汽車遠(yuǎn)程診斷應(yīng)用介紹

郭興龍，張俊江，崔光宇（長城汽車股份有限公司，河北 保定　071000）

汽車遠(yuǎn)程診斷應(yīng)用介紹

郭興龍，張俊江，崔光宇
（長城汽車股份有限公司，河北 保定071000）

介紹汽車遠(yuǎn)程診斷的定義和現(xiàn)狀，闡述其主要構(gòu)成部分，詳細(xì)說明搭建遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)所要考慮的各種因素，以及在試驗車輛上的應(yīng)用。

遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)；GPS實時跟蹤；數(shù)據(jù)分析；數(shù)據(jù)回放

實車試驗是主機廠車輛開發(fā)中一個必不可缺的重要環(huán)節(jié)，以往我們需要耗費大量的人力以及時間進(jìn)行實車實時跟蹤測試，但是對于一些偶發(fā)問題仍然無法有效進(jìn)行數(shù)據(jù)抓取和問題分析。現(xiàn)在我們可以利用汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控及診斷系統(tǒng)，使得實車試驗在多地域范圍內(nèi)更高效、低成本進(jìn)行，同時試驗數(shù)據(jù)獲取以及數(shù)據(jù)分析也變得更方便。

本文將分析汽車遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的構(gòu)成，闡述遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)在設(shè)計和開發(fā)過程中的關(guān)鍵點，為各設(shè)計者在進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)開發(fā)時提供參考。

1　遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)定義

遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)是利用安裝在車內(nèi)與車輛總線相連接的車載控制器，執(zhí)行車輛診斷命令，獲取車輛電子系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)，并通過無線通信手段 （GSM/GPRS/ 3G），將數(shù)據(jù)傳送回后端信息處理系統(tǒng)，加以存儲和處理的完整系統(tǒng)。

2　遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的主要組成

遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)主要可分為兩大部分：車載控制器和信息處理系統(tǒng)［1］，如圖1所示。

2.1遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的主要功能

車輛試驗實時運行遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，主要功能是對道路試驗車輛進(jìn)行監(jiān)控與管理。包括對汽車運行中的能耗狀態(tài)、車輛位置、運行情況、安全狀況等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集記錄、通過無線通信 （GSM/GPRS）傳送到監(jiān)控管理中心，監(jiān)控管理中心對車輛的運行情況進(jìn)行統(tǒng)計分析及實時顯示，并根據(jù)車輛實際情況做出相應(yīng)的故障分析及診斷處理［2］。

遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的主要功能：①車輛總線進(jìn)行通信，包括CAN、LIN、K-LINE、MOST等多種總線通信，且支持?jǐn)U展；②遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)中的車載控制器可以執(zhí)行車輛診斷命令，獲取車輛電子系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)；③支持GPS，可以跟蹤車輛行駛軌跡；④支持無線通信 （GSM/GPRS）；⑤具備后端信息處理系統(tǒng)；⑥可以存儲車輛電子系統(tǒng)數(shù)據(jù)；⑦數(shù)據(jù)中心可以對車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

圖1　　汽車遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的主要組成部分

2.2遠(yuǎn)程診斷車載控制器功能

車載控制器負(fù)責(zé)對道路試驗車隊的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，包含CAN總線數(shù)據(jù)［3］，GPS位置數(shù)據(jù)等。另外，車載控制器集成診斷協(xié)議棧，通過主機廠的診斷平臺軟件，可以對道路試驗車隊的車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程實時診斷。

遠(yuǎn)程診斷車載控制器主要功能：①可以安裝于車體內(nèi)；②車載電源驅(qū)動；③具備各種車輛總線接口（CAN、LIN、K-LINE、MOST等，且支持?jǐn)U展）；④可以遠(yuǎn)程執(zhí)行信息系統(tǒng)下達(dá)的遠(yuǎn)程診斷命令；⑤可以獲取車輛總線信息；⑥具備GPS定位功能；⑦具備無線通信模塊；⑧可以通過無線上傳車輛數(shù)據(jù)和定位信息。

2.3信息處理系統(tǒng)功能

主機廠試驗車輛有數(shù)量多、路試地域廣等特點。為滿足試驗車輛需求，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)應(yīng)包含以下基本功能：①支持連接至互聯(lián)網(wǎng)；②支持大規(guī)模的車載控制器連接；③可以接收并存儲車載控制器采集的車輛數(shù)據(jù)；④對車載控制器的行為進(jìn)行遠(yuǎn)程配置，并形成指令下傳；⑤對車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、統(tǒng)計、分析以及處理。

3　遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)技術(shù)方案設(shè)計與開發(fā)

為實現(xiàn)各種遠(yuǎn)程服務(wù)，設(shè)計開發(fā)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)車載控制器時，必須考慮相應(yīng)的車載功能。

3.1數(shù)據(jù)采集和發(fā)送功能

1）車載控制器可以根據(jù)采集信號配置，采集CAN、LIN、K-LINE、MOST等總線信號以及傳感器硬線信號。

2）車載控制器可以將采集的信號通過GPRS發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)中心，發(fā)送方式包括：①觸發(fā)式發(fā)送；②周期性發(fā)送；③信號條件發(fā)送。具體采用哪種發(fā)送方式以及發(fā)送的周期，由采集信號的配置決定。

3.2配置功能

車載控制器配置信息，可以由遠(yuǎn)程服務(wù)中心通過GPRS進(jìn)行更新，主要配置項包括：①模塊ID號；②采集信號類型 （總線、硬線）；③總線波特率；④信號配置包含信號的大小端格式、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)格式、發(fā)送方式和發(fā)送周期等；⑤模塊IP地址和端口號。

3.3診斷功能［4］

1）車載控制器可以接收遠(yuǎn)程服務(wù)中心發(fā)來的診斷請求命令，并根據(jù)命令向ECU索取診斷信息，包含基于ISO15765協(xié)議的診斷。

2）車載控制器可以按照診斷協(xié)議，將診斷信息通過GPRS反饋給遠(yuǎn)程服務(wù)中心。

3.4定位功能

1）車載控制器可以采集車輛的定位信息，包括時間、經(jīng)度、緯度、航向、速度等。

2）車載控制器可以周期性將定位信息通過GPRS上傳給服務(wù)中心，周期可配置。

3.5電源管理功能

1）車載控制器支持休眠與喚醒功能，車載控制器進(jìn)入休眠的條件：①所有總線上沒有報文；②所有采集的數(shù)據(jù)緩存上傳完畢或數(shù)據(jù)緩存上傳超過配置指定的時間。

2）車載控制器支持喚醒的條件：①CAN總線喚醒；②遠(yuǎn)程喚醒。

3.6數(shù)據(jù)傳輸功能

無論是數(shù)據(jù)上傳還是數(shù)據(jù)存儲，車載控制器都使用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。壓縮后的數(shù)據(jù)再存放在相應(yīng)的存儲區(qū)域中，盡可能達(dá)到最大限度的空間利用率。在數(shù)據(jù)軟件接收端，會對壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓，把原始數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。

3.7數(shù)據(jù)可靠性

車載控制器采集的每條CAN報文數(shù)據(jù)都有時間戳記錄。通過如下幾點保證數(shù)據(jù)真實準(zhǔn)確。

1）緩存技術(shù)采集到的CAN報文數(shù)據(jù)會存儲在緩存區(qū)中，在確認(rèn)報文數(shù)據(jù)已處理后，再清除緩存報文數(shù)據(jù)。

2）斷點續(xù)傳技術(shù)采集到的CAN報文數(shù)據(jù)上傳過程中，針對未確認(rèn)接收的數(shù)據(jù)，下次啟用數(shù)據(jù)上傳時，會重新傳輸。

3）穩(wěn)定的存儲介質(zhì)車載控制器內(nèi)部存儲采用工業(yè)級SD卡存儲數(shù)據(jù)，保證控制器在惡劣環(huán)境下存儲介質(zhì)能正常工作，從而保證數(shù)據(jù)的完整。

4　汽車遠(yuǎn)程診斷的應(yīng)用

根據(jù)各主機廠的實際需求，汽車遠(yuǎn)程診斷的應(yīng)用范圍和應(yīng)用方法都不盡相同，本文主要從GPS、CAN總線數(shù)據(jù)分析、故障診斷、遠(yuǎn)程控制及服務(wù)器權(quán)限管理等方面進(jìn)行簡單功能應(yīng)用介紹。

4.1GPS實時跟蹤及數(shù)據(jù)回放

地圖基本功能，支持二維地圖和衛(wèi)星地圖可切換。監(jiān)控車輛當(dāng)前GPS實時位置，同時可監(jiān)控車輛的實時信號，如車輛、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、瞬時油耗、百分比負(fù)荷、油溫、油壓等CAN總線信號，實時信號值可數(shù)值顯示或曲線顯示 （圖2）。車輛的選擇可多條件篩選，如通過車輛VIN號 （Vehicle Identification Number車輛識別碼）、車牌號等車輛屬性的與或邏輯運算篩出。

支持GPS數(shù)據(jù)與CAN總線信號數(shù)據(jù)同步回放，回放時間段、回放速度、回放信號等均可選擇。同步邏輯流程如圖3所示。

圖2　GPS實時跟蹤

圖3　　同步回放邏輯圖

車輛狀態(tài)顯示數(shù)據(jù)流順序為：車載控制器接收GPS衛(wèi)星信號，然后通過無線數(shù)據(jù)通信，將車輛的位置信息等通過后臺通信服務(wù)程序存儲到數(shù)據(jù)庫中；當(dāng)客戶端發(fā)起跟蹤請求到后臺系統(tǒng)，后臺系統(tǒng)將車輛運行相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，以可視化的地圖動態(tài)地展現(xiàn)給客戶。

4.2數(shù)據(jù)分析

可實現(xiàn)對采集到的CAN數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)的分析，包括平均油耗、運行時間、里程數(shù)、平均車速、最高車速、故障概率等。同時也可將采集的報文信號數(shù)據(jù)導(dǎo)出成*.ASC或*.CSV格式文件。通過CANoe或其它分析專業(yè)軟件，來實現(xiàn)故障CAN數(shù)據(jù)分析與回放。

4.3故障診斷

能及時發(fā)現(xiàn)故障并通知管理員。記錄故障發(fā)生時間，可選擇與故障相關(guān)的數(shù)據(jù)作為分析依據(jù)。集成基于CAN總線的15765協(xié)議棧，支持車載控制器的遠(yuǎn)程診斷。支持診斷ODX文件的導(dǎo)入，可選擇ODX文件中定義的診斷項進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，也可自定義診斷項進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。支持讀故障碼、清故障碼、讀DTC等診斷服務(wù)［5］。

4.4車輛遠(yuǎn)程命令

根據(jù)遠(yuǎn)程客戶端提供的遠(yuǎn)程命令接口，系統(tǒng)可以實現(xiàn)車輛遠(yuǎn)程命令的功能。用戶通過WEB遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)下達(dá)遠(yuǎn)程命令，WEB遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與客戶提供的遠(yuǎn)程命令接口進(jìn)行銜接，將指令下達(dá)給車載控制器，使其狀態(tài)發(fā)生改變，從而滿足最新指令。

4.5數(shù)據(jù)管理

根據(jù)需要，數(shù)據(jù)管理可分為緩存接收和本地導(dǎo)出兩種方式。

1）緩存接收通信軟件需要實時接收車載控制器通過GPRS/3G/WIFI上傳的信息，并且根據(jù)信息類型進(jìn)行處理，同時儲存在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)中。

2）本地導(dǎo)出車載控制器在行車過程中，會根據(jù)寫入的配置信息，存儲全部或部分報文數(shù)據(jù)到SD卡中。停車熄火后，可以取出車載控制器中的SD卡，把SD卡中的報文數(shù)據(jù)文件拷貝到PC電腦中，通過數(shù)據(jù)導(dǎo)出軟件，把報文數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成自身所需的文件格式。

4.6權(quán)限管理

系統(tǒng)基礎(chǔ)權(quán)限管理模塊，可自建用戶、組織和角色。其中組織可以為真實組織結(jié)構(gòu)，也可以為某些用戶組成的虛擬組織，充分滿足使用者靈活性的使用權(quán)限管理。簡單的權(quán)限管理如圖4所示。

圖4　　權(quán)限管理示例

5　結(jié)語

結(jié)合計算機、通信和汽車故障診斷等技術(shù)，構(gòu)建了基于Internet和3G的汽車遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳輸特性，設(shè)計了各個階段的傳輸策略，有效地實現(xiàn)了汽車遠(yuǎn)程診斷數(shù)據(jù)的采集［2］。在歐洲和北美，很多主機廠不僅將汽車遠(yuǎn)程診斷應(yīng)用于試驗車輛，更是將其應(yīng)用于客戶車輛進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，比如何時按下了按鈕（按照何種順序進(jìn)行操作），何種功能被經(jīng)常使用 （哪一些功能受歡迎）等。收集的數(shù)據(jù)被汽車制造商用于改進(jìn)車輛功能和性能，開發(fā)能夠迎合客戶需求的功

能，放棄不足以吸引駕駛者的功能特性。

由于國內(nèi)3G/4G技術(shù)推廣時間不長、網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)不全以及國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)流量成本費用高等各種因素，嚴(yán)重制約了遠(yuǎn)程診斷技術(shù)廣泛應(yīng)用。目前國內(nèi)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)僅能應(yīng)用于試驗場內(nèi)進(jìn)行試驗車輛數(shù)據(jù)分析。但隨著技術(shù)的不斷更新和網(wǎng)絡(luò)的普及，以及人工和售后的成本不斷增加，遠(yuǎn)程診斷技術(shù)必將會從汽車廠延伸到直接的車輛使用者，這樣每一輛車的診斷信息都可以直接與主機廠進(jìn)行交互，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)也將逐漸演變成在車輛整個生命周期內(nèi)的、車輛使用者也可以直接實時使用的全程診斷系統(tǒng)，汽車診斷領(lǐng)域?qū)⒂瓉硪粋€更加廣闊的發(fā)展空間［4］。

［1］陳新，胡小龍.基于GPRS的汽車故障診斷儀的遠(yuǎn)程診斷的設(shè)計［J］.工業(yè)控制計算機，2006，19（4）：70.

［2］顏伏伍，曹愷，胡杰，等.基于Internet和3G的汽車遠(yuǎn)程診斷數(shù)據(jù)采集技術(shù)的研究［J］.汽車工程，2013，35 （5）：468.

［3］周立功.項目驅(qū)動——CAN-bus現(xiàn)場總線基礎(chǔ)教程［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012：4-20.

［4］陳森泉.汽車遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用 ［J］.裝備制造技術(shù)，2013（1）：57-58.

［5］仇雅莉.汽車故障診斷技術(shù)發(fā)展研究［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2010，（6）：225.

（編輯心翔）

Introduction to Automobile Remote Diagnosis and Application

GUO Xing-long，ZHANG Jun-jiang，CUI Guang-yu
（Great Wall Motor Co.，Ltd.，Baoding 071000，China）

The definition and current situation of automobile remote diagnosis are introduced as well as its main constructions.The considered factors in setting up remote diagnostic system are illustrated with its application on test vehicles.

remote diagnostic system；GPS realtime tracking；data analysis；data playback

U463.6

B

1003-8639（2016）02-0023-03

2015-09-19；

2015-10-01

郭興龍 （1988-），男，湖北孝感人，主要從事汽車CAN網(wǎng)絡(luò)通信診斷測試工作。