浅谈整车OTA技术与实践

哆啦安全 2022-12-05

The following article is from 汽车电子与软件 Author Charlie, Rona

什么是OTA

OTA英文全称为Over-The-Airtechnology(空中下载技术)，即通过移动通信的接口从远程服务器下载新的软件更新包，对自身系统进行升级，从而满足厂商的应用管理需求。OTA技术可以理解为一种远程无线升级技术。具体来说,OTA升级可以分为三个阶段，即组织更新包，推送更新包，安装更新包，整个阶段通过网络通信连接，最终实现终端内存储数据的更新，进而改善终端的功能和服务技术。

OTA业务架构

OTA技术指系统层级的远程升级技术，可以让汽车即便已经离开工厂并且服役的情况下，能透过互联网从远程进行系统升级以达到“功能更新、抑或是漏洞补救”的目的。

OTA技术最早应用在PC机上。智能机时代，广泛的应用在Android与iOS系统中。这五六年，国内智能互联网车厂也在大力引入该技术，并且用于宣传。通过OTA技术，主机厂可以进行车辆的远程诊断、大数据分析，快速修复系统故障，并增加新的功能等。

OTA根据推送的软件内容又分为FOTA和SOTA。FOTA(Firmware-Over-The-Air)，指固件更新，如给一个车辆设备、ECU闪存下载一个完整的固件，或者修补现有的固件，更新闪存，是一次完整的镜像文件下载的过程。SOTA(Software-Over-The-Air)，即应用在线升级，车辆通过无线网络或移动网络从云端下载应用包，通常包含若干个应用和数据，主机厂仅针对信息、影音娱乐方面进行更新。采用SOTA方式，减少了文件的大小，缩短了下载时间，并降低了带宽成本和失败的可能性，但是只能涵盖娱乐主机等少数零件，更大范围的升级需求还要依赖于FOTA来实施

分类	SOTA	FOTA
名称	Software-Over-The-Air	Firmware-Over-The-Air
范畴	主要面向用户感知的车载应用软件升级，如应用程序，人机界面，车载地图，语音库更新等	囊括汽车加速、减速、制动等基础功能算法，以及顶层应用的综合升级，如座舱域升级，自动驾驶升级，动力域升级等
细分范围	更改中控大屏交互设计	通过升级实现深层次改变汽车控制系统、管理系统及性能表现
开放新的车载音频，视频功能	三电系统优化提升续航
车载地图等车机程序更新	开放ACC/ALC等自动驾驶辅助功能
语音助手识别能力增强	优化基于人脸识别的疲劳检测算法
空调调节配置项增加	增加高温抑菌功能
	能通过预留的硬件算力，通过后期开放的功能

汽车OTA的发展进程

汽车OTA发展进程

根据OTA技术在车辆上的应用进程，可以分为三个阶段：

1）2010年—2015年，这个阶段被称为零部件级OTA，该阶段汽车仅可以对娱乐主机和联网模块进行更新，OTA云端能力是TSP的子页面子功能。这个阶段的OTA能力往往掌握在零部件供应商手上，主机厂需要请零件供应商协助配置软件更新。

2）2015年—2019年，是整车OTA建设的关键时期，主机厂已经有统筹管理的意识，要把整车OTA的能力掌握在自己手上，统筹软件的准入准则、发布规范和整车固件升级的统筹管理；同时升级所涉及的ECU包含全车的ECU节点，包含以太网、CAN、FlexRay等节点。在OTA的方案中，统筹考虑功能安全。

3）2020年及以后，是OTA生态环境建立的阶段，主机厂已经有了利用OTA构建用户生命周期管理的思维，OTA与主机厂的更多体系结合，串联研发、生产制造、市场、售后等各场景，这就涉及跨中心、跨部门系统协同。在OTA运营过程中持续实践，探索并形成最符合主机厂的流程规范。

OTA给主机厂带来的价值

对很多主机厂而言，OTA 技术上车的主要动力是出于优化成本的考虑。而OTA 升级对互联网车厂真正具有吸引力的地方在于它能够实现车辆重要功能的常用常新。通过OTA，汽车制造商通过软件升级的方式可以在产品售出后通过增加功能的方式继续获得收入，使得汽车变成一件持续升值的产品。

此外，在搭载了一套支持安全通讯的 OTA方案后，车辆能够将车端系统和零部件的诊断及运行信息及时同步至云服务器，这也有利于主机厂对某些潜在隐患进行预防性监测，做到将风险提前扼杀在摇篮里。因此，OTA为主机厂带来的价值主要体现如下几点：

快速修复潜在系统缺陷

传统汽车在用户行驶过程中出现了系统方面的缺陷，这些问题的解决办法只有一个，汽车厂家启动召回程序，在用户收到召回程序后返回4S店进行统一升级。而OTA技术则可以通过远程推送包的方式完成缺陷的修复，大大避免了持续数月通过4S店召回带来的风险。

快速迭代、提升产品和使用体验

由于在产品设计中的硬件超前配备，智联网联汽车可以通过一次次的OTA升级，不断给车主开启新功能，优化产品体验，提供更加优质的系统服务，真正让车主感受到什么是“常开常新”。同时重视界面优化更新，直观的提升人机交互体验。

智能汽车保持与车联网平台的连接，改变了过去销售即研发结束的标志，使得销售成为主机厂与用户互动的开始，智能汽车成为主机厂与用户交流的窗口。

大幅降低售后成本

传统的召回是需要走内部及外部审批的过程，时间和金钱的成本都非常高。通过OTA升级的方式，可以大大降低由于软件缺陷带来的召回成本，主机厂也能投入更多精力进行新产品新功能的研发。

极氪OTA实践

电子电气架构从分布式到集中式，域集中架构使得整车FOTA成为可能。面对汽车功能和软件复杂度的提升，需要对汽车E/E架构进行重构，建立更加灵活的体系架构。从博世的电气架构演进图来看，汽车的电器架构从分布式向集中式升级，未来可能融合成一个中心化计算机。在域集中架构下，整车的功能将会以特定的方式重新排列组合，典型的域有自动驾驶域、信息娱乐域、底盘域、动力域以及车身域。域控制器可控制总线系统中的的多个区域从而大大降低控制器数量，而多核系统及AUTOSAR等软硬件架构的出现使得域集中式的E/E架构成为可能。支持FOTA的车型需要至少基于域控制器的全新电子架构。只有将整车各自为战的数十个ECU电控单元，进行集中管理，才能使得上层软件更加灵活和快速的调用底层信息，并进行融合计算、快速输出。

汽车电子电器架构，由分布到集中（博世）

2020年9月23日， SEA浩瀚智能架构正式发布，浩瀚架构从智能电动时代用户的出行体验触发，以硬件层、系统层、生态层，构成三位一体的立体化布局。浩瀚架构同时具备高带宽和高效率两大核心竞争力，从A级车到E级车的全尺寸覆盖，实现轿车、SUV、MPV、小型城市车、跑车、皮卡、未来出行车辆等全部造型，同时软件开发周期相比传统研发缩短50%。基于该架构的首款纯电豪华轿跑-极氪001也在2021年9月份正式量产上市，极氪001车型所采用的浩瀚智能架构就是基于域融合的架构，已经实现的API接口超过4000个，可实现全场景、全生命周期的OTA。

极氪001升级

从极氪001交付至今，短短六个月时间，已经进行了4次大版本升级。从OS 1.1.1，到近期正在推送的OS 2.0版本，升级涵盖33个ECU单元，新增30余项新功能，如ACCQA带排队功能的自适应巡航、AEB前向碰撞减缓、LDW车道偏离预警、FCTA前方交叉路口来车预警等。并结合用户反馈进行了500余项的用户功能提升，针对用户关心的单踏板模式、自动门体验，驾驶模式记忆、人脸识别等一系列功能进行了优化。未来，极氪也会持续进行迭代更新，超车辅助、限速融合等功能也会陆续释放给用户。