CN103472814A - 用于监测车辆故障的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于监测车辆的方法和系统。在一个实施例中，该方法包括但不限于从车辆通信总线接收传输数据。该方法还包括但不限于利用处理器从传输数据识别网络模体。该方法进一步包括但不限于基于网络模体检测车辆的构件的模式。

Description

用于监测车辆故障的方法和系统
技术领域
本发明总体涉及诊断车辆的方法和系统，更具体而言，涉及使用网络模体（net-motifs）诊断车辆中的故障的方法和系统。
背景技术
车辆技师工具连接到车辆的通信系统以监测和获取来自车辆的数据。技师工具最常用于帮助技师诊断车辆的问题。例如，通过技师工具可以从车辆的通信系统获取诊断问题代码。由于车辆构造的很大不同，技师必须遵循服务诊断树以获取代码并且确定故障。这种方法可能是费时和容易产生错误的。此外，可能难以识别硬件、软件和通信链路中的间歇性的故障，因为它们不总是由一种代码表示。
因此，希望提供用于监测车辆和检测车辆中的故障的改进的方法和系统。另外，本发明的其它所期望的特征和特性将从结合附图以及前述技术领域和背景技术的下述详细说明和权利要求变得清楚。
发明内容
提供一种用于监测车辆的方法和系统。在一个实施例中，该方法包括但不限于从车辆通信总线接收传输数据。该方法还包括但不限于利用处理器从传输数据识别网络模体。该方法进一步包括但不限于基于网络模体检测车辆的构件的模式。
在另一个实施例中，提供一种用于监测车辆的系统。该系统包括但不限于从车辆通信总线接收传输数据的第一模块。该系统还包括但不限于从传输数据识别网络模体的第二模块。该系统进一步包括但不限于基于网络模体检测车辆的构件的模式的第三模块。
此外，本发明还涉及以下技术方案。
1. 一种监测车辆的方法，包括：
从车辆通信总线接收传输数据；
利用处理器从所述传输数据识别网络模体；以及
基于所述网络模体检测车辆的构件的模式。
2. 如技术方案1所述的方法，还包括基于所述传输数据来构建消息网络，并且其中，识别所述网络模体基于所述消息网络。
3. 如技术方案1所述的方法，还包括基于所述网络模体来计算模体分布向量，并且其中，检测模式基于所述模体分布向量。
4. 如技术方案3所述的方法，还包括将所述模体分布向量与预先确定的模体分布向量进行比较，并且其中，检测模式基于所述比较。
5. 如技术方案4所述的方法，其中，所述预先确定的模体分布向量代表正常操作模式和故障操作模式中的至少一个。
6. 如技术方案1所述的方法，其中，检测模式还包括检测故障模式和正常模式中的至少一个。
7. 如技术方案6所述的方法，其中，检测模式还包括检测车辆的软件或硬件的模式。
8. 如技术方案7所述的方法，还包括基于所述车辆的拓扑数据而将所述模式与所述车辆的特定软件或特定硬件相关联。
9. 一种监测车辆的系统，包括：
从车辆通信总线接收传输数据的第一模块；
从所述传输数据识别网络模体的第二模块；以及
基于所述网络模体检测车辆的构件的模式的第三模块。
10. 如技术方案9所述的系统，还包括基于所述传输数据来构建消息网络的第四模块，并且其中，所述第二模块基于所述消息网络识别所述网络模体。
11. 如技术方案9所述的系统，还包括基于所述网络模体来计算模体分布向量的第五模块，并且其中，所述第三模块基于所述模体分布向量检测所述模式。
12. 如技术方案11所述的系统，其中，所述第三模块将所述模体分布向量与预先确定的模体分布向量进行比较，并且基于所述比较检测所述模式。
13. 如技术方案12所述的系统，其中，所述预先确定的模体分布向量代表正常操作模式和故障操作模式中的至少一个。
14. 如技术方案9所述的系统，其中，所述第三模块通过检测故障模式和正常模式中的至少一个来检测所述模式。
15. 如技术方案14所述的系统，其中，所述第三模块通过检测所述车辆的软件或硬件的模式来检测所述模式。
16. 如技术方案15所述的系统，其中，所述第三模块基于所述车辆的拓扑数据而将所述模式与所述车辆的特定软件或特定硬件相关联。
17. 如技术方案9所述的系统，其中，所述第一模块、第二模块、和第三模块位于所述车辆上。
18. 如技术方案9所述的系统，还包括计算装置，并且其中，所述第一模块、第二模块、和第三模块位于所述计算装置上。
附图说明
在下文中将结合附图描述本发明，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且：
图1和图2是说明根据示例性实施例的车辆监测系统的功能框图；
图3是数据流程图，其说明了根据示例性实施例的车辆监测系统的监测模块；
图4-6是图解，其说明了根据示例性实施例的示例性消息网络以及由监测模块产生的网络模体；以及
图7是流程图，其说明了根据示例性实施例的可以由车辆监测系统执行的监测方法。
具体实施方式
以下详细说明性质上仅为示例性的，且并不旨在限定本发明或本发明的应用及用途。另外，不应被在前述技术领域，背景技术，发明内容或以下的详细描述中所表达的或暗示的理论所束缚。应当明白在所有附图中，相应的附图标记指示类似的或者相应的部件和特征。如本文中所用，术语模块是指任何硬件、固件、电子控制构件、处理逻辑和/或处理器装置，单独的或任何组合，包括但不限于：专用集成电路（ASIC）、电子电路、处理器（共享，专用或成组的）以及执行一种或多种软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其它适合的构件。
现在参考图1和图2，示出了根据各实施例的车辆监测系统10。虽然本文所示的附图示出了元件的某些布置的示例，但在实际的实施例中可出现另外的中间元件、装置、特征或构件。还应该理解的是，图1和图2仅仅是说明性的，且可能不是按比例绘制。
在图1中，车辆监测系统10被显示为包括与车辆14关联的计算装置12。计算装置12通过一个或多个通信装置16与车辆14通信。如可以认识到的，通信装置16可以是有线通信装置（例如，通过车辆14的总成线路诊断链路（ALDL）连接器或任何其它有线系统的有线连接）、无线通信装置（例如，连接到车辆14的远程信息系统的无线连接或任何其它无线系统）、或者组合的有线通信装置和无线通信装置。
车辆14包括一个或多个控制模块18-26，它们通过车辆通信总线28通信地联接。控制模块18-26处理来自车辆14的一个或多个构件（未示出）的信号和/或控制车辆14的一个或多个构件（未示出）（例如，发动机控制模块、变速器控制模块、车身控制模块等）。控制模块18-26基于处理和/或控制而在车辆通信总线28上传递消息。车辆通信总线28可以包括一个或多个网络，诸如控制器局域网络（CAN）总线、FlexCAN总线、局域互联网（LIN）总线、GMLAN总线、和/或FlexRay总线。然而，也可以使用在汽车环境中常见的其它网络。
计算装置12可以是任何计算装置，包括但不限于，膝上计算机（如图所示）、手持装置（诸如技师工具）、桌面计算机、工作站、或包括数据存储装置和处理器的任何其它装置。处理器可以是例如任何定制或商业可得到的处理器、中央处理单元、与计算机关联的若干处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器、宏处理器、或用于执行指令的大致任何装置。数据存储装置可以是例如随机存取存储器、只读存储器、高速缓冲存储器、栈、或者可以暂时或永久性存储电子数据的装置中的至少一个。如可以认识到的，在各种实施例中，计算装置12可以是单个的计算装置（如图所示）或者计算装置的组合，这些计算装置使用一个或多个限定的通信协议来传递数据。
计算装置12包括根据示例性实施例的监测模块30。监测模块30处理车辆通信总线28上的传输数据以便区别车辆14内的失效模式。监测模块30通过建立传输形态并且评估传输形态以确定特定的失效模式来处理传输数据。失效模式可以是由于软件失效（即，控制模块18-26中的软件逻辑的失效），或诸如导线失效的硬件失效（即，连接到控制模块18-26和/或车辆通信总线28的故障导线（未示出）），或者连接器失效（即，在导线和控制模块18-26和/或车辆通信总线28之间的故障连接器（未示出））。然后，监测模块30通过图形或文字的用户界面对维护技师或产品研发人员给出失效模式和其它失效信息。
在图2中，车辆监测系统10显示为包括车辆14，该车辆14包括根据示例性实施例的监测模块30。也就是说，不是将监测模块30实现在图1所示的单独的计算装置12上，而是将监测模块30实现为车辆14的一部分。在该实施例中，监测模块30可以是通过车辆通信总线28与其它控制模块18-26通信的单独的模块，可以实现为控制模块18-26之一的一部分，或者可以部分地实现为单独的模块或者部分地实现为控制模块18-26之一。在该实施例中，监测模块30实时地处理数据传输并且通过视觉信号（例如，通过警报灯）、听觉信号（例如，通过警报铃音）、数据信号（例如，通过诸如导航系统或其它界面的数据显示）或者它们的组合而为车辆14的操作者提供失效模式。
现在参考图3，并且继续参考图1和图2，数据流图说明了车辆监测系统10的监测模块30的各个实施例。根据本发明的监测模块30的各个实施例可以包括任何数量的子模块。如可以认识到的，在图3中所示的子模块可以被组合和/或进一步分割，以类似地监测车辆14的传输数据。监测模块30的输入可以从用户输入接收、从数据存储装置获取、和/或从车辆通信总线28接收。在各种实施例中，监测模块30包括数据收集模块40、消息网络构建模块42、网络模体识别模块44、模体分布确定模块46、故障模式检测模块48、以及模体分布向量数据存储装置50。
数据收集模块40从车辆通信总线28接收传输数据52作为输入。传输数据52包括已经在控制模块18-26之间传输的消息和/或关于在控制模块18-26之间在车辆通信总线28上消息通信的信息。如可以意识到的，取决于监测模块30的实现（例如，在与车辆14相关联的计算装置12上，或作为车辆14的模块），可以基于数据收集模块30发出的请求和/或基于从车辆通信总线28获取传输数据52的规划好的事件而接收传输数据52。数据收集模块40可以选择性地对传输数据52进行格式化和/或存储，用于进一步处理。
消息网络构建模块42接收存储的/格式化的传输数据54作为输入。消息网络构建模块42由传输数据54构建消息网络56。如图4和5所示，消息网络56包括代表车辆14的控制模块18-26的节点57以及代表控制模块18-26之间的一个或多个消息（M1-M5）的传递的边缘59。
当构建消息网络56时，消息网络构建模块42评估每个消息（M1-M5），构建控制模块18-26之间的消息（M1-M5）的直接映射55，然后由直接映射55构建消息网络56。如可以认识到的，消息网络构建模块42可以使用各种网络构建方法来构建消息网络56。在一个示例性实施例中，可以使用以下方法来构建直接映射55和消息网络56：
初始化离散计数器T=1
对于每个消息[ECUi -> ECUj, k, …] 
使得ttx = T 
如果从当前消息时间戳计数的之前W秒之内（模拟或实时值），当前消息的发送器被发现是仅接收节点（带有仅进入的边缘）
将ttx设置为等于与ECUi相关联的计数器值；将ECUi从仅接收节点变为过渡节点
否则
产生新的ECUi过渡节点并且将其与计数器值ttx相关联
如果在计数器值ttx+1还没有存在接收节点ECUj, k,…的话，则产生接收节点ECUj, k,…（注意，如果是之前用过的接收节点，则这可能不是T+1）
从相关联的ECUi -> ECUj, k, …节点添加边缘
设置T = ttx+1（当前消息的接收节点的计数器值）。
网络模体识别模块44接收消息网络56作为输入。基于消息网络56，网络模体识别模块58识别网络模体58。如图6所示，网络模体58包括来自消息网络56的带有固定长度的子图形态。如可以认识到的，网络模体识别模块44可以使用各种模体识别方法来识别网络模体58。在一个示例性实施例中，可以由网络模体识别模块44执行以下方法来识别网络模体58：
对输入图的节点赋予带顺序的索引，
将RT中的每个节点与两个子图集合（Vsub）和每个排他的邻居（Vecn）相关联（除了根节点），
将Vsub中的节点标记为衍生节点并且Vecn中的节点是索引大于Vsub中相关联的衍生节点的节点，并且
递归地使RT生长到k水平（将是带有尺寸k的子图）。
模体分布确定模块46接收网络模体58作为输入。基于网络模体58，模体分布确定模块46计算模体分布向量60。例如，可以通过对网络模体48发生的次数进行计数以及通过总的发生次数的归一化而对每个网络模体48计算模体分布向量60。模体分布向量60代表网络模体出现在消息网络56中的可能性。
故障模式检测模块48接收模体分布向量60和拓扑数据62作为输入。拓扑数据62包括关于车辆14的拓扑的信息。通过将所确定的模体分布向量60与其它的模体分布向量进行比较，故障模式检测模块48检测并且报告特定的故障模式64或正常模式66。其它的模体分布向量可以是代表已知的失效模式的模体分布向量或者是代表已知的正常模式的分布向量。可以通过对已知的故障系统或已知的正常系统执行与以上所述相同的方法来预先确定其它的模体分布向量，并且存储在模体分布向量数据存储装置50中用于比较。然后可以使用故障模式64和正常模式66来产生报告信号。基于拓扑数据62，故障模式检测模块48可以将特定的故障模式64或正常模式66与车辆的特定构件（例如，硬件或软件）相关联。
现在参见图7，并且继续参见图1至图3，流程图示出了一种根据本发明的可以由图1和图2的监测模块30执行的监测方法。如同在本公开的教导下可以理解的是，方法内的操作顺序并不限于图7所示的顺序执行，而能够以可行的且根据本公开的一种或多种不同顺序执行。如可以进一步认识到的是，只要不改变方法的本质，可以添加或者删除方法的一个或多个步骤。
在一个示例中，本方法可以在100处开始。在110处接收并存储传输数据52。在120，例如使用以上所述的方法，通过评估存储的传输数据54来构建消息网络56。在130，例如使用以上所述的方法来识别网络模体58。在140计算模体分布向量60，并且在150与预先确定的模体分布向量进行比较。在150，如果模体分布向量60与代表故障的预先确定的模体分布向量相同或类似，则在160，通过产生警报信号和/或由图像和/或文字表示的故障消息而报告故障模式64。使用拓扑数据62，故障消息包括故障是与软件、通信、还是硬件相关联的指示。此后，可以在190处结束本方法。
然而，在150，如果模体分布向量60不匹配代表故障的预先确定的模体分布，而是在170，模体分布向量60与代表正常操作的预先确定的模体分布相同或类似，则与步骤160类似地在180报告正常操作模式66。此后，可以在190处结束本方法。
尽管已经在前述详细说明中给出了至少一个示例性实施例，但应该懂得存在很多变化。还应当理解的是，示例性实施例仅仅是示例，且不旨在以任何方式限制本发明的范围、可应用性或配置。相反，前述详细说明为本领域技术人员提供了一种简便的方法来实施一个或多个示例性实施例。应该懂得，在不偏离由权利要求所阐述的本发明的范围及其法律等价物的情况下，可以在元件的功能和布置上进行各种变化。

Claims (10)

1.一种监测车辆的方法，包括：
从车辆通信总线接收传输数据；
利用处理器从所述传输数据识别网络模体；以及
基于所述网络模体检测车辆的构件的模式。
2.如权利要求1所述的方法，还包括基于所述传输数据来构建消息网络，并且其中，识别所述网络模体基于所述消息网络。
3.如权利要求1所述的方法，还包括基于所述网络模体来计算模体分布向量，并且其中，检测模式基于所述模体分布向量。
4.如权利要求3所述的方法，还包括将所述模体分布向量与预先确定的模体分布向量进行比较，并且其中，检测模式基于所述比较。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述预先确定的模体分布向量代表正常操作模式和故障操作模式中的至少一个。
6.如权利要求1所述的方法，其中，检测模式还包括检测故障模式和正常模式中的至少一个。
7.如权利要求6所述的方法，其中，检测模式还包括检测车辆的软件或硬件的模式。
8.如权利要求7所述的方法，还包括基于所述车辆的拓扑数据而将所述模式与所述车辆的特定软件或特定硬件相关联。
9.一种监测车辆的系统，包括：
从车辆通信总线接收传输数据的第一模块；
从所述传输数据识别网络模体的第二模块；以及
基于所述网络模体检测车辆的构件的模式的第三模块。
10.如权利要求9所述的系统，还包括基于所述传输数据来构建消息网络的第四模块，并且其中，所述第二模块基于所述消息网络识别所述网络模体。
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