基于新架構(gòu)的汽車遠程診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

張文杰 洪宇 孫宗姚 金釗 周幸達 張赫 郭宗賓 鄒華懿

（1. 中國第一汽車股份有限公司 智能網(wǎng)聯(lián)開發(fā)院，長春130013；2. 汽車振動噪聲與安全控制綜合技術(shù)國家重點實驗室，長春130013）

主題詞：車與云 SOA架構(gòu) 遠程診斷

1 前言

借鑒SOA（Service Oriented Architecture）架構(gòu)在IT行業(yè)所體現(xiàn)出的優(yōu)勢，部分主機廠開始將其引入到了汽車行業(yè)中。

在SOA架構(gòu)中[1-2]，將所有的功能都定義為獨立的服務(wù)，服務(wù)之間通過交互和協(xié)調(diào)完成業(yè)務(wù)的整體邏輯。由于各服務(wù)都采用標(biāo)準化的服務(wù)接口，所以在服務(wù)的交互過程中，不需要考慮交互雙方的內(nèi)部細節(jié)，同時SOA 架構(gòu)中軟件對硬件以及操作系統(tǒng)具有高的獨立性，這些特點都將成功地解決由于功能增多而帶來整車網(wǎng)絡(luò)拓撲、整車線束以及各控制器控制策略復(fù)雜度增加的問題，同時基于各功能的服務(wù)化模式，可進一步優(yōu)化車輛售后服務(wù)模式，可以將車輛功能的部分選擇權(quán)交到用戶手里，進而最大程度地滿足用戶需求，以此來提高用戶的滿意度和體驗感。

主機廠可以基于SOA架構(gòu)的優(yōu)勢，建立自己的軟硬件平臺，整車各控制器的軟硬件開發(fā)都遵守統(tǒng)一的開發(fā)架構(gòu)及標(biāo)準，這樣可以有效地縮短整車的研發(fā)周期（已開發(fā)功能可以靈活復(fù)用，新開發(fā)功能可以多方參與）、降低開發(fā)成本。

汽車遠程診斷以一種新的思路建立了車輛與云（V2C）之間的通訊[3-5]。一方面，可以將傳統(tǒng)的售后診斷儀功能轉(zhuǎn)移到云平臺上，以此解決傳統(tǒng)診斷儀由于對硬件的依賴而導(dǎo)致使用范圍受限的問題，如可以通過遠程診斷系統(tǒng)對不同人員進行診斷儀不同功能級別的授權(quán)，進而擴大其使用范圍，車主也可以獲得一定級別的權(quán)限，自主進行車輛部分功能的診斷；另一方面，整車廠可以通過遠程診斷系統(tǒng)對所有車輛的信息進行實時的監(jiān)測和管理，同時利用收集到的車輛信息數(shù)據(jù)做進一步分析，可以用于提升車輛的研發(fā)質(zhì)量。

2 遠程診斷系統(tǒng)方案的設(shè)計

遠程診斷系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1 所示，主要包括以下5部分：遠程診斷（Remote Diagnosis,RD）請求發(fā)起者、遠程診斷服務(wù)器、遠程診斷客戶端、遠程診斷人機交互以及待診斷部件。

圖1 遠程診斷系統(tǒng)架構(gòu)

（1） 遠程診斷請求發(fā)起者

試驗階段的試驗人員、售后階段的售后維修人員以及車主等相關(guān)人員，其都可以根據(jù)自身所具有的對應(yīng)權(quán)限使用手機APP或WEB端發(fā)起相應(yīng)遠程診斷請求。

（2） 遠程診斷服務(wù)器

為管理車輛數(shù)據(jù)與遠程診斷客戶端信息，在遠程診斷發(fā)起之后，將驗證后的遠程診斷請求轉(zhuǎn)化為定義好的數(shù)據(jù)或腳本，并發(fā)送給對應(yīng)的遠程診斷客戶端。遠程診斷服務(wù)器在接收到遠程診斷客戶端的應(yīng)答或接收主動上報之后，對數(shù)據(jù)進行存儲以及相應(yīng)的計算分析，遠程診斷服務(wù)器的內(nèi)部主要工作組件及工作流程如圖2所示。

圖2 遠程診斷服務(wù)器

遠程診斷服務(wù)器內(nèi)部的知識管理模塊包含整車所有能夠進行體檢的系統(tǒng)失效模型，每個系統(tǒng)失效模型都是由組成該系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件或所有零部件的失效模型組成，每個零部件失效模型以該零部件對應(yīng)的特征參數(shù)（包括輸出信號特征參數(shù)，零部件老化特征參數(shù)，工作效率特征參數(shù)等重要信息）以及故障信息為輸入，根據(jù)參數(shù)的數(shù)目、各參數(shù)的重要程度以及故障信息等因素而構(gòu)成，系統(tǒng)失效模型則根據(jù)各零部件的相關(guān)關(guān)系以及重要程度再基于各零部件的失效模型而構(gòu)成。

（3） 遠程診斷客戶端

車端某個關(guān)鍵控制單元，負責(zé)與遠程診斷服務(wù)器建立通訊的同時模擬診斷儀功能，將接收到的后臺數(shù)據(jù)或腳本解析成對應(yīng)的診斷指令發(fā)給車內(nèi)目標(biāo)控制器，收到該控制器應(yīng)答之后將報文轉(zhuǎn)化為與服務(wù)器定義好的格式發(fā)給遠程診斷服務(wù)器。

（4） 遠程診斷人機交互

車內(nèi)用戶輔助操作接口，用于遠程診斷任務(wù)執(zhí)行過程中與用戶的交互。

（5） 待診斷部件

遠程診斷的目標(biāo)控制器。

3 遠程診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

基于SOA 新架構(gòu)所具有的車輛功能的靈活性以及汽車遠程診斷系統(tǒng)連通了車、云之間通訊的優(yōu)勢，提出了為滿足客戶多樣化需求而制定的相關(guān)應(yīng)用，既可以有效地提高用戶的滿意度和體驗感，同時也可以簡化整車廠同一車型車系的結(jié)構(gòu)，進而縮減相應(yīng)車輛管理、生產(chǎn)線工作相關(guān)內(nèi)容，提升整車廠工作效率。

3.1 車輛功能配置服務(wù)

基于該應(yīng)用，用戶可以通過手機客戶端、車輛娛樂主機屏方式，查看自己車輛的當(dāng)前硬件，哪些功能是可以新增或關(guān)閉的，針對功能的變更，詳細變更內(nèi)容清單、各項費用以及如需加裝硬件對應(yīng)詳細信息都會呈現(xiàn)。如無需加裝硬件，或已安裝需求硬件，則通過在線付費或免費進行預(yù)約升級，滿足功能升級條件后則自動升級。該應(yīng)用可以最大程度地滿足客戶對新功能技術(shù)的需求，同時費用的透明化將進一步增加客戶對品牌的信賴度。

此應(yīng)用的制定，可以有效地避免客戶因新功能等需求而自行到車輛維修店進行車輛改裝的行為。非整車廠授權(quán)的店面無法獲取車輛的整車架構(gòu)以及線束布置等情況，私自改動可能會造成非預(yù)期的結(jié)果，甚至?xí)绊懹密嚢踩?/p>

整車廠基于新架構(gòu)建立自己的軟硬件平臺，在所有控制器滿足統(tǒng)一軟硬件架構(gòu)及開發(fā)流程的基礎(chǔ)上，針對不同選裝功能的支持情況進行控制器配置化管理，進而滿足用戶存在的不同選裝需求的情況。

3.2 車輛體檢服務(wù)

基于該應(yīng)用，整車廠以及用戶都可以發(fā)起車輛的體檢服務(wù)，不同角色有著不同的體檢方案，整車廠可以針對某一批量或某種車型發(fā)起集體體檢服務(wù)，用戶則可以對自己授權(quán)車輛發(fā)起體檢。

根據(jù)體檢內(nèi)容的不同（可以對零部件、系統(tǒng)或整車進行體檢）進而調(diào)用遠程診斷服務(wù)器中不同的服務(wù)，該服務(wù)通過車、云的通訊將對應(yīng)運行程序或腳本下載到車輛，車端遠程診斷客戶端會根據(jù)程序或腳本內(nèi)容進行解析以及執(zhí)行數(shù)據(jù)的收集，將收集完成的數(shù)據(jù)統(tǒng)一回傳到遠程診斷服務(wù)器中，該服務(wù)器中的健康分析模塊根據(jù)此服務(wù)類型信息調(diào)用知識管理模塊中對應(yīng)的失效模型，基于預(yù)設(shè)的分析邏輯，最終分析得出服務(wù)的體檢報告，進而呈現(xiàn)給服務(wù)的發(fā)起者。

用戶根據(jù)該服務(wù)可以及時了解自己車輛的狀態(tài)，進而保障自己每一次出行的安全性。整車廠可以根據(jù)該服務(wù)獲取重要數(shù)據(jù)，進而逐步優(yōu)化自己的遠程診斷系統(tǒng)，保證系統(tǒng)準確性的同時也可針對車輛潛在的問題提前發(fā)現(xiàn)進而規(guī)避處理。

3.3 車輛快捷服務(wù)

基于該應(yīng)用，用戶可以快速獲取車輛當(dāng)前的故障狀態(tài)以及自主清除車輛故障碼。車輛故障碼的實時獲取以及對應(yīng)故障描述可以幫助用戶實時了解各控制器的狀態(tài)，根據(jù)自身當(dāng)前所處狀態(tài)合理安排維修計劃，避免因不了解情況而造成的恐慌。

用戶也可以基于該應(yīng)用實時了解車輛保養(yǎng)情況以及各控制器相關(guān)信息，提前合理安排車輛的保養(yǎng)計劃以及保證車輛所有控制器隨時處于最新狀態(tài)，使得車輛處于最佳工作狀態(tài)。

服務(wù)功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 車輛快捷服務(wù)功能結(jié)構(gòu)

3.4 車輛在線診斷儀服務(wù)

基于該應(yīng)用，4S店或相關(guān)專業(yè)人員可以根據(jù)不同的授權(quán)等級在線進行傳統(tǒng)診斷儀相關(guān)功能的操作。操作人員需要向整車廠申請對應(yīng)在線診斷儀服務(wù)需求的授權(quán)，獲取權(quán)限后可以通過移動終端設(shè)備下載對應(yīng)應(yīng)用進行相關(guān)診斷儀功能操作。

在線診斷儀服務(wù)的實施，將傳統(tǒng)的故障或問題車輛需要開往或被拖運到售后維修店進行維修的方式轉(zhuǎn)變?yōu)槭酆缶S修人員或?qū)I(yè)人員主動到故障或問題車輛所在位置進行維修。服務(wù)方式的轉(zhuǎn)變，將大大提升用戶的滿意度和體驗感。

4 總結(jié)

近年來，隨著汽車電子化程度的逐漸加大，在滿足用戶多樣化需求的同時，整車線束以及整車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也在逐漸復(fù)雜化。在當(dāng)前以“安全”為背景的社會主題下，如何在保證滿足用戶多樣化需求以及服務(wù)的前提下，有效地降低車輛故障發(fā)生的概率以及縮短車輛研發(fā)周期變得尤為重要。

（1）汽車行業(yè)SOA 新架構(gòu)的引入，可以有效地解決因車輛功能增多而使得整車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、整車線束復(fù)雜化的問題，優(yōu)化整車架構(gòu)，降低車輛故障發(fā)生率；同時主機廠可以基于SOA架構(gòu)獨立性的優(yōu)勢，建立自己的軟硬件平臺，整車各控制器的軟硬件開發(fā)在遵守統(tǒng)一的開發(fā)架構(gòu)及標(biāo)準下，可以有效地縮短整車的研發(fā)周期，降低開發(fā)成本。

（2）汽車遠程診斷系統(tǒng)實現(xiàn)了車輛與云之間的通訊，為整車廠研發(fā)提供了一個新的平臺，基于此平臺開發(fā)了面向整車廠或用戶的一系列相關(guān)應(yīng)用，以此實現(xiàn)整車廠的閉環(huán)式研發(fā)以及新的售后服務(wù)模式，同時也最大程度的滿足了用戶的多樣化需求，在保證用戶滿意度以及體驗感的前提下也提高了用戶的行車安全。

（3）基于遠程診斷系統(tǒng)所具備的車輛數(shù)據(jù)獲取的便利性、靈活性，在車輛數(shù)據(jù)逐步積累的前提下，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的快速發(fā)展，未來針對遠程診斷與大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合方向的研究，將會是必然的趨勢，也定當(dāng)在車輛研發(fā)的數(shù)據(jù)閉環(huán)方面以及相關(guān)新領(lǐng)域，如車輛故障預(yù)測等方面表現(xiàn)出可觀的優(yōu)勢。