CN102213962A

CN102213962A - 基于OSGi的远程实时汽车诊断系统

Info

Publication number: CN102213962A
Application number: CN2010101448017A
Authority: CN
Inventors: 陈闻杰; 张琦
Original assignee: East China Normal University; Intel Asia Pacific R&D Ltd
Current assignee: East China Normal University; Intel Asia Pacific R&D Ltd
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2011-10-12

Abstract

本发明提供一种基于OSGi的远程实时汽车诊断系统，其包括车载系统和服务站系统，所述车载系统包括各种车载传感器、传感器总线，所述服务站系统包括一个运行有诊断程序的计算机系统，其特征在于，所述车载系统还包括车载平台，所述车载系统及服务站系统还包括能相互进行通信的无线通信模块，所述车载平台是一个运行车载程序的嵌入式计算机系统，其通过传感器总线读取相关传感器数据并进行处理，还能够通过所述无线通信模块向所述服务站系统发送并接收相关信息。本发明可以实现对车辆的无线远程诊断，便于及时发现故障隐患，也避免非必要的过量的往返于服务维修保养点，车辆出现故障可以立即进行诊断，并提供维修建议。

Description

基于OSGi的远程实时汽车诊断系统

技术领域

本发明涉及汽车电子领域，尤其是汽车电子诊断系统，具体地，涉及一种基于OSGi(开放服务网关)的远程实时汽车诊断系统。

背景技术

2009年我国汽车产销量首次突破1000万辆，居于世界第三。汽车产业的蓬勃发展带动了相关一系列产业的发展。但随之而来的是，汽车司机从专业化向普及化发展，而普通司机无法了解汽车保养、汽车故障诊断以及汽车维修等所需要了解的各种专业知识，如何对私家车进行保养、故障诊断及维修成了每一车主所要面临的重要问题。

一般情况下，车主需要定期将汽车开到4S服务店、维修保养中心等机构(以下称为服务商)，进行日常的保养、维护和诊断。服务商通过专用电脑读取车内传感器相关数据，得出诊断结论，提供维修保养建议。这种模式可能导致两个方面的问题：一方面，车主没有及时将汽车开到服务商处进行例行保养，容易造成隐患没有及时发现；另一方面，车主将汽车开到服务商处后发现无必要，造成时间和金钱的浪费。

当然现在市场上也有一些小型的车载诊断系统(OBD，On-Board Diagnostics)，通过上述OBD故障检测仪通过相关的连接器链接到车辆的相关接口，读取相应的信息。OBD通用故障诊断仪与车辆之间的通信系统可以使用的通信协议有ISO 9141，SAE J185041，6Kb/s PWM(脉宽调制)，SAE J1850 10，4Kb/s VPW(可变脉宽)，ISO 14230(KW 2000)，ISO 15765-4(CAN)，SAE J1939-73(CAN)，为了实现兼容性，故障诊断仪必须配备所有接口。

现有的这些诊断系统的问题主要包括：兼容性不好，尽管车载诊断方面也定义了一系列的规范，但是，各厂家仍有很强的独立性，故障诊断接口有多种协议，兼容性较差。车载端功能过于简单，现有的汽车诊断系统中，车载设备负责收集车载传感器上的信息，而故障诊断方面的运算主要有服务商的外部电脑来完成。系统可升级性差，车载诊断器为固定设备，无法简单经济地进行升级。缺乏存储系统，车辆运行的历史数据无法长期保存。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于OSGi的远程实时汽车诊断系统，其通过远程服务的形式来实现汽车故障诊断以及提供维修保养建议。

根据本发明的一个方面，提供一种基于OSGi的远程实时汽车诊断系统，其包括车载系统和服务站系统，所述车载系统包括各种车载传感器、传感器总线，所述服务站系统包括一个运行有诊断程序的计算机系统，其特征在于，所述车载系统还包括车载平台，所述车载系统及服务站系统还包括能相互进行通信的无线通信模块，所述车载平台是一个运行车载程序的嵌入式计算机系统，其通过传感器总线读取相关传感器数据并进行处理，还能够通过所述无线通信模块向所述服务站系统发送并接收相关信息。

本发明通过提供一种远程实时汽车诊断系统可以实现对车辆的无线远程诊断，便于及时发现故障隐患，也避免非必要的过量的往返于服务维修保养点。车辆出现故障可以立即进行诊断，并提供维修建议。

进一步地，所述车载平台为基于OSGi架构的采用Java虚拟机的网络连接和控制中心，其设置有如下两个部分：

-本地输出子系统，其根据车载程序获取数据获取子系统中的车辆相应传感器数据信息以及所述服务站系统提供的诊断结果及维修建议数据信息，并对相应数据信息进行处理，通过车辆硬件向驾驶员输出相关信息；以及

-数据获取子系统，其根据所述本地输出子系统及所述服务站系统的指令通过传感器CAN总线读取车内传感器数据并向所述服务站系统及所述本地输出子系统提供相应的传感器数据；

在所述服务站系统设置有远程服务子系统，其通过无线通信模块向所述车载系统输出查询指令来获取所述数据获取子系统中的数据信息，根据该获取的数据信息以及所述服务站系统的车辆历史信息来运行诊断程序得出诊断结果及维护建议数据信息，并向所述车载系统输出得出的诊断结果及维修建议数据信息。

进一步地，所述服务站系统还向所述车载系统提供新的可用车载程序信息，并能够对所述车载平台的车载程序进行安装、卸载及升级。

由于本发明远程实时汽车诊断系统基于的是OSGi平台，其提供的服务内容可以动态升级，可以方便的实现车辆的车载系统的远程安装，卸载和升级。

进一步地，所述车载系统还包括定位导航模块，其能够将车辆定位信息提供给所述服务站系统，还能够将维修服务站信息提供给车载系统。

进一步地，所述远程车辆诊断系统还包括如下定位模块：

-GPS定位模块；或者

-北斗定位模块。

由于本发明提供的远程车辆诊断系统带有定位模块，即使车辆在野外出现故障也可以进行诊断，并可以报警或派遣维修车向车辆提供现场紧急维修服务。

优选地，所述服务站系统还包括服务站数据库，其能够储存所述数据获取子系统中的本地数据信息、所述服务站系统提供的诊断结果及维修建议的数据信息及出厂原始信息，并在所述诊断程序运行时提供所需的数据信息。

优选地，所述车载系统还包括车载数据库，其能够储存所述车载系统提供的车辆数据信息、所述服务站系统的诊断结果与维修建议的数据信息及出厂原始信息，并在所述车载程序运行时提供所需的数据信息。

进一步地，所述传感器总线采用地是CAN总线。

进一步地，所述通信模块接入的网络是无线网络或3G网络。

由于本发明提供的远程车辆诊断系统使用了高带宽的3G无线服务来传输数据，一方面保证了数据的实时性，另一方面，也可以实现将车辆的运行数据远程传输至服务器以便长期保存，并作为历史数据的一部分。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本发明的一个具体实施方式的，所述基于OSGi的远程车辆诊断系统的示意框图；以及

图2示出本发明远程车辆诊断系统安装的软件模块及工作方式示意框图。

具体实施方式

图1示出了本发明提供的一种基于OSGi的远程车辆诊断系统的示意框图。如图所示，所述远程实时汽车诊断系统包括车载系统和服务商部分，所述车载系统至少包括传感器总线、车载平台以及通信模块，其安装在车辆上作为本发明远程车辆诊断系统的车载服务端，实现车辆信息收集、信息本地处理、与所述服务商系统通信以及对服务商系统传输的信息处理的功能。所述服务商系统至少包括计算机系统以及通信模块，其可以设置在服务商公司或服务站作为本发明远程车辆诊断系统的远程服务端，实现远程车辆数据接收及储存、车辆状况诊断及信息反馈、最新版本软件模块(bundle)的信息发布及控制服务。

具体地，所述传感器总线连接所述各种车载传感器并能够传输传感器数据。本领域技术人员理解，汽车上的部件繁多，为了安全舒适的驾驶，需要很多传感器记录各种部件的状态、汽车的行驶状态以及驾驶员的操作动作。这些传感器数据信息例如可以是车速、发动机转速、油量、油压、水温、电压、制动气压等的数值信息(需要采样输入)；刹车灯、倒车灯、转向灯、示宽灯、远光灯、近光灯、仪表灯、雾灯等的亮灭状态信息(开关量状态)；车内报警器信息，其包括机油滤清器堵塞、空气滤清器堵塞、燃油滤清器积水、冷却水水位过低、冷却水水温过高、机油压力过低、轮胎压力过高、轮胎压力过低、制动气压过低、车门未锁、后备厢未锁、发动机停止、发动机启动、发动机预热、正在巡航行驶、刹车片磨损、手刹、安全门、缓速器、充电指示、排气制动等信息(根据车辆需要增减)；车灯控制开关监控信息，用于控制车灯亮灭，如远光灯开关，近光灯开关，前雾灯开关、后雾灯开关、示宽灯开关、左转向灯开关、右转向灯开关、刹车灯开关、倒车灯开关、紧急信号灯开关，乘客门开关；内部传感器数据信息，比如温度传感器，车辆发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度、催化温度；压力传感器数据信息，比如气缸压力，大气压、涡轮发动机升压比、气缸内压、油压；流量传感器数据信息，比如发动机空气流量、燃料流量等；位置和转速传感器数据信息，如检测曲轴转角，发动机转速、节气门开度，车速等；气体浓度传感器数据信息，如车体内气体，排放废气；底盘控制用传感器数据信息，如用于变速器控制系统、悬架控制系统、动力转向系统、制动防抱死系统等底盘控制系统中的传感器的数据信息。由于现有技术中为了保证车辆了安全性以及提高车辆的可操作性，往往设置了上述各种传感器，故此为了收集上述车辆已有的传感器及未来需要增加的其他传感器的数据信息就需要设置传感器总线。优选地，所述传感器总线采用地是CAN(Controller Area Network，控制器局部网)总线，其是为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其高性能、高可靠性、实时性等优点现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。在本发明中，所述CAN总线采用的是现有汽车上用的总线标准，可以参照现有技术进行，在此不予赘述。

具体地，所述车载平台是一个嵌入式计算机系统，其能够运行相关的车载程序，所述车载程序通过所述传感器总线读入各种车辆传感器信息数据并进行处理，再将处理后的数据通过通信模块传输给所述服务商系统。进一步地，所述车载平台是基于OSGi架构采用Java虚拟处理机的网络连接和控制中心，其包括数据获取子系统及本地输出子系统。所述数据获取子系统通过传感器总线读取车内传感器数据，并向本地输出子系统提供数据服务；所述本地输出子系统根据需要向所述车载平台的视频装置或音频装置输出相关的视频或音频信息。

进一步地，所述车载平台还包括本地控制台，能够在本地输出相应的数据信息。具体地，所述本地控制台在所述车载平台从所述传感器总线获取车辆的各种传感器的数据信息，并通过所述车载程序分析处理之后将所述处理信息输出给驾驶员。进一步地，所述本地控制台也能够将所述服务商系统传输而来的信息输出给驾驶员。具体地，所述本地控制台可以通过音频输出装置例如音箱来向驾驶员播报上述信息，也可以通过指示灯或者视频输出装置例如显示器来向驾驶员显示上述信息。本地控制台属于车载嵌入式系统，例如可以采用基于Intel Atom架构的处理器。主要输入所述CAN传感器总线输入的各种传感器信息。

传感器以及CAN总线已经存在于现有中高级汽车上。本专利的特点在于收集这些信息供远程诊断服务中心使用。当然，在本地也可以实现显示与保存部分信息。

进一步地，所述车载平台是基于OSGi架构的嵌入式计算机系统，其采用Java虚拟处理机，因此所述服务商系统能够实现对所属车载平台远程安装、卸载及更新软件模块，即所述服务商系统提供的服务内容可以动态升级，能够方便地实现所述车载系统的远程安装、卸载及升级。本领域技术人员理解，所述OSGi是一个开放的基于Java的服务网关标准。在该开放平台上，对所有的服务均可以方便的管理而无须中断服务本身，从而保证了车辆运行的安全性和稳定性。所述远程实时汽车诊断系统通过OSGi架构的车载平台，实时获取或按需获取传感器侦测到的信息，并通过无线接口(3G)发送回服务商的测试系统进行分析，得出诊断结论和维修建议，并且通过OSGi架构还可以实现功能的简便升级。

下面详细叙述实现车载平台的OSGi构架的设置：

(一)OSGi车载程序的设置与安装。在车载系统交付使用前，车载系统安装有OSGi平台，以及常用的汽车诊断常用的OSGi软件模块。在维护或升级上，由服务机构注册相应的新软件模块bundle(软件模块)，可以在OSGi平台上经由远程下载的方式予以自动安装和升级。同时，更丰富的服务功能可以通过有使用周期的软件服务来实现，例如可以根据车主与服务商达成的协议，在用户购买的使用期内可以使用上述预先安装的或自动升级的软件模块，而在付费期截止后，所述软件模块能够自动卸载或者仅能够本地运行不再通过服务商系统提供服务。

(二)数据获取子系统。所述数据获取子系统例如可以是一数据服务器，其能够通过传感器总线读取车内传感器数据。具体地，所述数据获取子系统根据车载平台或根据服务商系统的上层指令读取所述传感器信息。

(三)本地输出子系统。本地输出子系统例如可以是一数据客户端，其可以根据诊断程序的需要以及本机的硬件性能决定通过本地控制台向驾驶员显示一些重要的传感器数据信息，比如当前车速以及配合本路的限速信息提示是否已经超速等信息-路面限速信息可以根据服务商提供的可更新的地图信息及由卫星定位系统确定的本车所在路段确定；还可以显示诊断程序或服务商系统对车辆整体状况的诊断信息及维修建议，例如车辆当前的状况以及在车辆故障时提示驾驶员正确的驾驶建议或者维修建议。

进一步地，所述远程车辆诊断系统还包括定位模块。所述定位模块设置在车辆上，优选地，采用GPS定位模块或者北斗定位模块。本领域技术人员理解，所述定位模块在车辆野外等不方便地区出现故障时，可以自动定位车辆位置并发送给所述服务商系统，所述服务商系统在收到所述定位模块的车辆定位信息后，根据情况可以派遣维修车或救援车进行紧急现场维修救助或者向有关交通部门进行报警。

所述车载系统的通信模块通过连接无线网络将所述车载平台处理的数据传输给所述服务商系统。具体地，所述通信模块接入的网络是无线网络，例如是GPRS网络或3G网络。为了保证汽车能随时随地与服务站联系，优选地采用移动运营商的3G无线宽带网络接入互联网，并通过安全机制限定只有经授权的服务商系统的服务站才能访问所述车载系统。

所述服务商系统的计算机系统，其用于运行相关的汽车诊断程序实现，并能够向所述车载平台提供新版本的软件模块的信息，并通过对车载平台安装、卸载及升级所述软件模块来实现对车载系统使用周期的管理。在多数情况下，所述计算机系统是一普通的计算机系统，而对于规模较大的服务商的服务站，所述服务商系统的计算机系统优选地是服务器。在所述服务站系统设置有远程服务子系统，其通过无线通信模块向所述车载系统输出查询指令来获取所述数据获取子系统中的数据信息，根据该获取的数据信息以及所述服务站系统的车辆历史信息来运行诊断程序得出诊断结果及维护建议数据信息，并向所述车载系统输出得出的诊断结果及维修建议数据信息。

进一步地，所述服务站系统还包括服务站数据库，其能够储存所述数据获取子系统中的本地数据信息、所述服务站系统提供的诊断结果及维修建议的数据信息及出厂原始信息，并在所述诊断程序运行时提供所需的数据信息。同样地，所述车载系统还包括车载数据库，其能够储存所述车载系统提供的车辆数据信息、所述服务站系统的诊断结果与维修建议的数据信息及出厂原始信息，并在所述车载程序运行时提供所需的数据信息。具体地，上述数据库可与设置在相应计算机系统的硬盘中，也可以采用另行设置数据服务器的方式进行。

本领域技术人员理解，所述服务商系统是一个远程服务系统或服务器(计算机系统)，其提供完备的诊断程序，其可以利用通信模块通过无线通信方式向车载系统发出读取信息的指令以获取相关数据。例如，所述服务商系统通过向车载系统发送查询命令来从车载系统反馈车辆数据信息；或者所述车载系统定时向所述服务商系统传输车辆数据信息。所述服务商系统根据这些数据，以及本地的厂方数据库，进行判别，诊断故障类型，作出维护建议。如果不需要维护，则可以免除车主往返于服务商维修点。对于在野外等不方便地区出现故障，可以给出紧急维修建议。

所述服务商系统的通信模块，其通过连接无线网络接收所述车载系统的通信模块传输的数据。具体地，所述服务商系统利用通信模块通过无线网络连接所述车载平台的数据获取子系统并读取相关数据来获得诊断所需信息，并通过本地输出子系统输出诊断结果从而将诊断结果反馈给所述车载平台。

图2示出本发明远程车辆诊断系统安装的软件模块及工作方式示意框图。在本实施例中，从软件模块的角度分析了图1所示远程车辆诊断系统的架构及工作方式。在所述车载系统在车辆的计算机系统中运行，主要有三个软件模块：底层驱动部分模块、数据服务单元模块以及本地用户接口模块。其中所述车载程序中主要完成对数据封装及传送，其中，所述底层驱动部分模块完成对传感器的数据请求转换成CAN总线命令，所述数据服务单元模块完成通过OSGi接口将数据输送到远端。而所述服务商系统在汽车服务商处的远程服务器中运行，远程软件模块包括数据处理程序模块、诊断程序模块、远程管理模块以及远程用户接口模块，另外还包括存储厂家数据和历史数据的存储系统，例如采用硬盘。

具体地，所述底层驱动部分模块通过将访问传感器数据的原语化来实现对传感器读写操作。所述数据服务单元模块则负责将上层的应用需求转换成对底层的访问操作并具体执行。所述数据服务单元模块为上层本地用户接口以及远程的数据处理程序提供服务。其中，所述数据服务单元与本地用户接口之间，所述数据服务单元与数据处理程序之间都采用OSGi的统一接口方式。所述本地用户接口模块根据车载用户(如驾驶员)的请求或预先设置来显示车辆当前的状态参数，例如当前的车速、各车灯状态、发动机转速、油耗等各种传感器的直接参数或间接参数。

所述数据处理程序模块负责与数据服务单元模块通信获取有效数据，并负责下层数据库的读写。所述诊断程序模块根据当前车辆状态参数、历史数据以及厂家数据综合分析得出诊断结论和建议。所述远程用户接口模块为远程用户界面，连接后能够显示被监控车辆的一些状态，还可以启动诊断程序以及向下层发起数据请求。所述远程管理模块负责将OSGi架构的新bundle(软件模块)登记与发布。

从车载系统的角度看，数据分为自动数据和被动数据。自动数据是所述数据服务单元模块以指定期(周期可以人为进行设定)主动向上层软件模块以及远程系统发送当前部分传感器的状态信息(如速度，油量等)。所述自动数据的范围可以由用户进行设定。所述被动数据是指由远程诊断数据发起请求，先后按诊断程序模块、数据处理程序模块、数据服务单元模块、底层驱动部分模块的路线查询传感器的状态信息，并沿反向路线逐级返回，使得诊断程序能够获取所需信息的数据信息，例如气缸内压，曲轴转角等传感器信息。

下面进一步介绍本发明软件模块工作方式：当需要将数据在本地(即车载系统)显示与保存时，传感器数据先后通过底层驱动部分模块、数据服务单元模块、本地用户接口模块进行处理，就可以在车载终端直接显示设定的车辆状态，例如速度、发动机转速、油温、车灯状态、刹车制动装置状态、转向装置状态、行驶路线(GPS坐标)等，也可以保存在本地缓存中以用来在网络不通时暂时存放数据。当需要将数据在远程(即服务站系统)显示与保存时，传感器数据先后通过底层驱动部分模块、数据服务单元模块、数据处理程序模块、诊断程序模块、远程用户接口进行处理，就可以在远程终端显示相关数据。当需要根据传感器数据运行诊断程序进行诊断时，传感器数据先后通过远程用户接口模块、诊断程序模块、数据处理程序模块、数据服务单元模块、底层驱动部分模块、数据服务单元模块、数据处理程序模块、诊断程序模块、远程用户接口进行处理，就能够实现远程发出数据请求并传送到远程进行显示。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种基于OSGi的远程实时汽车诊断系统，其包括车载系统和服务站系统；所述车载系统包括各种车载传感器、传感器总线；所述服务站系统包括一个运行有诊断程序的计算机系统；其特征在于：所述车载系统还包括车载平台，所述车载系统及服务站系统还包括能相互进行通信的无线通信模块；所述车载平台是一个运行车载程序的嵌入式计算机系统，其通过传感器总线读取相关传感器数据并进行处理，还能够通过所述无线通信模块向所述服务站系统发送并接收相关信息。

2.根据权利要求1所述的远程实时汽车诊断系统，其特征在于，所述车载平台为基于OSGi架构的采用Java虚拟机的网络连接和控制中心，其设置有如下两个部分：

-数据获取子系统，其根据所述本地输出子系统及所述服务站系统的指令通过传感器总线读取车内传感器数据并向所述服务站系统及所述本地输出子系统提供相应的传感器数据；

在所述服务站系统设置有远程服务子系统，其通过无线通信模块向所述车载系统输出查询指令来获取所述数据获取子系统中的数据信息，根据该获取的数据信息以及所述服务站系统的该车辆的历史信息以及厂家提供的原始数据来运行诊断程序得出诊断结果及维护建议数据信息，并向所述车载系统输出得出的诊断结果及维修建议数据信息。

3.根据权利要求1或2所述的远程实时汽车诊断系统，其特征在于，所述服务站系统还向所述车载系统提供基于OSGi架构的新的可用车载程序信息，并能够对所述车载平台的车载程序进行安装、卸载及升级。

4.根据权利要求1或2所述的远程实时汽车诊断系统，其特征在于，所述车载系统还包括定位导航模块，其能够将车辆定位信息提供给所述服务站系统，还能够将维修服务站信息提供给车载系统。

5.根据权利要求4所述的远程实时汽车诊断系统，其特征在于，所述远程车辆诊断系统还包括如下定位导航模块：

-GPS定位导航模块；或者

-北斗定位导航模块。

6.根据权利要求1或2所述的远程实时汽车诊断系统，其特征在于，所述服务站系统还包括服务站数据库，其能够储存所述数据获取子系统中的本地数据信息、所述服务站系统提供的诊断结果及维修建议的数据信息及出厂原始信息，并在所述诊断程序运行时提供所需的数据信息。

7.根据权利要求1或2所述的远程实时汽车诊断系统，其特征在于，所述车载系统还包括车载数据库，其能够储存所述车载系统提供的车辆数据信息、所述服务站系统的诊断结果与维修建议的数据信息及出厂原始信息，并在所述车载程序运行时提供所需的数据信息。

8.根据权利要求1或2所述的远程实时汽车诊断系统，其特征在于，所述传感器总线采用的是CAN总线。

9.根据权利要求1或2所述的远程实时汽车诊断系统，其特征在于，所述通信模块接入的网络是无线网络或3G网络。