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摘要：隨著遠程診斷技術的發展，OBD接口與手機APP相結合的模式得到了廣泛應用，但該技術應用于智能網聯汽車上還相對較少。文章介紹了智能網聯汽車OBD接口技術，該技術能夠實現基于OBD接口技術的智能網聯汽車設計。通過手機終端讀取汽車運行參數，實現汽車運行狀態故障云診斷，利用手機攝像頭等硬件實現汽車后方障礙物監測，替代傳統倒車雷達的功能，以較小的成本實現傳統智能網聯汽車的功能，降低智能網聯汽車的開發成本。為智能網聯汽車設計領域提供了思路。
關鍵詞：網聯汽車；車載終端；OBD
隨著近幾年手機廠商在互聯網領域的迅速發展，OBD（車載診斷系統）接口與手機APP相結合的模式得到了廣泛的應用。在車聯網領域，由于OBD接口可以讀取豐富的汽車信息數據，各大從事移動互聯網的企業也逐漸以OBD為載體，通過手機APP方式向車聯網行業滲透。由OBD設備服務商獲取數據，挖掘分析潛在的商業價值。例如，車載導航的升級迭代及時性受限，往往不能及時滿足駕駛員的使用需求，可以使用深受年輕用戶歡迎且已普及的手機導航系統代替智能網聯汽車車載導航系統，增加手機與汽車有關的服務。這種模式相比于傳統DVD導航汽車，產品價格便宜，并且可迅速形成用戶規模。目前此模式較有代表性的手機APP有樂車助手等[1]。基于此，研究設計基于OBD接口技術的智能網聯汽車具有重要意義。文章將OBD接口技術與手機APP技術相結合，應用于智能網聯汽車的設計，可降低智能網聯汽車的投資成本以及縮短智能網聯汽車的研發周期。
1智能網聯汽車概述
智能網聯汽車是智能汽車與互聯網結合的產物，是跨產業的新興體系，是國際汽車技術的發展方向。智能網聯汽車產業是新科技革命下的新興產業，可實現節能減排，提升通行效率，拉動汽車、通信等行業協同發展，對促進國際汽車工業發展具有重大戰略意義。對智能網聯汽車的定義學界有不同的理解，通常是指裝載有不同種類傳感器、控制器等高效設備，能夠實現車與人等車內外的數據交換處理，滿足安全、舒適、節能行駛的汽車[2]。物聯網、人工智能技術的快速發展推動傳統汽車向智能網聯汽車演變，廣泛應用于智能交通等領域。現代汽車通過集成傳感器、布線系統，形成龐大復雜的車聯網絡。物聯網是信息技術發展的重點，車聯網是實現智能交通的重要方法。用戶對汽車智能化要求提高，車內設備需要接入互聯網，與手機等智能終端設備連接。車聯網與智能汽車結合，智能網聯汽車能夠應用于各個領域[3]。智能聯網汽車配備多種先進車載傳感器，智能網聯汽車采用通信技術實現輔助駕駛，對人、道路及交通環境進行感知決策，汽車是復雜網絡的節點，組成完整的復雜車聯網絡。智能網聯汽車車內集成先進的智能設備[4]，通過協議將傳感器數據傳入中控設備；車外通過專用協議連接其他汽車，通過藍牙與智能電話設備連接。智能網聯汽車可通過4G蜂窩網絡訪問互聯網，獲得遠程信息處理服務（如電子地圖等），用戶可使用應用程序APP連接到云端遠程控制。
2智能網聯汽車OBD接口技術研究
能源合理使用是建設資源節約型社會的重要方面。石油能源合理開發對環境友好型社會建設具有重要影響。我國石油生產未有效滿足消費需求，石油對外依賴日益嚴重，石油資源目前依然缺乏，對資源進行節約、高效使用是當前的重要任務。交通運輸是石油消費的主體，汽車燃油消耗是交通運輸的重要部分，國際能源機構預測我國道路機動車總量在2030年將達到2.7億輛，汽車保有量的增加使得交通運輸用油需求增大。車聯網技術可實現全方位汽車管理功能（汽車數字化、具有維保等），是汽車的電子標簽。通過無線射頻等技術，對汽車屬性信息、動態信息提取利用，根據功能需求對汽車實行監控。車聯網的關鍵是信息的獲取利用，使用的技術手段是無線通信技術。基于網聯汽車為汽車檢測等服務是汽車交通領域的重要應用。車聯網中的信息重構是人車環境相關的復雜系統工程，需對汽車動靜態特性全面分析，車聯網獲得信息由單元傳輸到網絡端，不同于臺架試驗的可控穩態特性[5]。基于OBD接口技術的智能網聯汽車設計方案，如圖1所示。移動互聯網逐步發展中，汽車行業進入信息化時代，車聯網是利用車載電子傳感裝置，通過汽車導航系統、遠程服務器，使車與人及車與基礎設施實時聯網，對車、人、位置等進行綜合有效監控管理的網絡系統。車聯網會推動汽車節能減排的需求提高，將技術與駕車環境要素互聯，實現信息共享，提升交通便利性?；ヂ摼W平臺中汽車運行數據基于OBD系統獲得，自50年代開始，由于汽車技術的逐步滲入，電子控制系統快速發展，汽車廠商開始生產針對排放控制的系列新裝置，制造有檢測能力的車載電腦。汽車維修需求導致電子自診斷技術出現，OBD將故障碼存儲于電控單元存儲器，直接獲取所需監控量測量值，可獲取汽車診斷參數信息（包括診斷故障碼等）。OBD的主要功能是在汽車超排時，點亮故障指示燈發出警報，借助故障診斷儀獲取OBD系統存儲代碼輔助診斷維修。廣泛應用的為OBD-II系統，系統特點是統一數據傳輸協議，但標準并非采用一種通信協議。OBD可用于與其他企業互通數據，為車主提供服務。OBD系統可為主機廠進行ECU更新升級提供入口，通過OBD接口改寫ECU中的控制程序升級軟件。例如，在發現直接換擋變速器出現問題時，某車企用電腦刷寫變速器控制單元，改變DSG變速器參數控制變速器。
3基于OBD接口技術的智能網聯汽車設計
移動設備通信在互聯網領域迅速發展，移動互聯網企業通過手機APP向車聯網行業滲透，OBD設備服務商可獲取數據，挖掘潛在商業價值。手機導航應用被年輕用戶接受，手機增加有關的服務，可分走傳統DVD導航產品的市場。項目包括行車記錄儀、導航信息、監控故障云端等功能。手機應用通過攝像頭實現手機行車記錄儀功能。手機自帶的GDP功能配合導航軟件實現手機導航功能。目前大部分汽車具備統一的CAN車載總線，連接各種傳感器，可采集全部的運行信息進行故障診斷，采用CAN網關方式連入車載網絡，手機可采集傳感器參數顯示，將參數進行數據分析，實現駕駛過程記錄分析等功能。OBD參數的汽車適配差異性統計情況，如表1所示。MCU（單片機）與CAN總線數據交換通過TJA1050CAN信息收發器與協議控制器實現。CAN總線是支持分布式控制的串行通信網絡，廣泛應用于自動控制領域，多采用TJA1050為控制器與物理總線接口。為增強抗干擾能力，在CAN控制器設置光電隔離電路。MCP2515是總線協議控制器，可發送接收標準與擴展數據幀，自帶驗收屏蔽寄存器，可過濾不用的報文，減少MCU的內存開銷，MCP2515通過SPI接口與MCP連接。車聯網系統程序，如圖2所示。設計測距模塊使用HC-SR04測距模塊，通過發送與接收超聲波的時間差計算距離。超聲波測距模塊提供非接觸式距離感測功能，小車測距可發現前方障礙物，使小車及時轉向避開。設計WiFi模塊使用ESP8266模塊，為移動設備與物聯網應用設計，與其他專利技術使機器能耗最低[6]。手機APP端分為汽車信息、行車記錄、設置模塊。汽車信息模塊的功能包括：查看汽車信息、對過往駕駛行為進行分析。汽車信息通過WiFi向MCU發送指令，通過OBD接口發送查詢請求獲得情況，依靠專家信息分析用戶過往駕駛行為（如經常出現急剎車等），進而給出改進意見。設計通過隱藏攝像界面實現自動錄像功能，目前行車記錄儀功能可做到后臺運行實時錄像。出行界面通過整合高德地圖API（應用程序編程接口）實現內置駕車導航功能。APP使用設置功能能夠實現形成記錄清晰度設置及基礎設置。
4結論
通過對智能網聯汽車OBD接口技術的深入研究，確定了將OBD接口技術和手機APP相結合的技術路線，提出了一種基于OBD接口技術的智能網聯汽車設計方法，該技術主要有4點創新：1）研發人員可以通過手機端APP讀取汽車運行參數，實時監控故障報文，并通過無線網絡將這些參數傳送到云端處理器進行數據分析，將智能網聯汽車的運行過程記錄下來，高效地進行汽車狀態的云診斷。2）通過OBD接口監測到車輛啟動信號，隨時調用車載攝像頭進行行駛狀態的記錄，結合智能算法可以開發出多種復雜場景的安全預警功能，并且可以后臺操控。3）可以整合地圖導航等第三方手機應用程序，為用戶提供專業精準定制化出行建議，智能高效。本技術方案以較小的成本實現了智能網聯汽車的一些功能，可降低智能網聯汽車的開發成本。
作者:李振中 徐文婷 屈亞洲 李兵 單位:中汽研汽車檢驗中心（寧波）有限公司
