基于4G智能手機(jī)的汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)

賈寶新，劉晨曦，華子雯，付文凱，王宏健

（內(nèi)蒙古大學(xué) 交通學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021）

基于4G智能手機(jī)的汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)

賈寶新，劉晨曦，華子雯，付文凱，王宏健

（內(nèi)蒙古大學(xué) 交通學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021）

智能手機(jī)與物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，使汽車遠(yuǎn)程故障診斷邁入智能化時(shí)代，通過4G智能手機(jī)與汽車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷成為可能。建立汽車遠(yuǎn)程故障診斷后臺(tái)服務(wù)中心，通過通信裝置與4G智能手機(jī)客戶端數(shù)據(jù)傳輸，為在途汽車提供遠(yuǎn)程智能診斷服務(wù)。

智能手機(jī)；4G網(wǎng)絡(luò)；汽車遠(yuǎn)程故障診斷

汽車長(zhǎng)途行駛越來越普遍，對(duì)在途車輛進(jìn)行監(jiān)控和診斷，是保證安全運(yùn)行的重要保障，隨著2015年3月李克強(qiáng)總理提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)結(jié)合，基于大數(shù)據(jù)和云計(jì)算，移動(dòng)4G智能手機(jī)互聯(lián)網(wǎng)與汽車聯(lián)網(wǎng)為在途汽車提供遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù)是一項(xiàng)嶄新的課題，成為產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。汽車電子設(shè)備越來越多，普通人進(jìn)行汽車診斷變得越來越困難，汽車故障診斷手持設(shè)備攜帶不方便，借助于專家系統(tǒng)提供專業(yè)診斷服務(wù)和指導(dǎo)，也是汽車使用者的心聲。

1 4G智能手機(jī)設(shè)計(jì)

4G智能手機(jī)需能讀取和清除汽車故障代碼、讀取和識(shí)別汽車數(shù)據(jù)流等，才能對(duì)遠(yuǎn)程車輛進(jìn)行故障檢測(cè)和診斷；4G智能手機(jī)配置高性能高存儲(chǔ)量的SD卡以便存儲(chǔ)汽車故障診斷記錄，了解汽車運(yùn)行工況；具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互能力，讀取的數(shù)據(jù)流傳輸給后臺(tái)專家系統(tǒng)，接收專家給予的診斷維修建議和指導(dǎo)，節(jié)約成本；用戶根據(jù)接收到的診斷維修建議排除故障，縮短維修時(shí)間，提高智能診斷水平，減少資源消耗。

具體流程為：汽車駕駛員對(duì)汽車進(jìn)行基本故障識(shí)別，通過4G智能手機(jī)與車聯(lián)網(wǎng)，讀取故障數(shù)據(jù)流，借助移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上傳故障數(shù)據(jù)代碼，請(qǐng)求獲得汽車遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù)；汽車故障診斷專家負(fù)責(zé)后臺(tái)系統(tǒng)的管理和維護(hù)，接收故障數(shù)據(jù)，提供遠(yuǎn)程輔助服務(wù)，將故障排除建議通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至4G智能手機(jī)用戶，指導(dǎo)和幫助駕駛員診斷本地汽車。

基于以上功能和流程分析，4G智能手機(jī)客戶端需與車載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)OBD接口連接，系統(tǒng)通用性與通信協(xié)議要設(shè)置為兼容和通用，4G智能手機(jī)客戶端的軟件與硬件平臺(tái)需友好、穩(wěn)定，采集CAN數(shù)據(jù)，其收集的數(shù)據(jù)質(zhì)量直接影響到遠(yuǎn)程診斷的結(jié)果，作為通信橋梁，既要便于駕駛員操作，減少專業(yè)化，又要將收集到的數(shù)據(jù)全面完整地傳輸至后臺(tái)診斷服務(wù)中心，承擔(dān)業(yè)務(wù)邏輯任務(wù)，以便獲得及時(shí)、準(zhǔn)確的維修指導(dǎo)幫助。目前，可以使用技術(shù)比較成熟的藍(lán)牙無線通信方式，解決與車載網(wǎng)絡(luò)通信問題，4G智能手機(jī)藍(lán)牙模塊與診斷通信裝置藍(lán)牙模塊無線連接，網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)連接4G網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)，基于TCP/IP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)和汽車遠(yuǎn)程故障診斷中心信息交互。

2 汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)

汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)服務(wù)器界面如圖1所示，推行遠(yuǎn)程故障診斷對(duì)提供汽車行車安全，減少維護(hù)成本和運(yùn)行成本十分有益。對(duì)汽車故障的及早預(yù)防可避免嚴(yán)重故障的發(fā)生，減少交通事故，保障社會(huì)安全；汽車制造廠通過大數(shù)據(jù)系統(tǒng)找出汽車故障發(fā)生規(guī)律和種類，找出本廠汽車設(shè)計(jì)制造缺陷，對(duì)改進(jìn)汽車保修系統(tǒng)有非常重要的意義。

圖1 PC遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù)中心

汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)最重要的功能是進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)與診斷，提供遠(yuǎn)程幫助與救援，無需開車到汽修廠。圖2為汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，使用對(duì)象是在途汽車或在庫(kù)汽車，重點(diǎn)是接收到完整的汽車傳感器數(shù)據(jù)和全面的汽車故障代碼，后臺(tái)專家診斷系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單易懂的維修技巧與指導(dǎo)，無需修理廠維修工的參與便可獨(dú)立操作完成。服務(wù)器中設(shè)有容量足夠大的數(shù)據(jù)庫(kù)，借助于大數(shù)據(jù)技術(shù)，存儲(chǔ)汽車的相關(guān)信息，例如車輛維修歷史記錄等。故障診斷服務(wù)器具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)了數(shù)據(jù)流代碼所代表的故障及特征描述、解決辦法，計(jì)算機(jī)能初步評(píng)價(jià)汽車的技術(shù)狀況，并將此診斷結(jié)果反饋給診斷專家，專家利用自己豐富的經(jīng)驗(yàn)，再次判斷故障情況，將最終的診斷情況發(fā)送給4G智能手機(jī)用戶，并提供給用戶維修建議。如果汽車存在故障，向用戶發(fā)出蜂鳴聲，提出報(bào)警；若是嚴(yán)重的汽車故障，蜂鳴聲會(huì)更大，提示駕駛員必須到附近維修廠維修方能繼續(xù)使用。汽車電子控制單元ECU也可通過4G智能手機(jī)向汽車遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù)器申請(qǐng)下載診斷算法，進(jìn)行復(fù)雜的診斷工作；也可以請(qǐng)求道路救援部門搶救受傷者或財(cái)務(wù)，請(qǐng)求維修廠排除故障等。

圖2 汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的組成與功能有：①智能汽車：ECU能夠通過藍(lán)牙模塊向4G智能手機(jī)發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)和故障代碼，將這些數(shù)據(jù)再由移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程發(fā)送至診斷與維護(hù)中心，接收維護(hù)有關(guān)的信息等，ECU能夠下載數(shù)據(jù)和更新軟件。②實(shí)時(shí)的故障診斷與維護(hù)模塊：能夠提供汽車跟遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù)中心與其他模塊之間的人機(jī)接口。③汽車遠(yuǎn)程故障診斷中心：服務(wù)器有龐大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，其技術(shù)專家可以操控科學(xué)的遠(yuǎn)程故障診斷程序，為用戶提供服務(wù)。④數(shù)據(jù)通訊鏈路：智能汽車與4G智能手機(jī)之間，智能手機(jī)與汽車遠(yuǎn)程故障診斷中心之間，以及診斷專家與駕駛員之間的語音通訊鏈路。汽車制造廠、汽車修理廠與美容中心、道路緊急救援中心等也需與汽車遠(yuǎn)程故障診斷中心連接。汽車遠(yuǎn)程故障診斷中心通過間接地4G智能手機(jī)通訊鏈路接通汽車的電子控制單元ECU，獲取汽車的運(yùn)行技術(shù)參數(shù)和故障代碼，經(jīng)分析處理后，判斷故障類型和程度，告知駕駛員，提供必要的維護(hù)方式與服務(wù)，指導(dǎo)其修理。

汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)有汽車協(xié)議轉(zhuǎn)換單元、智能駕駛員接口單元、修復(fù)與援救單元、無線通訊單元、先進(jìn)診斷單元和智能維護(hù)單元等許多軟件模塊。等待故障診斷的汽車通過雙向天線通訊模塊與汽車遠(yuǎn)程故障診斷中心服務(wù)器連接，技術(shù)專家可時(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控傳感器，控制先進(jìn)的故障診斷與維護(hù)模塊。汽車內(nèi)故障診斷和維護(hù)模塊隨時(shí)處于待機(jī)狀態(tài)，實(shí)時(shí)與遠(yuǎn)程故障診斷中心通訊，傳輸各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)和診斷代碼。汽車遠(yuǎn)程故障診斷與維護(hù)中心還可以從汽車制造廠數(shù)據(jù)中心、汽車修理與維護(hù)中心等獲得信息。汽車制造廠的數(shù)據(jù)可用來幫助診斷與分析故障，汽車遠(yuǎn)程故障診斷中心也可以提供為車主預(yù)約維修時(shí)間等輔助功能。

3 結(jié)語

由于汽車結(jié)構(gòu)復(fù)雜和先進(jìn)的電子技術(shù)的使用，汽車故障繁雜且診斷難度大，汽車遠(yuǎn)程行駛越來越普及，在互聯(lián)網(wǎng)+的大背景下，汽車遠(yuǎn)程故障診斷的研究具有非常重要的實(shí)踐意義。文章提出了4G智能手機(jī)與汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，包括系統(tǒng)工作原理、模塊組成、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、相關(guān)通信協(xié)議、診斷方法和應(yīng)用場(chǎng)景，就系統(tǒng)功能和實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了研究，為汽車故障診斷提供了新思路，為相關(guān)領(lǐng)域的遠(yuǎn)程故障診斷提供了有益的參考。

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［3］顏伏伍，曹愷，胡杰，等.基于智能手機(jī)的汽車遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)［J］.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，40（11）：125-128.

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Automobile Remote Trouble Diagnosis Technique Based on 4G Smart Phone

JIA Bao-xin，LIU Chen-xi，HUA Zi-wen，F(xiàn)U Wen-kai，WANG Hong-jian
（Transportation Institute of Inner Mongolia University，Hohhot，Inner Mogolia 010021，China）

With the rapid development of the smart phone and the Internet of things，the remote fault diagnosis of automobile has entered the era of intelligence it is possible to realize the remote fault diagnosis by the 4G smart phone and the automobile network.The paper established Remote fault diagnosis service center，which data transmission by the communication device and 4G smart phone client that will provide remote intelligent diagnostic service.

smart phone；the network of 4G；remote fault diagnosis of automobile

U472.9

A

2095-980X（2017）02-0024-02

2017-02-07

賈寶新（1996-），男，山東鄒城人，主要研究方向：汽車故障診斷。