基于新架构的汽车远程诊断系统的应用

张文杰 洪宇 孙宗姚 金钊 周幸达 张赫 郭宗宾 邹华懿

（1. 中国第一汽车股份有限公司 智能网联开发院，长春130013；2. 汽车振动噪声与安全控制综合技术国家重点实验室，长春130013）

主题词：车与云 SOA架构 远程诊断

1 前言

借鉴SOA（Service Oriented Architecture）架构在IT行业所体现出的优势，部分主机厂开始将其引入到了汽车行业中。

在SOA架构中[1-2]，将所有的功能都定义为独立的服务，服务之间通过交互和协调完成业务的整体逻辑。由于各服务都采用标准化的服务接口，所以在服务的交互过程中，不需要考虑交互双方的内部细节，同时SOA 架构中软件对硬件以及操作系统具有高的独立性，这些特点都将成功地解决由于功能增多而带来整车网络拓扑、整车线束以及各控制器控制策略复杂度增加的问题，同时基于各功能的服务化模式，可进一步优化车辆售后服务模式，可以将车辆功能的部分选择权交到用户手里，进而最大程度地满足用户需求，以此来提高用户的满意度和体验感。

主机厂可以基于SOA架构的优势，建立自己的软硬件平台，整车各控制器的软硬件开发都遵守统一的开发架构及标准，这样可以有效地缩短整车的研发周期（已开发功能可以灵活复用，新开发功能可以多方参与）、降低开发成本。

汽车远程诊断以一种新的思路建立了车辆与云（V2C）之间的通讯[3-5]。一方面，可以将传统的售后诊断仪功能转移到云平台上，以此解决传统诊断仪由于对硬件的依赖而导致使用范围受限的问题，如可以通过远程诊断系统对不同人员进行诊断仪不同功能级别的授权，进而扩大其使用范围，车主也可以获得一定级别的权限，自主进行车辆部分功能的诊断；另一方面，整车厂可以通过远程诊断系统对所有车辆的信息进行实时的监测和管理，同时利用收集到的车辆信息数据做进一步分析，可以用于提升车辆的研发质量。

2 远程诊断系统方案的设计

远程诊断系统的架构如图1 所示，主要包括以下5部分：远程诊断（Remote Diagnosis,RD）请求发起者、远程诊断服务器、远程诊断客户端、远程诊断人机交互以及待诊断部件。

图1 远程诊断系统架构

（1） 远程诊断请求发起者

试验阶段的试验人员、售后阶段的售后维修人员以及车主等相关人员，其都可以根据自身所具有的对应权限使用手机APP或WEB端发起相应远程诊断请求。

（2） 远程诊断服务器

为管理车辆数据与远程诊断客户端信息，在远程诊断发起之后，将验证后的远程诊断请求转化为定义好的数据或脚本，并发送给对应的远程诊断客户端。远程诊断服务器在接收到远程诊断客户端的应答或接收主动上报之后，对数据进行存储以及相应的计算分析，远程诊断服务器的内部主要工作组件及工作流程如图2所示。

图2 远程诊断服务器

远程诊断服务器内部的知识管理模块包含整车所有能够进行体检的系统失效模型，每个系统失效模型都是由组成该系统的关键零部件或所有零部件的失效模型组成，每个零部件失效模型以该零部件对应的特征参数（包括输出信号特征参数，零部件老化特征参数，工作效率特征参数等重要信息）以及故障信息为输入，根据参数的数目、各参数的重要程度以及故障信息等因素而构成，系统失效模型则根据各零部件的相关关系以及重要程度再基于各零部件的失效模型而构成。

（3） 远程诊断客户端

车端某个关键控制单元，负责与远程诊断服务器建立通讯的同时模拟诊断仪功能，将接收到的后台数据或脚本解析成对应的诊断指令发给车内目标控制器，收到该控制器应答之后将报文转化为与服务器定义好的格式发给远程诊断服务器。

（4） 远程诊断人机交互

车内用户辅助操作接口，用于远程诊断任务执行过程中与用户的交互。

（5） 待诊断部件

远程诊断的目标控制器。

3 远程诊断系统的应用

基于SOA 新架构所具有的车辆功能的灵活性以及汽车远程诊断系统连通了车、云之间通讯的优势，提出了为满足客户多样化需求而制定的相关应用，既可以有效地提高用户的满意度和体验感，同时也可以简化整车厂同一车型车系的结构，进而缩减相应车辆管理、生产线工作相关内容，提升整车厂工作效率。

3.1 车辆功能配置服务

基于该应用，用户可以通过手机客户端、车辆娱乐主机屏方式，查看自己车辆的当前硬件，哪些功能是可以新增或关闭的，针对功能的变更，详细变更内容清单、各项费用以及如需加装硬件对应详细信息都会呈现。如无需加装硬件，或已安装需求硬件，则通过在线付费或免费进行预约升级，满足功能升级条件后则自动升级。该应用可以最大程度地满足客户对新功能技术的需求，同时费用的透明化将进一步增加客户对品牌的信赖度。

此应用的制定，可以有效地避免客户因新功能等需求而自行到车辆维修店进行车辆改装的行为。非整车厂授权的店面无法获取车辆的整车架构以及线束布置等情况，私自改动可能会造成非预期的结果，甚至会影响用车安全。

整车厂基于新架构建立自己的软硬件平台，在所有控制器满足统一软硬件架构及开发流程的基础上，针对不同选装功能的支持情况进行控制器配置化管理，进而满足用户存在的不同选装需求的情况。

3.2 车辆体检服务

基于该应用，整车厂以及用户都可以发起车辆的体检服务，不同角色有着不同的体检方案，整车厂可以针对某一批量或某种车型发起集体体检服务，用户则可以对自己授权车辆发起体检。

根据体检内容的不同（可以对零部件、系统或整车进行体检）进而调用远程诊断服务器中不同的服务，该服务通过车、云的通讯将对应运行程序或脚本下载到车辆，车端远程诊断客户端会根据程序或脚本内容进行解析以及执行数据的收集，将收集完成的数据统一回传到远程诊断服务器中，该服务器中的健康分析模块根据此服务类型信息调用知识管理模块中对应的失效模型，基于预设的分析逻辑，最终分析得出服务的体检报告，进而呈现给服务的发起者。

用户根据该服务可以及时了解自己车辆的状态，进而保障自己每一次出行的安全性。整车厂可以根据该服务获取重要数据，进而逐步优化自己的远程诊断系统，保证系统准确性的同时也可针对车辆潜在的问题提前发现进而规避处理。

3.3 车辆快捷服务

基于该应用，用户可以快速获取车辆当前的故障状态以及自主清除车辆故障码。车辆故障码的实时获取以及对应故障描述可以帮助用户实时了解各控制器的状态，根据自身当前所处状态合理安排维修计划，避免因不了解情况而造成的恐慌。

用户也可以基于该应用实时了解车辆保养情况以及各控制器相关信息，提前合理安排车辆的保养计划以及保证车辆所有控制器随时处于最新状态，使得车辆处于最佳工作状态。

服务功能结构如图3所示。

图3 车辆快捷服务功能结构

3.4 车辆在线诊断仪服务

基于该应用，4S店或相关专业人员可以根据不同的授权等级在线进行传统诊断仪相关功能的操作。操作人员需要向整车厂申请对应在线诊断仪服务需求的授权，获取权限后可以通过移动终端设备下载对应应用进行相关诊断仪功能操作。

在线诊断仪服务的实施，将传统的故障或问题车辆需要开往或被拖运到售后维修店进行维修的方式转变为售后维修人员或专业人员主动到故障或问题车辆所在位置进行维修。服务方式的转变，将大大提升用户的满意度和体验感。

4 总结

近年来，随着汽车电子化程度的逐渐加大，在满足用户多样化需求的同时，整车线束以及整车网络架构也在逐渐复杂化。在当前以“安全”为背景的社会主题下，如何在保证满足用户多样化需求以及服务的前提下，有效地降低车辆故障发生的概率以及缩短车辆研发周期变得尤为重要。

（1）汽车行业SOA 新架构的引入，可以有效地解决因车辆功能增多而使得整车网络架构、整车线束复杂化的问题，优化整车架构，降低车辆故障发生率；同时主机厂可以基于SOA架构独立性的优势，建立自己的软硬件平台，整车各控制器的软硬件开发在遵守统一的开发架构及标准下，可以有效地缩短整车的研发周期，降低开发成本。

（2）汽车远程诊断系统实现了车辆与云之间的通讯，为整车厂研发提供了一个新的平台，基于此平台开发了面向整车厂或用户的一系列相关应用，以此实现整车厂的闭环式研发以及新的售后服务模式，同时也最大程度的满足了用户的多样化需求，在保证用户满意度以及体验感的前提下也提高了用户的行车安全。

（3）基于远程诊断系统所具备的车辆数据获取的便利性、灵活性，在车辆数据逐步积累的前提下，结合大数据分析技术的快速发展，未来针对远程诊断与大数据技术相结合方向的研究，将会是必然的趋势，也定当在车辆研发的数据闭环方面以及相关新领域，如车辆故障预测等方面表现出可观的优势。