看確實有類似之處,但真正在實施過程中,兩者還是有很大的區別,特別是安全問題。舉個例子,手機在進行OTA升級時,如果升級不成功,最差的情況不過是手機變“磚頭”,而汽車情況則大不一樣,稍有不慎就是車損人傷。

      在FOTA流程中,主要存在傳輸風險和升級包篡改風險。 終端下載升級包的傳輸流程中,攻擊者可利用網絡攻擊手段,如中間人攻擊,將篡改偽造的升級包發送給車載終端,如果終端在升級流程中同時缺少驗證機制,那么被篡改的升級包即可順利完成升級流程,達到篡改系統、植入后門等惡意程序的目的。攻擊者還可能對升級包進行解包分析,獲取一些可利用的信息,如漏洞補丁等,升級包中關鍵信息的暴露會增加被攻擊的風險。

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      所以汽車OTA不能隨便地進行,而必須要在一個合適的時間、合適的地點以及車輛合適的狀態下進行升級。這就要求車企制定相應的升級策略,以盡可能安全、經濟的方式來開展這項操作。OTA技術對于整車企業而言,其實也存在做不好會出大事的問題,這一直是制約整車企業推動OTA技術在車輛上應用發展的最大障礙。隨著信息安全技術的導入,這塊也變成了整車企業與網絡技術結合的發展機遇。

      四、總結

      OTA的意義在于提供不斷升級更新的服務,就像智能手機一樣,通過軟件的下載與更新,實現越來越多的可能性。對車來說也是,讓開車的過程更輕松舒適。OTA也是智能汽車技術的一個重要的功能,用戶需求和車企售后維護都需要它。如果汽車廠沒有OTA的解決方案,三年內就很容易就被邊緣化,因為無法持續更新軟件、沒有辦法做雙向的溝通跟交流,沒有辦法組成有用的服務跟應用供車主使用。這項技術將隨著整車企業對軟件能力、網絡能力、產品全生命周期需求的把握,變得越來越重要。

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