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1、智能網(wǎng)聯(lián)汽車設(shè)計(jì)探究 摘要：隨著遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的發(fā)展，OBD接口與手機(jī)APP相結(jié)合的模式得到了廣泛應(yīng)用，但該技術(shù)應(yīng)用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車上還相對(duì)較少。文章介紹了智能網(wǎng)聯(lián)汽車OBD接口技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)基于OBD接口技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車設(shè)計(jì)。通過手機(jī)終端讀取汽車運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)汽車運(yùn)行狀態(tài)故障云診斷，利用手機(jī)攝像頭等硬件實(shí)現(xiàn)汽車后方障礙物監(jiān)測(cè)，替代傳統(tǒng)倒車?yán)走_(dá)的功能，以較小的成本實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的功能，降低智能網(wǎng)聯(lián)汽車的開發(fā)成本。為智能網(wǎng)聯(lián)汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供了思路。 關(guān)鍵詞：網(wǎng)聯(lián)汽車；車載終端；OBD 隨著近幾年手機(jī)廠商在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，OBD（車載診斷系統(tǒng)）接口

2、與手機(jī)APP相結(jié)合的模式得到了廣泛的應(yīng)用。在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，由于OBD接口可以讀取豐富的汽車信息數(shù)據(jù)，各大從事移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)也逐漸以O(shè)BD為載體，通過手機(jī)APP方式向車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)滲透。由OBD設(shè)備服務(wù)商獲取數(shù)據(jù)，挖掘分析潛在的商業(yè)價(jià)值。例如，車載導(dǎo)航的升級(jí)迭代及時(shí)性受限，往往不能及時(shí)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(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)代替智能網(wǎng)聯(lián)汽車車載導(dǎo)航系統(tǒng)，增加手機(jī)與汽車有關(guān)的服務(wù)。這種模式相比于傳統(tǒng)DVD導(dǎo)航汽車，產(chǎn)品價(jià)格便宜，并且可迅速形成用戶規(guī)模。目前此模式較有代表性的手機(jī)APP有樂車助手等[1]?；诖耍芯吭O(shè)計(jì)基于OBD接口技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車具有重要意義。文章將OB

3、D接口技術(shù)與手機(jī)APP技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的設(shè)計(jì)，可降低智能網(wǎng)聯(lián)汽車的投資成本以及縮短智能網(wǎng)聯(lián)汽車的研發(fā)周期。 1智能網(wǎng)聯(lián)汽車概述 智能網(wǎng)聯(lián)汽車是智能汽車與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的產(chǎn)物，是跨產(chǎn)業(yè)的新興體系，是國(guó)際汽車技術(shù)的發(fā)展方向。智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)是新科技革命下的新興產(chǎn)業(yè)，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提升通行效率，拉動(dòng)汽車、通信等行業(yè)協(xié)同發(fā)展，對(duì)促進(jìn)國(guó)際汽車工業(yè)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的定義學(xué)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(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)車與人等車內(nèi)外的數(shù)據(jù)交換處理，滿足安全、舒適、節(jié)能行駛的汽車[2]。物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)傳統(tǒng)汽車

4、向智能網(wǎng)聯(lián)汽車演變，廣泛應(yīng)用于智能交通等領(lǐng)域?，F(xiàn)代汽車通過集成傳感器、布線系統(tǒng)，形成龐大復(fù)雜的車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，車聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)智能交通的重要方法。用戶對(duì)汽車智能化要求提高，車內(nèi)設(shè)備需要接入互聯(lián)網(wǎng)，與手機(jī)等智能終端設(shè)備連接。車聯(lián)網(wǎng)與智能汽車結(jié)合，智能網(wǎng)聯(lián)汽車能夠應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域[3]。智能聯(lián)網(wǎng)汽車配備多種先進(jìn)車載傳感器，智能網(wǎng)聯(lián)汽車采用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)輔助駕駛，對(duì)人、道路及交通環(huán)境進(jìn)行感知決策，汽車是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，組成完整的復(fù)雜車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車車內(nèi)集成先進(jìn)的智能設(shè)備[4]，通過協(xié)議將傳感器數(shù)據(jù)傳入中控設(shè)備；車外通過專用協(xié)議連接其他汽車，通過藍(lán)牙與智能電話設(shè)備連接。智能網(wǎng)聯(lián)汽車

5、可通過4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)訪問互聯(lián)網(wǎng)，獲得遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)（如電子地圖等），用戶可使用應(yīng)用程序APP連接到云端遠(yuǎn)程控制。 2智能網(wǎng)聯(lián)汽車OBD接口技術(shù)研究 能源合理使用是建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的重要方面。石油能源合理開發(fā)對(duì)環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)具有重要影響。我國(guó)石油生產(chǎn)未有效滿足消費(fèi)需求，石油對(duì)外依賴日益嚴(yán)重，石油資源目前依然缺乏，對(duì)資源進(jìn)行節(jié)約、高效使用是當(dāng)前的重要任務(wù)。交通運(yùn)輸是石油消費(fèi)的主體，汽車燃油消耗是交通運(yùn)輸?shù)闹匾糠郑瑖?guó)際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)我國(guó)道路機(jī)動(dòng)車總量在2030年將達(dá)到2.7億輛，汽車保有量的增加使得交通運(yùn)輸用油需求增大。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)全方位汽車管理功能（汽車數(shù)字化、具

6、有維保等），是汽車的電子標(biāo)簽。通過無線射頻等技術(shù)，對(duì)汽車屬性信息、動(dòng)態(tài)信息提取利用，根據(jù)功能需求對(duì)汽車實(shí)行監(jiān)控。車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵是信息的獲取利用，使用的技術(shù)手段是無線通信技術(shù)?；诰W(wǎng)聯(lián)汽車為汽車檢測(cè)等服務(wù)是汽車交通領(lǐng)域的重要應(yīng)用。車聯(lián)網(wǎng)中的信息重構(gòu)是人車環(huán)境相關(guān)的復(fù)雜系統(tǒng)工程，需對(duì)汽車動(dòng)靜態(tài)特性全面分析，車聯(lián)網(wǎng)獲得信息由單元傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)端，不同于臺(tái)架試驗(yàn)的可控穩(wěn)態(tài)特性[5]?；贠BD接口技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車設(shè)計(jì)方案，如圖1所示。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)逐步發(fā)展中，汽車行業(yè)進(jìn)入信息化時(shí)代，車聯(lián)網(wǎng)是利用車載電子傳感裝置，通過汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、遠(yuǎn)程服務(wù)器，使車與人及車與基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)，對(duì)車、人、位置等進(jìn)行綜合有效監(jiān)控管理

7、的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。車聯(lián)網(wǎng)會(huì)推動(dòng)汽車節(jié)能減排的需求提高，將技術(shù)與駕車環(huán)境要素互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息共享，提升交通便利性?；ヂ?lián)網(wǎng)平臺(tái)中汽車運(yùn)行數(shù)據(jù)基于OBD系統(tǒng)獲得，自50年代開始，由于汽車技術(shù)的逐步滲入，電子控制系統(tǒng)快速發(fā)展，汽車廠商開始生產(chǎn)針對(duì)排放控制的系列新裝置，制造有檢測(cè)能力的車載電腦。汽車維修需求導(dǎo)致電子自診斷技術(shù)出現(xiàn)，OBD將故障碼存儲(chǔ)于電控單元存儲(chǔ)器，直接獲取所需監(jiān)控量測(cè)量值，可獲取汽車診斷參數(shù)信息（包括診斷故障碼等）。OBD的主要功能是在汽車超排時(shí)，點(diǎn)亮故障指示燈發(fā)出警報(bào)，借助故障診斷儀獲取OBD系統(tǒng)存儲(chǔ)代碼輔助診斷維修。廣泛應(yīng)用的為OBD-II系統(tǒng)，系統(tǒng)特點(diǎn)是統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，但標(biāo)準(zhǔn)并非采用一

8、種通信協(xié)議。OBD可用于與其他企業(yè)互通數(shù)據(jù)，為車主提供服務(wù)。OBD系統(tǒng)可為主機(jī)廠進(jìn)行ECU更新升級(jí)提供入口，通過OBD接口改寫ECU中的控制程序升級(jí)軟件。例如，在發(fā)現(xiàn)直接換擋變速器出現(xiàn)問題時(shí)，某車企用電腦刷寫變速器控制單元，改變DSG變速器參數(shù)控制變速器。 3基于OBD接口技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車設(shè)計(jì) 移動(dòng)設(shè)備通信在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域迅速發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)通過手機(jī)APP向車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)滲透，OBD設(shè)備服務(wù)商可獲取數(shù)據(jù)，挖掘潛在商業(yè)價(jià)值。手機(jī)導(dǎo)航應(yīng)用被年輕用戶接受，手機(jī)增加有關(guān)的服務(wù)，可分走傳統(tǒng)DVD導(dǎo)航產(chǎn)品的市場(chǎng)。項(xiàng)目包括行車記錄儀、導(dǎo)航信息、監(jiān)控故障云端等功能。手機(jī)應(yīng)用通過攝像頭實(shí)現(xiàn)

9、手機(jī)行車記錄儀功能。手機(jī)自帶的GDP功能配合導(dǎo)航軟件實(shí)現(xiàn)手機(jī)導(dǎo)航功能。目前大部分汽車具備統(tǒng)一的CAN車載總線，連接各種傳感器，可采集全部的運(yùn)行信息進(jìn)行故障診斷，采用CAN網(wǎng)關(guān)方式連入車載網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)可采集傳感器參數(shù)顯示，將參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)駕駛過程記錄分析等功能。OBD參數(shù)的汽車適配差異性統(tǒng)計(jì)情況，如表1所示。MCU（單片機(jī)）與CAN總線數(shù)據(jù)交換通過TJA1050CAN信息收發(fā)器與協(xié)議控制器實(shí)現(xiàn)。CAN總線是支持分布式控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制領(lǐng)域，多采用TJA1050為控制器與物理總線接口。為增強(qiáng)抗干擾能力，在CAN控制器設(shè)置光電隔離電路。MCP2515是總線協(xié)議控制器，可發(fā)送

10、接收標(biāo)準(zhǔn)與擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀，自帶驗(yàn)收屏蔽寄存器，可過濾不用的報(bào)文，減少M(fèi)CU的內(nèi)存開銷，MCP2515通過SPI接口與MCP連接。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)程序，如圖2所示。設(shè)計(jì)測(cè)距模塊使用HC-SR04測(cè)距模塊，通過發(fā)送與接收超聲波的時(shí)間差計(jì)算距離。超聲波測(cè)距模塊提供非接觸式距離感測(cè)功能，小車測(cè)距可發(fā)現(xiàn)前方障礙物，使小車及時(shí)轉(zhuǎn)向避開。設(shè)計(jì)WiFi模塊使用ESP8266模塊，為移動(dòng)設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)，與其他專利技術(shù)使機(jī)器能耗最低[6]。手機(jī)APP端分為汽車信息、行車記錄、設(shè)置模塊。汽車信息模塊的功能包括：查看汽車信息、對(duì)過往駕駛行為進(jìn)行分析。汽車信息通過WiFi向MCU發(fā)送指令，通過OBD接口發(fā)送查詢請(qǐng)求獲得情況

11、，依靠專家信息分析用戶過往駕駛行為（如經(jīng)常出現(xiàn)急剎車等），進(jìn)而給出改進(jìn)意見。設(shè)計(jì)通過隱藏?cái)z像界面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)錄像功能，目前行車記錄儀功能可做到后臺(tái)運(yùn)行實(shí)時(shí)錄像。出行界面通過整合高德地圖API（應(yīng)用程序編程接口）實(shí)現(xiàn)內(nèi)置駕車導(dǎo)航功能。APP使用設(shè)置功能能夠?qū)崿F(xiàn)形成記錄清晰度設(shè)置及基礎(chǔ)設(shè)置。 4結(jié)論 通過對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車OBD接口技術(shù)的深入研究，確定了將OBD接口技術(shù)和手機(jī)APP相結(jié)合的技術(shù)路線，提出了一種基于OBD接口技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車設(shè)計(jì)方法，該技術(shù)主要有4點(diǎn)創(chuàng)新：1）研發(fā)人員可以通過手機(jī)端APP讀取汽車運(yùn)行參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控故障報(bào)文，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將這些參數(shù)傳送到云端處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將智能網(wǎng)聯(lián)汽車的運(yùn)行過程記錄下來，高效地進(jìn)行汽車狀態(tài)的云診斷。2）通過OBD接口監(jiān)測(cè)到車輛啟動(dòng)信號(hào)，隨時(shí)調(diào)用車載攝像頭進(jìn)行行駛狀態(tài)的記錄，結(jié)合智能算法可以開發(fā)出多種復(fù)雜場(chǎng)景的安全預(yù)警功能，并且可以后臺(tái)操控。3）可以整合地圖導(dǎo)航等第三方手機(jī)應(yīng)用程序，為用戶提供專業(yè)精準(zhǔn)定制化出行建議，智能高效。本技術(shù)方案以較小的成本實(shí)現(xiàn)了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的一些功能，可降低智能網(wǎng)聯(lián)汽車的開發(fā)成本。