聊聊汽车OTA测试:概述篇

背景

生产力与生产关系在哲学上的辨证统一、矛盾运动和相互作用原理在汽车电子发展方面同样适用。随着汽车电子生产力(车载软硬件性能)不断进步,生产关系(汽车电子电器组织形式)必然同步发生调整。整车电子电气架构正在经历从分布式控制到集中式控制演进的趋势,分布式控制体现在计算的分布式和供电的集中式、集中式控制则体现在计算的集中式和供电的分布式。同时随着智能网联和车云计算功能的引入,车辆功能也逐步从车内实现向车云协同发展。在以上发展过程中,无线和车内有线通信为汽车OTA功能的实现提供了必要的土壤,正如空气和水对于人类生存必不可少。

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图1 BOSCH公司对E/E架构发展的总结和预测[1]

IT领域软硬件开发的理念和以太网等互联网领域广泛应用的高速总线经过优化改造后在汽车上的应用为软件定义汽车的实现提供了方法论和技术上的支撑和支持。汽车软件化必将带来软件功能和体量的不断增长,迭代式开发不仅贯穿于上市前造车阶段也将延伸到整车使用的全生命周期。OTA升级功能将为软件的快速迭代或增量部署提供有力的技术保证。

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图2 OTA升级示意图[2]

在特斯拉的示范引领下,OTA成为当下汽车产品的一大亮点,“无OTA不智能”深入人心,全车OTA升级成为“时尚”的代名词。OTA为汽车从传统制造业下的“钢铁猛兽”进化成集智慧和运动于一身的“贴心朋友”提供了先天优势,在汽车运行的全生命周期中整车厂都可以与车辆进行数据交互,进而通过网联的方式为汽车带来新的功能、为车主提供个性化的服务。

正因如此,有观点认为,汽车OTA与电子电气架构、网络安全和大数据是软件定义汽车的四大基石,其作用之重要可见一斑,而OTA远程升级功能将成为汽车出厂时的标配。

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图3 软件定义汽车四大基石[3]

OTA特性

套用某流行广告语,“我们不生产数据,我们只是二进制数据的搬运工”。作为沟通车企与终端车辆的“快递小哥”,OTA的服务宗旨是“快准稳好”。

  • 快:升级速度快,能在较短的时间内完成人机交互、升级包下载、软件安装等过程。快速的交互和执行,不仅有利于降低对整车静态电量的消耗也可以尽可能缩短车辆不可使用的窗口时间,将升级过程对用户驾驶和用车的影响降到最低。

  • 准:数据传输准,指令和数据尽可能无差错地进行端到端传输并且有成熟的数据校验纠错机制。这是升级成功和有效的必要条件,否则无效的升级数据可能引起目标ECU功能失效或异常,甚至失去重编程能力。

  • 稳:升级过程稳,能在不同的“工况”下稳定地执行远程升级的各个步骤。通过严谨的升级流程和科学的数据结构设计保证大批量、多频次远程升级场景下仍然能够维持较为理想的升级成功率。

  • 好:用户体验好、安全性能好。升级过程中人机交互以人为本、简明易用、操作友好,确保用户对所有的交互界面操作都知情、理解。在安全薄弱环节引入身份认证、数据加密/编码、入侵检测等技术进行安全加固或安全处置,确保升级过程中数据不被恶意篡改、隐私不被非法获取。

透过设计看OTA测试

设计、开发和测试构成支撑产品质量的三驾马车,这三项活动不仅独立展开还需紧密联系、相互支撑。
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图4 产品质量三驾马车

在软件定义汽车的时代,智能汽车被形象的比喻为“轮子上的智能手机”,智能汽车和智能手机不管是设计理念还是使用体验上都越来越接近,两者在测试上的理念、方法甚至工具上的借鉴性越来越强。具体到OTA测试同样如此,比如智能手机领域内的升级安全测试、升级交互测试的方法和工具都可以为汽车OTA测试提供启发或支持。
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图5 轮子上的智能手机

那么是不是说将来的汽车OTA测试就可以照搬智能手机OTA测试来进行呢?当然不是。汽车和手机在人机关系、空间尺寸、功能复杂度、安全诉求上仍然存在者不小的差异,汽车电子电气架构最终是否可以像下面的智能手机解决方案一样做到“all in one”这么高的集成度也有待时间和实践的检验。在测试过程中同样需要着眼于两者在设计上的“相通”和“不同”,从理论和实施上做到“取其精华,求同存异”,从而为汽车OTA“快准稳好”特性的验证设计出科学严谨的测试方案。
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图6 典型智能手机原理框图[4]

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图7 目前常见电子电气架构设计构型[5]

回归当下,汽车行业百家争鸣。各个整车厂电子电气架构现状和规划也不尽相同,目前主要是如上图所示的Domain Architecture和Zonal Architecture两种构型及过渡版的异构型(完全摒弃Zone ECUs的Central Architecture构型是否能够成为兼顾成本、性能、安全的终极进化目标尚需拭目以待)。电子电气架构决定了OTA系统实现架构,OTA系统实现架构约束了系统各功能单元的通信协议、交互逻辑,进而影响测试策略制定、测试分析、需求Review(评审)、开发设计Review、测试设计、测试设计Review、测试执行等测试活动的方方面面。

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图8 测试总体框架[6]

如何根据具体的OTA系统实现架构(分布式架构vs集中式架构)、OTA开发方案(功能化设计vs服务化设计)设计与之相适应的OTA测试方案?让我们带着这个问题一起开启OTA测试专栏,后续相关文章将结合实际场景由浅入深地进行解答,欢迎持续关注!

北汇信息十余年来一直扎根于汽车电子测试,不论是在总线通信、诊断刷写、逻辑功能还是在OTA、智能座舱、网络安全、”SOA测试“等新兴领域,均有丰富的知识储备和测试经验,提供完整的测试解决方案及基于OEM标准和行业标准的测试认证服务。

引用:

[1] 软件定义汽车1—概述
[2] Updating the Automotive Future: ZF joins eSync Alliance
[3] 软件定义汽车,架构定义软件
[4] 天玑1200-MT6893 5G Smartphone Application Processor Technical Brief V1.2设计指南
[5] 软件定义汽车5-中央计算单元架构
[6] 刘琛梅.测试架构师修炼之道:从测试工程师到测试架构师[M]

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