OTA技术在智能网联汽车大趋势下的发展

概要OTA技术在智能网联汽车大趋势下的发展讲了OTA技术从物联网边缘设备兴起，而后在智能手机上开始发展、大规模应用，开启了OTA技术在智能终端的应用。2012年特斯拉发布的ModelS，也正是它将OTA技术带入到汽车行业中。随着汽车由电动化到智能化的发展，OTA技术也已经从一家车企逐渐渗透到多家，以及整个汽车产业上下游行业。图1特斯拉历年的OTA次数01汽车行业为何要引入OTA随着“软件定义汽车”时代的到来，智能汽车在现代人生活中扮演着越来越重要的角色。而汽车实现智能化的前提则是必须具备汽车OTA功能。OTA具备的主要优势如下：1.具有成本效益：OEM可以通过一个统一界面的无缝管理一系列设备的固件更新，在汽车的整个生命周期内。这样可以大幅降低成本，提高效率。2.持续改进：在车辆到达车主手中后，可以修复错误或者迭代增加产品服务功能。这样会降低召回和线下维护更新的成本；3.可以快速升级修复软件代码缺陷：随着市场车辆功能复杂度提高，软件漏洞造成的汽车召回风险持续攀升，目前高端汽车的整车代码量已经突破1亿行，即使按照能力成熟度集成模型5级最高软件标准开发，仍有0.32%的代码缺陷率，使用OTA升级可减少主机厂50%的汽车返修成本；4.可扩展性改善：FOTA更新使OEM能够在汽车发布后向基础架构添加新功能，而无需线下召回，物理访问车机升级固件；5.加快产品上市时间：开发人员可以在特定的车辆设备上部署测试新功能，测试达到上线标准后，即便车辆仍在生产线上或在经销商门店，也可通过车辆OTA的稳定连接和持续在线特性发送固件更新。统计数据显示，预计未来五年软件定制市场的年均复合增长率约为30%，2023年全球汽车软件定制市场规模有望达到275.42亿元（如图2所示），因此主机厂可OTA升级的软件潜力及效益可观。图2:全球汽车软件定制市场规模及增速02OTA技术在汽车行业发展情况汽车OTA是一种包含云、管、端三部分的远程无限升级技术。OTA升级对象涵盖汽车动力控制系统、信息娱乐网联系统、安全控制系统、底盘电子系统、车身控制系统、自动驾驶系统等。OTA升级经历4个阶段，从最初对T-BOX进行OTA升级，到2012年特斯拉ModelS第一次OTA升级，再到2021年众多车企纷纷布局OTA，新能源汽车OTA经历了从零部件OTA到整车升级FOTA以及企业级OTA阶段，未来OTA产业将在更强的监管力度下往全产业链协调方向发展。随着中国新能源汽车行业的快速发展，汽车OTA需求和应用逐渐增多，OTA升级对象也从单个零部件逐渐扩展到大部分汽车固、软件，汽车核心功能域也逐渐对OTA升级技术开放。图3:OTA网络架构图未来OTA产业将在更强的监管力度下往全产业链协调方向发展。OTA在安全保障的前提下解锁汽车更多关键ECU，同时受益于大数据的积累和全产业链的高度协调，预测性预埋硬件和预测性软件升级或将成为可能，未来汽车或将在一段时间内获得硬软件持续改进的潜力。图4:OTA发展的历程目前几乎大部分的车企召回都需要物理修复，但2020年1月以来，特斯拉的17次召回中有7次（即37%)

是通过OTA更新解决。早在2018年中旬，美国权威杂志《消费者报告》报告：特斯拉Model3在60Mile/h(约97KM/h)的时速下，制动距离为152英尺(约46.3米)，因为制动距离过长，而将Model3列为不推荐车型。随后马斯克在社交媒体表示Model3刹车系统确实存在一定缺陷，特斯拉将通过OTA推送固件升级，将刹车距离缩短6.1米。传统汽车厂商也在逐步利用OTA提升用户体验：•2016年11月，丰田汽车宣布将采用OTA技术更新汽车电子控制单元，并且讨论了车辆上市后通过OTA追加新功能的可能性。•2017年5月，福特首次通过OTA技术为搭载Sync3车载系统的车型新增功能。•2017年7月，沃尔沃与HERE地图签署合作协议，未来将可使用OTA服务升级地图。同期，通用宣布在2020年前推出能进行OTA的信息娱乐系统。图5:部分车企车辆召回次数及方式统计（2020-1到2021年末）（来源：路透社）虽然许多OEM都实现了OTA，但目前个主机厂的OTA技术应用深度不同，造车新势力和个别传统车企可以实现全领域的OTA，但大部分主机厂还只能实现座舱娱乐域和智能驾驶域的OTA。图6:部分主机厂OTA情况汽车OTA分为两类，包括

FOTA（固件在线升级）和SOTA（软件在线升级）；FOTA（固件在线升级）指的是给一个零部件的ECU闪存下载完整的固件镜像，或者修补现有固件、更新闪存。而固件之外的软件更新，就是SOTA。图7:OTA方案架构示意图图8:OTA升级流程图（智能座舱为例）03OTA相关法规监管相关要求国际相关标准组织为减少汽车OTA远程升级质量问题，先后发布了SAEJ3061（2016）、UptaneIEEE-ISTO6100.1.0.0（2018）、ISO/SAE21434（2021）等行业标准，从信息安全工程体系建设、安全测试技术和汽车安全防护框架等方面提供标准化OTA远程升级产品解决方案。另外，国际标准化组织为支撑UNRegulationNo.156-Softwareupdateandsoftwareupdatemana-gementsystem法规在企业体系的实施，ISO24089《道路车辆软件升级工程》已正式立项，旨在提出车载软件更新所涉及的功能安全和信息安全方面的要求，明确软件升级管理系统、车辆、电子电气架构和软件包的设计开发流程，支撑相关法规的实施。综合来看，国际上已出台的法规和标准从OTA远程升级前对车况的正确感知，到OTA远程升级结果完整性、功能性验证、升级内容防篡改机制，再到升级失败后车辆自动还原到可用状态、更新内容和过程可追溯，以及完备的安全监控和审计机制、告知车主更新内容及保护措施等方面，对汽车OTA远程升级安全均强化了管理要求。国内方面2020年11月，国家市场监督管理总局出台了《关于进一步加强汽车远程升级（OTA）技术召回监管的通知》，采用OTA方式对已售车辆开展技术服务活动的，应按照《缺陷汽车产品召回管理条例》及《缺陷汽车产品召回管理条例实施办法》要求，向市场监管总局质量发展局备案。目的是通过有效的手段和方法辨识召回与升级的差别，以避免OEM通过OTA方式消除缺陷，掩盖召回事实的行为。如发现生产者存在未按规定备案有关信息或召回计划、不配合缺陷调查、隐瞒缺陷或未按照已备案的召回计划实施召回等违法行为的，将严格依法处理。在中国市场上发生被入侵、远程控制等安全事故时，应按照《缺陷汽车产品召回管理条例》第十二条规定，立即组织调查分析，并向市场监管总局质量发展局报告调查分析结果。市场监管总局质量发展局将组织相关单位加强汽车OTA安全监督技术研究，探索建立OTA监管数据平台，组织开展OTA安全技术评估，加强相关的召回工作。2021年7月，工业和信息化部装备工业发展中心发布了《关于加强智能网联汽车生产企业及产品准入管理的意见》，强化企业的管理能力。企业生产具有在线升级功能的汽车产品时，应该建立相应的管理能力，具有在线升级安全影响评估、测试验证、实施过程保障、信息记录等能力，确保车辆在线升级时处于安全状态，并向车辆用户告知在线升级的目的、内容、所需时间、注意事项和升级结果等信息。保证产品生产一致性：企业实施在线升级活动前，应该确保汽车产品符合国家法律法规、技术标准及技术规范等相关要求并向工业和信息化部备案，涉及安全、节能、环保、防盗等技术参数变更的应提前向工业和信息化部申报，保证汽车产品生产一致性，未经审批，不得通过在线升级等软件升级方式新增或更新汽车功能。2022年4月，工业和信息化部装备工业发展中心发布了《关于开展汽车软件在线升级备案的通知》，主要从备案范围、备案要求、备案工作流程、实施安排和企业责任等五个方面来规范主机厂OTA升级，比如明确备案范围：OTA升级应进行备案，并且申请主体应是汽车整车生产企业。04OTA面临的问题汽车OTA可以类比手机升级系统，不过两者还是有很大的区别，尤其是安全方面。手机在进行OTA升级时，如果升级不成功，最坏的的情况就是手机变“砖头”，而汽车则不一样，如果控制转向、制动等一些与行驶相关的部件在升级程序时出现错误，就有可能造成极为严重的后果。作为软件，就有被攻击的可能性，而汽车在利用OTA技术升级的过程中，同样存在这样的风险。汽车在下载升级包的过程中，攻击者可以利用网络手段将被修改过的升级包发送给车辆，进而修改系统、甚至远程控制车辆。除了被攻击以外，车辆在下载升级包的时候，如果出现网络不稳定等情况，也会导致升级包出现漏洞，进而使得车辆升级失败。所以汽车OTA就需要厂家制定出完善的升级策略，比如终端在升级过程中建立严密的验证机制，保证升级包不被篡改，同时对升级条件加以限定，保证车辆能在合适的状态下进行升级。现在针对汽车控制器出台了网络安全法规，R155,R156就是国家在出台政策规范市场，提高信息安全。05总结作为软件，就有被攻击的可能性，而汽车在利用OTA技术升级的过程中，同样存在这样的风险。汽车在下载升级包的过程中，攻击者可以利用网络手段将被修改过的升级包发送给车辆，进而修改系统、甚至远程控制车辆。除了被攻击以外，车辆在下载升级包的时候，如果出现网络不稳定等情况，也会导致升级包出现漏洞，进而使得车辆升级失败。所以汽车OTA就需要厂家制定出完善的升级策略，比如终端在升级过程中建立严密的验证机制，保证升级包不被篡改，同时对升级条件加以限定，保证车辆能在合适的状