汽车远程诊断应用介绍

郭兴龙，张俊江，崔光宇（长城汽车股份有限公司，河北 保定　071000）

汽车远程诊断应用介绍

郭兴龙，张俊江，崔光宇
（长城汽车股份有限公司，河北 保定071000）

介绍汽车远程诊断的定义和现状，阐述其主要构成部分，详细说明搭建远程诊断系统所要考虑的各种因素，以及在试验车辆上的应用。

远程诊断系统；GPS实时跟踪；数据分析；数据回放

实车试验是主机厂车辆开发中一个必不可缺的重要环节，以往我们需要耗费大量的人力以及时间进行实车实时跟踪测试，但是对于一些偶发问题仍然无法有效进行数据抓取和问题分析。现在我们可以利用汽车远程监控及诊断系统，使得实车试验在多地域范围内更高效、低成本进行，同时试验数据获取以及数据分析也变得更方便。

本文将分析汽车远程诊断系统的构成，阐述远程诊断系统在设计和开发过程中的关键点，为各设计者在进行远程诊断系统开发时提供参考。

1　远程诊断系统定义

远程诊断系统是利用安装在车内与车辆总线相连接的车载控制器，执行车辆诊断命令，获取车辆电子系统的各种数据，并通过无线通信手段 （GSM/GPRS/ 3G），将数据传送回后端信息处理系统，加以存储和处理的完整系统。

2　远程诊断系统的主要组成

远程诊断系统主要可分为两大部分：车载控制器和信息处理系统［1］，如图1所示。

2.1远程诊断系统的主要功能

车辆试验实时运行远程诊断系统，主要功能是对道路试验车辆进行监控与管理。包括对汽车运行中的能耗状态、车辆位置、运行情况、安全状况等数据进行采集记录、通过无线通信 （GSM/GPRS）传送到监控管理中心，监控管理中心对车辆的运行情况进行统计分析及实时显示，并根据车辆实际情况做出相应的故障分析及诊断处理［2］。

远程诊断系统的主要功能：①车辆总线进行通信，包括CAN、LIN、K-LINE、MOST等多种总线通信，且支持扩展；②远程诊断系统中的车载控制器可以执行车辆诊断命令，获取车辆电子系统的相关数据；③支持GPS，可以跟踪车辆行驶轨迹；④支持无线通信 （GSM/GPRS）；⑤具备后端信息处理系统；⑥可以存储车辆电子系统数据；⑦数据中心可以对车辆数据进行分析。

图1　　汽车远程诊断系统的主要组成部分

2.2远程诊断车载控制器功能

车载控制器负责对道路试验车队的数据进行采集，包含CAN总线数据［3］，GPS位置数据等。另外，车载控制器集成诊断协议栈，通过主机厂的诊断平台软件，可以对道路试验车队的车辆进行远程实时诊断。

远程诊断车载控制器主要功能：①可以安装于车体内；②车载电源驱动；③具备各种车辆总线接口（CAN、LIN、K-LINE、MOST等，且支持扩展）；④可以远程执行信息系统下达的远程诊断命令；⑤可以获取车辆总线信息；⑥具备GPS定位功能；⑦具备无线通信模块；⑧可以通过无线上传车辆数据和定位信息。

2.3信息处理系统功能

主机厂试验车辆有数量多、路试地域广等特点。为满足试验车辆需求，远程诊断系统应包含以下基本功能：①支持连接至互联网；②支持大规模的车载控制器连接；③可以接收并存储车载控制器采集的车辆数据；④对车载控制器的行为进行远程配置，并形成指令下传；⑤对车辆数据进行显示、统计、分析以及处理。

3　远程诊断系统技术方案设计与开发

为实现各种远程服务，设计开发远程诊断系统车载控制器时，必须考虑相应的车载功能。

3.1数据采集和发送功能

1）车载控制器可以根据采集信号配置，采集CAN、LIN、K-LINE、MOST等总线信号以及传感器硬线信号。

2）车载控制器可以将采集的信号通过GPRS发送给远程服务中心，发送方式包括：①触发式发送；②周期性发送；③信号条件发送。具体采用哪种发送方式以及发送的周期，由采集信号的配置决定。

3.2配置功能

车载控制器配置信息，可以由远程服务中心通过GPRS进行更新，主要配置项包括：①模块ID号；②采集信号类型 （总线、硬线）；③总线波特率；④信号配置包含信号的大小端格式、数据长度、数据格式、发送方式和发送周期等；⑤模块IP地址和端口号。

3.3诊断功能［4］

1）车载控制器可以接收远程服务中心发来的诊断请求命令，并根据命令向ECU索取诊断信息，包含基于ISO15765协议的诊断。

2）车载控制器可以按照诊断协议，将诊断信息通过GPRS反馈给远程服务中心。

3.4定位功能

1）车载控制器可以采集车辆的定位信息，包括时间、经度、纬度、航向、速度等。

2）车载控制器可以周期性将定位信息通过GPRS上传给服务中心，周期可配置。

3.5电源管理功能

1）车载控制器支持休眠与唤醒功能，车载控制器进入休眠的条件：①所有总线上没有报文；②所有采集的数据缓存上传完毕或数据缓存上传超过配置指定的时间。

2）车载控制器支持唤醒的条件：①CAN总线唤醒；②远程唤醒。

3.6数据传输功能

无论是数据上传还是数据存储，车载控制器都使用数据压缩技术。压缩后的数据再存放在相应的存储区域中，尽可能达到最大限度的空间利用率。在数据软件接收端，会对压缩数据进行解压，把原始数据存储到数据库服务器中。

3.7数据可靠性

车载控制器采集的每条CAN报文数据都有时间戳记录。通过如下几点保证数据真实准确。

1）缓存技术采集到的CAN报文数据会存储在缓存区中，在确认报文数据已处理后，再清除缓存报文数据。

2）断点续传技术采集到的CAN报文数据上传过程中，针对未确认接收的数据，下次启用数据上传时，会重新传输。

3）稳定的存储介质车载控制器内部存储采用工业级SD卡存储数据，保证控制器在恶劣环境下存储介质能正常工作，从而保证数据的完整。

4　汽车远程诊断的应用

根据各主机厂的实际需求，汽车远程诊断的应用范围和应用方法都不尽相同，本文主要从GPS、CAN总线数据分析、故障诊断、远程控制及服务器权限管理等方面进行简单功能应用介绍。

4.1GPS实时跟踪及数据回放

地图基本功能，支持二维地图和卫星地图可切换。监控车辆当前GPS实时位置，同时可监控车辆的实时信号，如车辆、发动机转速、瞬时油耗、百分比负荷、油温、油压等CAN总线信号，实时信号值可数值显示或曲线显示 （图2）。车辆的选择可多条件筛选，如通过车辆VIN号 （Vehicle Identification Number车辆识别码）、车牌号等车辆属性的与或逻辑运算筛出。

支持GPS数据与CAN总线信号数据同步回放，回放时间段、回放速度、回放信号等均可选择。同步逻辑流程如图3所示。

图2　GPS实时跟踪

图3　　同步回放逻辑图

车辆状态显示数据流顺序为：车载控制器接收GPS卫星信号，然后通过无线数据通信，将车辆的位置信息等通过后台通信服务程序存储到数据库中；当客户端发起跟踪请求到后台系统，后台系统将车辆运行相关的数据信息，以可视化的地图动态地展现给客户。

4.2数据分析

可实现对采集到的CAN数据和GPS数据的分析，包括平均油耗、运行时间、里程数、平均车速、最高车速、故障概率等。同时也可将采集的报文信号数据导出成*.ASC或*.CSV格式文件。通过CANoe或其它分析专业软件，来实现故障CAN数据分析与回放。

4.3故障诊断

能及时发现故障并通知管理员。记录故障发生时间，可选择与故障相关的数据作为分析依据。集成基于CAN总线的15765协议栈，支持车载控制器的远程诊断。支持诊断ODX文件的导入，可选择ODX文件中定义的诊断项进行远程诊断，也可自定义诊断项进行远程诊断。支持读故障码、清故障码、读DTC等诊断服务［5］。

4.4车辆远程命令

根据远程客户端提供的远程命令接口，系统可以实现车辆远程命令的功能。用户通过WEB远程监控系统下达远程命令，WEB远程监控系统与客户提供的远程命令接口进行衔接，将指令下达给车载控制器，使其状态发生改变，从而满足最新指令。

4.5数据管理

根据需要，数据管理可分为缓存接收和本地导出两种方式。

1）缓存接收通信软件需要实时接收车载控制器通过GPRS/3G/WIFI上传的信息，并且根据信息类型进行处理，同时储存在远程数据库和文件系统中。

2）本地导出车载控制器在行车过程中，会根据写入的配置信息，存储全部或部分报文数据到SD卡中。停车熄火后，可以取出车载控制器中的SD卡，把SD卡中的报文数据文件拷贝到PC电脑中，通过数据导出软件，把报文数据文件转换成自身所需的文件格式。

4.6权限管理

系统基础权限管理模块，可自建用户、组织和角色。其中组织可以为真实组织结构，也可以为某些用户组成的虚拟组织，充分满足使用者灵活性的使用权限管理。简单的权限管理如图4所示。

图4　　权限管理示例

5　结语

结合计算机、通信和汽车故障诊断等技术，构建了基于Internet和3G的汽车远程诊断系统，结合网络传输特性，设计了各个阶段的传输策略，有效地实现了汽车远程诊断数据的采集［2］。在欧洲和北美，很多主机厂不仅将汽车远程诊断应用于试验车辆，更是将其应用于客户车辆进行数据采集，比如何时按下了按钮（按照何种顺序进行操作），何种功能被经常使用 （哪一些功能受欢迎）等。收集的数据被汽车制造商用于改进车辆功能和性能，开发能够迎合客户需求的功

能，放弃不足以吸引驾驶者的功能特性。

由于国内3G/4G技术推广时间不长、网络覆盖地区不全以及国内网络流量成本费用高等各种因素，严重制约了远程诊断技术广泛应用。目前国内远程诊断技术仅能应用于试验场内进行试验车辆数据分析。但随着技术的不断更新和网络的普及，以及人工和售后的成本不断增加，远程诊断技术必将会从汽车厂延伸到直接的车辆使用者，这样每一辆车的诊断信息都可以直接与主机厂进行交互，远程诊断系统也将逐渐演变成在车辆整个生命周期内的、车辆使用者也可以直接实时使用的全程诊断系统，汽车诊断领域将迎来一个更加广阔的发展空间［4］。

［1］陈新，胡小龙.基于GPRS的汽车故障诊断仪的远程诊断的设计［J］.工业控制计算机，2006，19（4）：70.

［2］颜伏伍，曹恺，胡杰，等.基于Internet和3G的汽车远程诊断数据采集技术的研究［J］.汽车工程，2013，35 （5）：468.

［3］周立功.项目驱动——CAN-bus现场总线基础教程［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2012：4-20.

［4］陈森泉.汽车远程诊断系统的开发与应用 ［J］.装备制造技术，2013（1）：57-58.

［5］仇雅莉.汽车故障诊断技术发展研究［J］.交通标准化，2010，（6）：225.

（编辑心翔）

Introduction to Automobile Remote Diagnosis and Application

GUO Xing-long，ZHANG Jun-jiang，CUI Guang-yu
（Great Wall Motor Co.，Ltd.，Baoding 071000，China）

The definition and current situation of automobile remote diagnosis are introduced as well as its main constructions.The considered factors in setting up remote diagnostic system are illustrated with its application on test vehicles.

remote diagnostic system；GPS realtime tracking；data analysis；data playback

U463.6

B

1003-8639（2016）02-0023-03

2015-09-19；

2015-10-01

郭兴龙 （1988-），男，湖北孝感人，主要从事汽车CAN网络通信诊断测试工作。