一种基于中央计算架构的车载HTTPSOTA升级方法及系统与流程

本发明涉及车载ota升级，尤其是涉及一种基于中央计算架构的车载https ota升级方法及系统。

背景技术：

1、随着汽车电子电气架构（e/e架构）向“中央计算+区域控制”演进，高阶自动驾驶（had）域控制器逐渐成为整车的算力核心。车载远程升级（ota）技术作为车辆软件更新的关键手段，其架构设计直接影响升级效率、系统稳定性和运维成本。

2、现有的车载ota技术主要采用“mqtt消息推送 + https文件下载”的混合架构。该架构虽然能够实现基本的升级功能，但随着系统规模扩大和架构演进，暴露出以下问题：

3、1.架构复杂度高：需要维护独立的mqtt broker集群，处理连接管理、会话持久化、qos保证等复杂问题，运维工作量大；

4、2.可观测性差：无法直观查看全链路升级进度（下载+安装），故障排查困难，缺乏对升级过程的精细化管控；

5、3.安全隐患：mqtt安全机制相对较弱，易遭受中间人攻击和未授权访问；

6、4.穿透性差：mqtt使用的1883/8883端口常被运营商防火墙封禁，导致连接失败；

7、5.升级主控节点选择不当：部分现有方案将ota master部署在车载通信单元（obu/tcu）上，然而obu算力有限，当升级包体积巨大（如had域升级包达10-30gb）时，obu作为中转节点会导致"云端→obu→had"的三级传输，增加了丢包率和延迟。

8、现有技术中，中国专利（公布号：cn116582848a）公开了一种车载主机ota的升级系统、方法及电子设备，车载主机ota的升级系统包括ota云端、车载联网终端tbox以及hu主机，ota云端通过移动网络与车载联网终端tbox通信连接；ota云端，接收外部主机厂端发送来的任一目标软件的最新版本升级包，并确定是否发送对目标软件进行升级的目标升级请求至车载联网终端tbox；车载联网终端tbox，确定是否通过预设传输协议将目标升级请求发送至hu主机；hu主机，根据调取地址，将目标软件的最新版本升级包下载至本地，并完成升级操作。但是该方案中依赖usb通道实现tbox与hu主机之间的大文件传输，虽然usb 2.0速率不低于20mbit/s，但usb连接属于有线通信方式，物理连接可靠性受接口松动、线材老化等因素影响，且不支持无线远程升级场景下的灵活部署；tbox仅作为消息透传节点，hu主机作为被升级件独立完成下载和升级，缺乏对整车多域控制器的集中调度能力，当整车存在多个需要同时升级的域控制器时，无法实现并行升级和统一状态管理；仅支持简单的下载进度上报和下载完成指令，无法实现下载阶段和安装阶段的细粒度进度监控（如每10秒/30秒的阶段性上报），故障排查时缺乏完整的历史进度数据支撑；虽然采用了预设传输协议和密钥校验机制，但整体安全架构仅依赖应用层的密钥匹配验证，未引入传输层mtls双向认证、请求签名防重放攻击等多层次安全防护手段；仅在车辆静止状态下触发升级，未根据充电状态、wi-fi连接状态、升级任务执行状态等多种车辆状态进行动态轮询间隔调整，无法在最佳升级窗口（如充电中或连接wi-fi时）快速响应升级任务。

9、现有技术中，中国专利（公布号：cn117492789a）公开了一种车载信息娱乐系统的ota升级系统及方法，包括ota组件和车载信息娱乐系统；ota组件的do/ip协议栈模块用于实现诊断升级指令的交互；ota组件的some/ip封装库模块用于实现hmi交互和独立下载指令；车载信息娱乐系统的do/ip协议栈模块用于在车载信息娱乐系统升级时进行诊断指令的交互；车载信息娱乐系统的some/ip封装库模块用于实现hmi交互和独立下载指令，可与ota组件的ota master模块的some/ip封装库进行交互。该方案中基于some/ip协议栈实现ota升级，需要车载信息娱乐系统和t-box均集成完整的do/ip和some/ip协议栈，协议栈实现复杂度高，增加了车载软件的开发和维护成本；将ota master模块部署在t-box中，t-box作为传统车载通信单元，其算力和存储空间有限，当升级包体积较大（如高阶自动驾驶域控制器升级包达10-30gb）时，t-box难以承担大文件下载、差分还原和分发调度等繁重任务；车云通信采用ota组件间隔十分钟的固定轮询方式获取升级包，或用户主动点击大屏检查更新界面触发通信，缺乏基于车辆多状态（行驶、静止、充电、wi-fi连接等）的智能动态轮询策略，无法在保证升级及时性的同时优化车辆资源消耗；未对ota master功能进行安全隔离设计，未将安全核心功能（如uds协议执行、回滚机制）部署在独立的安全岛芯片上，升级过程的安全防护能力受限于t-box的通用计算平台，难以满足asil-d等高等级功能安全要求；主要针对车载信息娱乐系统的升级场景，未涉及整车多域控制器（如had域、车身域等）的协同升级管理，在"中央计算+区域控制"的新一代e/e架构下，无法支撑整车级别的ota升级需求。

10、综上所述，亟需一种基于中央计算架构、采用纯https协议、将ota master功能迁移至高算力had域控制器的新型ota升级方法及系统，以解决现有技术中架构复杂、穿透性差、传输效率低以及缺乏全链路可视化监控的问题。

技术实现思路

1、鉴于以上问题，本发明提供了一种基于中央计算架构的车载https ota升级方法及系统，不仅解决了运营商封禁端口导致的连接问题，运维成本降低70%以上，而且减少了obu转发环节，大文件升级耗时缩短至1小时内。

2、为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案如下：

3、一种基于中央计算架构的车载https ota升级方法，所述方法包括：

4、s1.建立https通信通道；

5、s2.基于车辆状态的智能轮询机制；

6、s3.升级任务下发与直连下载；

7、s4.全链路状态实时监控与上报；

8、s5.安全隔离与双域冗余升级。

9、进一步地，在步骤s1中，所述建立纯https通信通道为车载had域控制器与云端tsp平台之间仅建立https双向认证连接，移除mqtt broker；所有信令交互及数据下载均通过https协议完成；每辆车预装唯一的设备证书，云端和车辆端互相验证对方证书。

10、进一步地，在步骤s2中，所述基于车辆状态的智能轮询机制包括：

11、行驶状态：轮询间隔设为30分钟，降低功耗；

12、静止未充电：轮询间隔设为15分钟；

13、充电中或连接wi-fi：轮询间隔设为5分钟，抓住最佳升级窗口；

14、升级任务执行中：轮询间隔设为1分钟，确保进度实时同步；

15、升级失败后：轮询间隔设为10分钟，最多重试3次。

16、进一步地，在步骤s3中，所述升级任务下发与直连下载为云端根据vin码及版本信息判断是否有可用任务，通过https响应返回任务详情，包括版本号、发布说明、升级包信息、强制升级标识和过期时间；had域控制器直接通过https从云端下载升级包，无需经过obu转发，实现“云端→had”两级传输。

17、进一步地，在步骤s4中，所述全链路状态实时监控与上报为在升级过程中，had域控制器实时采集并上报以下状态至云端；下载阶段：每10秒上报一次，包括进度百分比、已下载大小、总大小、下载速度和错误信息；安装阶段：每30秒上报一次，包括各模块的独立进度、安装状态；状态变更/异常：立即上报。

18、进一步地，在步骤s5中，所述安全隔离与双域冗余升级包括：

19、s51.安全隔离，ota master功能拆分，非安全部分运行在thor芯片，安全核心运行在tc397安全岛，防止升级失败导致系统“变砖”；

20、s52.双域协同，had1作为master，通过以太网或can总线调度had2及车身域ecu进行升级；

21、s53.安全校验，升级包采用aes-256加密，包含数字签名和多重校验和md5/sha256，只有通过所有验证的升级包才能被安装。

22、为了实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供了一种基于中央计算架构的车载https ota升级系统，用于实现所述的基于中央计算架构的车载https ota升级方法，所述系统包括：

23、云端tsp平台，用于管理升级任务、版本校验、状态监控及升级包分发；

24、had域控制器作为ota master，放置在车辆上作为被测控制器，had域控制器通过https协议与云端tsp平台通信，定期发送升级查询请求，携带vin码、当前软件版本、硬件版本及车辆状态信息；

25、had2域控制器，与所述had域控制器连接，用于根据车辆状态调整轮询间隔；

26、obu通信单元，与所述云端tsp平台连接，用于在升级过程中实时采集并上报状态至云端tsp平台，下载阶段每10秒上报一次；安装阶段每30秒上报一次；状态变化或异常发生时立即上报；

27、安全隔离架构模块，与obu通信单元连接，用于将ota master功能拆分为两部分：非安全部分运行在thor芯片；安全核心运行在tc397安全岛；

28、双域协同升级机制模块，与所述安全隔离架构模块连接，用于had1作为master，通过以太网或can总线调度had2及车身域ecu进行升级；

29、历史进度查询模块，与所述双域协同升级机制模块连接，用于支持车辆端和云端管理平台查询指定升级任务的详细进度信息，包括各阶段的开始时间、结束时间、进度百分比、状态和操作日志。

30、进一步地，所述根据车辆状态调整轮询间隔包括车辆行驶中轮询间隔为30分钟；车辆静止且未充电轮询间隔为15分钟；车辆静止且充电中轮询间隔为5分钟；车辆连接wi-fi网络轮询间隔为5分钟；有升级任务待执行轮询间隔为1分钟；升级失败后轮询间隔为10分钟。

31、进一步地，所述所述had域控制器收到所述云端tsp平台返回的升级任务后，直接通过https从云端下载升级包，支持断点续传功能，下载过程中实时上报下载进度和状态，下载完成后验证升级包的完整性和数字签名，验证通过后进入升级安装流程。

32、进一步地，所述历史进度查询模块同时支持查询车辆所有历史升级任务的记录，支持按vin码、任务id、车型、版本号的多维度查询升级进度，支持按任务id统计升级完成率、失败率、平均下载时间、平均安装时间指标。

33、本发明具有以下积极效果：

34、1.本发明通过完全移除mqtt，仅依赖https（443端口），解决了运营商封禁端口导致的连接问题，运维成本降低70%以上，had域控制器直接作为master与云端交互，减少了obu转发环节，大文件升级耗时缩短至1小时内；利用had闲置算力（内存32-64gb）进行差分还原，效率远高于obu。

35、2.本发明通过https接口实时上报下载与安装的双向进度，支持历史任务追溯，故障排查效率提升50%，采用mtls双向认证与请求签名防止重放攻击；利用tc397安全岛进行故障隔离，确保升级失败可自动回滚，满足asil-d功能安全要求。

36、3.本发明通过充分利用had闲置的算力和存储资源，ota升级仅在车辆静止、非驾驶状态下执行，与智驾任务完全时间隔离，整体系统资源利用率更优，统一ota管理入口，所有域控制器升级由had集中调度，问题定位集中在had域内，排查效率提升50%以上，单一版本管理，避免跨域版本冲突。