基于新架構(gòu)的汽車遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

張文杰 洪宇 孫宗姚 金釗 周幸達(dá) 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(dòng)噪聲與安全控制綜合技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春130013）

主題詞：車與云 SOA架構(gòu) 遠(yuǎn)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(shì)，部分主機(jī)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(dú)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(zhǔn)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(xì)節(jié)，同時(shí)SOA 架構(gòu)中軟件對(duì)硬件以及操作系統(tǒng)具有高的獨(dú)立性，這些特點(diǎn)都將成功地解決由于功能增多而帶來整車網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒄嚲€束以及各控制器控制策略復(fù)雜度增加的問題，同時(shí)基于各功能的服務(wù)化模式，可進(jìn)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(jìn)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(yàn)感。

主機(jī)廠可以基于SOA架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，建立自己的軟硬件平臺(tái)，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(zhǔn)，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(yuǎn)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(tái)上，以此解決傳統(tǒng)診斷儀由于對(duì)硬件的依賴而導(dǎo)致使用范圍受限的問題，如可以通過遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)對(duì)不同人員進(jìn)行診斷儀不同功能級(jí)別的授權(quán)，進(jìn)而擴(kuò)大其使用范圍，車主也可以獲得一定級(jí)別的權(quán)限，自主進(jìn)行車輛部分功能的診斷；另一方面，整車廠可以通過遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)對(duì)所有車輛的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和管理，同時(shí)利用收集到的車輛信息數(shù)據(jù)做進(jìn)一步分析，可以用于提升車輛的研發(fā)質(zhì)量。

2 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)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(yuǎn)程診斷（Remote Diagnosis,RD）請(qǐng)求發(fā)起者、遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器、遠(yuǎn)程診斷客戶端、遠(yuǎn)程診斷人機(jī)交互以及待診斷部件。

圖1 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)架構(gòu)

（1） 遠(yuǎn)程診斷請(qǐng)求發(fā)起者

試驗(yàn)階段的試驗(yàn)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(duì)應(yīng)權(quán)限使用手機(jī)APP或WEB端發(fā)起相應(yīng)遠(yuǎn)程診斷請(qǐng)求。

（2） 遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器

為管理車輛數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程診斷客戶端信息，在遠(yuǎn)程診斷發(fā)起之后，將驗(yàn)證后的遠(yuǎn)程診斷請(qǐng)求轉(zhuǎn)化為定義好的數(shù)據(jù)或腳本，并發(fā)送給對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)程診斷客戶端。遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器在接收到遠(yuǎn)程診斷客戶端的應(yīng)答或接收主動(dòng)上報(bào)之后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)以及相應(yīng)的計(jì)算分析，遠(yuǎn)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(yuǎn)程診斷服務(wù)器

遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器內(nèi)部的知識(shí)管理模塊包含整車所有能夠進(jìn)行體檢的系統(tǒng)失效模型，每個(gè)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(gè)零部件失效模型以該零部件對(duì)應(yīng)的特征參數(shù)（包括輸出信號(hào)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(yuǎn)程診斷客戶端

車端某個(gè)關(guān)鍵控制單元，負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器建立通訊的同時(shí)模擬診斷儀功能，將接收到的后臺(tái)數(shù)據(jù)或腳本解析成對(duì)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(bào)文轉(zhuǎn)化為與服務(wù)器定義好的格式發(fā)給遠(yuǎn)程診斷服務(wù)器。

（4） 遠(yuǎn)程診斷人機(jī)交互

車內(nèi)用戶輔助操作接口，用于遠(yuǎn)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(yuǎn)程診斷的目標(biāo)控制器。

3 遠(yuǎn)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(yuǎn)程診斷系統(tǒng)連通了車、云之間通訊的優(yōu)勢(shì)，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(yàn)感，同時(shí)也可以簡化整車廠同一車型車系的結(jié)構(gòu)，進(jìn)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(jī)客戶端、車輛娛樂主機(jī)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(duì)功能的變更，詳細(xì)變更內(nèi)容清單、各項(xiàng)費(fèi)用以及如需加裝硬件對(duì)應(yīng)詳細(xì)信息都會(huì)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(fèi)或免費(fèi)進(jìn)行預(yù)約升級(jí)，滿足功能升級(jí)條件后則自動(dòng)升級(jí)。該應(yīng)用可以最大程度地滿足客戶對(duì)新功能技術(shù)的需求，同時(shí)費(fèi)用的透明化將進(jìn)一步增加客戶對(duì)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(jìn)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(dòng)可能會(huì)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(tái)，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(duì)不同選裝功能的支持情況進(jìn)行控制器配置化管理，進(jìn)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(duì)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(duì)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(duì)零部件、系統(tǒng)或整車進(jìn)行體檢）進(jìn)而調(diào)用遠(yuǎn)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(duì)應(yīng)運(yùn)行程序或腳本下載到車輛，車端遠(yuǎn)程診斷客戶端會(huì)根據(jù)程序或腳本內(nèi)容進(jìn)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(yuǎn)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(shí)管理模塊中對(duì)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(bào)告，進(jìn)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(shí)了解自己車輛的狀態(tài)，進(jìn)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(jìn)而逐步優(yōu)化自己的遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，保證系統(tǒng)準(zhǔn)確性的同時(shí)也可針對(duì)車輛潛在的問題提前發(fā)現(xiàn)進(jìn)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(shí)時(shí)獲取以及對(duì)應(yīng)故障描述可以幫助用戶實(shí)時(shí)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(jì)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(shí)時(shí)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(jì)劃以及保證車輛所有控制器隨時(shí)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(jí)在線進(jìn)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(qǐng)對(duì)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(dòng)終端設(shè)備下載對(duì)應(yīng)應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)診斷儀功能操作。

在線診斷儀服務(wù)的實(shí)施，將傳統(tǒng)的故障或問題車輛需要開往或被拖運(yùn)到售后維修店進(jìn)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(dòng)到故障或問題車輛所在位置進(jìn)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(yàn)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(shí)，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(huì)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(shí)主機(jī)廠可以基于SOA架構(gòu)獨(dú)立性的優(yōu)勢(shì)，建立自己的軟硬件平臺(tái)，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(zhǔn)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(yuǎn)程診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了車輛與云之間的通訊，為整車廠研發(fā)提供了一個(gè)新的平臺(tái)，基于此平臺(tái)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(shí)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(shí)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(yàn)感的前提下也提高了用戶的行車安全。

（3）基于遠(yuǎn)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(duì)遠(yuǎn)程診斷與大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合方向的研究，將會(huì)是必然的趨勢(shì)，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(cè)等方面表現(xiàn)出可觀的優(yōu)勢(shì)。