标签: OTA解决方案

近几年以来，整个汽车行业发生着巨大变革，油电之争尚未落幕，各种新技术新架构已经层出不穷；传统巨头积极转型，新兴势力亦如雨后春笋般涌现。而随着整车功能复杂度不断提升，汽车电子测试作为新兴的细分行业近几年也异军突起，在整车开发过程中发挥重要作用。今天便通过风头正盛的OTA功能来浅谈笔者对汽车电子测试的发展趋势的一些看法。 提到OTA，相信汽车行业的从业者甚至是终端用户都已经不再陌生，这种催生于传统通信行业的技术手段，已经被广泛的应用于车内软件的更新。通俗来讲，OTA（Over The Air）便是使用蜂窝移动通信技术进行数据传递，对车内控制器进行固件及软件升级的一门技术。相较于传统的OBD升级方式，OTA不再需要用户跑到4S店，随时可以通过网络获取升级任务，摆脱了时间及空间的局限性，极大的提高了车内软件升级的效率及用户体验，使“软件定义汽车”、“常用常新”、“构建生态”，真正有了实现的可能。 图1 传统车内软件升级方式和OTA方式对比 来源于网络 以笔者的观点和经验，OTA的测试与传统”工作包”测试（例如CAN,LIN）相比存在巨大差异。首先它并没有明显的功能和网络方向划分，OTA本身属于整车功能的一部分，但其实现却明显依托于各种网络通信协议；此外OTA功能涉及整车几乎全部控制器，而不是像其它”工作包”可针对单一控制器方便的执行部件级测试；最后，OTA功能除却车内信息交互，还涉及云端与车端的信息交互，测试难度进一步提升。 图2 OTA实现方式 来源于网络 OTA测试和传统”工作包”的巨大差异，意味着新技术新架构应用后，测试方式也会随之发生转变，本文，笔者主要从测试对象，测试环境和测试职责三个维度来做展开，谈一谈笔者对后续汽车电子测试的一些分析。 首先笔者认为后续整车电子电器测试的对象，将由现在的多个孤立”工作包”向复杂的子系统做转变。 像上文笔者们所提到的，OTA功能的测试其实不是针对某一条总线，某一个控制器的，而是针对整个OTA功能这个子系统的。在这个系统内，通过车端云端和车内的数据交互，实现了整车软件升级的功能。笔者们在设计测试规范和测试系统时，所要考虑的不仅仅是单一的”工作包”功能，比如是否实现了底层通信，同时也要从整个OTA系统的角度来考虑其数据交互，例如数据是如何通过无线传输的，车内总线如何一层一层传递到被更新控制器的，这其中涉及到的数据路由，车辆状态控制等是如何实现的等。这种转变和整车架构的转变密不可分，随着整车功能逻辑逐步集中到车内的几个域控制器，势必难于像此前一样一个团队完成一个控制器所有复杂功能逻辑的测试，子系统的存在可以将复杂功能逻辑进行软件层面的分割，细化测试团队职责，提升测试效率和质量。 其次，由于测试对象的转变，测试环境也将从简单的测试系统向完整的测试解决方案转变。 由于OTA系统的复杂性，传统测试系统较难满足完整的测试需求：首先，测试过程会涉及到对远程服务器的调用，同时还有对多总线数据的监控，对车辆状态的监控等。如果测试平台包含多个车型，往往还涉及到多个测试台架。虽然测试系统本身仍是解决方案核心，但在此基础上提供完整解决方案的能力也是必不可少的。成熟的测试管理系统可以对多个测试软件进行统筹，在统一的界面上进行操控，极大降低了对使用人员的知识储备的要求，无需同时了解多种软件。此外，通过测试管理系统还可以提升测试效率和准确率，甚至同时控制多个测试台架，实现实车环境下难于出现的复杂场景测试。而通过构建仿真ECU，则可以在部件级测试阶段便开展OTA master的正向逆向测试，进一步提前问题发现时间点，提升整车开发效率。而这一切都可以通过测试管理软件成为一个完整系统的一部分，而非一个个孤零零的测试模块。 图3 一种OTA测试实现方案 因此，基于简单测试系统而做针对性开发的完整解决方案可以方便的对整个复杂系统的各个部分进行监测或者控制，这也将是测试环境构建能力的技术“护城河”，谁可以拥有完备的测试解决方案，谁就可以在快速迭代的车型开发中占有先机。 最后，笔者认为以OTA为例，将来汽车电子电器的测试职责，将更加需要专业的测试服务商与OEM及Tier1之间进行分工协作。鉴于上文提到的测试对象和测试环境的转变，当前测试的门槛在逐步提升，不但要掌握各种新技术的应用，同时也要具备多”工作包”协作测试的能力。这里面首先涉及很多技术难点，同时也将耗费大量资源和时间，再考虑到现在越来越短的研发周期，难度是相当大的。而于此同时，专注于测试服务的服务商，由于自身服务于多个不同整车厂，技术覆盖的广度很大，其中很多关键技术可以复用，从而可以针对不同技术分别进行研发，形成相关服务包后向多个整车厂提供服务以提升测试质量并降低周期和风险。在这样的背景下，对于OEM和Tier1来说，同更专业的测试服务供应商合作完成测试验证，可能是更高效的方式。 总的来说，汽车电子新技术应用“规模”的扩大，进化迭代的加快，一方面促进了行业发展，提升了技术门槛，另一方面也使得行业内分工进一步细化。在此基础上，笔者以OTA为切入点，提出了上述三个观点，而未来汽车电子测试究竟会如何发展，我们拭目以待。后续文章将带来OTA测试的技术方案的分析和介绍，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，不论是在传统总线测试还是OTA，网络安全等新兴领域，均有丰富知识储备和测试经验，此外还可以基于自身集成的测试系统提供完整的测试解决方案。

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）必然同步发生改变。整车电子电气架构正在经历从分布式控制到集中式控制趋势的演进，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。 图1 BOSCH公司对E/E架构发展的总结和预测 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层的支撑和支持。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”售前”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。 图2 OTA升级示意图 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”正在深入人心，全车OTA升级成为“先进技术”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”提供了有力的技术支撑，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，进而通过联网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。 图3 软件定义汽车四大基石 OTA 特性 套用某流行广告语，OTA“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，指令和数据无差错的进行端到端传输或者有严谨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”下稳定的执行远程升级的各个过程。通过严谨的升级流程和科学的数据结构设计提高保证大批量、多频次远程升级时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理，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。 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。 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。 图6 典型智能手机原理框图 图7 目前常见电子电气架构设计构型 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、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。 图8 测试总体框架 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： 软件定义汽车1—概述 Updatingthe Automotive Future: ZF joins eSync Alliance 软件定义汽车，架构定义软件 天玑1200-MT6893 5G Smartphone Application Processor Technical BriefV1.2设计指南 软件定义汽车5-中央计算单元架构 刘琛梅.测试架构师修炼之道：从测试工程师到测试架构师