汽车OTA升级的原理与用途详解
 

汽车OTA升级的原理与用途详解

发布时间:2021-05-26 16:05:58
 
汽车OTA升级的原理与用途详解 受特斯拉的影响,全球汽车制造商开始提供自己的OTA更新,众所周知的是特斯拉汽车从诞生之初就带有OTA功能的,甚至在两年前都可声称其是全球唯一可以实现整车OTA的汽车。这几年来随着纯电动汽车品牌的增多,OTA在汽车上的应用也越来越多,那么汽车的OTA升级究竟是个什么样的功能呢? OTA(Over-the-Air Technology)空中下载技术,在手机上就是通过移动通信(GSM或CDMA)的空中接口对SIM卡数据及应用进行远程管理的技术,具体到汽车上就是实现在系统的在线更新升级,汽车上有联网模块的网关,可以让汽车上能够数据传输的软件、硬件实现上传、下载、代码更新等功能。 打个比方,就像Windows每次的系统更新,可以让你的电脑拥有更多功能、性能提升、改善视觉效果等,并且这种更新升级是通过联网后在线检测、匹配版本、下载新的代码到本地进而执行安装、校验等程序,可以看做是PC版的OTA,简而言之四个字:在线升级。 汽车上也是同样的原理,但汽车作为一种交通工具,一个移动的“电脑”,其进行在线升级(OTA空中升级)的实现流程将比电脑更复杂,其中最重要的就是基于安全的考量。 电脑或者手机的系统升级,分为软件升级和硬件升级,即通常所说的SOAT(SoftwareOverTheAir)应用软件升级,FOAT(FirmwareOverTheAir)固件版本在线升级。 同样的汽车OTA也分为这两种,那么汽车OTA升级怎么实现?其中有哪些需要注意的问题?我们一下看下汽车OTA在线升级的原理。 上图展示车辆内从主机厂服务器更新程序到指定ECU的过程中的主要部件。首先通过移动网络(3G/4G/5G)建立车辆与服务器之间的安全连接,确保全新的,待更新的固件安全地传输到车辆的TelematicsUnit,然后再传输给OTAManager。OTAManager管理车辆所有ECU的更新过程。 它控制着将固件更新分发到ECU,并告知ECU何时执行更新-在多个ECUs需要同时更新的情况下尤为重要,例如推送一项新功能,而该新功能涉及多个ECUs。更新过程完成后,OTAManager将向服务器发送确认。 针对OTAManager它可能需要外挂NANDflash用来存储固件包,同样也可以用来存储其他车辆ECUs的备份,以期在ECU升级失败之后进行调用。这些备份应该通过加密&认证的方式进行防护避免外部攻击。 这些备份也是可以确保汽车在进行OTA过程中出现任何意外的情况时,可以恢复到升级之前的状态,从而确保更新失败后的行车安全。 OTAManager内部有一个表格,包含各个车辆ECU的相关信息,譬如SN号以及当前的固件版本。这样便于OTAManager核实接收到的固件升级包并确保是通过授权的。 如果是正在更新的ECU不具备加密能力那么OTAManager同样需要负责更新过程的解码及验签。现阶段OTA实现加密、解码、校验等是其基本的安全功能。 不难看出OTAManager的重要性,也正是基于此,并结合网关的安全性、隔离性以及天然的多连接属性,部分主机厂启动自研网关(集成OTAManager角色),譬如蔚来、FF。 汽车OTA升级过程中有哪些技术问题需要注意? 升级从某种程度上来讲,相当于把车辆从一个状态导入到另一个状态,在此过程中不可避免会出现一些错误。 这种情况下,就需要制定一些防错机制,来保证车辆的功能安全,如断点续传,在目前已知的OTA防错机制中,属于一种最基本的技术方案。 除此之外还有回滚机制,因为当车辆系统进行升级后,新的版本系统可能不稳定,这种情况下可以通过回滚机制退回到之前的版本,保证车辆安全。 说到汽车OTA时候的回滚机制,其应该是在整个升级过程中任意节点都可以实现的终止、并回滚到升级之前的状态。 另外,端对端的安全,即从开发者开始到后来的整车厂、汽车产品,保证所有的数据通道都是安全的,数据是经过加密的,最后开发出来的软件是经过安全等级验证了的,甚至最开始开发者的身份,也经过了安全验证。 架构安全,包括使用一些行业标准协议及安全算法,如哈希算法,来保证整个架构体系的安全性。 综合看来汽车上实现OTA在线升级软硬件,主要考量的还是安全问题,包括Telematics以及通信技术都已成熟并且在电脑、手机这些设备上都经过实践的验证,把这种技术转移到汽车上就需要考虑更多环境、汽车工况等安全因素。归纳起来主要包括以下两个方面: 信息安全;主要是通信加密、软件包验签、更新隔离以及安全芯片等; 功能安全;主要包括OTAManager的启动条件判断(车辆状态等)、ECU升级的预编程条件判断、整车模式配合以及升级方案考量(A/B法等); 对于汽车OTA,我们不能很随便地做整车ECU升级,而必须要在一个合适的时间、合适的地点以及车辆合适的状态下进行升级。 这就要求车企制定相应的升级策略,特别是对“合适”二字进行定义,以尽可能安全、经济的方式来开展这项操作,而不是像手机一样在任何时间、任何地点实施升级。 汽车发动机五大基本工况: 刹车片生锈和磨损问题: 汽车发动机初始化和ECU初始化: 无人驾驶汽车服务世界互联网大会: