汽車遠(yuǎn)程診斷云平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)

余家運(yùn) 吳明林 梁義珍 孫自圓 程登

摘要：汽車遠(yuǎn)程診斷云平臺(tái)的主要功能是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程對(duì)整車各類控制器進(jìn)行診斷和檢測(cè)，其中包括對(duì)車機(jī)（T—ICE）、車身控制器（BCM）、網(wǎng)關(guān)（GW）、發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（ECM）、儀表（IC）的檢測(cè)。其可以最大限度滿足車輛售后的故障定位、駕駛員的危險(xiǎn)預(yù)警，以提高用戶體驗(yàn)?；诖?，文章介紹了汽車遠(yuǎn)程診斷的背景以及汽車遠(yuǎn)程診斷云平臺(tái)解決方案。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程診斷;互聯(lián)網(wǎng);汽車控制器

中圖法分類號(hào)：U463文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Design scheme and implementation of automobile remotediagnosis cloud platform

YU Jiayun，WU Minglin，LIANG Yizhen，SUN Ziyuan，CHENG Deng （SAIC GM Wuling Automoblie Co.，Ltd.，Guangxi Laboratory of New Energy Automobile，Guangxi Key Laboratory of Automobile Four New Features，Liuzhou，Guangxi 545007，China）

Abstract：The main function of the automotive remote diagnosis cloud platform is to remotely diagnose and detect various controllers of the vehicle through the Internet， including the vehicle engine （T-ICE）， body controller （BCM），gateway （GW）， engine control module （ECM）， instrument （IC） detection. It can satisfy the fault location of after-sales vehicles and the danger warning of drivers to the greatest extent， so as to improve the user experience. Based on this，the article introduces the background of automotive remote diagnosis and the cloud platform solution for automotive remote diagnosis.

Key words： remote diagnosis， Internet，car controller

1引言

當(dāng)汽車診斷遇見(jiàn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，汽車遠(yuǎn)程診斷就誕生了。就傳統(tǒng)觀念而言，汽車診斷是根據(jù)某個(gè)診斷碼做出判斷和修復(fù)[1]。從未來(lái)的發(fā)展角度來(lái)看，汽車遠(yuǎn)程診斷將顛覆汽車售后市場(chǎng)，拉近用戶、4S 店、廠家、云端、車端的距離，打造完整閉環(huán)（圖1），為未來(lái)汽車制造商搭建智能化管理運(yùn)營(yíng)中心業(yè)務(wù)、拓展2B 生態(tài)對(duì)接服務(wù)創(chuàng)造無(wú)限可能。

從智能網(wǎng)聯(lián)汽車的角度來(lái)看，對(duì)于汽車行業(yè)而言，智能、安全和用戶體驗(yàn)是人們共同的追求。從智能角度而言，隨著智能技術(shù)不斷的普及和不斷演進(jìn)，需要通過(guò)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛故障及數(shù)據(jù)信息。從安全的角度來(lái)說(shuō)，通過(guò)遠(yuǎn)程診斷的方式可提早發(fā)現(xiàn)車輛的安全隱患。從駕駛員的角度來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)程診斷能更清楚地了解車輛的實(shí)時(shí)情況。汽車遠(yuǎn)程診斷技術(shù)是汽車診斷技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。汽車遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)是汽車診斷技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)車輛故障診斷和修復(fù)，降低了車輛維修成本。

2技術(shù)背景

汽車行業(yè)傳統(tǒng)的通用的診斷方式被稱為“車載自動(dòng)診斷系統(tǒng)”，其英文簡(jiǎn)稱為“ OBD ”，是 On?Board Diagnostics 的縮寫。傳統(tǒng)診斷方式是在汽車運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)車輛的電子元器件的工作情況進(jìn)行不間斷的監(jiān)控，當(dāng)其檢測(cè)到故障時(shí)會(huì)根據(jù)特定的算法判斷出具體的故障，然后把故障信息存儲(chǔ)起來(lái)。同時(shí)，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的故障運(yùn)行模塊功能，并且通過(guò)故障燈提醒車主—汽車部分元器件已經(jīng)不能正常工作，需要到修理廠進(jìn)行修理或更換。維修人員則可以利用汽車模塊的自診斷功能調(diào)出相應(yīng)故障碼，以更快的速度對(duì)車輛故障進(jìn)行定位和修復(fù)。

現(xiàn)代汽車電子控制單元（ ECU）都具有故障自診斷功能，在汽車運(yùn)行中能夠?qū)Ω鱾€(gè)傳感器、執(zhí)行器和連接線路進(jìn)行不斷的監(jiān)測(cè)，它們共用汽車電子控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入電路。汽車行駛時(shí)，電子控制系統(tǒng)輸入和輸出信號(hào)的電壓或者電流值都有一定的變化范圍，當(dāng)某一個(gè)信號(hào)超出了預(yù)設(shè)的范圍值，并且這一現(xiàn)象在一定的時(shí)間內(nèi)不會(huì)消失，故障自診斷系統(tǒng)便判斷為這一個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的電路或者元器件出現(xiàn)故障，并將這一故障以代碼的形式存入內(nèi)部存儲(chǔ)器，同時(shí)點(diǎn)亮儀表盤上的故障指示燈。

遠(yuǎn)程診斷技術(shù)與傳統(tǒng)診斷技術(shù)的主要區(qū)別在于使車輛制造商由被動(dòng)診斷變?yōu)橹鲃?dòng)診斷，能夠隨時(shí)或者定期對(duì)車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，并遠(yuǎn)程修復(fù)故障（借助 OTA 技術(shù)）。

3架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1架構(gòu)設(shè)計(jì)圖

遠(yuǎn)程診斷云平臺(tái)框架如圖2所示。

3.2云端

3.2.1診斷命令下發(fā)

云平臺(tái)選擇下發(fā)的診斷命令/序列/組合，在車載智能終端喚醒空閑的情況下下發(fā)到車端，車載智能終端執(zhí)行下發(fā)的診斷命令/序列，首先是檢查 OBD 情況，然后通過(guò)通過(guò)車載智能終端讀取診斷命令需要的數(shù)據(jù)，最后向云平臺(tái)返回命令執(zhí)行結(jié)果、GPS、蓄電池電壓等信息。

3.2.2診斷主動(dòng)上報(bào)

車輛發(fā)生故障后，車載智能終端立即讀取故障碼、數(shù)據(jù)流、凍結(jié)幀等故障數(shù)據(jù)，并將故障數(shù)據(jù)信息上傳至云平臺(tái)。

3.3.3 CAN 報(bào)文/OBD 排放信息錄制

在遠(yuǎn)程診斷云平臺(tái)上選擇 CAN 信號(hào)或者 OBD 信號(hào)列表，下發(fā)要錄制的特定 CAN 報(bào)文和 OBD 排放指令到車載智能終端，如果車載智能終端處于休眠狀態(tài)，則先進(jìn)行喚醒，然后遠(yuǎn)程診斷云平臺(tái)下發(fā) CAN 報(bào)文和 OBD 信息讀取指令到車載智能終端;車載智能終端執(zhí)行錄制 CAN 報(bào)文和 OBD 排放數(shù)據(jù)的命令，待執(zhí)行完畢后將數(shù)據(jù)打包，同時(shí)附上此時(shí)的 GPS 信息、蓄電池電壓信息一起打包上傳至遠(yuǎn)程診斷云平臺(tái);遠(yuǎn)程診斷云平臺(tái)收到數(shù)據(jù)包后進(jìn)行存儲(chǔ)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。

4業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

4.1業(yè)務(wù)流程

遠(yuǎn)程診斷業(yè)務(wù)流程如圖3所示。

4.2遠(yuǎn)程診斷云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

遠(yuǎn)程診斷云平臺(tái)擁有任務(wù)模塊、ECU 管理模塊、車輛模塊、故障模塊和權(quán)限模塊。

4.2.1任務(wù)模塊

任務(wù)模塊分為車輛診斷模塊、數(shù)據(jù)流模塊、動(dòng)作測(cè)試模塊、ECU 信息模塊、OBD 信息及 CAN 報(bào)文模塊。

（1）車輛診斷模塊用來(lái)主動(dòng)診斷或者被動(dòng)診斷車輛故障，用戶可以直接從云平臺(tái)下發(fā)診斷指令，選擇相應(yīng)的 ECU 模塊，再觸發(fā)任務(wù)。車云交互中首先會(huì)獲取設(shè)備的信息進(jìn)行身份校驗(yàn)，然后對(duì)車輛進(jìn)行條件檢查（如車輛的蓄電池電壓、車速、擋位狀態(tài)），防止在車輛診斷過(guò)程中出現(xiàn)不可控的事故，然后通過(guò)不同的 ECU 根據(jù)特定的指令進(jìn)行組合，由云平臺(tái)下發(fā)給車載智能終端進(jìn)行指令的執(zhí)行，車載智能終端執(zhí)行完畢之后把記錄文件上傳至云平臺(tái)進(jìn)行解析和存儲(chǔ)，診斷流程結(jié)束[2]。

（2）數(shù)據(jù)流模塊用來(lái)記錄車輛在某一段時(shí)間內(nèi)一個(gè)或者多個(gè)車輛元器件的狀態(tài)。用戶可以選擇不同的 ECU，每個(gè) ECU 讀取不同車輛元器件的狀態(tài)，然后進(jìn)行指令下發(fā)。車載智能終端將數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)，云平臺(tái)解析數(shù)據(jù)以后將讀取到的車輛狀態(tài)以圖表形式展示出來(lái)。

（3）動(dòng)作測(cè)試模塊用來(lái)測(cè)試車輛的模塊是否正常，可以根據(jù)不同的 ECU 選擇不同的動(dòng)作選項(xiàng)，生成不同的指令，然后下發(fā)給車載智能終端，車載智能終端根據(jù)不同的指令讓車輛做出對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，以判斷車輛或者對(duì)應(yīng)的 ECU 是否正常工作。

（4）ECU 信息模塊用來(lái)讀取車輛的 OBD 信息及 CAN 報(bào)文 ECU 版本信息。

（5）OBD 信息及 CAN 報(bào)文模塊用來(lái)錄制車輛的 OBD 信息及 CAN 報(bào)文信息，下發(fā)要錄制的特定 CAN 報(bào)文指令到車載智能終端，如果車輛處于休眠狀態(tài)，則喚醒車載智能終端，然后下發(fā)報(bào)文列表和 OBD 指令到車載智能終端，車載智能終端執(zhí)行錄制 CAN 報(bào)文和 OBD 排放數(shù)據(jù)的命令。待執(zhí)行完畢，將數(shù)據(jù)打包，同時(shí)附上此時(shí)的 GPS 信息、蓄電池電壓信息一起打包上傳至遠(yuǎn)程診斷云平臺(tái)，云平臺(tái)收到數(shù)據(jù)包后進(jìn)行存儲(chǔ)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。

4.2.2 ECU 管理模塊

（1）ECU 信息：根據(jù)不同的車輛，展示當(dāng)前車輛的 ECU 模塊，用戶根據(jù)不同的車型進(jìn)行 DTC 列表以及 ECU 診斷數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，后續(xù)任務(wù)模塊的診斷數(shù)據(jù)由這些文件提供解析規(guī)則。

（2）ECU 類型：展示所有的 ECU 類型以及創(chuàng)建新類型的 ECU。

4.2.3車輛模塊

車輛展示：可以根據(jù)不同的條件對(duì)車輛進(jìn)行搜索、查看。

4.2.4故障模塊

展示車輛的所有故障列表，可以根據(jù)不同的條件對(duì)車輛進(jìn)行搜索、查看，點(diǎn)擊詳情信息可以看到對(duì)應(yīng)故障碼的緩存信息。

4.2.5供應(yīng)商模塊

展示 ECU 的供應(yīng)商信息。

4.2.6權(quán)限模塊

（1）部門模塊用來(lái)新增部門或者對(duì)原來(lái)的部門進(jìn)行修改，不同的部門對(duì)應(yīng)不同的權(quán)限，防止權(quán)限混亂導(dǎo)致不必要的損失。

（2）用戶模塊用來(lái)為此系統(tǒng)創(chuàng)建新的操作用戶。

（3）角色分配用來(lái)為新創(chuàng)建的用戶分配不同的權(quán)限。

4.3車云交互

云端和設(shè)備端采用 OMA – DM 協(xié)議來(lái)構(gòu)建交互的報(bào)文（表1），報(bào)文信息使用 xml 格式的字符串，通信協(xié)議使用 HTTPS。

報(bào)文示例：

<？ xml version="1.0" encoding="UTF?8"？>

1.2

DM/1.2

60046

2

車輛信息

診斷云平臺(tái)域名/rd ? dmserver/dm

< RespURI >診斷云平臺(tái)域名/rd ? dmserver/dm