整车OTA难度这么大,小鹏为什么能做到?

随着汽车智能化、网联化、电气化变革的深入推进OTA开始在汽车领域走热,并逐渐成为越来越多新车的主要营销卖点。据观察,大约从2019年开始,OTA在国内汽车市场的普及速度明显加快,尤其在新造车品牌中间,几乎所有的玩家都将OTA当做了提升产品力的关键在量产车上广泛搭载,如蔚来ES6(参数丨图片)、ES8,小鹏G3、P7,威马EX5、EX6,理想ONE等车型,都对OTA进行了标配。可以说,OTA已成为智能网联汽车必备的基础能力之一。

颠覆行业用户体验的OTA

OTA又称“空中下载技术”,英文全称为“Over-the-Air Technology”,是指通过网络远程服务器下载新的软件更新包对自身系统进行升级。在日常生活中,用户接触最多的智能手机、平板等产品的系统升级就属于OTA的范畴,通过升级不仅可以修补系统漏洞,还可以增添很多新功能。那么,对于智能网联汽车而言,OTA的好处或者说价值是多方位的呈现,下面主要从行业和用户两个维度来看。

从行业角度来看,车企通过OTA可以快速地更新汽车软件,特别是对于一些需要大量用户数据验证的功能,车企可以将此类功能逐步开放给用户,并在功能演进的过程中根据用户使用反馈快速改善功能,完成下一阶段功能验证,这样可以大大缩短新功能的开发时间,加速汽车的迭代速度,促进行业智能化发展;其次OTA可以改变车企与用户之间的关系,让传统的“客户”逐渐变成“用户”,在传统汽车时代,车企把车卖给客户或者是经销商后,其与后者的关系就结束了。OTA则可让用户在用车过程中依然与车企产生强关联,车企可以根据用户使用的数据、反馈的建议不断改善功能体验,甚至增加用户想要的新功能,这也成为智能汽车区别于传统汽车的核心特点之一;第三,OTA可以帮助企业更好地了解用户在车载场景下的需求,明确行业技术的发展方向。

对于用户而言,OTA的好处主要体现在以下几个方面:一、缩短新技术、新功能的上车周期,通过OTA技术,可以采用硬件提前预埋,软件OTA推送的方式,待软件开发验证完成时,用户就能通过在线升级享受新技术、新功能,不再需要等待新车排产、交付,或到店升级;二、不断提升使用体验,OTA可以实现车辆软件快速迭代,持续为车辆增加新功能或优化现有功能,给用户“越用越新”的用车体验;三、根据需求改善车辆表现,节省用户时间成本,车企可以根据收集到的用户意见、建议进行软件优化,然后通过OTA将新版本的软件推送给用户,快速改善软件设定导致的用户较差体验,或远程为用户修复软件问题,大幅度缩短中间步骤的时间,减少用户回店的时间成本;四、为用户提供更多服务,增加车辆的附加值,通过OTA可以加强车企与用户之间的情感连结,比如软件后装服务、节假日预埋彩蛋等等。

由此可见,汽车OTA的出现很大程度上颠覆了广大车主的用车体验,这也就不难理解,为何越来越多的车企都将OTA当做提升其产品力的关键技术之一。有专家分析指出,在过去,汽车上的发动机、底盘等硬件是汽车的主体,而在未来的汽车,软件的地位和规模都会急速上升,占据越来越大的比重。伴随着软件的发展,软件需要不断的升级,OTA将被越来越多的车企纳入战略规划之中。

升级内容待丰富,整车OTA难度大

诚然,OTA已成为大部分车企都会去做的技术,但是从OTA实际能实现的功能来看,各家的情况又有所不同。盖世汽车此前发布的一项针对汽车OTA应用现状的调查显示,在将近1500人参与的样本数据中,占比23%的人表示OTA需进一步丰富其升级内容,这也就是说目前车辆可进行OTA的内容太少。

据了解,汽车OTA可以分为SOTA和FOTA两类。SOTA为软件空中升级,FOTA为固件空中升级,通常称为整车OTA。整车OTA是指对整车相关控制器(ECU)进行OTA,即除信息娱乐以外的控制器进行OTA,也可以理解为整车OTA是对底盘、自动驾驶、车身电子、信息娱乐等相关的控制器进行OTA。相比非整车OTA,整车OTA涉及的ECU更多,对OTA技术的要求更高,支持整车OTA的汽车可升级潜力更大,用户可以通过OTA获得的功能提升也更多。

虽然整车OTA获益更多,但考虑到技术开展的难度,一些车企在应用OTA功能时,主要选择以车载系统SOTA作为切入点,在整车FOTA上则持以谨慎的态度。不过也并非没有敢于突破的企业,造车新势力小鹏汽车就是其中之一。

据了解,小鹏汽车目前所有的车型都支持整车OTA。2019年1月,小鹏汽车开启首次整车OTA,升级了自动泊车功能,并新增了车辆钥匙召唤功能;2019年6月,小鹏汽车整车OTA开放了ICA智能巡航辅助功能,智能驾驶进入XPILOT2.0时代;1个月后,小鹏汽车整车OTA全面开放TJA、ACC、ALC智能驾驶能力,进入XPILOT2.5时代;2021年1月,小鹏汽车整车OTA进行了超200项的升级,智能驾驶进入XPILOT3.0时代。

在两年多的时间里,小鹏汽车通过整车OTA向G3及P7用户推送了多项新功能,实现了自动驾驶辅助系统和智能座舱的升级和迭代。其中,XPILOT 3.0自动驾驶辅助系统的明星功能——NGP和全语音车载系统的明星功能——全场景语音备受用户和业内关注。截止至4月底,NGP的用户选装率超过了20%,小鹏汽车智能语音日渗透率已连续23个月超过90%。

核心技术自主研发,确保整车OTA稳定及安全

在业界看来,整车OTA(FOTA固件更新)和非整车OTA(SOTA应用软件升级)属于两个完全不同层级的升级,固件升级由于涉及到车载软件的底层系统,比如操作系统,驱动程序等,它们的迭代周期一般没有应用软件高,但是对稳定性及安全性要求很高,实施OTA升级之前需要进行严格的测试及质量控制,所以开展起来更难,一般需要制定严格的升级方案及应对策略

据小鹏汽车方面介绍,为了实现整车OTA,其OTA核心技术完全自主研发,并在此基础上采用分布式系统整体升级的解决方案、多项安全保护措施及严格测试验证等技术手段。

相比手机OTA,整车OTA复杂很多,不仅是单模块简单升级方案,而是包括平台版本存储和发布、通道信息安全、车内网络传输和节点控制、车辆功能安全等的整体升级解决方案,需同时具备互联网和汽车电子两方面能力。为此,小鹏汽车OTA技术采用分布式系统整体升级的解决方案,可同时具备互联网和汽车电子两方面的能力。

为防止升级过程卡死变砖”,小鹏汽车除了采用当前比较流行的AB 分区升级之外,还有安全检查、异常处理、掉电保护等多项安全保护措施,并投入额外车辆硬件和研发成本。同时,每个版本发布都会进行严格的测试验证,尽最大可能降低OTA的安全风险。

在网络信息安全保障方面,小鹏汽车主要通过云端服务器安全、通讯安全和车端安全三方面来保障OTA数据安全。完整的OTA过程需要车端和云端进行身份和数据的双向认证和加密,小鹏OTA对云端固件、软件包和系统服务接口均采用双向签名认证和加密机制,保障数据在传输过程不被窃取和纂改,确保OTA升级安全可靠。

在保障OTA升级服务的稳定性上,小鹏汽车在系统建设上后端采用基于k8s 的微服务架构,具备实时动态扩容能力,同时具备实时的服务监控、业务指标监控、异常预警和流控等能力,确保服务能够低延时快速响应车端请求,除此之外还包括弱网优化、CDN下载优化和流控等策略,保障OTA升级服务的稳定,让用户更快更可靠地接收到升级推送。

这里值得一提的是,小鹏汽车整车OTA还可以快速迭代、快速响应市场需求。2020年初,面对疫情,小鹏汽车的工程师为用户紧急开发了车内高温抑菌功能,降低车内空间中藏匿病菌的可能性。该项目需要更新高压相关的空调控制系统底层软件,属于深层次的、复杂的OTA项目,但是从1月提出想法至3月2日软件充分验证后正式推送给用户,小鹏汽车仅用时2个月。

小鹏P7整车OTA;图片来源:小鹏汽车

小结:经过两年多时间的探索耕耘,5月26日,小鹏汽车发布OTA编年史,回顾了其OTA的历史成就。截止至2021年5月,小鹏汽车通过OTA已累计为G3及P7用户推送了23次重大版本更新,新增功能134项,优化功能2326项,车辆OTA累计升级次数超过38万次。

小鹏汽车方面透露,2021年6月,小鹏P7将迎来一次重大版本的OTA升级,Xmart OS对应版本号为2.6.0。在新版OTA中,首个可量产且不依赖停车场改造的“最后一公里”自动泊车功能——停车场记忆泊车即将上线,该功能有望进一步加强小鹏XPILOT自动驾驶辅助系统在超低速自动驾驶领域的能力,巩固XPILOT自动驾驶辅助系统在业内领先的地位。