基于Vehicle Spy3的安全輔助駕駛系統診斷平臺的設計

張 軍，徐繼財，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診斷平臺的設計

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

（泛亞汽車技術中心有限公司 售后工程部，上海 201208）

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

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展，交通事故尤其是惡性交通事故呈現不斷上升的趨勢，交通安全越來越受到人們的關注；因此，研究車輛安全輔助駕駛技術，為汽車提供安全輔助駕駛功能，從而為減少常規車輛因駕駛員主觀因素造成交通事故提供智能技術保障[1]非常必要。

安全輔助駕駛系統的主要目的是提高汽車行駛的安全性。通過安裝在車輛以及道路上的各類傳感器辨識車輛、道路以及周圍環境的狀況等，通過車載網絡的交互通信、信號處理等技術為駕駛員提供勸告或預警信號，提示駕駛員注意規避危險。在一定條件下甚至可以對車輛實施控制，防止事故的發生或降低事故的危害[2]。

1 安全輔助駕駛系統售后診斷的現狀分析

為實現安全輔助駕駛系統功能的正常運行，該系統會與其他系統之間進行大量的數據交互，以便各系統間配合運作，確保車輛安全行駛。

當其中任一環節或任一零件出現異常后，該異常數據在各系統之間的交互通信下被逐級傳遞或放大，最終導致安全輔助駕駛系統功能失效，無法正常運作。在診斷時，也正是由于其復雜的系統嵌套邏輯和數據交互，給排除故障工作帶來了較大的困難和挑戰。

常規的售后診斷方式是通過故障診斷儀等設備獲取存儲于模塊中的DTC（Diagnostic Trouble Code，故障診斷碼）進行識別，然而由于DTC本身定義的限制，即每一個DTC基本只對應某一個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出的DTC進行拼湊分析以期找出真正的故障原因有一定的難度，并且可能會存在一些與故障根本原因無關的具有迷惑性的DTC，導致診斷難度進一步加大。

有時出現另一種情況，即儀表信息提示安全輔助駕駛系統不可用的信息，但沒有與安全輔助駕駛系統有關的DTC報出，使診斷分析無從下手。

基于上述問題，提出一種安全輔助駕駛系統售后診斷平臺的設計方案，該平臺不僅能夠將各模塊報出的DTC逐一羅列，而且還可以根據模塊內部的診斷代碼，給出相應的診斷維修建議，便于維修人員清晰地找出問題所在并快速高效地排除故障。

2 安全輔助駕駛系統結構及功能

安全輔助駕駛系統是一個全面的功能集合，可細分為前方碰撞警報系統、自適應巡航控制系統、駐車輔助系統和主動式緊急制動系統等，各系統間緊密集成，互相協作。

安全輔助駕駛系統的主控制器單元稱為主動安全控制模塊，該模塊通過傳感器及其他電控模塊監測車輛周圍環境，并通過CAN/LIN（Controller Area Network，控制器局域網絡；Local Interconnect Network，局部連接網絡）等數據總線形式與其他系統進行通信共享信息，必要時采取謹慎的措施避免發生碰撞或減輕碰撞造成的傷害。

主動安全控制模塊分析來自不同模塊或傳感器的數據，將其作為安全輔助駕駛系統的必要輸入條件，經過內部邏輯運算后為駕駛員提供必要的安全輔助或警報提醒。

安全輔助駕駛系統結構如圖1所示。作為輸入或輸出單元的電器零件可通過導線或CAN/LIN等數據總線的形式與主動安全控制模塊進行通信。在獲取輸入單元的數據信號后，主動安全控制模塊會進行數據融合、邏輯算法及控制執行等操作。

圖1 安全輔助駕駛系統結構示意圖

數據融合是非常重要的一項技術，針對不同傳感器、電控模塊或開關信號進行數據整合。由于技術受限，有些傳感器或電控模塊本身存在缺陷或無法實現更好的標定，通過數據融合可以兼顧到不同特性，揚長避短。

邏輯算法在主動安全控制模塊中相當于大腦，對數據融合后的參數進行邏輯算法處理，同時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用方案。

控制執行是確保安全輔助駕駛系統正常運行的關鍵環節，將通過邏輯算法后得出的方案經數據傳輸及時準確地傳遞給各類控制器或執行器，同時監測其反饋，確保指令正常傳遞，以實現更好的安全輔助駕駛體驗。

3 安全輔助駕駛系統售后診斷平臺的搭建

安全輔助駕駛系統售后診斷平臺是基于Vehicle Spy3的軟、硬件而開發的一款可視化診斷平臺。

3.1 Vehicle Spy3工具簡介

Vehicle Spy3是一款用于設計、測試或分析車載總線網絡的工程應用軟件，需搭配Vehicle Spy3專用的車載網絡硬件使用。該軟件可以實現節點仿真、數據解碼、自動測試、數據采集等多種功能，而且可以同時支持高速CAN、中速CAN、單線CAN和LIN等多種協議實時通信，便捷地獲取網絡數據，進行診斷排除故障。

3.2 售后診斷平臺結構搭建

售后診斷平臺基于Vehicle Spy3設計開發，并通過Vehicle Spy3專用的硬件設備與車輛建立通信，如圖2所示。

車輛行駛過程中，安全輔助駕駛系統的主控制器單元，即ASCM（Active Safety Control Module，主動安全控制模塊），會與其他模塊或傳感器進行實時數據交互，同時監測數據的可靠性。當ASCM模塊發現其發送或監測的數據出現異常時，會在內部設置相應的DTC或診斷代碼，同時也會通過默認或自定義途徑提示駕駛員系統暫時不可用。

售后診斷平臺向ASCM模塊發送診斷請求服務，獲取該模塊記錄的診斷信息并顯示在平臺上。通過參考這些信息，維修人員可以快速高效地定位問題并排除故障。

3.3 售后診斷平臺的軟件設計

售后診斷平臺的診斷指令符合ISO 15765-2：2016《道路車輛控制器局域網絡的診斷通信》規范，也遵循國家和汽車行業相關規范和標準。

售后診斷平臺的軟件設計流程如圖3所示。打開Vehicle Spy3后，首先會與專用硬件進行固件及自身軟件的初始化，之后通過OBD II接口與車輛CAN網絡中的ASCM模塊建立通信，同時發送診斷服務指令獲取數據，包括模塊軟、硬件零件號，模塊記錄的當前或歷史DTC，模塊記錄的診斷歷史數據，根據DTC獲取的維修建議以及車輛的基本信息。

圖2 售后診斷平臺結構搭建示意圖

圖3 售后診斷平臺軟件設計流程

如果存在多個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，診斷歷史數據中記錄的是最近一次的故障狀態。當維修人員根據當前的DTC或歷史數據記錄的故障狀態完成故障修復后，安全輔助駕駛系統即恢復到正常工作狀態，但此時的歷史數據可能不會被立即清除，這并不影響系統的正常運行。

3.4 售后診斷平臺界面及參數說明

售后診斷平臺界面效果如圖4所示，各參數說明如下。

圖4 售后診斷平臺界面效果圖

3.4.1 控制按鈕

控制按鈕分為“啟動/停止”和“數據記錄”共2個。

“啟動/停止”按鈕用于啟動或停止診斷平臺；“數據記錄”按鈕用于啟動Vehicle Spy3的后臺數據記錄功能以存儲當前的診斷數據。

3.4.2 診斷信息

診斷相關的信號說明如下。

1）“主動安全控制模塊零件號”區域顯示ASCM模塊內部記錄的軟、硬件零件號。

2）“主動安全控制模塊故障診斷碼（DTC）”區域顯示當前或歷史DTC。所有的DTC、故障類別及故障描述符合SAE（Society of Automotive Engineers，美國機動車工程師學會）的J2012診斷標準。

3）“安全輔助駕駛系統故障診斷歷史記錄數據”區域顯示記錄在內部寄存器上的當前和歷史的診斷代碼，通過特定的診斷代碼可以獲取相應的維修建議。診斷代碼及維修建議可以根據需要，由各汽車廠商和供應商自行協商確定?！肮收蠣顟B”描述系統故障的嚴重程度，分為“僅告知”和“需維修”，再組合“當前”和“歷史”2種情況，共有4種狀態：

（1）“僅告知”+“當前”：故障當前存在，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”+“當前”：故障當前存在，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。

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，車輛識別號碼）的獲取，申領配件時經常需參考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據，供維修時參考。

3）MEC（Manufacturers Enable Counter，啟用計數器）的獲取，各家汽車廠商對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還是生產狀態的標志位。生產狀態模塊內部MEC值大于0（一般為255），用于生產線制造。該狀態下模塊允許生產線設備對其內部參數進行修改，參數修改時會避免監測或設置相關DTC，但在車輛下線前，生產線設備會將該值寫成0；售后狀態模塊內部MEC值等于0，用于售后維修，除正常編程刷新外，不允許售后診斷設備隨意修改模塊內部參數，同時DTC會持續監測。

4 結 論

介紹了基于Vehicle Spy3軟、硬件設計開發的一款用于安全輔助駕駛系統的售后診斷平臺。通過診斷服務指令，能快速高效地讀取核心模塊的零件信息、診斷信息并給予對應的維修建議。通過該平臺實現了對安全輔助駕駛系統故障原因的精準定位，節省了維修時間，提高了維修效率。

[1]劉衛平，黃富元，熊文莉，等. 車輛安全輔助駕駛系統發展概述[J]. 汽車運用，2005（11）：41-42.

[2]王榮本，郭烈，金立生，等.智能車輛安全輔助駕駛技術研究近況[J].公路交通科技，2007（7）：107-111.

2018-12-26

1002-4581（2019）02-0006-04

U472.4

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2019.02.002