集成GSM与GPS系统 OBD-II强化远程车况监控功能

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车载诊断（OBD）系统的概念最早是由通用汽车（GM）于1982年引入，目的是监测排放控制系统。一旦发现故障，OBD系统会点亮仪表板上的一个指示灯以通知驾驶员，同时在车载计算机，通常称作引擎控制单元（ECU）或引擎控制模块（ECM）内记录一个代码，这个代码可通过相应设备获取以便于故障排除。
       
        加州空气资源委员会（CARB）于1985年采用汽车工程师协会（SAE）制定的标准，要求从1988年起所有在加州销售的车辆都必须具有基本的OBD功能。之后，美国环保局（EPA）要求自1991年起所有在美国销售的新车必须满足相关OBD技术要求，这就是OBD-I.
       
        汽车工程师协会对诊断接口、通信方式等技术细节进行标准化工作，OBD-I在此基础上发展为第二代OBD，即OBD-II.美国环保局采用新的技术标准，于1990年修订《清洁空气法》（Clear Air Act），要求自1996年1月1日起，所有在美国市场销售的新车必须符合OBD-II所定义的技术要求。
       
        欧盟在2001年也要求欧洲各国汽车制造商生产的轿车都应配置欧洲电控汽车车载诊断（European On-board Diagnosis System， EOBD）系统。
       
        2005年4月，中国大陆国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局联合颁布GB18352.3-2005，亦即轻型车辆污染物排放限值及测量方法，简称“国Ⅲ、Ⅳ”。根据国Ⅲ要求，2008年7月1日起，第一类汽油车（座位总数不超过六座，且最大总质量不超过2，500公斤的M1类车辆）须强制安装OBD系统，并在用车符合性检查中同步执行。
       
        OBD-II技术要求涵盖四大范围
       
        根据GB18352.3的要求，与车辆OBD-II系统通信的外部诊断设备必须符合ISO 15031-4“道路车辆——与排放相关的外部诊断设备之间的通信第3部分：外部故障诊断设备的要求”的有关要求。这些要求主要包括统一诊断连接器、兼容的通信协议、标准的故障代码和诊断服务范围四个方面，以下将一一说明。
       
        不同车辆诊断连接器须统一
       
        OBD通用故障诊断仪与车辆间的连接器须使用统一的诊断连接器，物理接口规范参见J1962协议，其接脚配置定义如图1所示，其中未定义的接脚可保留给诊断仪扩展使用。
       
       
        图1：统一诊断连接器接脚配置
       
        外部诊断设备须支持所有通信协议
       
       
        OBD通用故障诊断仪与车辆间的通信系统可使用的协议有ISO 9141、SAE J1850 41、6Kb/s PWM（脉宽调制）、SAEJ185010，4Kb/s VPW（可变脉宽）/ISO 14230（KW 2000）/ISO 15765-4（CAN）和SAE J1939-73（CAN）。根据SAE J1978或ISO 15031-5要求，任何车辆只允许使用一种通信协议，不过，为兼容各种车型的OBD系统，外部诊断设备须支持上述所有通信协议规范。具体协议分层如表1所示。
       
        ISO 15031-5规范涵盖外部诊断设备可用的九个服务模式，第一个模式为读取当前动力系统诊断数据，目的是获得车上相关数据，如进气系统相关参数、排气系统相关参数、引擎转速、车速、燃油类型、引擎工作状况、引擎开启时间、控制模块电压，以及故障码等。第二个服务模式是读取系统冻结帧，该模式收集发生故障时动力系统排放相关的冻结帧及制造商的特殊需要的其他系统冻结帧。第三个模式为读取故障诊断代码，可从外部诊断设备获得车辆各系统的常规故障诊断代码。
       
        第四个模式是清除/重置排放相关的诊断信息，是外部诊断设备提供清除车辆各ECU故障诊断信息的方法。这些故障诊断信息包括诊断故障代码的数量、诊断故障代码、冻结帧数据的故障代码、冻结帧数据、系统监控测试的状态、车载监控测试结果、MIL启动时行驶的里程、DTC清除后预热的次数、DTC清除后的里程、MIL启动时发动机运转的时间、诊断故障代码清除后的时间，以及其他制造商定义的其他记录信息。
       
        第五个模式为可读取氧气传感器监控测试结果。第六个模式是读取车载的特殊监控系统的监控测试结果，该模式亦即外部诊断设备获得特殊部件或者系统其他部件的非连续监控或者连续的监控结果。读取在当前或最近的驾驶期间探测到的与排放相关的诊断故障代码的第七种模式，是指外部诊断设备获得在当前或最近的驾驶期间探测到诊断故障代码。此代码可说明技术服务人员在车辆维修，或清除诊断信息后，通过单个驾驶周期获得测试维修的效果。
       
        第八个诊断设备服务是读取随车系统、测试或部件的控制，此服务目的是允许外部诊断设备能够控制随车系统、测试或部件的操作。第九个模式是读取车辆信息，让外部诊断设备可请求说明车辆的车辆信息，如车辆身分标识符和校准ID等。
       
        诊断故障代码由两字节组成
       
        在ISO 15031-6中对故障码的规范指出，通过故障诊断仪读取的OBD诊断故障代码（DTC）由两字节组成，在显示时要按照1个字母+1位十进制数+3位十六进制数字的标准显示方式显示。
       
        OBD-II尚有挑战待解
       
        由于OBD-II数据的获取方式，是由外部诊断设备向OBD诊断接口发送数据请求，然后由相关控制单元给出结果，所以在车辆行驶过程，获取OBD数据产生的异常，对行车安全的影响是也关产品设计中须要考虑的因素。同时，由于OBD的初衷仅是进行尾气排放检测，所以OBD诊断接口本身能提供的车况数据有限。
       
        OBD-II虽然可诊断出排放相关的故障，但是无法保证驾驶者接受MIL的警告，并对车辆故障及时修复，或者因缺乏相关数据，而增加远程协助的难度。为此以无线通信方式传输车况信息，包括故障码在内的数据，将成为新一代OBD系统的新增特性。
       
        OBD-III衍生更丰富应用
       
        未来OBD-III的趋势为结合现有的车载GSM/3G和全球卫星定位系统（GPS）平台，打造功能更丰富的汽车联网信息平台（图2）。举例来说，符合OBD-III汽车联网信息平台可让交管中心或者车队管理中心不仅可实现对车辆的行驶规范性进行检测，同时，还可对车况信息进行实时检测，如车辆的排放是否超标等。
       
       
        图2：远程OBD系统
       
        在集成系统中，除有微控制器（MCU）主控端完成原有车载GPS的各种任务外，还包含微控制器向车身OBD接口发送数据申请指令和解析指令回复的功能，同时分析结果，判断是否发送相关警报。服务器端根据相应报警信息，查找对应数据库中的故障码，显示出具体的故障信息。同时，服务器还可对OBD接口采集到的关数据进行相关的应用处理，如进行车辆驾驶习惯的分析、车辆油耗的分析及车辆保养信息的记录与处理。
       
        移远通信将原有的GSM/3G和GPS平台与OBD-II融合以后，不仅可实现GPS平台的各种报警及远程监控，还可实现车况故障实时报警及远程监控。