基于C/S的遠程整車下線電檢系統(tǒng)設計

郜業(yè)靜

摘 要：社會進入5G時代，網絡速度更快，傳輸效率更高，目前在許多領域應用，考慮到這些實用性因素，可以運用在整車下線電檢工作中，來減少基地員工與車輛的互動，提高車輛自主檢測效率以及避免因人為操作不當造成的安全事故以及損失。文章提供了一種無線整車下線診斷平臺系統(tǒng)架構的設計思路，包括平臺系統(tǒng)架構，無線連接方案，車內無線模塊硬件結構。文章最后從服務器穩(wěn)定性，網絡傳輸?shù)牡确矫娣治鲞h程下線電檢的安全性和可發(fā)展性。

關鍵詞：遠程診斷 C/S架構 Wi-Fi 5G TCAM 以太網 DOIP

1 引言

傳統(tǒng)的整車下線診斷通常使用診斷儀與車輛和檢測設備進行直接交互，診斷儀上的OBD接口連接車輛OBD接口，進行以太網連接，通常一個工位需要一個專用診斷儀，這種方式會消耗大量的診斷設備，以及對于設備的管理，存放以及設備維護保養(yǎng)等需要投入大量人力，精力；對設備的使用方式需要對員工進行培訓，無法避免產生一些因人為因素而造成的檢測失敗，例如，員工拿取使用設備時操作不當，造成對設備的物理傷害，會增加設備維修的概率，造成經濟損失。因此，減少員工操作將成為未來整車下線電檢的趨勢，無線遠程電檢系統(tǒng)能夠通過無線通信的方式，讓車、檢測設備和電檢服務器直接連接，通過服務器自動或者操作員手動進行檢測，不需要人員入場就能按照對應工位的流程進行車輛下線檢測，驗證電檢腳本時也可以切換手動，一步一步對檢測設備以及車輛發(fā)指令，能做到在辦公室就能對車進行檢測，并分析結果。這對服務器平臺的設計以及服務器的穩(wěn)定性做出了限制，服務器采用C/S的架構與遠程人員進行交互，即能保證登錄安全，也能減少時延。車輛內的TCAM模塊與電檢服務器無線連接，可以使用Wi-Fi或者5G連接，TCAM與車輛網關通過兼容DOIP協(xié)議的車載以太網相連，收發(fā)診斷指令和響應。文章中會詳細介紹各個系統(tǒng)的連接方案，并給出現(xiàn)實意義的設計思路。

2 網絡架構設計概述

2.1 C/S網絡架構

C/S網絡架構在局域網中應用廣泛，能提供安全可靠的數(shù)據(jù)傳輸，可以對用戶進行權限管理[4]，可以用于基地整車下線診斷平臺的系統(tǒng)架構搭建，電檢服務器與診斷人員PC直接連接，進行數(shù)據(jù)查詢和診斷管理，服務器與數(shù)據(jù)庫交付查詢結果，服務器與下游系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸，返回PC相應的診斷數(shù)據(jù)，對業(yè)務集中的遠程診斷能在PC端呈現(xiàn)清晰的界面分類，點對點的模式連接了診斷人員和服務器，保障了診斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，能有效地保證數(shù)據(jù)不被篡改，不被外部獲取，能夠有效的對客戶的車輛信息保密。

2.2 網絡系統(tǒng)結構

如圖1所示，運用Cisco packet tracer 軟件模擬仿真電檢服務器與車輛，電檢服務器與檢測設備，電檢服務器與基地MES，電檢服務器與其他相應的系統(tǒng)的網絡交互。電檢服務器通過集線器直接連接PC以及掃描系統(tǒng)，三者同屬一個網段。車輛，檢測設備與電檢服務器可通過Wi-Fi或者5G無線相連，傳輸層通過TCP/UDP傳輸數(shù)據(jù)。一個基地可以搭建一個服務器，同屬工廠網絡，便于管理，基地MES和電檢服務器可以通過串行或者無線方式傳輸數(shù)據(jù)。電檢系統(tǒng)與OTA升級系統(tǒng)以及獲取證書的PKI系統(tǒng)，通過關閉專用域名的防火墻限制與外網系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。

3 云平臺系統(tǒng)業(yè)務架構設計

3.1 總體描述

如圖2所示，服務器系統(tǒng)架構分為四塊主要內容，運行環(huán)境、數(shù)據(jù)庫、業(yè)務層以及前端，層級間為對應關系，運行環(huán)境即服務器，數(shù)據(jù)庫從業(yè)務上進行區(qū)分，業(yè)務層以診斷服務，數(shù)據(jù)分析管理為主[3]，前端顯示業(yè)務層數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)庫記錄分析的數(shù)據(jù)，以清晰明了的方式呈現(xiàn)。

3.2 運行環(huán)境

服務器需要有備份，采取雙機熱備的形式，在服務器系統(tǒng)崩潰或者其他情況切換備用服務器。可以依據(jù)不同業(yè)務來設計服務器，采用SOA的架構[1]，根據(jù)同一業(yè)務模塊設計服務器集，各個服務器直接相互連接。

3.3 數(shù)據(jù)庫

依據(jù)診斷業(yè)務分為四塊數(shù)據(jù)庫內容，車輛信息記錄，測試結果，訂單信息以及檢測設備信息。車輛信息記錄了VIN號以及對應從MES獲取到的車輛配置信息，以及檢測內容信息。測試結果模塊可以獲取到車輛檢測情況。

3.4 業(yè)務層以及前端UI

業(yè)務層需要對前端用戶的操作進行業(yè)務邏輯分析，通過向下端的數(shù)據(jù)庫以及存儲系統(tǒng)傳遞信息，查找相應數(shù)據(jù)并快速反饋給用戶。電檢服務器集成了無線遠程電檢的功能，從前端車輛診斷控制模塊傳遞下來的數(shù)據(jù)信息，通過業(yè)務層的車輛診斷服務請求模塊進行分析，期間記錄分析日志。每位注冊的用戶依據(jù)業(yè)務板塊不同給予其相應的權限，例如，診斷人員僅享有開發(fā)遠程診斷以及數(shù)據(jù)查詢權限。當一輛車到達下線工位，可以通過掃描VIN號，掃描系統(tǒng)拿到VIN號后向服務器報告車輛信息以及對應的工位信息，觸發(fā)電檢診斷。服務器獲取到車輛VIN以及工位信息后，查詢數(shù)據(jù)庫獲取車輛配置，選擇合適的電檢腳本自動地執(zhí)行遠程診斷。測試結束后，數(shù)據(jù)庫中記錄此車此工位的測試數(shù)據(jù)以及測試結果，并存儲測試log。當測試車輛出現(xiàn)問題，有故障產生，診斷人員可通過信息查詢模塊進行結果查詢，找出檢測失敗原因，對車輛進行返修。數(shù)據(jù)分析模塊可以對測試的車輛在不同工位的測試時間，通過率以及測試失敗問題進行總結分析，有助于電檢節(jié)拍的提高。設備管理人員可以通過設備管理模塊對檢測設備進行管理，設備的自檢系統(tǒng)進行設備自身風險評估，并把自檢結果上傳，如果有任何錯誤，設備管理人員可以對設備進行維修，讓因檢測設備造成的測試失敗率降低。

4 無線診斷模塊硬件方案

4.1 現(xiàn)階段電檢設備

傳統(tǒng)的整車下線診斷通常使用診斷儀與車輛和檢測設備進行直接交互，進行以太網連接，通過OBD診斷端口，激活路由，進行車輛診斷數(shù)據(jù)的傳輸，因此，車輛網關只需要配置DOIP協(xié)議轉CAN， LIN， FlexRay等總線協(xié)議即可轉發(fā)診斷指令給子節(jié)點ECU。

4.2 云平臺無線電檢

如圖3所示，電檢服務器通過無線電波把診斷數(shù)據(jù)傳輸給車輛模塊TCAM， TCAM的MCU把WIFI/5G協(xié)議數(shù)據(jù)轉化為以太網協(xié)議數(shù)據(jù)發(fā)送給車輛網關，車輛網關和TCAM需要通過以太網連接，車輛網關首先轉發(fā)給相應ECU的域控制器模塊，域控制器模塊再根據(jù)數(shù)據(jù)中的目的地址轉發(fā)給相應ECU。因為無線傳輸需要考慮到安全以及傳輸可靠性，因此需要在發(fā)診斷指令時先進行數(shù)據(jù)加密。電檢服務器和周邊系統(tǒng)也通過無線的方式進行數(shù)據(jù)交互[2，7]。

TCAM模塊內部如圖4所示，通過WIFI獲取信息時需要有天線和Wi-Fi模塊，天線收發(fā)診斷信息，通過基帶處理器實現(xiàn)數(shù)字信號和無線信號的相互轉換[5]，通過5G/4G傳輸數(shù)據(jù)時，5G模塊不能缺少，把數(shù)據(jù)傳遞給MCU來解析傳遞給DOIP模塊，但無論Wi-Fi還是5G無線傳輸都需要使用TCP進行數(shù)據(jù)傳輸，保證數(shù)據(jù)不會“缺斤少兩”，能完整獲取到數(shù)據(jù)。網關采集通過不同總線采集到的數(shù)據(jù)通過以太網傳輸給TCAM，TCAM需要有DOIP模塊，負責解析構造DOIP協(xié)議數(shù)據(jù)。

5 挑戰(zhàn)與展望

汽車生產期間，遠程診斷可以跨工位地實現(xiàn)電檢初始化及功能檢測，遠程診斷需要結合無線通信以及診斷指令，無線傳輸需要解決網絡安全等因素，對比有線診斷，無線診斷在自主診斷上優(yōu)于有線診斷，能減少人員參與，避免人為因素，但對于信息安全以及傳輸時間方面比不上有線傳輸，時延是無線診斷需要考慮需要突破的重要因素，目前5G技術尚未成熟，還有需要技術點需要突破，5G勝在速率高，信道多，傳輸期間能避免堵塞，但在加強加密、防追蹤、防欺騙等方面需要提高[6]，傳輸層選擇TCP進行傳輸是為保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ诖罱姍z系統(tǒng)平臺時需要還考慮一下幾點：

（1）服務器的穩(wěn)定性，因車廠產線的節(jié)拍需求較高，對請求速度有要求，因此，服務器的壓力測試必不可少。

（2）無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延影響。

（3）TCAM模塊總線協(xié)議的兼容。

參考文獻：

[1]張文杰，洪宇，孫宗姚，等.基于新架構的汽車遠程診斷系統(tǒng)的應用[J].汽車文摘，2021（05）.

[2]張文杰，李長龍，洪宇，等.基于大數(shù)據(jù)技術的遠程診斷系統(tǒng)在汽車上的應用[J]. 汽車文摘，2022（04）.

[3]洪宇，孫宗姚，金釗，周幸達，張赫，張文杰，郭宗賓.汽車遠程診斷技術研究[J].汽車文摘，2020（11）.

[4]陸威潛.基于C/S結構的計算機輔助診斷系統(tǒng)設計[J]. 工業(yè)控制計算機，2023，36（09）.

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[7]朱鵬波，溫小鋒，楊毅.遠程診斷技術在汽車OTA刷新應用的研究[J].汽車實用技術，2021，46（07）.