基于3G的汽車遠程故障診斷系統分析

張 宏

（武漢理工大學華夏學院，湖北 武漢 430223）

汽車遠程故障診斷技術可以成為傳統診斷技術的補充，它具有以下特點.（1）它是一種具有強大生命力和廣闊應用前景的開放式遠程故障診斷體系結構.增加了用于遠程診斷的Web服務器，并與該技術領域力量較強的大型維修企業、科研院所或國內外汽車生產廠家建立的故障分析診斷中心互聯，同時與相關專家建立一種協作關系，共同為系統提供遠程故障診斷服務.（2）用戶發出故障診斷請求后，可以在較短的時間內調動服務器的所有技術資源，實現對汽車的診斷和維修指導，遠程故障診斷技術同時克服了地域障礙.（3）形成了豐富的診斷數據庫和診斷知識庫，提高了診斷智能，并通過多手段、多專家協同對故障進行會診，提高了故障診斷的準確性和可靠性.（4）該系統可提供遠程示教、技術培訓等功能，對提高維修人員素質，改變企業形象，提高企業競爭力有很大幫助.實現基于3G的汽車遠程診斷技術具有巨大的經濟效益和社會效益，其在汽車運用領域所占的地位必將日益提高.

1 汽車遠程故障診斷系統結構

故障診斷功能，已經成為了新車出廠和修理廠故障檢測不可缺少的重要手段.

圖1 汽車遠程故障診斷系統組成

開放性的汽車遠程故障診斷系統包括在線檢測、遠程診斷、專家會診、信息檢索服務和遠程學習等，如圖1所示.汽車故障診斷功能利用ECU（電子控制單元）監視電子控制系統各組成部分的工作情況，發現故障后自動啟動故障運行程序.汽車故障診斷模塊不僅能夠存儲記憶汽車故障，還能夠實時提供汽車各種運行參數等.

故障診斷技術主要是幫助維修人員快速查找故障和分析汽車運行性能，駕駛員的檢測和修理經驗在汽車出現電控系統故障時往往是無能為力的，為了解決這個問題，可以通過3G無線通訊技術解決這個難題，通過無線通訊和遠程的服務器連接，維修人員或專業人員通過服務器控制故障診斷設備來讀取汽車的診斷數據從而判斷或解決汽車故障.

針對汽車在異地行駛過程中出現故障的即時性，本系統主要采用對車內網絡中各個關鍵位置傳感器信號的監控，從中檢測出異常信號，系統網絡的實時在線，將所得到的信號傳回后臺控制中心，及時確定汽車故障發生的位置和實踐，增強了整個系統故障處理的時效性.對于汽車實驗中故障出現的多樣性，采用專家診斷系統，建立一個模擬的專家診斷系統模型，對故障進行判斷、分析，給出合理有效的解決方案.汽車故障眾多，工程設計人員需要從眾多的故障中吸取經驗，改進設計，需要故障有可追述性，系統設計時應考慮建立后臺支持系統，能記錄大量的故障事件.

圖2 汽車遠程診斷系統的框架結構

圖2為遠程診斷系統的框架結構，需遠程診斷的汽車通過雙向天線通訊模塊與遠程診斷與維護中心連接，后臺專家可實時操控所有診斷程序模塊，包括傳感器的遠程監測、先進的診斷與智能化維護.車載診斷模塊可處于待機狀態，也可以與遠程中心通訊，傳輸故障碼和有關的傳感器數據.遠程診斷后臺中心還可以從其他的資源獲得信息，如汽車制造廠的數據庫、汽車修理廠的數據庫等.汽車遠程診斷中心還可以為駕駛員預約維修時間.

2 汽車故障診斷系統功能

2.1 汽車故障診斷儀

汽車故障診斷儀或車載故障診斷儀要達到以下目標：體積小、功耗低、系統工作實時性好、可靠性高、配備液晶顯示屏和存儲卡、無線傳送方式，要求傳輸距離遠，受環境影響小，數據傳輸率高，且易于實現，無需過多額外投入.能夠向遠程診斷后臺中心提供故障碼、關鍵傳感器數據和維護有關的信息等；能夠下載數據和更新系統軟件；能夠提供汽車與遠程診斷中心之間的人機接口.

2.2 遠程診斷專家系統

遠程故障診斷中心的主要功能模塊包括中心首頁、數據庫、知識庫、遠程教學、專家在線、系統安全等.

維修技術專家能夠操控先進的診斷與維修程序，為駕駛員提供先進、及時的服務.

2.3 遠程診斷中心與汽車數據通訊鏈路

遠程診斷中心（技術專業顧問）通過通訊鏈路需接通ECU，提取汽車的性能參數和故障碼，經診斷分析后，告知駕駛員故障的嚴重程度，提供必要的支持服務，安排需要的維護或修理.

2.4 監控中心

監控中心（診斷服務器）接收到車載移動終端上傳的車輛位置、狀態等參數后，進行相應的數據轉換處理、分類，對檢測到的報警信息，給以提示.除接收車載移動終端上傳的數據外，監控中心（診斷服務器）還具有下發調度命令和遠程修改參數等功能.系統運行在Windows操作系統之上.

由于有大型故障類型數據庫的支持和相應的專家故障診斷系統，對車載終端發回的故障代碼，可以及時有效的提出故障源和相應的故障派出方案，同時可以對車輛所發回的數據進行記錄和存儲，以便事后查詢.

3 遠程診斷系統的實現

一個實用的集成化汽車遠程故障診斷系統應運行穩定.

汽車遠程故障診斷系統利用許多基于軟件的模塊，汽車協議轉換單元、智能駕駛員接口單元、維修與救援單元、無線通訊單元、先進的診斷單元與智能維修單元等.汽車協議轉換單元接收汽車的狀態信息，并轉換成標準格式，該單元也把診斷和維修命令譯成汽車能接收的格式.智能駕駛員接口單元通過車內人機接口顯示對駕駛員的警告信息.相應地，遠程診斷后臺中心的軟件模塊由類似的單元組成，用來控制和配合車內遠程診斷與維護模塊工作.如圖1所示.

圖1 汽車遠程故障診斷系統設計

4 未來研究重點

開發基于ECU的先進車內診斷算法，目前，用于汽車遠程診斷與維修的故障碼和相關車載診斷信息不夠全面，應將基于模型的先進診斷算法加入ECU中.

開發基于專家系統的維護模塊相當復雜，需要通入大量的人力、物力和財力，應從可行性、經濟性、可執行性等方面具體分析.

3G/3G網絡偶爾存在不穩定現象，可能導致數據傳輸不準確或漏傳，未來系統

5 結束語

汽車遠程故障診斷系統目前正處于探索和嘗試階段，基于3G網絡的汽車遠程故障診斷系統中心相比具有永遠在線、按流量計費、快速登錄、自動切換、高速傳輸等優點，對使用3G網絡實現遠程數據的傳送是非常經濟實用的，特別是對于不易架設有線網絡的邊遠地區和可移動裝置，用戶通過3G網絡可以在移動狀態下使用各種高速數據業務，包括Internet瀏覽等.除此之外，汽車遠程故障診斷還具有汽車運行時能方便地實施診斷，基于汽車使用和歷史的維修方案，利用遠程診斷后臺中心的巨大計算能力，診斷汽車故障和滿足車主的維修要求，通過預防性的診斷與維護，有效降低汽車保修與使用成本等優點.

〔1〕張金柱.現代汽車的遠程診斷與維護[J].新視野，2006(5).

〔2〕韓玉敏.汽車遠程診斷與維護系統的研究[J].汽車運用，2007(7).

〔3〕顏伏伍,王攀,胡杰,曹凱.基于車載總線的 PC 式汽車故障診斷系統[J].武漢理工大學學報（信息與管理工程版），2011（10）.