基于4G智能手机的汽车远程故障诊断系统

贾宝新，刘晨曦，华子雯，付文凯，王宏健

（内蒙古大学 交通学院，内蒙古 呼和浩特 010021）

基于4G智能手机的汽车远程故障诊断系统

贾宝新，刘晨曦，华子雯，付文凯，王宏健

（内蒙古大学 交通学院，内蒙古 呼和浩特 010021）

智能手机与物联网的高速发展，使汽车远程故障诊断迈入智能化时代，通过4G智能手机与汽车联网实现远程故障诊断成为可能。建立汽车远程故障诊断后台服务中心，通过通信装置与4G智能手机客户端数据传输，为在途汽车提供远程智能诊断服务。

智能手机；4G网络；汽车远程故障诊断

汽车长途行驶越来越普遍，对在途车辆进行监控和诊断，是保证安全运行的重要保障，随着2015年3月李克强总理提出“互联网+”行动计划，推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代产业结合，基于大数据和云计算，移动4G智能手机互联网与汽车联网为在途汽车提供远程故障诊断服务是一项崭新的课题，成为产业界和学术界研究的一个热点问题。汽车电子设备越来越多，普通人进行汽车诊断变得越来越困难，汽车故障诊断手持设备携带不方便，借助于专家系统提供专业诊断服务和指导，也是汽车使用者的心声。

1 4G智能手机设计

4G智能手机需能读取和清除汽车故障代码、读取和识别汽车数据流等，才能对远程车辆进行故障检测和诊断；4G智能手机配置高性能高存储量的SD卡以便存储汽车故障诊断记录，了解汽车运行工况；具备远程数据交互能力，读取的数据流传输给后台专家系统，接收专家给予的诊断维修建议和指导，节约成本；用户根据接收到的诊断维修建议排除故障，缩短维修时间，提高智能诊断水平，减少资源消耗。

具体流程为：汽车驾驶员对汽车进行基本故障识别，通过4G智能手机与车联网，读取故障数据流，借助移动互联网上传故障数据代码，请求获得汽车远程故障诊断服务；汽车故障诊断专家负责后台系统的管理和维护，接收故障数据，提供远程辅助服务，将故障排除建议通过移动互联网发送至4G智能手机用户，指导和帮助驾驶员诊断本地汽车。

基于以上功能和流程分析，4G智能手机客户端需与车载网络标准OBD接口连接，系统通用性与通信协议要设置为兼容和通用，4G智能手机客户端的软件与硬件平台需友好、稳定，采集CAN数据，其收集的数据质量直接影响到远程诊断的结果，作为通信桥梁，既要便于驾驶员操作，减少专业化，又要将收集到的数据全面完整地传输至后台诊断服务中心，承担业务逻辑任务，以便获得及时、准确的维修指导帮助。目前，可以使用技术比较成熟的蓝牙无线通信方式，解决与车载网络通信问题，4G智能手机蓝牙模块与诊断通信装置蓝牙模块无线连接，网关GPRS支持节点连接4G网络和互联网，基于TCP/IP协议，实现车联网和汽车远程故障诊断中心信息交互。

2 汽车远程故障诊断系统构架设计

汽车远程故障诊断系统服务器界面如图1所示，推行远程故障诊断对提供汽车行车安全，减少维护成本和运行成本十分有益。对汽车故障的及早预防可避免严重故障的发生，减少交通事故，保障社会安全；汽车制造厂通过大数据系统找出汽车故障发生规律和种类，找出本厂汽车设计制造缺陷，对改进汽车保修系统有非常重要的意义。

图1 PC远程故障诊断服务中心

汽车远程故障诊断系统最重要的功能是进行远程维护与诊断，提供远程帮助与救援，无需开车到汽修厂。图2为汽车远程故障诊断系统结构图，使用对象是在途汽车或在库汽车，重点是接收到完整的汽车传感器数据和全面的汽车故障代码，后台专家诊断系统提供简单易懂的维修技巧与指导，无需修理厂维修工的参与便可独立操作完成。服务器中设有容量足够大的数据库，借助于大数据技术，存储汽车的相关信息，例如车辆维修历史记录等。故障诊断服务器具有强大的数据处理能力，数据库中存储了数据流代码所代表的故障及特征描述、解决办法，计算机能初步评价汽车的技术状况，并将此诊断结果反馈给诊断专家，专家利用自己丰富的经验，再次判断故障情况，将最终的诊断情况发送给4G智能手机用户，并提供给用户维修建议。如果汽车存在故障，向用户发出蜂鸣声，提出报警；若是严重的汽车故障，蜂鸣声会更大，提示驾驶员必须到附近维修厂维修方能继续使用。汽车电子控制单元ECU也可通过4G智能手机向汽车远程故障诊断服务器申请下载诊断算法，进行复杂的诊断工作；也可以请求道路救援部门抢救受伤者或财务，请求维修厂排除故障等。

图2 汽车远程故障诊断系统结构图

汽车远程故障诊断系统的组成与功能有：①智能汽车：ECU能够通过蓝牙模块向4G智能手机发送传感器数据和故障代码，将这些数据再由移动互联网远程发送至诊断与维护中心，接收维护有关的信息等，ECU能够下载数据和更新软件。②实时的故障诊断与维护模块：能够提供汽车跟远程故障诊断服务中心与其他模块之间的人机接口。③汽车远程故障诊断中心：服务器有庞大的数据存储功能，其技术专家可以操控科学的远程故障诊断程序，为用户提供服务。④数据通讯链路：智能汽车与4G智能手机之间，智能手机与汽车远程故障诊断中心之间，以及诊断专家与驾驶员之间的语音通讯链路。汽车制造厂、汽车修理厂与美容中心、道路紧急救援中心等也需与汽车远程故障诊断中心连接。汽车远程故障诊断中心通过间接地4G智能手机通讯链路接通汽车的电子控制单元ECU，获取汽车的运行技术参数和故障代码，经分析处理后，判断故障类型和程度，告知驾驶员，提供必要的维护方式与服务，指导其修理。

汽车远程故障诊断系统有汽车协议转换单元、智能驾驶员接口单元、修复与援救单元、无线通讯单元、先进诊断单元和智能维护单元等许多软件模块。等待故障诊断的汽车通过双向天线通讯模块与汽车远程故障诊断中心服务器连接，技术专家可时时远程监控传感器，控制先进的故障诊断与维护模块。汽车内故障诊断和维护模块随时处于待机状态，实时与远程故障诊断中心通讯，传输各个传感器数据和诊断代码。汽车远程故障诊断与维护中心还可以从汽车制造厂数据中心、汽车修理与维护中心等获得信息。汽车制造厂的数据可用来帮助诊断与分析故障，汽车远程故障诊断中心也可以提供为车主预约维修时间等辅助功能。

3 结语

由于汽车结构复杂和先进的电子技术的使用，汽车故障繁杂且诊断难度大，汽车远程行驶越来越普及，在互联网+的大背景下，汽车远程故障诊断的研究具有非常重要的实践意义。文章提出了4G智能手机与汽车远程故障诊断系统设计方案，包括系统工作原理、模块组成、结构设计、相关通信协议、诊断方法和应用场景，就系统功能和实现过程进行了研究，为汽车故障诊断提供了新思路，为相关领域的远程故障诊断提供了有益的参考。

［1］张宏.基于模糊理论的汽车远程故障诊断［J］.汽车工程师，2014，（5）：50-52.

［2］张宏.基于3G的汽车远程故障诊断系统分析［J］.赤峰学院学报（自然科学版），2013，29（10）：116-117.

［3］颜伏伍，曹恺，胡杰，等.基于智能手机的汽车远程故障诊断系统［J］.华中科技大学学报（自然科学版），2012，40（11）：125-128.

［4］黄超.面向车联网的电控发动机故障诊断本体的应用研究［D］.广州：广东工业大学，2014.

［5］耿连才.汽车远程监测与故障诊断系统研究与测试［D］.长春：吉林大学，2014.

Automobile Remote Trouble Diagnosis Technique Based on 4G Smart Phone

JIA Bao-xin，LIU Chen-xi，HUA Zi-wen，FU Wen-kai，WANG Hong-jian
（Transportation Institute of Inner Mongolia University，Hohhot，Inner Mogolia 010021，China）

With the rapid development of the smart phone and the Internet of things，the remote fault diagnosis of automobile has entered the era of intelligence it is possible to realize the remote fault diagnosis by the 4G smart phone and the automobile network.The paper established Remote fault diagnosis service center，which data transmission by the communication device and 4G smart phone client that will provide remote intelligent diagnostic service.

smart phone；the network of 4G；remote fault diagnosis of automobile

U472.9

A

2095-980X（2017）02-0024-02

2017-02-07

贾宝新（1996-），男，山东邹城人，主要研究方向：汽车故障诊断。