在线测试与故障诊断          　电　子　测　量　技　术
          　EL ECTRON IC M EASUREM EN T TEC HNOLO GY 第32卷第7期2009年7月　
汽车远程故障诊断与维修系统研究
曾锐利1　肖云魁1　周建新2　韩俊淑3
(1.军事交通学院　天津　300161;2.上海南空汽修厂　上海　200434;
3.卫生装备研究所　天津　300161)
摘　要：为了解决汽车工业迅猛发展给维修行业带来的问题，利用嵌入式计算机、无线通信、网络通信以及数据库等技术建立汽车远程故障诊断与维修系统，该系统能实时监测汽车运行状况，并与远程诊断和维修服务中心保持无线通信连接，对故障汽车进行远程诊断和维修技术支持，同时还能实现汽车机动追踪，提高汽车防盗功能。
关键词：故障诊断；远程维修；在线检测；维修网络
中图分类号:U472.9  文献标识码:A
R esearch on automobile remote faulty diagnosis and maintenance system
Zeng Ruili1　Xiao Yunkui1　Zhou Jianxin2　Han J unshu3
(1.Academy of Military Transportation,Tianjin300161;
2.Shanghai Nankong Vehicle Maintenance Company,Shanghai200434;
3.Medical Equipment Institute,Tianjin300161)
Abstract:In order to solve some problem in automobile maintenance with the development of automobile industry,some techniques including embedded computer,wireless communication,network communication and database are used to build automobile remote faulty diagnosis and maintenance system.In this system,automobileπs situation can be detected in time,and can be connected to the centre of remote diagnosis and maintenance by wireless communication. Trouble automobile can be remotely diagnosed and received maintenance technique assistance,automobiles theft2 protection and tracking can be achieved by this system.
K eyw ords:faulty diagnosis;remote maintenance;on2line detection;maintenance network
0　引  言
随着现代汽车工业的发展，汽车保有量越来越大，它已经深入到千家万户，成为人们出行的重要交通工具之一，汽车工
业繁荣给人们带来便利的同时，也会对汽车维修行业带来巨大压力。另外，随着公路交通网络的日益完善，使得汽车成为人们长途出行的首选工具之一，一旦汽车在异地或野外出现故障而“抛锚”，必然给该次旅行带来极大不便，这种情况表明，由于地域和方式的限制，目前的维修模式无法快速、迅捷地满足高速公路上汽车应急诊断维修的需要[123]。由于现代电子控制技术已渗透到汽车的各个组成部分，汽车的结构变得越来越复杂，自动化程度也越来越高，能跟踪和掌握汽车领域高新技术的维修技师和专家也必然越来越缺乏，并不能满足各维修网点对专业级维修人才的要求，各个分散维修点的维修人员并不能得到及时的培训和技术支持[426]。由此可见，当前的维修模式与体制，并不能很好地解决在地域、时间、效率等方面存在的问题，为此，需要建立一种基于计算机网络通信的远程故障诊断与维修系统来弥补远程传统维修方式的不足。
充分利用汽车高度集成的电子技术，结合现代网络技术、通信技术、嵌入式计算机技术以及数据库技术，可以组建汽车远程故障诊断与维修系统，该系统通过随车检测诊断系统实时监控汽车状况，一旦出现故障信号，及时采集汽车的故障与地理位置信息，并将数据发送至远程诊断和维修服务中心，服务中心可以根据情况给用户提供远程技术支持，并通知邻近的维修网点，给用户提供技术支持。
1　汽车远程诊断系统基本结构
为了能实现远程诊断的功能，在汽车上安装嵌入式在线检测系统，作为前端的信息采集单元；同时采用GSM模块作为远程无线信息传输设备；为了能及时确定故障车辆的位置，采用GPS模块作为定位设备，实现汽车地理位置的远程定位。
在远程诊断和维修服务中心，采用GSM模块接收故障车辆发送的信息；并利用网络服务器的维修资源，组织维修专家对接收的数据进行分析，提出维修方案，并及时回传给故障汽车。总体结构如图1所示。
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第32卷电　子　测　量　技　术
图1　远程诊断与维修系统结构图
1.1　嵌入式在线检测系统
嵌入式在线检测系统采用At mel 公司的一款AVR 型
单片机A T90CAN128作为中央处理器，该芯片具有如下特点:128K 字节FL AS H ,4K 字节EEPROM 和4K 字节的SRAM ，带有硬件乘法器功能,53个通用的I/O 口,32个通用工作寄存器,4个具有比较模式的定时器/计数器,2通道8位的PWM ,6通道2到16位精度的PWM ,2个USAR T 和1个主从SPI 串行口,1个两线(I 2C )串行接口，一个8通道10位具有可选增益差分输入的A/D 转换器,1个带内部振荡器的可编程看门狗定时器，同时还集成了CAN 控制器，与CAN 标准帧2.0A 和扩展帧2.0B 完全兼容，具有15个独立的信息对象，能够处理所有的帧类型，具有8位静态分配的数据缓冲区，晶振频率8M Hz 时数据传送速率可达到1Mbp s 。为了能在线检测汽车电控系统的参数、故障码以及数据流，采用两种接口电路，符合多种车型OBDII 诊断接口的标准。①采用Motorola 公司的MC33199D 作为接口芯片，该芯片是一款应用于汽车故障诊断的串行接口芯片，通过该接口芯片，可使得A T90CAN128单片机通过K 线和L 线通道与汽车电控系统的ECU
进行收发数据的通信，该芯片完全符合ISO9141诊断系统标准，具有双向K 线驱动电路，短路与过热保护功能，其中L 线接收器在数据传输过程中具有唤醒功能,
图2　检测系统接口电路
数据传输波特率能达到200kbp s ;②考虑一些车型具有
CAN 总线网络，而A T90CAN128集成了CAN 控制器，采用82C250作为CAN 收发器芯片，符合CAN2.0A 、CAN2.0B 诊断系统标准。接口电路如图2所示。
汽车诊断仪
利用该检测系统按照SA E J 1979协议标准可以读取汽车电控系统ECU 中存储的故障码以及数据流，当检测到车辆发生故障时，进行故障码解析，并采集汽车相关的数据流信息，对汽车技术状况进行综合诊断。1.2　GPS 与G SM 模块
当汽车在运行出现故障时，最有效的是无线通信方式，因此在嵌入式检测系统中还设计了GSM 模块接口电路[728]。它能随时向远程诊断和维修服务中心发出求救信息，为了便于服务中心提供技术支持，在系统中还
设计了GPS 接口电路，实时采集汽车的地理位置信息，当发生故障或接收到经过授权的请求信息时，向外发送当前位置的经纬度信息。系统的原理图如图3所示。
图3　GPS 与GSM 接口
1.3　网络服务器
网络服务器是远程诊断和维修服务中心的核心设备，包括Web 服务器以及无线信息传输单元。同时将汽车诊断专家系统，大型知识库、数据库、推理机构安装在服务器上，通过该服务器可以与汽车维修技术领域力量较强的大型维修企业、科研院所或国内外汽车生产厂家建立密切联系，共同为系统提供远程故障诊断服务，提高远程诊断的准确性与技术支持的有效性。另外，该服务器是开放的，经授权的用户也可以随时随地通过Internet 与远程故障诊断和维修服务中心实现信息交互，查询汽车故障和维修记录等。
2　系统的功能及事件处理
2.1　远程诊断
当远程诊断和维修服务中心的无线接收单元接收到用户发出的请求后，可以在第一时间接收汽车的地理位置信息、故障信息以及其他数据流，根据接收的数据，调动服务器的技术资源(专家系统、知识库、数据库、推理机以及历史维修记录等)对汽车进行故障诊断与定位，必要时联系维修专家，对汽车进行远程诊断，并对汽车故障情况进行评估，发送汽车故障的维修解决方案。当遇到用户无法独立排除汽车故障时，通过接收的地理位置信息，标出车
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辆位置，自动搜索并通知最近维修网点，派出维修小组在
最短时间赶到故障汽车现场
，对车辆进行维修，并将维修结果该车维修历史数据库。事件处理流程如图4所示。
图4　系统事件处理过程
2.2　远程技术支持与培训
利用无线通信设备可以使用户与远程诊断和维修服务中心建立联系，用户可以随时得到维修服务中心提供的技术支持。由于远程诊断和维修服务中心建立了完善的技术数据库、专家团队和维修资源，该系统还可以通过网络给用户提供远程示教、技术培训服务，对于一些维修网点的维修人员，也可以通过该系统进行远程培训和学习。随着3G 网络的开通与完善，可以在系统中引入3G 通信模块，在用户、维修人员以及维修专家之间建立视频通信网络，可以更方便地实现远程技术支持与培训服务。
2.3　汽车防盗追踪
随着汽车数量的增加，偷车、抢车等违法犯罪案件也在日益增多。通过应用远程故障诊断与维修系统，可以有效地打击这类违法犯罪活动，保护用户的生命与财产安全。当有汽车丢失时，用户可以向远程诊断和维修服务中心发出请求，中心向被盗车辆发送指令，被盗车辆的在线检测系统将根据指令要求，定时记录车辆的经纬度信息，并通过GSM 模块发送至远程诊断和维修服务中心，这一过程都是在不被察觉的情况下完成，当远程诊断和维修服务中心接收到被盗汽车发回的一系列经纬度数据后，可以在电子地图上描绘出汽车的行动轨迹，并对被盗车辆进行跟踪
，如图5所示，根据实时跟踪情况，配合公安部门可以
对被盗汽车进行追查和拦截。
图5　轨迹描绘与跟踪
3　结  论
由在线检测系统、无线通信系统、定位系统以及网络
系统构成的汽车远程诊断系统，能够克服地域障碍，融合各种技术资源对汽车实施远程诊断和技术支持，这种诊断系统的实用性、协作性和高效性，远非传统检测诊断系统所能达到。同时，该系统还可以有效跟踪被盗车辆的运行轨迹。借助逐步完善的3G 网络，可以用视频的方式提供远程诊断、技术支持以及远程培训。
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作者简介
曾锐利，男,1976年11月出生，工学博士，讲师，主要从事智能仪器、信号处理的研究与开发等。
E 2mail :zruili @163
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