新能源汽車遠程授權啟動控制系統(tǒng)的設計★

蘇國傳，張 亮，程 登，趙紫瑤，鐘小敏

（上汽通用五菱汽車股份有限公司廣西汽車新四化重點實驗室，廣西 柳州 545007）

引言

隨著車聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，新能源汽受到越來越多的關注[1-2]，得到了廣泛的發(fā)展及使用[3]。TSP服務、遠程控制、藍牙鑰匙控制車輛等技術促進了傳統(tǒng)汽車行業(yè)的改革，使得新能源車輛更智能化和網(wǎng)聯(lián)化[4-5]。哨兵模式、遠程解閉鎖等智能產(chǎn)品得到了廣大用戶的認可及應用[6]，所以車輛的遠程控制功能顯得相當重要，這也成為新能源汽車發(fā)展趨勢的一個重要探討課題。目前大多數(shù)研究遙控鑰匙及藍牙啟動車輛[7]，但是在客戶在未攜帶遙控鑰匙或近場藍牙啟動車輛功能失效時候，客戶就無法啟動車輛用車，導致客戶還需去找遙控鑰匙或者找售后服務，不僅浪費客戶時間，同時給客戶帶來不便捷且體驗差感受。面對家庭用車，車輛的遙控鑰匙數(shù)量有限，不足人手一把鑰匙，需要用車的人員就無遙控鑰匙啟動車輛進行用車。

針對新能源汽車智能網(wǎng)聯(lián)化需求背景下，為了解決客戶未攜帶遙控鑰匙或藍牙啟動功能失效無法啟動車輛，及家庭用車遙控鑰匙數(shù)量有限問題，同時讓駕駛體驗變得便捷及智能，本文結合業(yè)務從架構及業(yè)務邏輯層面設計新能源汽車遠程授權啟動控制系統(tǒng)設計，實現(xiàn)對車輛遠程控制授權啟動功能[1]。

1 系統(tǒng)架構及邏輯設計

1.1 系統(tǒng)架構設計

本文結合云管端原理，設計新能源汽車遠程授權啟動控制系統(tǒng)架構，見圖1。

遠程授權啟動控制系統(tǒng)架構主要分為手機APP前端、云端、車端三大模塊。本文主要針對系統(tǒng)中的各個子模塊進行設計。

1）手機APP。該模塊主要是為客戶提供應急功能、安全碼校驗、命令下發(fā)及命令執(zhí)行結果展示功能，與TSP平臺通過HTTPS協(xié)議交互，為客戶提供遠程操作車輛入口。

2）TSP平臺。該模塊主要由安全碼校驗、車輛基礎信息及狀態(tài)管理、命令事件管理、命令管理、MQTT協(xié)議解析等模塊服務組成，通過MQTT協(xié)議與車輛交互實現(xiàn)遠程命令服務。

3）車端。該模塊主要由車載終端和車內(nèi)執(zhí)行器BCM兩個控制模塊組成，其中車載終端具有4G聯(lián)網(wǎng)和低功耗藍牙模塊功能，是車輛與云端遠程交互的重要入口。車內(nèi)執(zhí)行器BCM是車身控制模塊，控制車門窗，與車載終端通過CAN總線交互[2]。

1.2 系統(tǒng)業(yè)務邏輯設計

本文結合業(yè)務需求，設計新能源汽車遠程授權啟動控制系統(tǒng)業(yè)務邏輯設計如下頁圖2所示。

遠程授權啟動控制系統(tǒng)業(yè)務邏輯設計包含功能使用申請，安全檢驗，命令下發(fā)，命令執(zhí)行、命令結果展示步驟流程，本文針對功能進行詳細設計。

在手機APP與車端藍牙功能交互時，實時在檢測藍牙啟車輛功能是否失效，若失效則應急功能彈窗，允許點擊申請應急功能權限。申請應急功能權限后，APP輸入提前設定的6位安全校驗碼經(jīng)過AES128加密后發(fā)送給TSP平臺進行身份權限校驗。TSP對校驗碼解密驗簽比對后，將驗證結果返回APP。身份校驗通過后，APP允許通過接口調(diào)用TSP平臺下發(fā)遠程授權啟動車輛功能。TSP平臺收到命令后，先對命令進行解析，然后判斷車輛是否在線，確認車輛在線后，再將命令轉(zhuǎn)換為MQTT協(xié)議命令下發(fā)給車輛車載終端，同時在數(shù)據(jù)庫記錄命令。車載終端收到MQTT協(xié)議的遠程授權啟動命令后，先對命令進行解析及CRC校驗，校驗通過后，在CAN總線通過CAN通訊協(xié)議向車內(nèi)執(zhí)行器連續(xù)發(fā)送鑒權請求。車內(nèi)執(zhí)行器收到車載終端鑒權請求，判斷鑒權請求的真實性后，再執(zhí)行命令允許車輛啟動。同時車載終端實時監(jiān)聽車內(nèi)執(zhí)行器執(zhí)行命令的結果并對結果判斷。車載終端將命令執(zhí)行結果通過MQTT協(xié)議返回給TSP平臺，如失敗則返回失敗原因。手機APP收到命令執(zhí)行成功結果，則立刻彈窗提升用戶需盡快進去車輛并啟動車輛，命令執(zhí)行失敗則彈窗顯示失敗原因[3]。

2 測試驗證及應用

2.1 功能實現(xiàn)測試認證

手機APP功能實現(xiàn)與用戶交互及其重要，所以本文隨機選取某個車輛，觸發(fā)應急功能彈窗、進行安全碼校驗、下發(fā)命令及結果展示、上車操作啟動車輛，如圖3所示。

由圖3可知，手機APP觸發(fā)應急功能成功彈窗正常；手機APP輸入錯誤的身份信息，TSP返回身份信息校驗失?。皇謾CAPP輸入正確的身份信息后，TSP經(jīng)過校驗安全碼返回身份信息校驗成功；身份校驗成功后，手機APP釋放權限可申請下發(fā)遠程授權啟動車輛功能；點擊確認下發(fā)命令，APP彈窗顯示命令的結果，成功則表示命令執(zhí)行成功并提示盡快進入車輛啟動車輛，失敗展示了失敗原因[4]。

所以本文設計遠程授權啟動控制系統(tǒng)是可行的、可靠的，實現(xiàn)了人車交互的流程。

2.2 系統(tǒng)性能認證及統(tǒng)計

本文隨機選擇了2輛車輛，利用jmeter工具調(diào)用手機APP端下發(fā)命令，同時模擬車輛狀態(tài)滿足執(zhí)行300次命令和車輛不滿足狀態(tài)執(zhí)行100次命令。TSP云平臺記錄命令，并對命令分別統(tǒng)計次數(shù)及成功率等，如圖4和下頁圖5所示。

由圖4可知，車輛狀態(tài)滿足執(zhí)行條件共執(zhí)行300次，命令執(zhí)行成功288次，成功率達到96%；命令執(zhí)行失敗次12，失敗率為4%。失敗顯示指令響應超時，分析原因是由于網(wǎng)絡延遲導致沒有在有效的時間內(nèi)車載終端執(zhí)行結果沒有及時返回云端，并不是系統(tǒng)原因?qū)е旅钍?。排除以上原因，命令的成功率可達100%，說明系統(tǒng)性能穩(wěn)定性可靠，可以滿足業(yè)務運營需求[5]。

由下頁圖5可知，車輛在不同不滿足執(zhí)行條件共執(zhí)行命令100次，命令執(zhí)行結果會返回預期失敗原因。預期失敗的原因分別有車內(nèi)執(zhí)行器無響應、無鑰匙進入及啟動鑒權失敗、請求順序錯誤、車內(nèi)執(zhí)行器鑒權失敗、終端不在線。從而說明，命令執(zhí)行失敗系統(tǒng)能正確地返回失敗原因并解析正確。

所以從命令的實現(xiàn)，成功率及失敗原因能成功解析展示，可以推出遠程授權啟動控制系統(tǒng)架構設計、業(yè)務邏輯具有一定的可靠性、穩(wěn)定及實用性[6]。

3 結語

本文結合了當前新能源汽車智能網(wǎng)聯(lián)背景及客戶難題，闡述了遠程授權啟動控制系統(tǒng)架構設計、業(yè)務業(yè)務邏輯設計；再然后建立了遠程授權啟動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對實車車輛的應急功能申請，安全碼檢驗、命令下發(fā)執(zhí)行及結果返回展示；最后利用jmeter工具調(diào)用手機APP端下發(fā)命令，模擬車輛狀態(tài)滿足和不滿足狀態(tài)執(zhí)行命令，并統(tǒng)計了車輛狀態(tài)滿足執(zhí)行成功率為96%，失敗率為4%，排除非系統(tǒng)原因，命令的成功率可達100%；車輛不滿足執(zhí)行條件，系統(tǒng)能正確地返回預期失敗原因[7]。

本文建立的新能源汽車遠程授權啟動控制系統(tǒng)的架構和業(yè)務邏輯設計具有一定的可行性、可靠性、穩(wěn)定性及實用性。該系統(tǒng)解決了用戶出行無遙控鑰匙、藍牙啟動功能失效、家庭用車鑰匙不足情況下無法啟動車輛行駛場景，為建立汽車遠程控制功能提供了有意義的理論架構和實驗依據(jù)，同時讓駕駛體驗變得便捷及智能。