0.引言

SOVD（Service-Oriented Vehicle Diagnostics 面向服务的新代车辆诊断）是AUTOSAR推出的一项新诊断标准，旨在通过采用面向服务的车辆架构来改善传统车辆诊断过程。

在传统的诊断诊断方法中，诊断请求和响应往往是技术解决硬编码的，每个服务都有其固定的新代请求和响应格式。随着现代汽车电子系统的车辆复杂性不断增加，这种固定方式变得越来越难以管理和维护。诊断SOVD通过现代化的技术解决技术（如HTTPS、RESTful API）重构车辆诊断体系，新代支持远程、车辆近端和车内诊断场景，诊断并兼容现有的技术解决UDS协议。因此，新代SOVD的车辆引入围绕将诊断服务视为一组独立且可访问的服务，极大地简化了开发和维护过程，诊断同时为未来的汽车电子系统扩展提供了更大的灵活性。

本文将深入探讨SOVD协议的背景、动机、技术特性及其在AUTOSAR自适应平台中的实现。通过对SOVD协议的详细分析，我们将揭示其在现代汽车诊断中的重要性，并介绍ETAS的SOVD解决方案。

一从UDS到SOVD：应对未来汽车需求的转变

1.1 为什么不能只依赖UDS？

尽管UDS（统一诊断服务）在传统车辆诊断中非常重要，但随着汽车电子系统的复杂性和数据量的增加，UDS逐渐显露出局限性，无法完全满足未来智能网联汽车的需求。以下是UDS的主要局限性：

1. 数据量激增

现代车辆产生的数据量大幅增加，UDS在处理大量数据时显得力不从心。

2. 传统ECU的依赖：

UDS适用于传统电子控制单元（ECU），但在高性能计算单元（HPC）和智能网联系统中，功能有限。

3. 设计不灵活：

UDS依赖静态的ODX文件进行数据解析和配置，缺乏灵活性，难以适应动态变化的诊断需求。

4. 静态ODX文件

UDS的诊断流程依赖外部的ODX文件，需要在诊断前预先配置，无法在运行时动态调整。

5. 实时数据处理能力不足

UDS无法有效处理实时结构化数据（如日志、堆栈跟踪等），难以满足现代车辆的实时监控和分析需求。

6. 复杂故障分析

UDS无法处理复杂的故障分析需求，如堆栈跟踪、崩溃分析等。

7. 软件管理功能缺失

UDS缺乏对应用程序安装、删除和软件更新的支持，无法满足现代车辆对软件管理的需求。

8. 复杂软件结构

现代车辆的软件架构日益复杂，UDS无法有效表示和交互这些复杂的软件结构。

9. 现代通信技术支持不足

UDS基于传统的CAN总线通信，无法直接支持现代IT技术（如HTTP、REST、JSON），限制了其在远程诊断和车联网中的应用。

UDS在传统车辆诊断中仍然重要，但其静态设计、有限的数据处理能力和缺乏对现代IT技术的支持，使其无法满足未来智能网联汽车的复杂需求。

1.2为什么需要SOVD？

SOVD旨在解决传统诊断协议（如UDS）在车联网时代面临的挑战。UDS协议虽然高效，但其依赖于ODX文件进行数据解析，导致客户端技术栈复杂且与诊断实现存在强耦合。

1. 突破UDS协议限制

• 完美解决OEM面临的UDS协议瓶颈——当车载软件组件持续增长时，UDS无法支持高性能计算单元（HPCs）的诊断需求。

• 传统的统一诊断服务（UDS）在面对日益复杂的车载软件系统和高性能计算单元时显得力不从心。SOVD通过新的技术架构和方法，能够有效应对这些挑战，提供更全面和高效的诊断支持。

2. 兼容性与长期价值

• 标准化架构确保不同诊断工具组件的兼容性，并提供长期投资保障。

• SOVD采用标准化的设计理念，确保了不同诊断工具和组件之间的兼容性，这不仅提高了系统的灵活性和可扩展性，还为用户提供了长期的投资保障，避免了因技术更新换代而带来的重复投资问题。

3. 面向未来的技术

• 采用尖端技术构建的诊断工具链，为下一代HPC车型提供前瞻性支持。

• SOVD利用最新的技术和工具链，为未来的高性能计算车型提供先进的诊断解决方案。这种前瞻性的设计不仅满足了当前的需求，也为未来的技术发展预留了空间，确保了系统的可持续性和竞争力。

4. 一站式车队解决方案

• 通过SOVD与经典诊断适配器（CDA），可统一管理维护传统车辆、软件定义汽车（SDV）及混合动力车队。

• SOVD结合经典诊断适配器（CDA），提供了一站式的车队管理解决方案。无论是传统的车辆、软件定义汽车还是混合动力车型，都可以通过这一平台进行统一的管理和维护，大大简化了操作流程，提高了工作效率。

二SOVD——面向服务的诊断

Adaptive AUTOSAR的SOVD（Service-Oriented Vehicle Diagnostics）是基于SOA（面向服务架构）的诊断框架，强调服务的动态发现和按需使用。这意味着SOVD不再依赖于传统的基于信号的通信，而是通过服务接口来提供诊断功能，更加灵活，适合现代车辆中复杂的软件架构和动态需求。

2.1 SOVD的核心优势

2.1.1 标准化

SOVD提供了一种标准化的方式来定义和实现诊断服务，促进不同制造商之间的互操作性。这使得各种车辆电子控制单元（ECU）能够更好地协同工作。

2.1.2 灵活性

SOVD（面向服务的车辆诊断）基于SOA（面向服务的架构），具备动态配置和更新诊断服务的能力，而无需对底层硬件或软件进行任何修改。这种灵活性使得系统能够快速响应新的需求和功能。此外，SOVD协议支持按需调用诊断服务，避免在系统启动时加载所有潜在服务，从而确保系统资源的高效利用。当车辆的某个部件需要进行诊断时，系统会即时发出请求，调用相关的诊断服务。诊断完成后，服务可释放占用的资源，准备随时响应下一次调用，进一步增强了系统的灵活性和效率。

2.1.3可扩展性

新的诊断服务可以轻松加入到现有系统中，而不会干扰已有服务的运行。这一特性使汽车制造商可以不断扩展功能，提升车辆性能。

2.1.4 实时响应和数据处理

动态诊断要求系统能够实时响应诊断请求，并处理和传输诊断数据。这种实时性对于确保车辆安全和性能至关重要。SOVD协议通过高效的通信协议（如HTTP、MQTT）和优化的服务实现，确保诊断请求能够快速响应，并实时传输诊断结果。

2.1.5 简化集成

SOVD通过将诊断服务抽象化为可管理的服务，简化了不同ECU之间的集成过程。这种简化不仅降低了系统开发的复杂性，还加快了产品上市的速度。

SOVD通过提供灵活、可扩展、标准化的诊断服务框架，为现代汽车的电子系统管理带来了诸多优势。在日益复杂的汽车环境中，SOVD不仅提升了车辆诊断的效率，还为未来的技术创新和发展提供了广阔的空间。

三SOVD协议的应用场景

3.1 远程诊断

SOVD协议支持远程诊断，允许技术人员或服务系统在不需要直接接触车辆的情况下，通过移动宽带网络远程访问车辆数据和控制系统。这种能力不仅提高了诊断的便捷性，还降低了维护成本。

3.2 近端诊断

当技术人员在车辆附近时，可以通过有线或无线方式连接到车辆的SOVD服务器，进行诊断操作。这种近端诊断方式结合了远程诊断的便捷性和传统诊断的精确性，进一步提高了诊断效率。

3.3 车辆内部诊

SOVD协议还支持车辆内部的诊断任务，这些任务可以独立于外部服务器或近场测试器运行。例如，车辆健康监测、预测性维护等任务可以通过SOVD协议在车辆内部完成，从而提高了系统的自主性和可靠性。

四SOVD协议的技术架构

为了在分布式系统中提供中央SOVD边缘节点，需要引入一些基础设施组件。以下是SOVD技术架构的核心组件：

Explanation of Service-Oriented

Vehicle Diagnostics AUTOSAR AP R24-11

4.1 SOVD Gateway

功能：SOVD网关是SOVD协议的边缘节点，主要负责接收和分发SOVD请求。每辆车仅配备一个SOVD网关组件，该组件通过mDNS（多播DNS）技术进行设备发现与连接，确保请求能够准确路由到相应的目标服务。当SOVD客户端发出请求时，SOVD网关会根据请求URI中的实体部分，将请求准确路由到相应的内部SOVD端点。

路由机制：为实现请求路由，SOVD网关需要提取URI中的相关部分，并将其转发到对应的内部端点。内部端点的设置可以通过静态配置或利用mDNS进行动态发现。转发过程发生在应用层，SOVD网关充当HTTP反向代理，从而实现请求的有效转发。

配置：为了正确配置SOVD网关，引入了SOVDGatewayInstantiation这一项于TPS_Manifest中。该清单机制允许用户配置与SOVD客户端的外部连接以及指定内部请求转发的目标。

4.2 SOVD到UDS的转换

（SOVD to UDS Translation）

功能：该适配器根据预定义的ODX映射，将SOVD命令转换为UDS请求。

实现：此功能模块作为车载测试客户端，负责将生成的UDS请求发送到目标诊断地址，并将接收到的响应转换回来，最终返回给SOVD客户端。

SOVD2UDS的转换：充当SOVD协议与UDS协议之间的互操作桥梁，支持DoIP（Diagnostics over Internet Protocol）并根据需要扩展以支持自定义传输协议（TP）。

4.3 诊断管理器（AUTOSAR AP）

4.3.1功能概述

诊断管理器是AUTOSAR自适应平台（AP）中的核心组件，主要负责根据ISO 14229-1标准处理诊断服务和故障内存。随着SOVD（面向服务的车辆诊断）的引入，诊断管理器还承担了SOVD服务器的角色。其核心设计原则是尽可能重用现有的UDS（统一诊断服务）功能，同时无缝支持SOVD的内建特性，确保诊断系统的高效性和灵活性。

4.3.2多实例支持

诊断管理器支持多个独立的诊断服务器实例，以保持软件集群的自主性。每个在DEXT（诊断提取模板）中定义的诊断贡献集代表一个具有独立诊断地址的诊断服务器实例，SOVD采用这一寻址原则。诊断管理器作为SOVD组件，每个实例则表示为SOVD子组件。在处理请求时，诊断管理器内部负责将请求路由到相应的子组件，确保诊断服务的准确分发。

4.3.3配置

通过SOVDServerInstance在TPS_Manifest中配置SOVD服务器。作为车辆内AUTOSAR自适应平台（AP）应用的本地SOVD服务器，诊断管理器通过aran::diag（C++）接口实现SOVD功能。诊断管理器的数量依赖于电子控制单元（ECU）或系统的数量，每个ECU或系统可以拥有一个独立的诊断管理器实例。

五SOVD解决方案

5.1专家级SOVD解决方案

从技术积累、全生命周期支持、安全防护到兼容性，每一个方面都体现了ETAS在该领域的领先地位和对客户需求的深刻理解。这种全方位的解决方案能够为汽车制造商和车队管理者提供高效、可靠、安全的诊断和维护服务。ETAS在SOVD解决方案上的专业性和优势：

1. ETAS的SOVD技术方案源自于诊断系统与嵌入式软件开发领域的深厚技术积累。

ETAS在诊断系统和嵌入式软件开发领域拥有深厚的技术积累，这些经验和技术被应用于SOVD解决方案中，确保了SOVD解决方案的先进性和可靠性。这意味着该方案不仅基于最新的技术趋势，还融合了丰富的实践经验。

2. SOVD解决方案在整车制造与售后提供统一无缝的服务，实现车辆全生命周期内无缝诊断与维护。

SOVD解决方案能够为整车制造和售后服务提供统一、无缝的支持，覆盖车辆从生产到使用的整个生命周期。

3. 由行业顶尖专家打造的ETAS SOVD组件，始终将车队安全性与系统防护置于核心设计地位。

ETAS的SOVD组件是由行业顶尖专家设计的，特别注重车队的安全性和系统的防护。在设计SOVD组件时，ETAS团队将安全性和防护作为首要考虑因素，确保车队在运行过程中能够抵御各种潜在风险，保障车辆和人员的安全。

4. ETAS提供完整的SOVD解决方案（含车辆软件平台），全面兼容AUTOSAR与非AUTOSAR架构ECUs。

ETAS提供的SOVD解决方案包括车辆软件平台，并且能够兼容AUTOSAR和非AUTOSAR架构的电子控制单元（ECUs）。这一特点使得SOVD解决方案具有广泛的适用性，无论车辆采用何种架构的ECUs，都能够通过该方案进行有效的诊断和维护，提高了方案的灵活性和实用性。

5.2 服务化车辆诊断（SOVD）高层架构

通过这一高层架构，SOVD系统能够提供全面、高效、安全的车辆诊断解决方案，满足现代智能网联汽车的需求。

1. 诊断开发工具（SOVD & 经典诊断）

提供一个集成开发环境，支持面向服务化车辆诊断（SOVD）及传统车辆的诊断应用开发。开发者可以利用该工具进行SOVD和经典诊断功能的开发与测试，确保诊断应用能够无缝集成到现有的车辆诊断系统中。

2. 诊断后端系统（诊断云端平台）

作为云端平台，集成SOVD远程客户端，为所有车外诊断服务提供云环境支持。通过云端平台，实现对远程车辆的诊断服务管理，包括数据存储、分析和远程控制等功能，提高诊断效率和灵活性。

3. SOVD近场客户端

面向维修车间的近场通信终端，支持邻近SOVD车辆的自动发现。在维修车间环境中，近场客户端能够快速识别并连接附近的SOVD车辆，简化诊断流程，提高维修效率。

4. SOVD服务端

作为中央SOVD车载网关，完整支持诊断型高性能计算单元（HPC）。SOVD服务端负责处理来自不同客户端的诊断请求，并通过高性能计算单元进行复杂的数据处理和分析，确保诊断结果的准确性和实时性。

5. SOVD车载客户端

用于执行车载诊断流程及数据采集处理。安装在车辆上的SOVD客户端能够实时监控车辆状态，执行诊断任务，并将采集到的数据传输给服务端进行进一步分析，实现车辆的自我诊断和维护。

6. 经典诊断适配器（CDA）

将基于Web的SOVD请求转换为UDS诊断指令。通过CDA，SOVD系统能够兼容传统的UDS诊断协议，使得基于Web的诊断请求能够被传统车辆的ECU识别和响应，实现了新旧诊断系统的无缝对接。

5.3 制造端诊断应用场景

1. SOVD赋能整个工厂网络下的远程诊断能力

SOVD能够支持在整个工厂网络中进行远程诊断。通过SOVD技术，制造商可以在工厂的任何网络节点上进行远程诊断操作，无需物理接触每辆车或每个设备。这大大提高了诊断效率和灵活性。

2. SOVD支持制造诊断过程中的实时监控与集中化管理

SOVD可以实现实时监控和集中化管理制造过程中的诊断活动。SOVD系统能够实时收集和分析诊断数据，并将这些信息集中到一个管理平台，使制造商能够及时了解生产线上车辆的状态，快速响应和处理问题，提高生产效率和质量控制。

3. SOVD客户端可灵活部署于测试设备、服务器或车载控制器等各种终端，实现与生产环境的柔性集成

SOVD客户端可以根据需要部署在不同的硬件平台上，包括测试设备、服务器和车载控制器等。这种灵活性使得SOVD能够无缝集成到现有的生产环境中，无论是用于实验室测试、生产线监控还是车辆本身的自诊断，都能提供一致的服务和支持。

5.4高效应对安全威胁与攻击途径

服务化车辆诊断（SOVD）系统如何高效应对安全威胁与攻击途径，强调了其在身份认证、访问控制、API通信安全、数据加密和零信任架构等方面的安全措施。

1. 身份认证与授权

采用基于令牌的OAuth协议标准。SOVD系统使用OAuth协议进行身份认证和授权管理，确保只有经过验证的用户和设备才能访问系统资源。这种机制提高了系统的安全性，防止未经授权的访问。

访问权限小知识

授权机制：在SOVD中，采用OAuth令牌进行授权，诊断管理器通过SovdAuthorization接口请求应用程序中的授权角色。

接近挑战：采用SovdProximityChallenge接口来验证客户端的物理接近性。

SOVD的授权过程依赖于OAuth令牌，这些令牌作为请求头的一部分。当诊断管理器接收到含有OAuth令牌的请求时，它将调用SovdAuthorization接口，以确定应用程序中编码的授权角色。凭借这个授权角色，诊断管理器能够判断SOVD客户端是否有权限执行特定的SOVD操作。

在此过程中，现有的DEXT模型相关于ISO 14229-1的服务0x29，被用来指定基础角色，包括DiagnosticAuthRoles以及DiagnosticAccessPermission与各个SOVD方法之间的关系。这种映射基于诊断管理器SOVD部分中描述的现有服务，确保DiagnosticAccessPermission与相应的SOVD方法之间的正确关联，从而保障系统的安全性和有效性。

2. 访问控制

基于角色的访问控制（RBAC）机制严格限制对敏感诊断功能及数据的访问权限。通过RBAC机制，系统可以根据用户的角色分配相应的访问权限，确保只有具有相应权限的用户才能访问敏感的诊断功能和数据。这有助于防止数据泄露和滥用。

3. 动态权限管理

可对诊断服务的访问权限进行实时动态管控。系统支持动态调整用户的访问权限，根据实际需求实时更新权限设置。这种灵活性使得系统能够快速响应变化，提高安全管理的效率和准确性。

4. API通信安全

通过HTTPS/REST协议防御常见网络攻击。SOVD系统采用HTTPS和REST协议进行API通信，确保数据传输过程中的安全性和完整性。这些协议能够有效防御常见的网络攻击，如中间人攻击和数据篡改等。

5. 数据加密

采用TLS等尖端安全标准实现通信加密。系统使用TLS等先进的加密技术对通信数据进行加密处理，确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。这为用户提供了一个安全可靠的通信环境。

6. 零信任架构

无默认信任机制：客户端需通过验证方可获取访问权限。SOVD系统采用了零信任架构，即默认情况下不信任任何用户和设备，所有访问请求都需要经过严格的验证才能获得访问权限。这种机制大大降低了安全风险，提高了系统的整体安全性。

SOVD系统在身份认证、访问控制、API通信安全、数据加密和零信任架构等方面的安全措施，突出了其在应对安全威胁和攻击途径方面的高效性和可靠性。这些安全措施不仅保障了系统的正常运行，还保护了用户的隐私和数据安全，为用户提供了一个安全、可靠的服务化车辆诊断平台。

5.5 ETAS SOVD解决方案优点：

标准化集成：全面支持标准的SOVD APIs，确保与SOVD Server的无缝集成，并持续兼容新兴行业标准。

传统诊断复用：内置CDA模块，能够复用传统的诊断数据，实现新旧系统的平滑过渡。

兼容现有诊断格式：支持ODX2.2.0 (ISO22901-1) 和 OTX1.0.0 (ISO13209) 等现有诊断数据格式。

灵活的OTX支持：支持从外部调用动态参数的OTX功能，便于在不同场景中复用OTX脚本。

高效刷写能力：支持串行和并行通信刷写，可同时处理多个刷写任务。

数据与软件解耦：采用数据与软件分离的架构，通过OTX动态数据实现多样化的诊断、标定及刷写功能。

经过验证的OTX引擎：搭载成熟可靠且轻量级的OTX引擎，已在售后和生产线等多场景中长期应用验证。

虚拟化支持：配备D-PDU Virtual VCI模块，支持虚拟D-PDU API（MVCI, ISO22900-2），减少未来在不同硬件/协议栈间迁移的工作量。

协议扩展性：支持CAN、DoIP等多种协议以及自定义扩展协议（如ESP），具备良好的扩展能力。

标准化开发：实现“一次开发，长期使用”的标准化方案，适用于多种应用场景。

成本效益：有效降低车辆全生命周期的研发费用和长期维护成本。

跨平台适应性：支持Linux、Android、QNX/Gateway等多个OS平台。

灵活部署选项：可灵活部署于Central HPC、域控制器、区域控制器等不同架构中，支持对域控、区控下挂节点的传统诊断，以及车内HPC之间的SOVD通信。

六小结

SOVD通过面向服务的设计和现代化技术栈，为车辆诊断提供了高灵活性、高安全性的解决方案。其与AUTOSAR自适应平台的深度集成，支持从传统ECU到HPC的混合架构，满足未来车辆的远程诊断、动态更新与大数据处理需求。随着标准化进程的推进，SOVD将成为智能网联汽车诊断系统的核心支撑技术，推动汽车行业向智能化、网联化迈进。