详解特斯拉的OTA系统
特斯拉作为整车OTA的鼻祖，从2012年推出的Model S到最新的Model 3都具备整车OTA能力。不仅可以通过OTA升级车载娱乐系统、应用程序等，还可以实现对ECU进行软件更新，比如电池管理系统、电驱控制单元、整车控制单元等。特斯拉的OTA框架特斯拉的OTA架构如图1所示，首先中控系统的CID通过特斯拉的私有握手协议，将固件包从云端下载下来，并对其进行解密和完整性校验。
图1 OTA升级框架从OTA升级框架来看，升级方式主要为两种，一种为对有以太网连接的ECU，另一种为通过网关转换为CAN总线的ECU。对于具有以太网连接的ECU，都具有ic-updater，cid-updater升级代理，其中cid-updater负责从云端获取固件包，并进行校验，可将cid-upadater视为本地服务器，ic-updater作为远程代理。另外对于这类ECU而言，其采用的软件升级方式为A/B备份，如图2所示。例如当前使用的是A区，当软件需要更新时，先将软件写入至B区， 更新完之后，B区作为主系统启动，而A区作为备份区域。
图2 具有以太网的ECU的A/B备份方式对于通过网关基于CAN总线的UDS协议或者其他协议更新的ECU。其从release.tgz中提取所需要的文件，包括：1、boot.img：在升级过程中运行，其类似于常用的flash driver；2、Release_version.txt：包含固件的版本信息；3、Version_map2.tsv和Signed_metadata_map.tsv：包含固件信息；4、Internal_option_default.tsv：包含固件的默认配置信息；5、ECU命名的文件，其格式为ECUName/ProviderID/ECUFwName.hex。其主要是hex格式的文件，真正需要下载至ECU的文件。特斯拉OTA的供应商为了实现上述的OTA框架，目前特斯拉选择的供应商是哈曼旗下的Red Bend，Red Bend提供的OTA平台用于进行车辆与云端的通信，并且哈曼与特斯拉是允许双方替换代码，而不是替换文件，但是涉及到整车软件升级问题时，特斯拉依赖的则是其内部开发的API接口。哈曼到底是一家什么公司呢？哈曼其实是三星全资子公司(2017年收购)，专注在汽车、消费、企业级市场的互联技术，为物联网、车联网的打通实现强力融合。哈曼的OTA方案中，采用与NXP联合开发的“软件更新网关”，可为整车所有ECU提供安全的OTA操作，而不在意CPU、内存和网络资源太小，并且集成了网络安全的措施，例如在更新服务激活前，从OTA系统自动启动二进制文件扫描。目前除了特斯拉还有其他的一些产商在使用，如表1所示。合作商合作内容北汽新能源ARCFOX哈曼为北汽新能源的高端品牌ARCFOX提供智能座舱产品。宝马1.宝马iNEXT将搭载三星和哈曼的5G TCU；2.为宝马提供新一代信息娱乐系统，协助其车载技术以及娱乐系统的开发。FCAFCA采用哈曼和谷歌的技术，开发一个新的生态系统，提高全球FCA车主的互联生活体验，其中服务端系统使用哈曼的Ignite与平台，对车内及其他数据进行及时 、安全管理。长城为WEY VV7提供新一代车载信息娱乐系统。表1 哈曼合作产商近年特斯拉OTA汇总从2012至今，特斯拉的OTA已经实施了9年了。在这么长的时间跨度里，到底实现过哪些OTA呢？从2012到2019年4月的近6年多的时间里，总共实施了37次OTA升级，平均每年6次，具体每年的次数如图3所示。
图3 OTA升级次数在这些升级中，潜在问题改善有11项，全新功能导入有67项，交互界面、交互逻辑优化64项，如图4所示。
图4 不同升级情况的升级次数从升级所涉及的控制器来看，涉及到的包括：ADAS、ESP、EPS、Ibooster、VCU、BCM、HU、IPC、BMS、OBC、AC、MCU、AMP、GW、PTC、CAMERA、ECSS、SRCU、TPMS、IPC等20个ECU，其中HU的升级次数多达20次，EPS、OBC、AMP等升级最少，为1次，如图5所示，这个也很好理解，网络架构中越接近执行层的通常变更越少。
图5 控制器升级次数从不同功能域的角度来看，这些升级涉及到了动力系统域、座舱娱乐域、车身电子域、底盘和自动驾驶域等。其中座舱娱乐域升级次数最多达到20次。2016年7月后，特斯拉加速了自研自动驾驶系统，因此自动驾驶域的升级次数逐年增多，如图6所示。
图6 不同域的升级次数对自动驾驶域而言，其软件升级主要经历了三个阶段：阶段一：4.0版到6.0版本特斯拉未真正加入智能驾驶功能，其OTA升级主要集中在智能网联、人机交互和导航功能。阶段二：6.1版到7.1版特斯拉首次初步实现了智能驾驶功能，实现了车道保持LKA、自动变道ALC和自动泊车APA三大功能。阶段三：8.0版10.0版特斯拉对ADAS系统进行持续优化，仅8.0版就更新了200多项的改进，同时还进一步扩展了信息娱乐功能和人机交互。最后来我们来看一下这些年特斯拉具体更新了什么吧。
参考：佐思研究报告，网络文献，侵删。