張 軍，徐繼財(cái)，秦正霞 Zhang Jun，Xu Jicai，Qin Zhengxia

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基于Vehicle Spy3的安全輔助駕駛系統(tǒng)診斷平臺(tái)的設(shè)計(jì)

張 軍，徐繼財(cái)，秦正霞 Zhang Jun，Xu Jicai，Qin Zhengxia

（泛亞汽車技術(shù)中心有限公司 售后工程部，上海 201208）

針對(duì)安全輔助駕駛系統(tǒng)排除故障的診斷方式，介紹一種可視化售后診斷平臺(tái)。該平臺(tái)基于Vehicle Spy3軟件搭建，通過(guò)車載診斷OBDII（On Board Diagnostics，車載診斷系統(tǒng)）接口與車輛建立通信，通過(guò)診斷服務(wù)指令獲取安全輔助駕駛系統(tǒng)內(nèi)部寄存的故障診斷信息及車輛基本信息，同時(shí)提供必要的維修建議，使維修人員快速高效地定位問(wèn)題并排除故障。

安全輔助駕駛；售后診斷；車載診斷；維修建議

0 引 言

隨著公路交通特別是高速公路的飛速發(fā)展，交通事故尤其是惡性交通事故呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)，交通安全越來(lái)越受到人們的關(guān)注；因此，研究車輛安全輔助駕駛技術(shù)，為汽車提供安全輔助駕駛功能，從而為減少常規(guī)車輛因駕駛員主觀因素造成交通事故提供智能技術(shù)保障[1]非常必要。

安全輔助駕駛系統(tǒng)的主要目的是提高汽車行駛的安全性。通過(guò)安裝在車輛以及道路上的各類傳感器辨識(shí)車輛、道路以及周圍環(huán)境的狀況等，通過(guò)車載網(wǎng)絡(luò)的交互通信、信號(hào)處理等技術(shù)為駕駛員提供勸告或預(yù)警信號(hào)，提示駕駛員注意規(guī)避危險(xiǎn)。在一定條件下甚至可以對(duì)車輛實(shí)施控制，防止事故的發(fā)生或降低事故的危害[2]。

1 安全輔助駕駛系統(tǒng)售后診斷的現(xiàn)狀分析

為實(shí)現(xiàn)安全輔助駕駛系統(tǒng)功能的正常運(yùn)行，該系統(tǒng)會(huì)與其他系統(tǒng)之間進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交互，以便各系統(tǒng)間配合運(yùn)作，確保車輛安全行駛。

當(dāng)其中任一環(huán)節(jié)或任一零件出現(xiàn)異常后，該異常數(shù)據(jù)在各系統(tǒng)之間的交互通信下被逐級(jí)傳遞或放大，最終導(dǎo)致安全輔助駕駛系統(tǒng)功能失效，無(wú)法正常運(yùn)作。在診斷時(shí)，也正是由于其復(fù)雜的系統(tǒng)嵌套邏輯和數(shù)據(jù)交互，給排除故障工作帶來(lái)了較大的困難和挑戰(zhàn)。

常規(guī)的售后診斷方式是通過(guò)故障診斷儀等設(shè)備獲取存儲(chǔ)于模塊中的DTC（Diagnostic Trouble Code，故障診斷碼）進(jìn)行識(shí)別，然而由于DTC本身定義的限制，即每一個(gè)DTC基本只對(duì)應(yīng)某一個(gè)電器零件或電控模塊的某一類型的故障形式；因此，如果僅參考不同模塊各自報(bào)出的DTC進(jìn)行拼湊分析以期找出真正的故障原因有一定的難度，并且可能會(huì)存在一些與故障根本原因無(wú)關(guān)的具有迷惑性的DTC，導(dǎo)致診斷難度進(jìn)一步加大。

有時(shí)出現(xiàn)另一種情況，即儀表信息提示安全輔助駕駛系統(tǒng)不可用的信息，但沒(méi)有與安全輔助駕駛系統(tǒng)有關(guān)的DTC報(bào)出，使診斷分析無(wú)從下手。

基于上述問(wèn)題，提出一種安全輔助駕駛系統(tǒng)售后診斷平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，該平臺(tái)不僅能夠?qū)⒏髂K報(bào)出的DTC逐一羅列，而且還可以根據(jù)模塊內(nèi)部的診斷代碼，給出相應(yīng)的診斷維修建議，便于維修人員清晰地找出問(wèn)題所在并快速高效地排除故障。

2 安全輔助駕駛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

安全輔助駕駛系統(tǒng)是一個(gè)全面的功能集合，可細(xì)分為前方碰撞警報(bào)系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、駐車輔助系統(tǒng)和主動(dòng)式緊急制動(dòng)系統(tǒng)等，各系統(tǒng)間緊密集成，互相協(xié)作。

安全輔助駕駛系統(tǒng)的主控制器單元稱為主動(dòng)安全控制模塊，該模塊通過(guò)傳感器及其他電控模塊監(jiān)測(cè)車輛周圍環(huán)境，并通過(guò)CAN/LIN（Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò)；Local Interconnect Network，局部連接網(wǎng)絡(luò)）等數(shù)據(jù)總線形式與其他系統(tǒng)進(jìn)行通信共享信息，必要時(shí)采取謹(jǐn)慎的措施避免發(fā)生碰撞或減輕碰撞造成的傷害。

主動(dòng)安全控制模塊分析來(lái)自不同模塊或傳感器的數(shù)據(jù)，將其作為安全輔助駕駛系統(tǒng)的必要輸入條件，經(jīng)過(guò)內(nèi)部邏輯運(yùn)算后為駕駛員提供必要的安全輔助或警報(bào)提醒。

安全輔助駕駛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。作為輸入或輸出單元的電器零件可通過(guò)導(dǎo)線或CAN/LIN等數(shù)據(jù)總線的形式與主動(dòng)安全控制模塊進(jìn)行通信。在獲取輸入單元的數(shù)據(jù)信號(hào)后，主動(dòng)安全控制模塊會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合、邏輯算法及控制執(zhí)行等操作。

圖1 安全輔助駕駛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

數(shù)據(jù)融合是非常重要的一項(xiàng)技術(shù)，針對(duì)不同傳感器、電控模塊或開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合。由于技術(shù)受限，有些傳感器或電控模塊本身存在缺陷或無(wú)法實(shí)現(xiàn)更好的標(biāo)定，通過(guò)數(shù)據(jù)融合可以兼顧到不同特性，揚(yáng)長(zhǎng)避短。

邏輯算法在主動(dòng)安全控制模塊中相當(dāng)于大腦，對(duì)數(shù)據(jù)融合后的參數(shù)進(jìn)行邏輯算法處理，同時(shí)兼顧車輛的安全性及舒適性，最終給出合理的資源分配或調(diào)用方案。

控制執(zhí)行是確保安全輔助駕駛系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將通過(guò)邏輯算法后得出的方案經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)準(zhǔn)確地傳遞給各類控制器或執(zhí)行器，同時(shí)監(jiān)測(cè)其反饋，確保指令正常傳遞，以實(shí)現(xiàn)更好的安全輔助駕駛體驗(yàn)。

3 安全輔助駕駛系統(tǒng)售后診斷平臺(tái)的搭建

安全輔助駕駛系統(tǒng)售后診斷平臺(tái)是基于Vehicle Spy3的軟、硬件而開(kāi)發(fā)的一款可視化診斷平臺(tái)。

3.1 Vehicle Spy3工具簡(jiǎn)介

Vehicle Spy3是一款用于設(shè)計(jì)、測(cè)試或分析車載總線網(wǎng)絡(luò)的工程應(yīng)用軟件，需搭配Vehicle Spy3專用的車載網(wǎng)絡(luò)硬件使用。該軟件可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)仿真、數(shù)據(jù)解碼、自動(dòng)測(cè)試、數(shù)據(jù)采集等多種功能，而且可以同時(shí)支持高速CAN、中速CAN、單線CAN和LIN等多種協(xié)議實(shí)時(shí)通信，便捷地獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，進(jìn)行診斷排除故障。

3.2 售后診斷平臺(tái)結(jié)構(gòu)搭建

售后診斷平臺(tái)基于Vehicle Spy3設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，并通過(guò)Vehicle Spy3專用的硬件設(shè)備與車輛建立通信，如圖2所示。

車輛行駛過(guò)程中，安全輔助駕駛系統(tǒng)的主控制器單元，即ASCM（Active Safety Control Module，主動(dòng)安全控制模塊），會(huì)與其他模塊或傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，同時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。當(dāng)ASCM模塊發(fā)現(xiàn)其發(fā)送或監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，會(huì)在內(nèi)部設(shè)置相應(yīng)的DTC或診斷代碼，同時(shí)也會(huì)通過(guò)默認(rèn)或自定義途徑提示駕駛員系統(tǒng)暫時(shí)不可用。

售后診斷平臺(tái)向ASCM模塊發(fā)送診斷請(qǐng)求服務(wù)，獲取該模塊記錄的診斷信息并顯示在平臺(tái)上。通過(guò)參考這些信息，維修人員可以快速高效地定位問(wèn)題并排除故障。

3.3 售后診斷平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)

售后診斷平臺(tái)的診斷指令符合ISO 15765-2：2016《道路車輛控制器局域網(wǎng)絡(luò)的診斷通信》規(guī)范，也遵循國(guó)家和汽車行業(yè)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

售后診斷平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)流程如圖3所示。打開(kāi)Vehicle Spy3后，首先會(huì)與專用硬件進(jìn)行固件及自身軟件的初始化，之后通過(guò)OBD II接口與車輛CAN網(wǎng)絡(luò)中的ASCM模塊建立通信，同時(shí)發(fā)送診斷服務(wù)指令獲取數(shù)據(jù)，包括模塊軟、硬件零件號(hào)，模塊記錄的當(dāng)前或歷史DTC，模塊記錄的診斷歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)DTC獲取的維修建議以及車輛的基本信息。

圖2 售后診斷平臺(tái)結(jié)構(gòu)搭建示意圖

圖3 售后診斷平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)流程

如果存在多個(gè)DTC或診斷代碼，可逐條翻閱查看，直至完成所有DTC的故障排除。

需要注意，診斷歷史數(shù)據(jù)中記錄的是最近一次的故障狀態(tài)。當(dāng)維修人員根據(jù)當(dāng)前的DTC或歷史數(shù)據(jù)記錄的故障狀態(tài)完成故障修復(fù)后，安全輔助駕駛系統(tǒng)即恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，但此時(shí)的歷史數(shù)據(jù)可能不會(huì)被立即清除，這并不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.4 售后診斷平臺(tái)界面及參數(shù)說(shuō)明

售后診斷平臺(tái)界面效果如圖4所示，各參數(shù)說(shuō)明如下。

圖4 售后診斷平臺(tái)界面效果圖

3.4.1 控制按鈕

控制按鈕分為“啟動(dòng)/停止”和“數(shù)據(jù)記錄”共2個(gè)。

“啟動(dòng)/停止”按鈕用于啟動(dòng)或停止診斷平臺(tái)；“數(shù)據(jù)記錄”按鈕用于啟動(dòng)Vehicle Spy3的后臺(tái)數(shù)據(jù)記錄功能以存儲(chǔ)當(dāng)前的診斷數(shù)據(jù)。

3.4.2 診斷信息

診斷相關(guān)的信號(hào)說(shuō)明如下。

1）“主動(dòng)安全控制模塊零件號(hào)”區(qū)域顯示ASCM模塊內(nèi)部記錄的軟、硬件零件號(hào)。

2）“主動(dòng)安全控制模塊故障診斷碼（DTC）”區(qū)域顯示當(dāng)前或歷史DTC。所有的DTC、故障類別及故障描述符合SAE（Society of Automotive Engineers，美國(guó)機(jī)動(dòng)車工程師學(xué)會(huì)）的J2012診斷標(biāo)準(zhǔn)。

3）“安全輔助駕駛系統(tǒng)故障診斷歷史記錄數(shù)據(jù)”區(qū)域顯示記錄在內(nèi)部寄存器上的當(dāng)前和歷史的診斷代碼，通過(guò)特定的診斷代碼可以獲取相應(yīng)的維修建議。診斷代碼及維修建議可以根據(jù)需要，由各汽車廠商和供應(yīng)商自行協(xié)商確定。“故障狀態(tài)”描述系統(tǒng)故障的嚴(yán)重程度，分為“僅告知”和“需維修”，再組合“當(dāng)前”和“歷史”2種情況，共有4種狀態(tài)：

（1）“僅告知”+“當(dāng)前”：故障當(dāng)前存在，但不影響車輛正常行駛，需維修排查；

（2）“僅告知”+“歷史”：故障為歷史故障或已被排除，建議先排查其他故障；

（3）“需維修”+“當(dāng)前”：故障當(dāng)前存在，需盡快排查及維修；

（4）“需維修”+“歷史”：故障為歷史故障或已被排除，需維修排查確認(rèn)。

3.4.3 基本信息

車輛基本信息的獲取與顯示如下。

1）VIN（Vehicle Identification Number，車輛識(shí)別號(hào)碼）的獲取，申領(lǐng)配件時(shí)經(jīng)常需參考VIN，此處顯示方便查詢。

2）行駛里程的獲取，總行駛里程是車輛的重要數(shù)據(jù)，供維修時(shí)參考。

3）MEC（Manufacturers Enable Counter，啟用計(jì)數(shù)器）的獲取，各家汽車廠商對(duì)MEC的定義有所不同，所在廠商將該值定義為判別零件是處于售后狀態(tài)還是生產(chǎn)狀態(tài)的標(biāo)志位。生產(chǎn)狀態(tài)模塊內(nèi)部MEC值大于0（一般為255），用于生產(chǎn)線制造。該狀態(tài)下模塊允許生產(chǎn)線設(shè)備對(duì)其內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行修改，參數(shù)修改時(shí)會(huì)避免監(jiān)測(cè)或設(shè)置相關(guān)DTC，但在車輛下線前，生產(chǎn)線設(shè)備會(huì)將該值寫(xiě)成0；售后狀態(tài)模塊內(nèi)部MEC值等于0，用于售后維修，除正常編程刷新外，不允許售后診斷設(shè)備隨意修改模塊內(nèi)部參數(shù)，同時(shí)DTC會(huì)持續(xù)監(jiān)測(cè)。

4 結(jié) 論

介紹了基于Vehicle Spy3軟、硬件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一款用于安全輔助駕駛系統(tǒng)的售后診斷平臺(tái)。通過(guò)診斷服務(wù)指令，能快速高效地讀取核心模塊的零件信息、診斷信息并給予對(duì)應(yīng)的維修建議。通過(guò)該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)安全輔助駕駛系統(tǒng)故障原因的精準(zhǔn)定位，節(jié)省了維修時(shí)間，提高了維修效率。

[1]劉衛(wèi)平，黃富元，熊文莉，等. 車輛安全輔助駕駛系統(tǒng)發(fā)展概述[J]. 汽車運(yùn)用，2005（11）：41-42.

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2018-12-26

1002-4581（2019）02-0006-04

U472.4

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2019.02.002