基于CDMA和CAN總線的車輛遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)

　　1 引言

　　在美國制造和銷售的所有的小汽車和輕型卡車從1996年1月1號起都必須裝備有車載自動診斷系統(tǒng)（OBD-II）。然而OBD-II主要用于排放系統(tǒng)的診斷，車輛的其他各個子系統(tǒng)能被OBD-II診斷的比較少。雖然這些診斷碼對診斷部分故障是很有用的，但是這些信息還不足以有效的區(qū)分特定的故障部位。通過接入OBD-II接口的掃描工具能獲得故障碼，但是各個生產(chǎn)廠商提供的手持式掃描工具與OBD-II通信的標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，歐洲和大部分亞洲國家使用ISO9141標(biāo)準(zhǔn)與OBD-II通信，而通用汽車的小汽車和輕型卡車則使用sae j1850 vpwm標(biāo)準(zhǔn)，福特公司采用sae j1850pwm標(biāo)準(zhǔn)。

　　這樣就導(dǎo)致傳統(tǒng)的汽車故障診斷有如下缺點(diǎn)：在不同汽車制造商之間診斷技術(shù)沒有形成標(biāo)準(zhǔn)，無疑這會導(dǎo)致車輛的診斷成本大幅增加;故障診斷需要駕駛車輛到特定的修理地點(diǎn)，這導(dǎo)致駕駛者的不方便，也不可能經(jīng)常的進(jìn)行定期的診斷和維護(hù);一次全面地診斷需要特定的設(shè)備和熟練的技術(shù)員，這會使診斷的成本很高;故障碼提供的信息通常是不足夠精確來指出故障的來源;隨著汽車電子控制系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，診斷各部分的故障也越來越困難。

　　汽車上各種電子控制單元的數(shù)目不斷增加，連接導(dǎo)線顯著增加，因而提高控制單元間通訊可靠性和降低導(dǎo)線成本已成為迫切需要解決的問題。為此以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國Bosch公司開發(fā)了CAN總線協(xié)議，并使其成為國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO11898）。CAN協(xié)議的一個最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)塊編碼，采用這種方法可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)個數(shù)在理論上不受限制，還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時收到相同的數(shù)據(jù)。

　　隨著遠(yuǎn)程通訊、總線技術(shù)、基于模型的診斷、電子和嵌入式技術(shù)的進(jìn)步，車輛的故障診斷和監(jiān)控技術(shù)得到很大發(fā)展，使得能夠在車輛行駛的過程中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)控。這些技術(shù)的具備和車主們越來越大的興趣使得汽車界也投入了越來越多的精力來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)控。

　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　2.1 系統(tǒng)原理

　　車輛的遠(yuǎn)程故障診斷是一個多學(xué)科的復(fù)雜系統(tǒng)，包含車載故障診斷單元，遠(yuǎn)程車輛信息技術(shù)服務(wù)中心和無線通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。近來出現(xiàn)了許多相關(guān)的專利和文章。

　　圖1是車輛的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的工作原理圖，車載故障診斷單元和服務(wù)中心通過無線通訊來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷：遠(yuǎn)程服務(wù)中心通過無線網(wǎng)絡(luò)獲得車載故障診斷單元發(fā)送的狀態(tài)信息，然后通過分析車輛的運(yùn)行參數(shù)和故障碼，遠(yuǎn)程信息技術(shù)服務(wù)中心通知車主故障的嚴(yán)重程度，并提供必要的支持服務(wù)，并安排必要的保養(yǎng)或者建議修理來解決出現(xiàn)的故障。

　　2.2 功能設(shè)計

　?。?） 車輛能智能化的向遠(yuǎn)程服務(wù)中心提供故障碼，關(guān)鍵傳感器的值和其他相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，并具備獲取下載或者系統(tǒng)軟件升級的能力。

　?。?） 車輛和遠(yuǎn)程服務(wù)中心均具備適當(dāng)人機(jī)接口的先進(jìn)實(shí)時診斷和監(jiān)控模塊。

　?。?） 車輛的遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù)中心具有權(quán)威的專家負(fù)責(zé)復(fù)雜的診斷和監(jiān)控并與駕駛者交流。

　?。?） 保證遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù)中心和相應(yīng)車輛的數(shù)據(jù)通訊以及與駕駛者通話的無線網(wǎng)絡(luò)。

　　從系統(tǒng)原理圖（圖1）分析可以得出：被診斷的車輛通過無線網(wǎng)絡(luò)與車輛信息技術(shù)服務(wù)中心（telematics service providers，tsp）保持通信。車輛信息技術(shù)服務(wù)中心不但可以像傳統(tǒng)ISP一樣提供Internet服務(wù)，還可以提供安全，GPS，客戶關(guān)系管理等服務(wù)。而且，車輛信息技術(shù)服務(wù)中心還能夠提供專業(yè)的故障診斷專家來為車主提供診斷服務(wù)。診斷專家通過從車載電子系統(tǒng)傳來的故障碼實(shí)時分析車輛的故障程度。車主也可以通過移動電腦無線上網(wǎng)或者移動電話通過wap來瀏覽車輛信息技術(shù)服務(wù)中心提供的更加具體的故障碼說明，以及其他導(dǎo)航服務(wù)。同時我們的車輛信息技術(shù)服務(wù)中心還要掌握有以下資源，如車輛制造商數(shù)據(jù)中心，道路拯救車輛以及車輛修理，保養(yǎng)店面等。