用「软件定义汽车」背后， OTA 升级的争夺战

不管大家怎么看马斯克，特斯拉的整车OTA能力一定是很多车企羡慕和渴望的功能。因为特斯拉并不是简单地将软件升级包从云端分发到车内的T-Box(负责车内无线通信)来升级地图等嵌入车内的app。它还可以直接向相关的独立ECU发送补丁，实现汽车主动和被动、网络安全甚至关键控制功能的升级。

特斯拉继续通过OTA更新各种功能|特斯拉很多人之前都把汽车的未来设想为“一部手机配四个轮子”，所以很自然的就认为整车的OTA应该和升级我们手中的iPhone一样简单。然而，从架构角度来看，智能手机基本上只配备了一个处理器来运行各种应用程序。但车内至少有上百个ECU，连接着不同的车内通信网络，每个网络的数据传输协议也不一样。毕竟，世界上没有“无bug”的软件。整个汽车行业都在逐渐向“软件定义”的方向演进，所以通过OTA升级及时纠错的能力变得非常必要。尤其是智能互联车辆，一旦被黑客入侵，轻则造成财产损失，重则危及乘客安全。这时候，及时防止进一步危害的最有效方法就是通过OTA来堵塞软件漏洞。这比升级电话系统要复杂得多。在特斯拉、蔚来、肖鹏和其他新造车力量的压力下，传统汽车公司希望尽快将其产品连接到云上。最迫切的需求是能够实现OTA软件升级、主要功能实时更新、车辆维护/异常检测、防止网络黑客入侵。但问题是，特斯拉的整车架构是从零开始打造的，与传统车企基于燃油车平台规划的电动汽车仍有显著差异。因此，假设要实现类似特斯拉的OTA功能，几乎所有的汽车公司都需要找到一个“合适”且足够安全的解决方案，才能独立规划电动车产品的量产。这使得提供“汽车OTA升级”的供应市场异常火爆。这也演变成了一场“智能汽车”入口战。

汽车OTA升级的基本原则|无论是一级还是二级供应商，日立都在经历新供应商的激增。我们都觉得OEM客户对OTA升级解决方案的需求在持续增长。与此同时，来自移动产品终端的软件公司也开始盯上了汽车这块“肥肉”。在他们看来，汽车只是“轮子上的智能手机”。。最终的结果是，做OTA的软件公司逐渐被传统供应商控制，形成各方势力分离的整体局面。2015年初，哈曼国际收购了总部位于以色列的软件公司Red Bend。这是一家为联网车辆提供软件管理技术、OTA软件和固件升级服务的公司。但是后来哈曼被三星电子吃了。2016年，当时还是英特尔业务部门的风河公司收购了Aryng，该公司为汽车提供OTA升级解决方案。两周后，丰和宣布福特将使用其OTA升级技术。“风河边缘同步技术可以提供不同的升级方法，最大限度地减少数据容量、传输时间和内存使用，”风河说。2017年，从德尔福集团分拆出来的Aptiv收购了位于密歇根州的初创公司Movimento，并将其OTA平台整合到自己的解决方案中。“安博福表示希望帮助汽车企业完成数据收集和分析，监控漏洞，提高召回效率，堵塞网络安全漏洞，加快自动驾驶技术的研发进程。”在这里，作为一家图形公司，发布了OTA Connect产品。HERE方面表示，这款产品是开源的，可以高效集成到汽车公司的后端服务器中。OTA平台市场的其他知名供应商包括Continental、Bosch、Airbiquity和ATS Advanced Telematics System。谁在解决关键问题……s？上述频繁的合作和合并动态也反映了整个汽车行业对OTA技术的强烈需求。“花小钱买大事”对于那些渴望拥有知识但在某个特定领域不具备知识的人来说是最直接的解决方法。然而，问题又出现了。目前，大多数OTA只能向车辆中的T-Box发送软件升级包，而不能实现ECU级别的软件升级，例如对安全气囊、动力系统、车身控制或安全等功能进行及时的更改。如前所述，联网汽车和智能手机具有非常不同的电子架构。要在一辆车上实现真正的OTA(从云端到ECU)，供应商首先要有深厚的计算硬件知识基础，比如了解车内不同硬件单元的差异。因为如果你想和ECU直接通信，你需要知道它是否有两个记忆库。在OTA期间，一个内存库可以编写升级包，而另一个内存库可以存储旧版本的程序。显然，这种双内存配置占用了大量空间。虽然升级数据可以压缩，但OTA供应商仍然需要考虑它正在传输升级包的ECU是否有足够的片上内存。其次，OTA供应商还应该熟悉车内的通信网络拓扑。因为不同的ECU连接不同的通信网络，从CAN总线、FlexRy、LIN，到MOST、以太网等等，只有清楚了解每条线路的特点，才能有效实现软件升级。对此，芯片供应商Reisa认为，需要从OTA的第一阶段(升级单个ECU)进化到能够更新整车的功能，包括一些安全部件。需要从两方面入手:一是降低车内通信网络的复杂度；二是简化车内API接口的同时增加MCU对多个系统的集成控制。这实际上涉及到车辆从传统燃油平台向智能电动化转变过程中的电子电气架构的演变:从分布式向集中式的逐渐过渡。新的车辆计算平台的引入可以简化车辆网络的结构，加速通信协议的编译过程，并增强每个子部分的安全性。位于整个中央系统的MCU要足够智能，将事先从以太网获得的数据进行压缩，然后传输到CAN总线。

MCU将随着汽车电子和电气架构的变化而逐渐发展。然而，目前还没有能够执行这种工作的量产MCU。Reisa表示，R-CAR Gen 3是汽车在线旅行社目前的主流产品。但随着车辆功能集成和中央域控制能力的逐步增强，预计在2023年，将会出现适应新电子电气架构的产品。当然，安全是OTA升级中最关键的问题。不像手机，升级不成功顶多是“砖头打脸”，但汽车就不一样了。稍有失误就会导致车辆损坏和死亡。因此，显然不能随便升级整车ECU，这就需要整车企业制定相应的升级策略，尤其是定义“合适”二字，避免类似长安街蔚来车主遭遇的尴尬事件。这里的“合适”包括对时间、地点、车辆状态的要求，以及对软件功能的区分。例如，关键系统必须保持车辆静止，并有足够的电力。音乐、视频等app可以在行车过程中升级，只要不影响行车安全。从这个角度来说，为汽车升级OTA，实际上需要让云服务器与目标车辆进行通信，锁定，并持续监控目标，确保其符合升级要求。一旦进入升级状态，就会涉及到一个新的问题:过程中出现错误怎么办？其实升级过程中出现bug很正常，但是对于汽车来说，需要开发更合适的防错机制，保证车辆的功能安全不受影响。“断点续传”是目前已知的OTA错误防止机制中相对常见的方案。另外还有回滚机制，因为如果升级后新系统变得不稳定，需要回复到之前的版本，这也是保障车辆安全的一种方式。

Excelfore Esync解决方案中发布软件升级包的流程|除了这两种主流解决方案，业内知名公司Excelfore还提出了“安全内核”的概念，以保证系统与云端的安全连接，并对软件进行升级。初创AurorLbs的解决方案包括“自动检测”和“自动修复”两大核心技术。前者在ECU后台运行，通过实时监控代码级错误来预测停机事件。一旦锁定错误，自动修复功能会将ECU软件实时回滚到之前的安全版本。理论上不会有“宕机”。关于OTA的重要性，车载OTA应该成为汽车行业优先考虑的问题。自动驾驶汽车可能确实有助于降低交通事故中的伤亡率，但如果没有可靠的方法修复软件漏洞，一旦面临大规模召回，消费者的不满将是品牌最大的灾难。我们来统计一下近年来因软件问题导致的汽车召回:1 2016年，日产因安全气囊系统问题召回320万辆无法识别乘客的汽车；2016年，通用召回360万辆安全气囊系统自动进入诊断模式的汽车；2017年，道奇因安全气囊传感器故障召回125万辆汽车；更严重的是，很多消费者在了解到车企发布的召回通知后，继续放任软件故障存在。研究公司Stout Reserve发布的数据显示，5年内购买的车辆，在召回通知发布的9个月内，维修率仅为40%。例如，2018年，通用汽车因方向盘软件故障宣布召回100万辆汽车。到目前为止，大约有60万辆未经维修的汽车仍在路上行驶。如果一个车企的车辆OTA技术能够到位，处理这些bug就变得容易了。而且OTA升级不仅可以让产品的电子系统保持最新，还可以在软件故障导致召回的情况下节省大量的时间和金钱成本。“对于许多汽车公司来说，OTA技术背后的主要驱动力是节省成本的考虑，”行业咨询公司IHS Mrkit的首席分析师Egil Juliussen告诉Geekprk。“网络安全是OTA必须成为联网汽车标准功能的另一个重要原因。”而OTA升级真正吸引主机厂的是，可以实现重要车辆功能的频繁更新。".通过OTA，汽车制造商可以在他们的产品通过软件升级售出后，继续通过添加功能来获得收入。这也是为什么马斯克认为，在未来，配备FSD的特斯拉车型将成为“持续升值的产品”。".此外，在配备双向通信OTA平台后，车辆可以将车载端系统和部件的诊断和运行信息及时传输到云服务器，这也有利于主机制造商对某些潜在危险进行预防性监控，实现“提前将风险扼杀在萌芽状态”。".目前，特斯拉使用Red Bend(目前是哈曼国际旗下的一家公司)提供的OTA平台进行车辆和云通信。然而，当涉及到整车的软件升级时，特斯拉依赖于其内部开发的API端口。

OTA升级有利于主机厂商对某些潜在危害进行预防性监控。HERE标准API端口能够给OTA升级带来的优势对于平台提供商来说是显而易见的。目前，许多OTA公司只有一两个客户，每个公司都在解决一些特殊需求，这不利于整个行业的健康增长。因此，Excelfore牵头成立了eSync联盟，目的是解决当前汽车OTA普及过程中面临的一些问题。比如有效降低开发成本，缩短产品推向市场的周期等等。“即使像福特和通用汽车这样规模的公司也对标准化的API感兴趣，因为它们可以带来更大的成本竞争力，”Juliussen说。“对于小公司来说，这无疑是天上掉馅饼，因为这会让消费者的选择更容易。”

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