基于RXSWIN遠程更新的R156建設及實施方案

【歡迎引用】 王騰， 劉闖， 李長龍， 等. 基于RXSWIN遠程更新的R156建設及實施方案[J]. 汽車文摘， 2024（XX）： 1-11.

【Cite this paper】 WANG T， LIU C， LI C L， et al. A R156 Construction and Implementation Plan Based on RXSWIN Remote Update[J]. Automotive Digest （Chinese）， 2024（XX）：1-11.

【摘要】為保證智能網聯汽車的軟件升級活動符合R156法規，對R156法規進行解讀并提出一種基于軟件升級管理系統遠程更新的RX軟件識別碼（RXSWIN）的R156建設及實施方案。對RXSWIN的組成方案進行了闡述，識別與法規有關的電子控制單元，軟件升級如涉及到認證參數的改變則更新RXSWIN。車輛下線后，中央網關讀取軟件升級管理系統下發的RXSWIN，將初始值傳送給車機進行展示。軟件更新管理系統（SUMS）體系建設方面，分析SUMS管理體系文件、SUMS管理流程文件、相關文件存儲方案，列出了SUMS體系認證所需文件。最后依據R156法規對車輛型式認證（VTA）的要求對車型產品進行摸底測試評估，對測試項目進行了描述，總結出一種RXSWIN遠程更新的R156建設及實施方案，為汽車企業的R156建設提供指導方案。

關鍵詞：R156法規；軟件更新管理系統；車輛型式認證；RX軟件識別碼

中圖分類號：U463.6" "文獻標志碼：A" DOI： 10.19822/j.cnki.1671-6329.20220305

A R156 Construction and Implementation Plan Based on RXSWIN Remote Update

Wang Teng1，2， Liu Chuang1，2， Li Changlong1，2， Sha Weihua1，2， Zhou Rui1，2

（1.Global Ramp;D Center， China FAW Corporation Limited， Changchun 130013; 2.National Key Laboratory of Advanced Vehicle Integration and Control， Changchun 130013）

【Abstract】 In order to ensure that the software upgrade activities of intelligent networked vehicles comply with the R156 regulations， the R156 regulations are interpreted and an R156 construction and implementation plan based on the remote update of the software upgrade management system is proposed. The components of RX Software Identification Number （RXSWIN） are described， the electronic control units that are relevant to the regulations are identified， and the software upgrade involving changes to certification parameters should update the RXSWIN. After the vehicles are off the assembly line， the central gateway reads the RXSWIN issued by the software upgrade management system and transmits the initial value to the vehicle for display. In terms of the construction of the software update management system （SUMS）， the SUMS management system documents， SUMS management process documents， and related file storage schemes are analyzed， and the documents required for the certification of the SUMS are listed. Finally， according to the requirements of R156 regulations for vehicle type approval （VTA）， the model products are thoroughly tested and evaluated， the test items are described， and a R156 construction and implementation plan for RXSWIN remote update is summarized， which provided guidance for the R156 construction of automobile enterprises.

Key words： R156， SUMS（Software Update Management System）， VTA（Vehicle Type Approval） ， RXSWIN（RX Software Identification Number）

0 引言

聯合國世界車輛法規協調論壇（WP.29）第181次全體會議于2020年6月24日召開，會上表決通過了R156[3]在內的3項智能網聯汽車行業的重要法規。R156法規主要規定了軟件升級技術和軟件升級管理系統的車輛認證要求，適用于允許軟件升級的M類、N類、O類、R類、S類、T類車輛。R156法規于2021年1月22日生效，2022年7月開始實施。R156法規在國內外汽車行業產生的影響重大，汽車制造商需對R156解讀分析，使出口至1958協議締約國的車輛滿足R156法規要求。

2020年11月25日，市場監管總局辦公廳發布《關于進一步加強汽車遠程升級（OTA）技術召回監管的通知》[5]。強調從2020年1月1日至該通知印發前已實施的汽車遠程升級（Over-The-Air， OTA）技術服務活動，生產者應于2020年12月31日前補充備案。

2020年12月23日，聯合國的經濟社會理事會發布關于R156的法規解釋文件。旨在幫助澄清R156法規第7段和附件1中關于軟件更新和軟件更新管理系統車輛認證統一規定的要求，并提供可用于證明這些要求的信息。該文件的目標受眾是提交測試系統的車輛制造商和評估這些系統的技術服務/認證機構。

2021年6月4日，市場監管總局質量發展局發布《關于汽車遠程升級（OTA）技術召回備案的補充通知》[6]。提出了生產者備案采用OTA方式的技術服務活動或召回時，需提交《汽車遠程升級（OTA）安全技術評估信息表》的要求。同時電子版升級包需在軟件升級任務發出前以光盤形式郵寄至總局缺陷產品管理中心。

2021年8月12日，工信部發布《關于加強智能網聯汽車生產企業及產品準入管理的意見》[7]，該意見第3部分要求汽車生產企業規范軟件在線升級，建議企業從強化企業管理能力、保證產品生產一致性兩個維度開展工作。

2022年4月15日，工信部裝備工業發展中心發布《關于汽車軟件在線升級備案的通知》[8]，包含企業管理能力備案、車型及功能備案、具體升級活動備案。國內強制性OTA標準于2022年6月公開征求意見。

王江東等發表了《R156軟件更新管理體系的解讀及實施建議》[1]，對法規發布的影響、法規的結構與內容、軟件更新管理體系實施方案給出了建議與思考。

本文對R156法規進行解讀，提出了RX軟件識別碼（RX Software Identification Number， RXSWIN）、軟件更新管理系統（Software Update Management System， SUMS）、車輛型式認證（Vehicle Type Approval， VTA）的建設實施方案。對RXSWIN的變更提出了中央網關與軟件升級管理系統聯動的遠程更新方法，并對SUMS體系建設及VTA車型測試提出了具體實施方案。

1 R156法規解讀

R156法規由12個部分及附錄組成，分別描述了范圍、定義、申請批準、標記、審核批準、軟件更新管理系統合格證書、技術規格、車型拓展變更、生產批準、處罰措施、停產、審核機構的具體細節。R156法規重點對汽車企業軟件更新管理系統流程體系方面和車輛型式認證方面提出了要求。在第7章詳細描述了對體系評估軟件升級流程、核心升級記錄的存儲、安全性要求，對車型提出了軟件升級的具體要求、升級過程中對安全的影響和依賴以及對用戶安全操作的相關要求。其中強調了軟件標識碼RXSWIN的升級、獲取以及完整性校驗，以及RXSWIN的升級及訪問控制要求。

1.1 SUMS體系認證

R156法規在體系上有3方面要求：軟件升級流程要求、記錄保存升級信息、安全性要求。

軟件升級的流程需包括：安全保管軟件升級工作活動中的信息、評估軟件升級對現有功能及系統的影響、軟件升級對車輛型式認證的影響、軟件升級與車輛軟硬件的兼容性、用戶獲取升級信息的過程、識別目標車輛進行OTA升級、RXSWIN的升級、獲取以及完整性校驗。

對于升級信息的保存要求如下：軟件升級過程中涉及的信息均需合理記錄、存儲，如合規文件、配置文件、說明文檔和RXSWIN的存儲。

在安全性方面，法規要求建立機制確保升級包的真實性、準確性和完整性；升級系統在開發和測試過程中，確保安全性得到保證；確保軟件升級對車輛功能安全沒有影響；如軟件升級涉及復雜操作，人員技能水平需滿足要求。

1.2 車輛車型認證（VTA）

車輛型式認證要求具體概括為軟件升級的要求及升級過程的要求。其中車輛的軟件升級要求為：（1）升級前對車輛狀態進行檢查；（2）建立機制確保固件包的真實性和完整性，RXSWIN需滿足升級及訪問控制要求，具備唯一性，易讀取、受保護。升級過程要求為：（1）升級失敗或中斷時，需要能夠恢復至舊版本或進入安全狀態；（2）足夠的功率下才能進行升級；升級過程不影響車輛功能安全；（3）用戶可獲取本次升級的信息，如升級的目的、功能和范圍，以及升級預計時長、期間不可用的功能、建議或禁止的操作等；（4）確保駕駛模式下無法進行升級；升級完成后的提示。

2 R156建設及認證

2.1 RXSWIN建設方案

對于具有RXSWIN的車輛，需授權相關人員查看RXSWIN信息，并授權固定人員更改RXSWIN的權限。此項應包括更新每個RXSWIN的所有相關軟件版本號及其他必要信息。

汽車企業識別出受軟件升級影響的功能、參數和系統后，應能夠判斷出受軟件升級影響的法規，如影響法規參數則更新RXSWIN列表。RXSWIN由ECU軟件ID1及硬件ID2組成，其中軟硬件ID需由汽車企業定義。RXSWIN組成方案如圖1所示。本文選取將RXSWIN存儲到車端的方法進行R156建設。

RXSWIN遠程更新方案簡述如下：

RXSWIN的生成方式：車輛下線后，網關將系統觸發信號發送給軟件升級管理系統。軟件升級管理系統第一次接收網關觸發信號后，下發RXSWIN初始值。網關對初始值無更改權限。

RXSWIN的變更方法：ECU如涉及法規參數變更的，需要更改RXSWIN。在新軟件更新后主動發送RXSWIN版本變更請求到網關，網關記錄該RXSWIN的變化并上報至OTA云端系統。OTA云端系統經過版本校驗后，更新該車輛的RXSWIN號碼，并下發更改配置。網關對該字節僅具備只讀權限，除了OTA云端外都不可寫入。如工程師需現場更改RXSWIN，則需采用診斷指令，發送密匙并驗證通過后方可以對RXSWIN進行寫入。

防止RXSWIN被未經授權修改，網關需建立安全機制，與OTA云端系統建立安全傳輸層協議（Transport Layer Security， TLS）雙向認證及消息加密。RXSWIN下載到車端后，利用sha256進行驗證，保證車端收到的RXSWIN與OTA云端管理系統下發的數據保持一致。RXSWIN的遠程升級方案如圖2所示。

2.2 體系方案建設

體系建設前需先對現有體系與法規要求進行誤差分析，分為SUMS管理體系文件、SUMS管理流程文件、相關文件存儲方案3個方向。

2.2.1 SUMS管理體系文件

根據差距分析的結果對原有文件進行修訂，直至滿足法規要求。如原有管理體系文件的修訂不能對軟件變更管理體系進行約束，則應新增不少于以下文件進行管理體系完善。

（1）建立《軟件設計變更控制程序》，用來控制軟件變更流程；

（2）建立《軟件升級管理規定文件》，規定軟件升級的管理流程，涉及到的部門等；

（3）建立《軟件版本管理辦法》，將軟件升級涉及到的軟件版本進行管理，要求ECU供應商按照統一規則編碼；

（4）建立《軟件識別碼編制規則更新方案》，將RXSWIN的更新方式進行準確描述；

（5）建立《企業軟件升級相關內部標準》等，明確設計規范、測試規范等詳細流程。

2.2.2 SUMS管理流程文件

對于SUMS體系管理流程文件，需要識別原有文件，并按照本文提出的文件列表對體系文件進行修訂，缺少相關文件的，則需要根據列表進行創建，達到SUMS體系完整，應包含表1所列文件。

（1）《相關系統影響識別流程文件》用于識別本次軟件升級是否涉及到安全、環保、節能、防盜等功能。

（2）《軟件版本唯一標識流程文件》是軟件升級設計的軟件版本號，應僅能代表唯一軟件。

（3）《目標升級車輛識別流程》應將軟件升級的目標車輛的識別進行描述，將具體車輛詳盡列出。

（4）《兼容性確認流程文件》應能保證將軟件包推送到低配車輛的后，高配車輛不會收到任務。

（5）《型式批準相關識別流程》應能識別本次軟件升級是否更改車輛型式批準。

（6）《安全相關系統識別流程》應確保軟件升級前后，車輛的駕駛安全。

（7）《告知用戶流程》應保證軟件升級的內容、結果完整準確地告知用戶。

2.2.3 相關文件存儲

對軟件升級涉及到的文件需要有一個明確的存儲列表，具體文件見表2。

（1）《軟件升級需求材料》將軟件升級的需求收集的流程進行明確的文件。

（2）《軟件升級申請單》對軟件升級的詳細信息進行闡述，包括升級目的、變更方案、設計車輛范圍等。

（3）《測試報告》將軟件升級的測試用例，測試結果進行闡述的文件。

（4）《備案單》是需要郵寄給相關部門的備案文件。

（5）《審批單》是需要各部門審批的文件。

（6）《升級報告》是將升級結果導出后形成的報告。

對軟件升級相關文件進行存儲，以作備證。

2.3 車型產品摸底測試評估

根據法規要求，對車型進行摸底測試，通過摸底測試，穿行流程審閱，驗證現有產品和流程是否已滿足合規要求，輸出并梳理驗證結果。如果不符合則對應整改。

測試項目應包括：

（1）升級包真實性、完整性試驗：利用循環冗余校驗碼校驗算法等對遠程升級使用的軟件包進行測試，以免軟件包被惡意篡改。

（2）軟件識別碼更新及讀取試驗：通過一次軟件識別碼遠程更新測試來驗證RXSWIN的下發是否正確；在車機屏幕上找到RXSWIN讀取入口，對比車機屏幕上顯示的RXSWIN與下發的是否一致。

（3）軟件識別碼防篡改試驗：在網關中對RXSWIN字節進行2E寫入操作，查看是否成功。若更改成功則認為可以被篡改。

（4）用戶告知試驗：部署正常的軟件升級任務，查看升級前在車機屏幕顯示彈窗，如有詳細升級信息認為告知用戶升級信息。

（5）用戶確認試驗：部署正常的軟件升級任務，測試用戶不進行確認操作是否會進行升級。如升級任務必須在用戶確認后方可進行，則認為試驗通過。

（6）車輛條件試驗：軟件升級前需檢查車輛條件，確保車輛在安全穩定的狀態下進行升級。在升級開始前設置車速為0 km/h、擋位為P的前置條件進行測試，如前置條件不滿足則不能升級，前置條件滿足的情況下可以升級，則認為車輛條件試驗通過。

（7）車輛電池電量保障試驗：在升級較大軟件包時所需軟件升級時間較長，因此要保證車輛電量能夠支撐升級操作所用電量。根據軟件包大小設置電池電量的電荷狀態（State of Charge， SOC），例如升級智能座艙信息娛樂系統（In-Vehicle Infotainment， IVI）需60%的剩余電量，則將汽車電量消耗剩余50%進行升級的期待結果為升級失敗。在充電達到60%后繼續升級操作，可順利升級認為試驗通過。

（8）車輛安全試驗：在升級過程中，查看車輛是否能保證安全。升級開始時，汽車進行發動機起動操作，電車進行高壓上電操作，若能繼續升級則認為升級失敗。

（9）駕駛安全試驗：在升級過程中，確保車輛無法駕駛。在升級完成后，不論升級結果如何均需保證車輛能夠駕駛。

（10）車門防鎖止試驗：在升級過程中，至少要保證用戶可以利用1種方式使車輛可以解鎖和閉鎖。測試中利用1種方式使正在進行軟件升級的車輛解、閉鎖則認為測試通過。

（11）升級結果告知試驗：在升級完成后，需將升級的結果告知用戶，用戶點擊后通知彈窗才可消失。部署一次升級任務，在升級完成后查看車機屏幕是否對升級結果進行通知，如有升級結果告知彈窗并在用戶點擊后彈窗消失，則認為試驗通過。

（12）升級失敗處理試驗：本試驗目的是查看升級失敗后車輛是否處于安全狀態。設置假升級包上傳至軟件升級管理系統，正常部署升級任務，查看車輛報道升級失敗后是否處于安全狀態，并回退到可用版本。

以上項目測試通過后均需出具測試報告以作備證。主要車型試驗項目如表3所示

2.4 認證過程

認證過程主要包括以下3部分：

（1）對SUMS體系材料進行準備、將最終發布的材料提交至認證機構，完成管理體系認證。

（2）選取送審車型，并對送審樣車進行遴選、送樣、約定目擊試驗。

（3）選擇認證機構開展正式試驗、出具報告、采信報告、車型認證證書。

3 結束語

本文對R156法規現有資料進行解讀，得出SUMS體系建設及VTA的詳細要求。提出了RXSWIN從無到有的建設方案，與OTA云端管理系統相結合，建成由主機廠控制RXSWIN的編碼與更改并可從車端讀到的完善系統。對SUMS及VTA的方案建設予以指導；從SUMS體系方案建設及管理體系文件2個方面進行闡述。以具體試驗項目，描述了VTA車型認證測試過程。對認證過程進行了羅列，給主機廠予以指導；本文RXSWIN存儲在車端，后續對于RXSWIN存儲在云端的方案可繼續開展研究。

參 考 文 獻

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（責任編輯 明慧）