CN111190633B - 整车电控单元ota升级系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种整车电控单元OTA升级系统，它的服务器适配管理模块实现OTA服务器与生产制造系统服务器之间的通信适配；安全管理模块进行OTA升级时的安全证书申请、验证、更新和吊销；车辆和设备管理模块用于生成OTA升级目标筛选数据库；升级包管理模块获取OTA升级程序；升级活动管理模块用于通过OTA升级目标筛选数据库确定升级目标车辆，根据升级目标车辆确定OTA升级程序中的OTA升级包，然后在OTA升级包中加入安全证书，并将OTA升级包上传到云端；升级代理模块根据OTA升级包执行OTA升级。本发明能实现整车电控单元软件的远程升级。

Description

整车电控单元OTA升级系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车电控技术领域，具体涉及一种整车电控单元OTA升级系统及方法。
背景技术
智能设备和智能汽车进行通信交互，车联网多数据源的融合和版本更新已经成为车厂和相关标准部门需要解决的问题。在整个车辆生命周期过程中通盘考虑如何使用先进的空中更新技术(OTA，Over-The-Air)来更新电子控制器的软件至关重要。
目前大部分车厂的MP5和Tbox具备OTA升级功能，但CAN控制器无法通过OTA进行升级。并且，MP5、tbox等控制器的OTA技术往往由零部件供应商自己掌握，服务器部署在供应商处，主机厂无法直接管理，不能形成对车辆各控制器生命周期有有效管理，并且会出现不同部件同时升级，引起车辆使用冲突问题。
汽车制造商在车辆的整个生命周期如何更有效地管理ECU(Electronic ControlUnit，电子控制单元)软件，未雨绸缪地为将来更正软件错误做准备是急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种整车电控单元OTA升级系统及方法，本发明能实现整车电控单元软件的远程升级。
为解决上述技术问题，本发明公开的一种整车电控单元OTA升级系统，其特征在于：它包括OTA服务器和OTA车载终端，OTA服务器包括服务器适配管理模块、安全管理模块、车辆和设备管理模块、升级包管理模块和升级活动管理模块，OTA车载终端包括OTA客户端和升级代理模块；服务器适配管理模块用于实现OTA服务器与生产制造系统服务器之间的通信适配；安全管理模块用于进行整车电控单元OTA升级时的安全证书申请、验证、更新和吊销；车辆和设备管理模块用于生成OTA升级目标筛选数据库；升级包管理模块用于通过本地上传或生产制造系统服务器上传获取整车电控单元OTA升级程序；升级活动管理模块用于通过OTA升级目标筛选数据库确定升级目标车辆，根据升级目标车辆确定整车电控单元OTA升级程序中的整车电控单元OTA升级包，然后在整车电控单元OTA升级包中加入安全证书，并将整车电控单元OTA升级包上传到云端；
目标车辆的OTA客户端用于从云端下载整车电控单元OTA升级包，并对整车电控单元OTA升级包进行安全证书合法性和完整性验签；需要升级的整车电控单元的升级代理模块根据整车电控单元OTA升级包执行OTA升级。
一种利用上述系统的整车电控单元OTA升级方法，它包括如下步骤：
步骤1：OTA服务器的车辆和设备管理模块生成车辆OTA升级目标筛选数据库；
步骤2：OTA服务器的升级包管理模块通过本地上传或生产制造系统服务器(MAS，Mobile Agent Server，移动代理服务器)上传获取整车电控单元OTA升级程序；
步骤3：升级活动管理模块通过OTA升级目标筛选数据库确定升级目标车辆，根据升级目标车辆确定整车电控单元OTA升级程序中的整车电控单元OTA升级包，然后在整车电控单元OTA升级包中加入安全证书，并将整车电控单元OTA升级包上传到云端；
步骤4：OTA服务器通过TSP(Telematics Service Provider，汽车远程服务提供商)服务器唤醒OTA客户端；
步骤5：OTA客户端读取车辆控制器软硬件版本信息；
步骤6：OTA服务器根据OTA客户端反馈的软硬版本信息及版本管理策略，发起OTA升级通知；
步骤7：TSP服务器下发OTA升级通知到需要升级的整车电控单元；
步骤8：需要升级的整车电控单元反馈客户确认升级的信息，经TSP服务器反馈给OTA服务器；
步骤9：根据反馈的用户确认信息，OTA服务器启动升级活动；
步骤10：OTA客户端从云端下载整车电控单元OTA升级包，并对整车电控单元OTA升级包进行安全证书合法性和完整性验签；
步骤11：需要升级的整车电控单元的升级代理模块根据整车电控单元OTA升级包执行OTA升级。
本发明主要包括OTA服务器端和OTA车载端方案。OTA服务器负责与车企信息系统、TSP服务器等建立连接，来获取控制器软件原始文件和车辆信息，OTA客户端负责与OTA服务器进行连接，完成升级文件下载、升级活动执行和升级状态反馈等。通过使用OTA技术，实现车辆远程升级，能够降低车辆售后服务成本和响应时间、提高用户满意度；同平台硬件成熟情况下，能够压缩软件开发周期，实现软件快速迭代；还可以通OTA平台，实现整车零部件生命周期的软硬件管理，对接售后系统，实现数字化运营。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中CAN控制器的OTA升级子流程；
图3为本发明中MP5/IC(instrument cluster组合仪表)的OTA升级子流程。
其中，1—OTA服务器、1.1—用户授权管理模块、1.2—服务器适配管理模块、1.3—安全管理模块、1.4—车辆和设备管理模块、1.5—升级包管理模块、1.6—升级活动管理模块、1.7—日志管理模块、1.8—报告服务模块、2—OTA车载终端、2.1—OTA客户端、2.2—升级代理模块。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明的一种整车电控单元OTA升级系统，如图1所示，它包括OTA服务器1和OTA车载终端2，OTA服务器1包括用户授权管理模块1.1、服务器适配管理模块1.2、安全管理模块1.3、车辆和设备管理模块1.4、升级包管理模块1.5和升级活动管理模块1.6，OTA车载终端2包括OTA客户端2.1和升级代理模块2.2；用户授权管理模块1.1用于与用户数据库进行通信，完成用户登录验证、权限设置管理；服务器适配管理模块1.2用于实现OTA服务器1与生产制造系统服务器之间的通信适配；安全管理模块1.3用于进行整车电控单元OTA升级时的安全证书申请、验证、更新和吊销，保证所有的OTA升级活动的合法性和安全性；车辆和设备管理模块1.4用于生成OTA升级目标筛选数据库；升级包管理模块1.5用于通过本地上传或生产制造系统服务器同步上传获取整车电控单元OTA升级程序；升级活动管理模块1.6用于通过OTA升级目标筛选数据库确定升级目标车辆，根据升级目标车辆确定整车电控单元OTA升级程序中的整车电控单元OTA升级包，然后在整车电控单元OTA升级包中加入安全证书，并将整车电控单元OTA升级包上传到云端CDN服务器(Content Delivery Network，内容分发网络)；
目标车辆的OTA客户端2.1用于从云端下载整车电控单元OTA升级包，并对整车电控单元OTA升级包进行安全证书合法性和完整性验签；需要升级的整车电控单元的升级代理模块2.2根据整车电控单元OTA升级包执行OTA升级。验签过程保证升级包合法和完整性，防止升级包在传输过程中被篡改或者传输不完整，而导致控制器在软件升级过程中失败，进而影响车辆整车使用。
上述技术方案中，用户授权管理模块1.1用于通过专网安全连接与主机厂已有的用户数据库进行通信，通过用户角色定义和授权，完成用户登录验证、权限设置管理，实现不同登录用户对OTA操作权限的区分。
上述技术方案中，所述安全管理模块1.3为OTA服务器1与车厂PKI(Public KeyInfrastructure，公钥基础设施)系统之间通信提供安全接口。
上述技术方案中，所述车辆和设备管理模块1.4用于通过安全Https协议(超文本传输安全协议)与生产制造系统服务器同步，从生产制造系统服务器获取车辆VIN码(Vehicle Identification Number，车架号码)、车辆设备列表、控制器零部件号、控制器软件版本号、车辆配置、车辆生产日期和销售地区，并根据获取车辆VIN码、车辆设备列表、控制器零部件号、控制器软件版本号、车辆配置、车辆生产日期和销售地区，生成车辆OTA升级目标筛选数据库。
上述技术方案中，所述升级包管理模块1.5还用于对整车电控单元OTA升级程序进行升级包差分和升级包树状管理。
对带操作系统的控制器，OTA服务器1获取到全量包后，会在OTA服务器端进行差分处理。假设获取的全量包为V4.0版本，而市面上的车辆该控制器版本可能是V1.0/V2.0/V3.0,OTA服务器1将要制作V3.0到V4.0的差分包，V2.0到V4.0差分包，V1.0到V4.0差分包，并进行管理。在获取到实车的控制器版本后，选择适当的差分包进行下载和升级活动。有效升级会指定基础版本，如现需要升级V4.0，并要求只能从V3.0升级到V4.0，那么云端需要有个版本树管理，把可能的升级版本路径进行规划。
上述技术方案中，所述升级活动管理模块1.6还用于通过Web页面进行整车电控单元OTA任务的创建、删除和更新。
上述技术方案中，所述OTA服务器1还包括日志管理模块1.7，日志管理模块1.7用于记录整个升级活动中的日志信息，包括OTA客户端2.1与云端OTA服务器1通信连接、指令下发、指令接收、数据同步、车端命令执行、车辆状态获取、升级指令下发、升级进度反馈信息。
上述技术方案中，所述OTA服务器1还包括报告服务模块1.8，报告服务模块1.8用于提供完整的OTA升级活动记录报告，报告中详细记载OTA升级任务执行情况，包含升级成功/失败统计、升级完成时间、升级失败原因。
上述技术方案中，所述OTA客户端2.1集成在车载Tbox内，其利用Tbox的4G网络通道，通过TLS1.2安全协议与OTA服务器1进行通信，OTA客户端2.1实现整车电控单元OTA升级包下载与验签、整车电控单元OTA升级指令下发、整车电控单元OTA升级状态反馈、整车电控单元OTA升级重试和回滚机制执行；
OTA客户端2.1是OTA的唯一入口，其安全机制可以保证所有传入信息来源的可靠性和目的的合法性。OTA客户端2.1与OTA云端的通信协议完全兼容OMA(Open MobileAlliance)协议以及FUMO(Firmware Update Management Object)架构。将通信协议集成到了OTA客户端2.1中，用以与服务器端进行交互。OTA客户端2.1与OTA服务器1之间通信通过Sync ML开放通信标准。
本实施例中，Tbox是OTA客户端2.1载体，并集成CAN升级代理功能，Tbox直连到整车CAN网络，且Tbox和IC通过USB与MP5连接。通过OTA升级MP5/IC时，Tbox连接到OTA服务器，并通过USB通道，将文件透传至MP5/IC本地，通过调用本地的升级代理，完成差分升级文件的还原和升级活动的执行。升级CAN控制器时，TBOX下载升级文件到Tbox本地，解析CAN升级数据，并调用Tbox CAN口，将升级数据流发送到CAN网络中，目标控制器识别诊断数据流，完成软件更新。为了防止升级刷写失败导致控制器不能正常使用，会在Tbox本地保存控制器原始版本软件，用于控制器回滚。
该方案支持静默和通知升级两种模式。通知升级时，升级活动通过车机界面和手机APP进行提示，根据客户确认结果，决定升级活动的执行。静默升级时，通过TSP唤醒车辆Tbox，来唤醒目标控制器，完成升级。
一种利用上述系统的整车电控单元OTA升级方法，包括如下步骤：
步骤1：OTA服务器1的车辆和设备管理模块1.4生成车辆OTA升级目标筛选数据库；
步骤2：OTA服务器1的升级包管理模块1.5通过本地上传或生产制造系统服务器同步上传获取整车电控单元OTA升级程序；
步骤3：升级活动管理模块1.6通过OTA升级目标筛选数据库确定升级目标车辆，根据升级目标车辆确定整车电控单元OTA升级程序中的整车电控单元OTA升级包，然后在整车电控单元OTA升级包中加入安全证书，并将整车电控单元OTA升级包上传到云端；
步骤4：OTA服务器1通过TSP服务器唤醒OTA客户端2.1；
步骤5：OTA客户端2.1读取车辆控制器软硬件版本信息；
步骤6：OTA服务器1根据OTA客户端2.1反馈的软硬版本信息及版本管理策略，发起OTA升级通知；
步骤7：TSP服务器下发OTA升级通知到需要升级的整车电控单元(如车载MP5界面和对应的手机APP)；
步骤8：需要升级的整车电控单元反馈客户确认升级的信息，经TSP服务器反馈给OTA服务器1；
步骤9：根据反馈的用户确认信息，OTA服务器1启动升级活动；
步骤10：OTA客户端2.1从云端下载整车电控单元OTA升级包，并对整车电控单元OTA升级包进行安全证书合法性和完整性验签；
步骤11：需要升级的整车电控单元的升级代理模块2.2根据整车电控单元OTA升级包执行OTA升级；
步骤12：OTA客户端2.1反馈OTA升级结果给OTA服务器1；
步骤13：OTA服务:1完成升级数据统计，并将最新的控制器软硬件版本信息反馈给信息系统，用于车辆生命周期管理。
图2为CAN(Controller Area Network，控制器域网)控制器升级子流程。Tbox下载升级文件后，解析CAN控制器升级文件，并通过调用Tbox CAN接口，将诊断数据流发送到CAN网络，完成控制器bootloader升级；
图3为MP5/IC升级子流程。Tbox通过USB接口，将升级文件透传到MP5/IC本地，通过调用本地的升级代理程序，来完成升级文件差分还原及自升级功能。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种整车电控单元OTA升级系统，其特征在于：它包括OTA服务器(1)和OTA车载终端(2)，OTA服务器(1)包括服务器适配管理模块(1.2)、安全管理模块(1.3)、车辆和设备管理模块(1.4)、升级包管理模块(1.5)和升级活动管理模块(1.6)，OTA车载终端(2)包括OTA客户端(2.1)和升级代理模块(2.2)；服务器适配管理模块(1.2)用于实现OTA服务器(1)与生产制造系统服务器之间的通信适配；安全管理模块(1.3)用于进行整车电控单元OTA升级时的安全证书申请、验证、更新和吊销；车辆和设备管理模块(1.4)用于生成OTA升级目标筛选数据库；升级包管理模块(1.5)用于获取整车电控单元OTA升级程序；升级活动管理模块(1.6)用于通过OTA升级目标筛选数据库确定升级目标车辆，根据升级目标车辆确定整车电控单元OTA升级程序中的整车电控单元OTA升级包，然后在整车电控单元OTA升级包中加入安全证书，并将整车电控单元OTA升级包上传到云端；
目标车辆的OTA客户端(2.1)用于从云端下载整车电控单元OTA升级包，并对整车电控单元OTA升级包进行安全证书合法性和完整性验签；需要升级的整车电控单元的升级代理模块(2.2)根据整车电控单元OTA升级包执行OTA升级；
所述OTA客户端(2.1)集成在车载Tbox内，其利用Tbox的网络通道，通过TLS1.2安全协议与OTA服务器(1)进行通信，OTA客户端(2.1)实现整车电控单元OTA升级包下载与验签、整车电控单元OTA升级指令下发、整车电控单元OTA升级状态反馈、整车电控单元OTA升级重试和回滚机制执行；
Tbox直连到整车CAN网络，且Tbox和IC通过USB与MP5连接，通过OTA升级MP5/IC时，Tbox连接到OTA服务器，并通过USB通道，将文件透传至MP5/IC本地，通过调用本地的升级代理，完成差分升级文件的还原和升级活动的执行，升级CAN控制器时，TBOX下载升级文件到Tbox本地，解析CAN升级数据，并调用Tbox CAN口，将升级数据流发送到CAN网络中，目标控制器识别诊断数据流，完成软件更新，软件更新支持静默和通知升级两种模式，通知升级时，升级活动通过车机界面和手机APP进行提示，根据客户确认结果，决定升级活动的执行，静默升级时，通过TSP服务器唤醒车辆Tbox，来唤醒目标控制器，完成升级。
2.根据权利要求1所述的整车电控单元OTA升级系统，其特征在于：OTA服务器(1)还包括用户授权管理模块(1.1)，用户授权管理模块(1.1)用于通过专网安全连接与主机厂已有的用户数据库进行通信，通过用户角色定义和授权，完成用户登录验证、权限设置管理，实现不同登录用户对OTA操作权限的区分；
服务器适配管理模块(1.2)用于实现OTA服务器(1)与TSP服务器和生产制造系统服务器之间的通信适配；需要OTA升级时，OTA服务器(1)通过TSP服务器唤醒OTA客户端(2.1)，TSP服务器用于下发OTA升级通知到需要升级的整车电控单元；TSP服务器还用于将客户确认升级的信息反馈给OTA服务器(1)。
3.根据权利要求1所述的整车电控单元OTA升级系统，其特征在于：所述安全管理模块(1.3)为OTA服务器(1)与车厂PKI系统之间通信提供安全接口。
4.根据权利要求1所述的整车电控单元OTA升级系统，其特征在于：所述车辆和设备管理模块(1.4)用于通过安全Https协议与生产制造系统服务器同步，从生产制造系统服务器获取车辆VIN码、车辆设备列表、控制器零部件号、控制器软件版本号、车辆配置、车辆生产日期和销售地区，并根据获取车辆VIN码、车辆设备列表、控制器零部件号、控制器软件版本号、车辆配置、车辆生产日期和销售地区，生成车辆OTA升级目标筛选数据库。
5.根据权利要求1所述的整车电控单元OTA升级系统，其特征在于：所述升级包管理模块(1.5)还用于对整车电控单元OTA升级程序进行升级包差分和升级包树状管理。
6.根据权利要求1所述的整车电控单元OTA升级系统，其特征在于：所述升级活动管理模块(1.6)还用于进行整车电控单元OTA任务的创建、删除和更新。
7.根据权利要求1所述的整车电控单元OTA升级系统，其特征在于：所述OTA服务器(1)还包括日志管理模块(1.7)，日志管理模块(1.7)用于记录整个升级活动中的日志信息，包括OTA客户端(2.1)与云端OTA服务器(1)通信连接、指令下发、指令接收、数据同步、车端命令执行、车辆状态获取、升级指令下发、升级进度反馈信息。
8.根据权利要求1所述的整车电控单元OTA升级系统，其特征在于：所述OTA服务器(1)还包括报告服务模块(1.8)，报告服务模块(1.8)用于提供完整的OTA升级活动记录报告，报告中详细记载OTA升级任务执行情况，包含升级成功/失败统计、升级完成时间、升级失败原因。
9.一种利用权利要求1所述系统的整车电控单元OTA升级方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：OTA服务器(1)的车辆和设备管理模块(1.4)生成车辆OTA升级目标筛选数据库；
步骤2：OTA服务器(1)的升级包管理模块(1.5)通过本地上传或生产制造系统服务器上传获取整车电控单元OTA升级程序；
步骤3：升级活动管理模块(1.6)通过OTA升级目标筛选数据库确定升级目标车辆，根据升级目标车辆确定整车电控单元OTA升级程序中的整车电控单元OTA升级包，然后在整车电控单元OTA升级包中加入安全证书，并将整车电控单元OTA升级包上传到云端；
步骤4：OTA服务器(1)通过TSP服务器唤醒OTA客户端(2.1)；
步骤5：OTA客户端(2.1)读取车辆控制器软硬件版本信息；
步骤6：OTA服务器(1)根据OTA客户端(2.1)反馈的软硬版本信息及版本管理策略，发起OTA升级通知；
步骤7：TSP服务器下发OTA升级通知到需要升级的整车电控单元；
步骤8：需要升级的整车电控单元反馈客户确认升级的信息，经TSP服务器反馈给OTA服务器(1)；
步骤9：根据反馈的用户确认信息，OTA服务器(1)启动升级活动；
步骤10：OTA客户端(2.1)从云端下载整车电控单元OTA升级包，并对整车电控单元OTA升级包进行安全证书合法性和完整性验签；
步骤11：需要升级的整车电控单元的升级代理模块(2.2)根据整车电控单元OTA升级包执行OTA升级。
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