CN115190165B - 一种基于订阅发布模式的车辆ota系统及方法 - Google Patents

一种基于订阅发布模式的车辆ota系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于订阅发布模式的车辆OTA系统，包括OTA云端管理平台、车端OTA主控节点、消息协调器和车端升级对象，OTA云端管理平台、车端OTA主控节点和车端升级对象通过消息协调器使用发布和订阅模式进行通信。本发明还公开了一种基于订阅发布模式的车辆OTA方法，使用上述系统，车端OTA主控节点读取本地各个车端升级对象的版本信息；基于车端升级对象的版本信息，车端OTA主控节点向OTA云端管理平台请求更新信息；基于发布与订阅通信模式，OTA云端管理平台直接与车端升级对象通信，将升级包直接部署到各个车端升级对象上；车端OTA主控节点控制升级包进行安装，并观察车端升级对象的状态。

Description

一种基于订阅发布模式的车辆OTA系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车软件升级技术领域，具体涉及一种基于订阅发布模式的车辆OTA系统及方法。
背景技术
目前业内，随着车辆智能化系统的复杂度不断提升以及软件定义汽车模式的全面铺开，车载控制器或计算机的软件安装包越来越大，大者多达数十个G。现有车辆OTA系统普遍的做法是将升级包下载到车端主控节点所在的控制器，然后再将升级包通过车辆内部网络，部署到对应的子控节点或目标控制器上面进行安装。
这种采取下载和部署两个步骤分离的方式，升级包要在车端OTA主控节点所在控制器上暂存，即车端OTA主控节点需要暂存整车所有OTA节点的升级包。由于目前整车升级包越来越大，这种方式无疑对OTA主控节点所在控制器的存储空间大小提出巨大的挑战。另外这些升级包只是暂存，部署到对应的节点后就会删除，这本身也是对车端OTA主控节点的控制器存储空间的浪费。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种降低对车端OTA主控节点的存储空间的依赖，以及降低车端OTA主控节点所在控制器存储硬件成本的基于订阅发布模式的车辆OTA系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于订阅发布模式的车辆OTA系统，包括OTA云端管理平台、车端OTA主控节点、消息协调器和车端升级对象，OTA云端管理平台、车端OTA主控节点和车端升级对象通过消息协调器使用发布和订阅模式进行通信；
OTA云端管理平台用于负责云端的车辆、零部件与软件版本的关系管理；
车端OTA主控节点用于负责车端OTA的流程管理和控制；
消息协调器的功能包括：(1)解耦消息的订阅者和发布者；(2)对主题、订阅者、发布者的关系进行集中维护；(3)消息的发布与分发；(4)动态管理各种节点的接入与拔出；(5)动态创建主题；(6)会话管理；(7)维护离线数据；(8)配合订阅者和发布者提供对应的通信质量。
作为优化，所述车辆OTA系统还包括车端OTA子控节点，OTA云端管理平台、车端OTA子控节点、车端升级对象和车端OTA主控节点通过消息协调器使用发布和订阅模式进行通信，车端OTA子控节点还能够与车端升级对象通过C/S模式进行通信；
车端OTA子控节点的功能包括：(1)负责收集其自身和其下属车端升级对象的版本和状态信息；(2)执行对其自身和其下属车端升级对象的刷写安装。
作为优化，消息协调器在配合订阅者和发布者提供的通信质量包括：(1)发布者向消息协调器仅传输一次消息，消息协调器向订阅者仅推送一次该消息；(2)确保发布者向订阅者成功传输一次消息，这个过程中发布者会向消息协调器传输多次消息，直到接收到订阅者的确认信号；(3)确保发布者向订阅者成功传输消息一次，且订阅者只接收到一次消息。
作为优化，OTA云端管理平台、车端OTA主控节点和车端升级对象分别作为节点连接到消息协调器，每个节点与消息协调器连接后创建一个独立的会话，每个会话包括一个或多个主题的订阅，完成订阅后，消息协调器进行消息的发布和分发。
本发明还公开了一种基于订阅发布模式的车辆OTA方法，使用上述所述的一种基于订阅发布模式的车辆OTA系统进行升级的方法，包括以下步骤：
(1)车端OTA主控节点读取本地各个车端升级对象的版本信息；
(2)基于车端升级对象的当前版本信息，车端OTA主控节点以车端升级对象的当前版本信息为参数，向OTA云端管理平台请求更新信息，OTA云端管理平台通过参数判断是否存在版本更新，如果有，则下发软件更新信息到车端OTA主控节点；
(3)基于发布与订阅通信模式，OTA云端管理平台直接与车端升级对象通信，将升级包直接部署到各个车端升级对象上；
(4)车端OTA主控节点控制车端升级对象进行升级包安装，并观察车端升级对象的状态。
作为优化，在步骤(1)中，车端OTA主控节点作为版本信息订阅者，车端升级对象作为版本信息发布者，当车端升级对象收集到自身的版本信息后，向车端OTA主控节点发布收集到的版本信息，在车端OTA主控节点将本地所有的车端升级对象的版本信息收集完毕后，进入下一步骤。
作为优化，在步骤(3)中，OTA云端管理平台作为升级包的发布者，车端升级对象作为升级包的订阅者，OTA云端管理平台向车端升级对象传输升级包，OTA云端管理平台每发布一包数据，车端升级对象则接收到一包数据，如此循环直至升级包传输完毕。
作为优化，在步骤(4)中，车端升级对象在执行升级包的安装过程中，车端升级对象订阅车端OTA主控节点的安装指令，并执行安装指令，车端OTA主控节点订阅车端升级对象的安装状态数据，观察车端升级对象的安装状态。
作为优化，所述车辆OTA系统还包括车端OTA子控节点，OTA云端管理平台、车端OTA子控节点、车端升级对象和车端OTA主控节点通过消息协调器使用发布和订阅模式进行通信，车端OTA子控节点还能够与车端升级对象通过C/S模式进行通信；
车端OTA子控节点的功能包括：(1)负责收集其自身和其下属车端升级对象的版本和状态信息；(2)执行对其自身和其下属车端升级对象的刷写安装。
车辆OTA系统进行升级的方法步骤中，在步骤(1)时，车端OTA主控节点作为版本信息订阅者，车端OTA子控节点作为版本信息发布者，当车端OTA子控节点收集到自身以及与其进行通信的车端升级对象的版本信息后，向车端OTA主控节点发布收集到的版本信息；在步骤(3)中，车端OTA主控节点作为部署指令的发布者，向OTA云端管理平台发送部署指令，OTA云端管理平台作为部署指令的订阅者，在接收到车端OTA主控节点的部署指令后，OTA云端管理平台作为升级包的发布者，向车端OTA子控节点传输升级包，车端OTA子控节点作为升级包的订阅者，OTA云端管理平台每发布一包数据，车端OTA子控节点则接收到一包数据，如此循环直至升级包传输完毕；在步骤(4)中，车端OTA子控节点订阅车端OTA主控节点发布的安装指令，并执行安装指令，车端OTA主控节点订阅车端OTA子控节点发布的安装状态数据，并观察车端升级对象的状态。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明将OTA云端管理平台、车端参与OTA功能的各个车端OTA主控节点、车端OTA子控节点和车端升级对象通过信息协调器直接相互通信，各个OTA参与方之间的消息传递与交换通过对主题的订阅与发布的方式实现，以达到云端到目标OTA节点的升级包直接部署的目的，这样降低了对车端OTA主控节点的存储空间的依赖以及相应存储硬件的成本；对于除信息协调器以外的任一模块，即可以是信息的订阅者也可以是信息的发布者，其中订阅者和发布者都是客户端，信息协调器作为服务器，当作为发布者的节点发布关于某个主题的消息时，信息协调器会将该消息主动推送给订阅了该主题的节点，这样降低了通信协议设计中的轮询场景，减少了系统的报文冗余。
附图说明
图1为本发明的系统架构图；
图2为本发明中云端到节点端的直接部署示意图；
图3为本发明实施例中消息的发布与分发示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本具体实施方式中的一种基于订阅发布模式的车辆OTA系统，包括OTA云端管理平台、车端OTA主控节点、消息协调器和车端升级对象，OTA云端管理平台、车端OTA主控节点和车端升级对象通过消息协调器使用发布(Pub)和订阅(Sub)模式进行通信；
OTA云端管理平台用于负责云端的车辆、零部件与软件版本的关系管理；
车端OTA主控节点用于负责车端OTA的流程管理和控制；
消息协调器的功能包括：(1)解耦消息的订阅者和发布者；(2)对主题、订阅者、发布者的关系进行集中维护；(3)消息的发布与分发；(4)动态管理各种节点的接入与拔出；(5)动态创建主题；(6)会话管理；(7)维护离线数据；(8)配合订阅者和发布者提供对应的通信质量。
对于除消息协调器以外的任一模块，即可以是信息的订阅者(Subscriber)也可以是信息的发布者(Publisher)。其中订阅者和发布者都是客户端，消息协调器作为服务器，当作为发布者的节点发布关于某个主题的消息时，消息协调器会将该消息主动推送给订阅了该主题的节点。
Master为车端OTA主控节点，Broker为信息协调器、Object为车端升级对象，OtaCloud Platform(OCP)为OTA云端管理平台，该架构中：Broker通常位于车辆连接移动网络且具有转发路由功能控制器上，比如：TBOX、网关、域控制器等；Master通常位于算力较强的车辆域控制器上，比如车机、TBOX等；Object可以为车辆子网络上的任意支持软件包持久化存储的控制器节点。
本具体实施方式中，所述车辆OTA系统还包括车端OTA子控节点，OTA云端管理平台、车端OTA子控节点、车端升级对象和车端OTA主控节点通过消息协调器使用发布和订阅模式进行通信，车端OTA子控节点还能够与车端升级对象通过C/S模式进行通信；
车端OTA子控节点的功能包括：(1)负责收集其自身和其下属车端升级对象的版本和状态信息；(2)执行对其自身和其下属车端升级对象的刷写安装。
SubMaster为车端OTA子控节点，该架构中：Broker通常位于车辆连接移动网络且具有转发路由功能控制器上，比如：TBOX、网关、域控制器等；Master通常位于算力较强的车辆域控制器上，比如车机、TBOX等；SubMaster通常位于搭载操作系统的控制器上，这种控制器通常与多个Object在同一子网络，如车机、TBOX、域控制器等；Object通常是不搭载操作系统的MCU，不支持软件包的持久存储，与其对应的SubMaster在同一子网络，SubMaster直接对其进行刷写。这种系统结构目前可于车辆EE架构受限的老旧平台车型，虽然目前这种结构不能完全保证所有节点基于“订阅/发布”模式通信，但已是对传统架构的巨大优化。
本具体实施方式中，消息协调器在配合订阅者和发布者提供的通信质量包括：(1)发布者向消息协调器仅传输一次消息，消息协调器向订阅者仅推送一次该消息；(2)确保发布者向订阅者成功传输一次消息，这个过程中发布者会向消息协调器传输多次消息，直到接收到订阅者的确认信号；(3)确保发布者向订阅者成功传输消息一次，且订阅者只接收到一次消息。
本具体实施方式中，OTA云端管理平台、车端OTA主控节点和车端升级对象分别作为节点连接到消息协调器，每个节点与消息协调器连接后创建一个独立的会话，每个会话包括一个或多个主题的订阅，完成订阅后，消息协调器进行消息的发布和分发。
表1为本实施例中车辆OTA系统的主题矩阵：
Figure BDA0003713608220000051
Figure BDA0003713608220000061
表1
如图3所示，一种基于订阅发布模式的车辆OTA方法，使用上述所述的一种基于订阅发布模式的车辆OTA系统进行升级的方法，包括以下步骤：
(1)车端OTA主控节点读取本地各个车端升级对象的版本信息；
(2)基于车端升级对象的当前版本信息，车端OTA主控节点以车端升级对象的当前版本信息为参数，向OTA云端管理平台请求更新信息，OTA云端管理平台通过参数判断是否存在版本更新，如果有，则下发软件更新信息到车端OTA主控节点；
(3)基于发布与订阅通信模式，OTA云端管理平台直接与车端升级对象通信，将升级包直接部署到各个车端升级对象上，不用在主控节点暂存；
(4)车端OTA主控节点控制车端升级对象进行升级包安装，并观察车端升级对象的状态。
本具体实施方式中，在步骤(1)中，车端OTA主控节点作为版本信息订阅者，车端升级对象作为版本信息发布者，当车端升级对象收集到自身的版本信息后，向车端OTA主控节点发布收集到的版本信息，在车端OTA主控节点将本地所有的车端升级对象的版本信息收集完毕后，进入下一步骤。
本具体实施方式中，在步骤(3)中，OTA云端管理平台作为升级包的发布者，车端升级对象作为升级包的订阅者，OTA云端管理平台向车端升级对象传输升级包，OTA云端管理平台每发布一包数据，车端升级对象则接收到一包数据，如此循环直至升级包传输完毕。
本具体实施方式中，在步骤(4)中，车端升级对象在执行升级包的安装过程中，车端升级对象订阅车端OTA主控节点的安装指令，并执行安装指令，车端OTA主控节点订阅车端升级对象的安装状态数据，观察车端升级对象的安装状态。
本具体实施方式中，所述车辆OTA系统还包括车端OTA子控节点，OTA云端管理平台、车端OTA子控节点、车端升级对象和车端OTA主控节点通过消息协调器使用发布和订阅模式进行通信，车端OTA子控节点还能够与车端升级对象通过C/S模式进行通信；
车端OTA子控节点的功能包括：(1)负责收集其自身和其下属车端升级对象的版本和状态信息；(2)执行对其自身和其下属车端升级对象的刷写安装。
车辆OTA系统进行升级的方法步骤中，在步骤(1)时，车端OTA主控节点作为版本信息订阅者，车端OTA子控节点作为版本信息发布者，当车端OTA子控节点收集到自身以及与其进行通信的车端升级对象的版本信息后，向车端OTA主控节点发布收集到的版本信息；在步骤(3)中，车端OTA主控节点作为部署指令的发布者，向OTA云端管理平台发送部署指令，OTA云端管理平台作为部署指令的订阅者，在接收到车端OTA主控节点的部署指令后，OTA云端管理平台作为升级包的发布者，向车端OTA子控节点传输升级包，车端OTA子控节点作为升级包的订阅者，OTA云端管理平台每发布一包数据，车端OTA子控节点则接收到一包数据，如此循环直至升级包传输完毕；在步骤(4)中，车端OTA子控节点订阅车端OTA主控节点发布的安装指令，并执行安装指令，车端OTA主控节点订阅车端OTA子控节点发布的安装状态数据，并观察车端升级对象的状态。
当Master、Object_1、Object_2、OCP分别与Broker创建会话后，Broker中创建了四个主题T1/T2/T3/T4，其中T1的发布者是Master，订阅者是Object_1、Object_2，故而当Master发布T1主题的消息的时候，Broker会同时将消息推送给Object_1、Object_2；T2的发布者是Object_1，订阅者是Master，当Object_1发布主题T2的消息时，Broker会将消息推送给Master；T3的发布者是Object_2，订阅者是Master、OCP，当Object_2发布主题T3的消息时，Broker会将消息推送给Master、OCP；T4的发布者是OCP，订阅者是Master、Object_2，当OCP发布主题T4的消息时，Broker会将消息推送给Master、Object_2。综上可以看出OCP、Master和其他节点通信可以是一对多、多对一、一对一。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种基于订阅发布模式的车辆OTA系统，其特征在于：包括OTA云端管理平台、车端OTA主控节点、消息协调器和车端升级对象，OTA云端管理平台、车端OTA主控节点和车端升级对象通过消息协调器使用发布和订阅模式进行通信；
OTA云端管理平台用于负责云端的车辆、零部件与软件版本的关系管理；
车端OTA主控节点用于负责车端OTA的流程管理和控制；
消息协调器的功能包括：（1）解耦消息的订阅者和发布者；（2）对主题、订阅者、发布者的关系进行集中维护；（3）消息的发布与分发；（4）动态管理各种节点的接入与拔出；（5）动态创建主题；（6）会话管理；（7）维护离线数据；（8）配合订阅者和发布者提供对应的通信质量。
2.根据权利要求1所述的一种基于订阅发布模式的车辆OTA系统，其特征在于：所述车辆OTA系统还包括车端OTA子控节点，OTA云端管理平台、车端OTA子控节点、车端升级对象和车端OTA主控节点通过消息协调器使用发布和订阅模式进行通信，车端OTA子控节点还能够与车端升级对象通过C/S模式进行通信；
车端OTA子控节点的功能包括：（1）负责收集其自身和其下属车端升级对象的版本和状态信息；（2）执行对其自身和其下属车端升级对象的刷写安装。
3.根据权利要求1所述的一种基于订阅发布模式的车辆OTA系统，其特征在于：消息协调器在配合订阅者和发布者提供的通信质量包括：（1）发布者向消息协调器仅传输一次消息，消息协调器向订阅者仅推送一次该消息；（2）确保发布者向订阅者成功传输一次消息，这个过程中发布者会向消息协调器传输多次消息，直到接收到订阅者的确认信号；（3）确保发布者向订阅者成功传输消息一次，且订阅者只接收到一次消息。
4.根据权利要求1所述的一种基于订阅发布模式的车辆OTA系统，其特征在于：OTA云端管理平台、车端OTA主控节点和车端升级对象分别作为节点连接到消息协调器，每个节点与消息协调器连接后创建一个独立的会话，每个会话包括一个或多个主题的订阅，完成订阅后，消息协调器进行消息的发布和分发。
5.一种基于订阅发布模式的车辆OTA方法，其特征在于：使用权利要求1所述的一种基于订阅发布模式的车辆OTA系统进行升级的方法，包括以下步骤：
（1）车端OTA主控节点读取本地各个车端升级对象的版本信息；
（2）基于车端升级对象的当前版本信息，车端OTA主控节点以车端升级对象的当前版本信息为参数，向OTA云端管理平台请求更新信息，OTA云端管理平台通过参数判断是否存在版本更新，如果有，则下发软件更新信息到车端OTA主控节点；
（3）基于发布与订阅通信模式，OTA云端管理平台直接与车端升级对象通信，将升级包直接部署到各个车端升级对象上；
（4）车端OTA主控节点控制车端升级对象进行升级包安装，并观察车端升级对象的状态。
6.根据权利要求5所述的一种基于订阅发布模式的车辆OTA方法，其特征在于：在步骤（1）中，车端OTA主控节点作为版本信息订阅者，车端升级对象作为版本信息发布者，当车端升级对象收集到自身的版本信息后，向车端OTA主控节点发布收集到的版本信息，在车端OTA主控节点将本地所有的车端升级对象的版本信息收集完毕后，进入下一步骤。
7.根据权利要求5所述的一种基于订阅发布模式的车辆OTA方法，其特征在于：在步骤（3）中，OTA云端管理平台作为升级包的发布者，车端升级对象作为升级包的订阅者，OTA云端管理平台向车端升级对象传输升级包，OTA云端管理平台每发布一包数据，车端升级对象则接收到一包数据，如此循环直至升级包传输完毕。
8.根据权利要求5所述的一种基于订阅发布模式的车辆OTA方法，其特征在于：在步骤（4）中，车端升级对象在执行升级包的安装过程中，车端升级对象订阅车端OTA主控节点的安装指令，并执行安装指令，车端OTA主控节点订阅车端升级对象的安装状态数据，观察车端升级对象的安装状态。
9.根据权利要求5所述的一种基于订阅发布模式的车辆OTA方法，其特征在于：所述车辆OTA系统还包括车端OTA子控节点，OTA云端管理平台、车端OTA子控节点、车端升级对象和车端OTA主控节点通过消息协调器使用发布和订阅模式进行通信，车端OTA子控节点还能够与车端升级对象通过C/S模式进行通信；
车端OTA子控节点的功能包括：（1）负责收集其自身和其下属车端升级对象的版本和状态信息；（2）执行对其自身和其下属车端升级对象的刷写安装；
车辆OTA系统进行升级的方法步骤中，在步骤（1）时，车端OTA主控节点作为版本信息订阅者，车端OTA子控节点作为版本信息发布者，当车端OTA子控节点收集到自身以及与其进行通信的车端升级对象的版本信息后，向车端OTA主控节点发布收集到的版本信息；在步骤（3）中，车端OTA主控节点作为部署指令的发布者，向OTA云端管理平台发送部署指令，OTA云端管理平台作为部署指令的订阅者，在接收到车端OTA主控节点的部署指令后，OTA云端管理平台作为升级包的发布者，向车端OTA子控节点传输升级包，车端OTA子控节点作为升级包的订阅者，OTA云端管理平台每发布一包数据，车端OTA子控节点则接收到一包数据，如此循环直至升级包传输完毕；在步骤（4）中，车端OTA子控节点订阅车端OTA主控节点发布的安装指令，并执行安装指令，车端OTA主控节点订阅车端OTA子控节点发布的安装状态数据，并观察车端升级对象的状态。
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