0.引言

SOVD（Service-Oriented Vehicle Diagnostics 面向服務的車輛診斷）是AUTOSAR推出的一項新診斷標準，旨在通過采用面向服務的架構來改善傳統車輛診斷過程。

在傳統的診斷方法中，診斷請求和響應往往是硬編碼的，每個服務都有其固定的請求和響應格式。隨著現代汽車電子系統的復雜性不斷增加，這種固定方式變得越來越難以管理和維護。SOVD通過現代化的技術（如HTTPS、RESTful API）重構車輛診斷體系，支持遠程、近端和車內診斷場景，并兼容現有的UDS協議。因此，SOVD的引入圍繞將診斷服務視為一組獨立且可訪問的服務，極大地簡化了開發和維護過程，同時為未來的汽車電子系統擴展提供了更大的靈活性。

本文將深入探討SOVD協議的背景、動機、技術特性及其在AUTOSAR自適應平臺中的實現。通過對SOVD協議的詳細分析，我們將揭示其在現代汽車診斷中的重要性，并介紹ETAS的SOVD解決方案。

一從UDS到SOVD：應對未來汽車需求的轉變

1.1 為什么不能只依賴UDS？

盡管UDS（統一診斷服務）在傳統車輛診斷中非常重要，但隨著汽車電子系統的復雜性和數據量的增加，UDS逐漸顯露出局限性，無法完全滿足未來智能網聯汽車的需求。以下是UDS的主要局限性：

1. 數據量激增

現代車輛產生的數據量大幅增加，UDS在處理大量數據時顯得力不從心。

2. 傳統ECU的依賴：

UDS適用于傳統電子控制單元（ECU），但在高性能計算單元（HPC）和智能網聯系統中，功能有限。

3. 設計不靈活：

UDS依賴靜態的ODX文件進行數據解析和配置，缺乏靈活性，難以適應動態變化的診斷需求。

4. 靜態ODX文件

UDS的診斷流程依賴外部的ODX文件，需要在診斷前預先配置，無法在運行時動態調整。

5. 實時數據處理能力不足

UDS無法有效處理實時結構化數據（如日志、堆棧跟蹤等），難以滿足現代車輛的實時監控和分析需求。

6. 復雜故障分析

UDS無法處理復雜的故障分析需求，如堆棧跟蹤、崩潰分析等。

7. 軟件管理功能缺失

UDS缺乏對應用程序安裝、刪除和軟件更新的支持，無法滿足現代車輛對軟件管理的需求。

8. 復雜軟件結構

現代車輛的軟件架構日益復雜，UDS無法有效表示和交互這些復雜的軟件結構。

9. 現代通信技術支持不足

UDS基于傳統的CAN總線通信，無法直接支持現代IT技術（如HTTP、REST、JSON），限制了其在遠程診斷和車聯網中的應用。

UDS在傳統車輛診斷中仍然重要，但其靜態設計、有限的數據處理能力和缺乏對現代IT技術的支持，使其無法滿足未來智能網聯汽車的復雜需求。

1.2為什么需要SOVD？

SOVD旨在解決傳統診斷協議（如UDS）在車聯網時代面臨的挑戰。UDS協議雖然高效，但其依賴于ODX文件進行數據解析，導致客戶端技術棧復雜且與診斷實現存在強耦合。

1. 突破UDS協議限制

? 完美解決OEM面臨的UDS協議瓶頸——當車載軟件組件持續增長時，UDS無法支持高性能計算單元（HPCs）的診斷需求。

? 傳統的統一診斷服務（UDS）在面對日益復雜的車載軟件系統和高性能計算單元時顯得力不從心。SOVD通過新的技術架構和方法，能夠有效應對這些挑戰，提供更全面和高效的診斷支持。

2. 兼容性與長期價值

? 標準化架構確保不同診斷工具組件的兼容性，并提供長期投資保障。

? SOVD采用標準化的設計理念，確保了不同診斷工具和組件之間的兼容性，這不僅提高了系統的靈活性和可擴展性，還為用戶提供了長期的投資保障，避免了因技術更新換代而帶來的重復投資問題。

3. 面向未來的技術

? 采用尖端技術構建的診斷工具鏈，為下一代HPC車型提供前瞻性支持。

? SOVD利用最新的技術和工具鏈，為未來的高性能計算車型提供先進的診斷解決方案。這種前瞻性的設計不僅滿足了當前的需求，也為未來的技術發展預留了空間，確保了系統的可持續性和競爭力。

4. 一站式車隊解決方案

? 通過SOVD與經典診斷適配器（CDA），可統一管理維護傳統車輛、軟件定義汽車（SDV）及混合動力車隊。

? SOVD結合經典診斷適配器（CDA），提供了一站式的車隊管理解決方案。無論是傳統的車輛、軟件定義汽車還是混合動力車型，都可以通過這一平臺進行統一的管理和維護，大大簡化了操作流程，提高了工作效率。

二SOVD——面向服務的診斷

Adaptive AUTOSAR的SOVD（Service-Oriented Vehicle Diagnostics）是基于SOA（面向服務架構）的診斷框架，強調服務的動態發現和按需使用。這意味著SOVD不再依賴于傳統的基于信號的通信，而是通過服務接口來提供診斷功能，更加靈活，適合現代車輛中復雜的軟件架構和動態需求。

2.1 SOVD的核心優勢

2.1.1 標準化

SOVD提供了一種標準化的方式來定義和實現診斷服務，促進不同制造商之間的互操作性。這使得各種車輛電子控制單元（ECU）能夠更好地協同工作。

2.1.2 靈活性

SOVD（面向服務的車輛診斷）基于SOA（面向服務的架構），具備動態配置和更新診斷服務的能力，而無需對底層硬件或軟件進行任何修改。這種靈活性使得系統能夠快速響應新的需求和功能。此外，SOVD協議支持按需調用診斷服務，避免在系統啟動時加載所有潛在服務，從而確保系統資源的高效利用。當車輛的某個部件需要進行診斷時，系統會即時發出請求，調用相關的診斷服務。診斷完成后，服務可釋放占用的資源，準備隨時響應下一次調用，進一步增強了系統的靈活性和效率。

2.1.3可擴展性

新的診斷服務可以輕松加入到現有系統中，而不會干擾已有服務的運行。這一特性使汽車制造商可以不斷擴展功能，提升車輛性能。

2.1.4 實時響應和數據處理

動態診斷要求系統能夠實時響應診斷請求，并處理和傳輸診斷數據。這種實時性對于確保車輛安全和性能至關重要。SOVD協議通過高效的通信協議（如HTTP、MQTT）和優化的服務實現，確保診斷請求能夠快速響應，并實時傳輸診斷結果。

2.1.5 簡化集成

SOVD通過將診斷服務抽象化為可管理的服務，簡化了不同ECU之間的集成過程。這種簡化不僅降低了系統開發的復雜性，還加快了產品上市的速度。

SOVD通過提供靈活、可擴展、標準化的診斷服務框架，為現代汽車的電子系統管理帶來了諸多優勢。在日益復雜的汽車環境中，SOVD不僅提升了車輛診斷的效率，還為未來的技術創新和發展提供了廣闊的空間。

三SOVD協議的應用場景

3.1 遠程診斷

SOVD協議支持遠程診斷，允許技術人員或服務系統在不需要直接接觸車輛的情況下，通過移動寬帶網絡遠程訪問車輛數據和控制系統。這種能力不僅提高了診斷的便捷性，還降低了維護成本。

3.2 近端診斷

當技術人員在車輛附近時，可以通過有線或無線方式連接到車輛的SOVD服務器，進行診斷操作。這種近端診斷方式結合了遠程診斷的便捷性和傳統診斷的精確性，進一步提高了診斷效率。

3.3 車輛內部診

SOVD協議還支持車輛內部的診斷任務，這些任務可以獨立于外部服務器或近場測試器運行。例如，車輛健康監測、預測性維護等任務可以通過SOVD協議在車輛內部完成，從而提高了系統的自主性和可靠性。

四SOVD協議的技術架構

為了在分布式系統中提供中央SOVD邊緣節點，需要引入一些基礎設施組件。以下是SOVD技術架構的核心組件：

Explanation of Service-Oriented

Vehicle Diagnostics AUTOSAR AP R24-11

4.1 SOVD Gateway

功能：SOVD網關是SOVD協議的邊緣節點，主要負責接收和分發SOVD請求。每輛車僅配備一個SOVD網關組件，該組件通過mDNS（多播DNS）技術進行設備發現與連接，確保請求能夠準確路由到相應的目標服務。當SOVD客戶端發出請求時，SOVD網關會根據請求URI中的實體部分，將請求準確路由到相應的內部SOVD端點。

路由機制：為實現請求路由，SOVD網關需要提取URI中的相關部分，并將其轉發到對應的內部端點。內部端點的設置可以通過靜態配置或利用mDNS進行動態發現。轉發過程發生在應用層，SOVD網關充當HTTP反向代理，從而實現請求的有效轉發。

配置：為了正確配置SOVD網關，引入了SOVDGatewayInstantiation這一項于TPS_Manifest中。該清單機制允許用戶配置與SOVD客戶端的外部連接以及指定內部請求轉發的目標。

4.2 SOVD到UDS的轉換

（SOVD to UDS Translation）

功能：該適配器根據預定義的ODX映射，將SOVD命令轉換為UDS請求。

實現：此功能模塊作為車載測試客戶端，負責將生成的UDS請求發送到目標診斷地址，并將接收到的響應轉換回來，最終返回給SOVD客戶端。

SOVD2UDS的轉換：充當SOVD協議與UDS協議之間的互操作橋梁，支持DoIP（Diagnostics over Internet Protocol）并根據需要擴展以支持自定義傳輸協議（TP）。

4.3 診斷管理器（AUTOSAR AP）

4.3.1功能概述

診斷管理器是AUTOSAR自適應平臺（AP）中的核心組件，主要負責根據ISO 14229-1標準處理診斷服務和故障內存。隨著SOVD（面向服務的車輛診斷）的引入，診斷管理器還承擔了SOVD服務器的角色。其核心設計原則是盡可能重用現有的UDS（統一診斷服務）功能，同時無縫支持SOVD的內建特性，確保診斷系統的高效性和靈活性。

4.3.2多實例支持

診斷管理器支持多個獨立的診斷服務器實例，以保持軟件集群的自主性。每個在DEXT（診斷提取模板）中定義的診斷貢獻集代表一個具有獨立診斷地址的診斷服務器實例，SOVD采用這一尋址原則。診斷管理器作為SOVD組件，每個實例則表示為SOVD子組件。在處理請求時，診斷管理器內部負責將請求路由到相應的子組件，確保診斷服務的準確分發。

4.3.3配置

通過SOVDServerInstance在TPS_Manifest中配置SOVD服務器。作為車輛內AUTOSAR自適應平臺（AP）應用的本地SOVD服務器，診斷管理器通過aran::diag（C++）接口實現SOVD功能。診斷管理器的數量依賴于電子控制單元（ECU）或系統的數量，每個ECU或系統可以擁有一個獨立的診斷管理器實例。

五SOVD解決方案

5.1專家級SOVD解決方案

從技術積累、全生命周期支持、安全防護到兼容性，每一個方面都體現了ETAS在該領域的領先地位和對客戶需求的深刻理解。這種全方位的解決方案能夠為汽車制造商和車隊管理者提供高效、可靠、安全的診斷和維護服務。ETAS在SOVD解決方案上的專業性和優勢：

1. ETAS的SOVD技術方案源自于診斷系統與嵌入式軟件開發領域的深厚技術積累。

ETAS在診斷系統和嵌入式軟件開發領域擁有深厚的技術積累，這些經驗和技術被應用于SOVD解決方案中，確保了SOVD解決方案的先進性和可靠性。這意味著該方案不僅基于最新的技術趨勢，還融合了豐富的實踐經驗。

2. SOVD解決方案在整車制造與售后提供統一無縫的服務，實現車輛全生命周期內無縫診斷與維護。

SOVD解決方案能夠為整車制造和售后服務提供統一、無縫的支持，覆蓋車輛從生產到使用的整個生命周期。

3. 由行業頂尖專家打造的ETAS SOVD組件，始終將車隊安全性與系統防護置于核心設計地位。

ETAS的SOVD組件是由行業頂尖專家設計的，特別注重車隊的安全性和系統的防護。在設計SOVD組件時，ETAS團隊將安全性和防護作為首要考慮因素，確保車隊在運行過程中能夠抵御各種潛在風險，保障車輛和人員的安全。

4. ETAS提供完整的SOVD解決方案（含車輛軟件平臺），全面兼容AUTOSAR與非AUTOSAR架構ECUs。

ETAS提供的SOVD解決方案包括車輛軟件平臺，并且能夠兼容AUTOSAR和非AUTOSAR架構的電子控制單元（ECUs）。這一特點使得SOVD解決方案具有廣泛的適用性，無論車輛采用何種架構的ECUs，都能夠通過該方案進行有效的診斷和維護，提高了方案的靈活性和實用性。

5.2 服務化車輛診斷（SOVD）高層架構

通過這一高層架構，SOVD系統能夠提供全面、高效、安全的車輛診斷解決方案，滿足現代智能網聯汽車的需求。

1. 診斷開發工具（SOVD & 經典診斷）

提供一個集成開發環境，支持面向服務化車輛診斷（SOVD）及傳統車輛的診斷應用開發。開發者可以利用該工具進行SOVD和經典診斷功能的開發與測試，確保診斷應用能夠無縫集成到現有的車輛診斷系統中。

2. 診斷后端系統（診斷云端平臺）

作為云端平臺，集成SOVD遠程客戶端，為所有車外診斷服務提供云環境支持。通過云端平臺，實現對遠程車輛的診斷服務管理，包括數據存儲、分析和遠程控制等功能，提高診斷效率和靈活性。

3. SOVD近場客戶端

面向維修車間的近場通信終端，支持鄰近SOVD車輛的自動發現。在維修車間環境中，近場客戶端能夠快速識別并連接附近的SOVD車輛，簡化診斷流程，提高維修效率。

4. SOVD服務端

作為中央SOVD車載網關，完整支持診斷型高性能計算單元（HPC）。SOVD服務端負責處理來自不同客戶端的診斷請求，并通過高性能計算單元進行復雜的數據處理和分析，確保診斷結果的準確性和實時性。

5. SOVD車載客戶端

用于執行車載診斷流程及數據采集處理。安裝在車輛上的SOVD客戶端能夠實時監控車輛狀態，執行診斷任務，并將采集到的數據傳輸給服務端進行進一步分析，實現車輛的自我診斷和維護。

6. 經典診斷適配器（CDA）

將基于Web的SOVD請求轉換為UDS診斷指令。通過CDA，SOVD系統能夠兼容傳統的UDS診斷協議，使得基于Web的診斷請求能夠被傳統車輛的ECU識別和響應，實現了新舊診斷系統的無縫對接。

5.3 制造端診斷應用場景

1. SOVD賦能整個工廠網絡下的遠程診斷能力

SOVD能夠支持在整個工廠網絡中進行遠程診斷。通過SOVD技術，制造商可以在工廠的任何網絡節點上進行遠程診斷操作，無需物理接觸每輛車或每個設備。這大大提高了診斷效率和靈活性。

2. SOVD支持制造診斷過程中的實時監控與集中化管理

SOVD可以實現實時監控和集中化管理制造過程中的診斷活動。SOVD系統能夠實時收集和分析診斷數據，并將這些信息集中到一個管理平臺，使制造商能夠及時了解生產線上車輛的狀態，快速響應和處理問題，提高生產效率和質量控制。

3. SOVD客戶端可靈活部署于測試設備、服務器或車載控制器等各種終端，實現與生產環境的柔性集成

SOVD客戶端可以根據需要部署在不同的硬件平臺上，包括測試設備、服務器和車載控制器等。這種靈活性使得SOVD能夠無縫集成到現有的生產環境中，無論是用于實驗室測試、生產線監控還是車輛本身的自診斷，都能提供一致的服務和支持。

5.4高效應對安全威脅與攻擊途徑

服務化車輛診斷（SOVD）系統如何高效應對安全威脅與攻擊途徑，強調了其在身份認證、訪問控制、API通信安全、數據加密和零信任架構等方面的安全措施。

1. 身份認證與授權

采用基于令牌的OAuth協議標準。SOVD系統使用OAuth協議進行身份認證和授權管理，確保只有經過驗證的用戶和設備才能訪問系統資源。這種機制提高了系統的安全性，防止未經授權的訪問。

訪問權限小知識

授權機制：在SOVD中，采用OAuth令牌進行授權，診斷管理器通過SovdAuthorization接口請求應用程序中的授權角色。

接近挑戰：采用SovdProximityChallenge接口來驗證客戶端的物理接近性。

SOVD的授權過程依賴于OAuth令牌，這些令牌作為請求頭的一部分。當診斷管理器接收到含有OAuth令牌的請求時，它將調用SovdAuthorization接口，以確定應用程序中編碼的授權角色。憑借這個授權角色，診斷管理器能夠判斷SOVD客戶端是否有權限執行特定的SOVD操作。

在此過程中，現有的DEXT模型相關于ISO 14229-1的服務0x29，被用來指定基礎角色，包括DiagnosticAuthRoles以及DiagnosticAccessPermission與各個SOVD方法之間的關系。這種映射基于診斷管理器SOVD部分中描述的現有服務，確保DiagnosticAccessPermission與相應的SOVD方法之間的正確關聯，從而保障系統的安全性和有效性。

2. 訪問控制

基于角色的訪問控制（RBAC）機制嚴格限制對敏感診斷功能及數據的訪問權限。通過RBAC機制，系統可以根據用戶的角色分配相應的訪問權限，確保只有具有相應權限的用戶才能訪問敏感的診斷功能和數據。這有助于防止數據泄露和濫用。

3. 動態權限管理

可對診斷服務的訪問權限進行實時動態管控。系統支持動態調整用戶的訪問權限，根據實際需求實時更新權限設置。這種靈活性使得系統能夠快速響應變化，提高安全管理的效率和準確性。

4. API通信安全

通過HTTPS/REST協議防御常見網絡攻擊。SOVD系統采用HTTPS和REST協議進行API通信，確保數據傳輸過程中的安全性和完整性。這些協議能夠有效防御常見的網絡攻擊，如中間人攻擊和數據篡改等。

5. 數據加密

采用TLS等尖端安全標準實現通信加密。系統使用TLS等先進的加密技術對通信數據進行加密處理，確保數據在傳輸過程中不被竊取或篡改。這為用戶提供了一個安全可靠的通信環境。

6. 零信任架構

無默認信任機制：客戶端需通過驗證方可獲取訪問權限。SOVD系統采用了零信任架構，即默認情況下不信任任何用戶和設備，所有訪問請求都需要經過嚴格的驗證才能獲得訪問權限。這種機制大大降低了安全風險，提高了系統的整體安全性。

SOVD系統在身份認證、訪問控制、API通信安全、數據加密和零信任架構等方面的安全措施，突出了其在應對安全威脅和攻擊途徑方面的高效性和可靠性。這些安全措施不僅保障了系統的正常運行，還保護了用戶的隱私和數據安全，為用戶提供了一個安全、可靠的服務化車輛診斷平臺。

5.5 ETAS SOVD解決方案優點：

標準化集成：全面支持標準的SOVD APIs，確保與SOVD Server的無縫集成，并持續兼容新興行業標準。

傳統診斷復用：內置CDA模塊，能夠復用傳統的診斷數據，實現新舊系統的平滑過渡。

兼容現有診斷格式：支持ODX2.2.0 (ISO22901-1) 和 OTX1.0.0 (ISO13209) 等現有診斷數據格式。

靈活的OTX支持：支持從外部調用動態參數的OTX功能，便于在不同場景中復用OTX腳本。

高效刷寫能力：支持串行和并行通信刷寫，可同時處理多個刷寫任務。

數據與軟件解耦：采用數據與軟件分離的架構，通過OTX動態數據實現多樣化的診斷、標定及刷寫功能。

經過驗證的OTX引擎：搭載成熟可靠且輕量級的OTX引擎，已在售后和生產線等多場景中長期應用驗證。

虛擬化支持：配備D-PDU Virtual VCI模塊，支持虛擬D-PDU API（MVCI, ISO22900-2），減少未來在不同硬件/協議棧間遷移的工作量。

協議擴展性：支持CAN、DoIP等多種協議以及自定義擴展協議（如ESP），具備良好的擴展能力。

標準化開發：實現“一次開發，長期使用”的標準化方案，適用于多種應用場景。

成本效益：有效降低車輛全生命周期的研發費用和長期維護成本。

跨平臺適應性：支持Linux、Android、QNX/Gateway等多個OS平臺。

靈活部署選項：可靈活部署于Central HPC、域控制器、區域控制器等不同架構中，支持對域控、區控下掛節點的傳統診斷，以及車內HPC之間的SOVD通信。

六小結

SOVD通過面向服務的設計和現代化技術棧，為車輛診斷提供了高靈活性、高安全性的解決方案。其與AUTOSAR自適應平臺的深度集成，支持從傳統ECU到HPC的混合架構，滿足未來車輛的遠程診斷、動態更新與大數據處理需求。隨著標準化進程的推進，SOVD將成為智能網聯汽車診斷系統的核心支撐技術，推動汽車行業向智能化、網聯化邁進。