CN110632911A

CN110632911A - 一种智能匹配uds诊断协议的重型车远程排放监控终端

Info

Publication number: CN110632911A
Application number: CN201910964888.3A
Authority: CN
Inventors: 闫方超; 朱道伟; 杜汉宇
Original assignee: Tianjin Bool Technology Co ltd
Current assignee: Tianjin Bool Technology Co ltd
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2019-12-31

Abstract

一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端。本发明通过整理UDS协议，用请求ID进行分类，按照分类顺序用UDS协议逐一进行转速采集，如果用UDS协议采集到的转速和用标准诊断协议SAE1939,SAE1979或ISO15031采集到的转速匹配一致；并且经过UDS协议验证成功后，确认此UDS协议是这个车型采用的正确的UDS协议，在根据此协议进行排放数据的采集；同时还具备博世后处理UDS协议匹配方式，两种方式结合的方式实现适配车型。本发明用于重型车远程排放监控终端。

Description

一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端

技术领域：

本发明涉及一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端。

背景技术：

汽车排放一直是环境污染的主要来源之一，而汽车排放污染物中的固体颗粒物和氮氧化物气体污染物几乎全部由重型柴油车贡献。随着生态环境部印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，全国要加强移动源排放监管，构建重型柴油车车载诊断远程监控系统，实时监控重型柴油车的排放状况和后处理运行状况。由于柴油车后处理存在厂家排放造假情况，和车主出于降低成本而使后处理不工作等造假情况，导致目前国四国五的重型柴油车很多是不满足相应排放标准的，污染物的排放量会增加10倍以上。

重型柴油车排放远程监控系统，一般由监控平台和车载监控终端组成。监控终端通过车辆总线采集发动机数据、排放相关数据和故障码等信息，通过无线方式上传至监控平台，监控平台通过大量的数据分析，可以实时监控车辆后处理的工作状态、监控排放是否超标、是否存在排放相关故障等，并根据数据分析出是否存在车厂批量造假或车主个人造假的情况。根据数据统计分析情况进行统一监管与执法。

目前市场上的重型柴油车监控终端采集数据的方式主要为通过CAN总线采集，采用的协议主要为OBD诊断ISO15031协议、SAE1979、SAE1939协议以及各个厂家自定义协议或自定义的UDS（统一诊断）诊断协议（后文中厂家自定义协议和自定义的UDS诊断协议统称为UDS协议）。ISO15031协议、SAE1979和SAE1939协议为标准诊断协议，通过标准诊断协议格式就可以获取基本的车辆数据，但是对于重型柴油车的排放部分来说，目前市场上的国四国五在用车辆，一大部分是无法通过标准诊断协议获取到完整的排放信息或后处理状态信息的。对于这些车型必须通过厂家自定义的UDS协议才能采集到完整的排放和后处理相关信息。由于车辆的生产厂家不同、发动机厂家不同、后处理厂家不同，导致各个车型的UDS协议种类较多且差别较大。

监控终端如果要采集排放相关的数据，需要安装人员确定车辆型号、发动机以及后处理的厂家，根据这些信息再将可能的协议一一尝试采集，根据采集的结果才能确定终端通过哪种UDS协议进行数据采集，并且还要将这些信息设置到排放监控终端中，每一个车载排放监控终端的安装都要重复这个过程,此过程太复杂。

这些现有的技术存在很多缺点：⑴确定UDS协议这一步对于安装人员要求非常高，并且安装人员需要确定车辆型号、发动机厂家及型号、后处理厂家及型号，这些信息获取比较困难，而且这些信息的获取也很费时间。然后根据这些信息才有可能判断出此车辆支持哪种UDS协议。

⑵有些发动机或后处理厂家相同但型号相似，但实际采用的UDS协议是有区别的，这样导致非常容易配置错误，导致数据无法采集或采集到的都是错误数据。

⑶这样的过程导致安装过程十分复杂，需要确定很多车辆相关信息，还要将根据这些信息将分析出的UDS协议结果配置到终端中，大大提高了每台终端的安装难度和安装时间。

发明内容：

本发明的目的是提供一种提高效率的同时保证了排放数据监控的完整性和准确性的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，通过整理UDS协议，用请求ID进行分类，按照分类顺序用UDS协议逐一进行转速采集，如果用UDS协议采集到的转速和用标准诊断协议SAE1939,SAE1979或ISO15031采集到的转速匹配一致；并且经过UDS协议验证成功后，确认此UDS协议是这个车型采用的正确的UDS协议，在根据此协议进行排放数据的采集；同时还具备博世后处理UDS协议匹配方式，两种方式结合的方式实现适配车型。

所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，通过连接线束将监控终端连接到车辆OBD接口上，通过OBD接口取得电源并通过CAN总线接口与车辆进行通信和数据采集；终端通过CAN总线采集车辆数据，第一条CAN总线连接车辆OBD标准接口的6引脚、14引脚，第二条CAN总线连接车辆的3引脚、11和1引脚、9引脚，通过继电器实现第二路CAN在两组接口之间进行切换；终端通过蜂窝无线通信技术将数据上传至监控平台；通过标准诊断协议与自定义UDS协议组合采集的方式，实现对在用重型车的远程排放数据的全面监控；终端通过自动智能匹配的方式自动确定车辆采用的UDS协议，并根据确定的UDS协议进行数据采集。

所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，首先把UDS协议进行整理与排序，UDS协议固定某个ID去请求数据，如果请求ID错误，是不会有数据回复的；根据请求ID将UDS协议进行整理和分类，先根据请求ID去匹配协议。

所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端， UDS协议的智能匹配分两部分，一是博世后处理的匹配，一类是其他后处理厂家的匹配；首先匹配博世后处理，博士后处理的控制器DCU和博世发动机控制器ECU是一体的，后处理的数据通过ECU读取出来；博士后处理的匹配流程为先通过循环尝试一组不同的请求ID，某一个ID回复后开始请求ECU软件版本号，通过回复的ECU软件版本号明确此车型的后处理数据请求方式，通过此方式请求后处理数据即完成匹配；如果博世的后处理匹配失败，开始其他后处理厂家协议匹配，其他后处理厂家的数据通过UDS协议与后处理控制器DCU建立通信，然后进行数据采集；首先也是匹配这款车后处理控制器DCU的请求ID，确定请求ID后，根据UDS协议列表里面此ID下面的UDS协议开始逐一采集发动机转速，采集转速原因是因为后处理装置一般要根据发动机转速进行尿素喷射的控制，所以后处理的UDS协议一般都采集到发动机转速；如果通过某一个UDS协议采集到了转速，那么立刻使用标准的诊断协议IS15031或者SAE1979或SAE1939再请求一次转速，由于两次转速采集的间隔一般在50-100毫秒左右，发动机转速变化不会很大，如果两次转速的差值不超过阈值，这个阈值一般为8%或10%，就认为此次转速匹配成功；匹配5-8次发动机转速后，如果有5次转速都能匹配成功，那么当前采用的协议就是正确的UDS协议，开始对此协议进行验证。

所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，验证过程分为两种，选择快速验证与可靠验证两种方式，可靠验证将转速分为3个区间，600-800rpm，800-1000rpm，1000-1200rpm，每个区间采集够20组转速数据时进行对比验证，如果每个区间对比成功率都高于80%，代表验证成功，如果失败则再验证一次，如果仍然失败则判断为验证失败；选择快速验证，快速验证不进行转速区间的区分，采集够40数据进行对比验证，如果成功率高于80%则代表验证成功，如果失败再验证一次，对比验证结果仍然失败的话判断为验证失败；终端在匹配成功后也存在实时验证机制，通过匹配成功的UDS协议进行排放数据采集，通过判断采集到数据是否在有效范围内来决定UDS协议是否正确，如连续采集到的10分钟数据都是无效值或超出正常范围，则跳过此匹配成功的UDS协议继续开始智能匹配。

所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，其组成包括:汽车OBD接口，所述的汽车OBD接口连接电源系统、CAN采集电路1和CAN采集电路2带切换，所述的CAN采集电路1与所述的CAN采集电路2带切换均连接单片机MCU，所述的单片机MCU连接安全芯片、存储芯片、4G模块+定位模块、RS232接口，所述的RS232接口连接APP/串口助手，所述的4G模块+定位模块连接GPS天线+4G天线，所述的4G模块+定位模块连接监控平台。

有益效果：

1.本发明通过终端内部软件算法实现自动匹配车辆UDS协议并进行排放数据采集的方法；安装人员不需要获取车型、发动机、后处理等各种类型数据，并且省去了协议尝试与判断的环节，也不需要对终端进行协议或参数设置。终端可自动匹配本车对应的UDS协议并进行验证，验证成功则按照此UDS协议进行数据采集。同时将采集到的发动机数据和排放数据通过无线通信方式上传至监控平台，从而实现重型车排放远程监控的目的。

本发明大大降低了安装的难度和复杂程度、安装时间和对人员的要求，在提高效率的同时保证了排放数据监控的完整性和准确性。

由于目前在用重型车的车型种类较多，协议类型比较杂，并且重点关注的排放类数据的采集协议更是五花八门。通过标准诊断协议ISO15031或SAE1979、SAE1939等协议很难采集到比较全面的后处理数据。本发明通过采用UDS协议能够采集到不同车型的重型车的排放数据，既增加了重型车排放监控的全面性，又扩大了针对不同重型车排放监控的适配性。

对于选用哪种UDS协议进行排放数据采集更是一个大难题，首先安装人员要清楚车辆型号、发动机型号和后处理型号，然后再进行协议的一个一个尝试，安装人员还要有一定的经验能够进行协议准确性判断；确定协议后还要对终端进行配置；这些流程和操作都使排放监控终端的安装和调试十分的复杂且难度很高，对人员的要求也较高。本发明通过UDS协议自动匹配的方式，极大的降低了终端安装的难度和复杂性，同时对安装人员要求也不高，大大提高了安装效率和可靠性。

附图说明：

附图1是本产品的硬件架构图。

附图2是本产品的匹配流程图。

附图3是本产品的验证流程图。

具体实施方式：

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，通过整理UDS协议，用请求ID进行分类，按照分类顺序用UDS协议逐一进行转速采集，如果用UDS协议采集到的转速和用标准诊断协议SAE1939,SAE1979或ISO15031采集到的转速匹配一致；并且经过UDS协议验证成功后，确认此UDS协议是这个车型采用的正确的UDS协议，在根据此协议进行排放数据的采集；同时还具备博世后处理UDS协议匹配方式，两种方式结合的方式实现适配车型广。采集数据全面；通过上述方法实现UDS协议的智能匹配。

实施例2：

实施例1所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，通过连接线束将监控终端连接到车辆OBD接口上，通过OBD接口取得电源并通过CAN总线接口与车辆进行通信和数据采集；电源系统主要功能为将OBD接口提供的24V或12V电源转换为终端系统所需要的5V、3.3V。MCU为终端的控制核心，通过嵌入式程序实现监控终端的各项功能。可选ST公司的STM32系列单片、英飞凌XMC系列单片机、NXP的S32K系列、I.MX6系列和I.MX8系列单片机。终端通过CAN总线采集车辆数据，第一条CAN总线连接车辆OBD标准接口的6引脚、14引脚，第二条CAN总线连接车辆的3引脚、11和1引脚、9引脚，通过继电器实现第二路CAN在两组接口之间进行切换；4G模块用于实现无线通信，终端通过蜂窝无线通信技术将数据上传至监控平台；可选芯讯通公司的SIM7600系列或上海移远公司的EC20系列。定位模块为终端提供定位功能。存储芯片用于存储车辆的实时数据，可以进行数据补发和数据查阅。安全芯片用于进行通讯数据签名与数据加密，保证数据的不可篡改性，也保证数据传输时的安全性。RS232接口主要用于终端调试与参数配置。

对于在用重型车的数据采集，由于只通过标准的诊断协议无法采集比较完整的排放数据，例如氮氧化物输出浓度、SCR（选择性催化后处理装置）前端温度、SCR后端温度、反应剂余量、DPF（颗粒捕集器）压差等参数。所以需要通过标准诊断协议与自定义UDS协议组合采集的方式，实现对在用重型车的远程排放数据的全面监控；终端通过自动智能匹配的方式自动确定车辆采用的UDS协议，并根据确定的UDS协议进行数据采集。

实施例3：

实施例2所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，首先把UDS协议进行整理与排序，UDS协议都需要固定某个ID去请求数据，如果请求ID错误，是不会有数据回复的；所以根据请求ID将UDS协议进行整理和分类，先根据请求ID去匹配协议。

实施例4：

实施例3所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端， UDS协议的智能匹配分两部分，一是博世后处理的匹配，一类是其他后处理厂家的匹配；首先匹配博世后处理，博士后处理的控制器DCU和博世发动机控制器ECU是一体的，后处理的数据通过ECU读取出来；博士后处理的匹配流程为先通过循环尝试一组不同的请求ID，某一个ID回复后开始请求ECU软件版本号，通过回复的ECU软件版本号明确此车型的后处理数据请求方式，通过此方式请求后处理数据即完成匹配；如果博世的后处理匹配失败，开始其他后处理厂家协议匹配，其他后处理厂家的数据通过UDS协议与后处理控制器DCU建立通信，然后进行数据采集；首先也是匹配这款车后处理控制器DCU的请求ID，确定请求ID后，根据UDS协议列表里面此ID下面的UDS协议开始逐一采集发动机转速，采集转速原因是因为后处理装置一般要根据发动机转速进行尿素喷射的控制，所以后处理的UDS协议一般都采集到发动机转速；如果通过某一个UDS协议采集到了转速，那么立刻使用标准的诊断协议IS15031或者SAE1979或SAE1939再请求一次转速，由于两次转速采集的间隔一般在50-100毫秒左右，发动机转速变化不会很大，根据经验得出，如果两次转速的差值不超过阈值，这个阈值一般为8%或10%，就认为此次转速匹配成功；匹配5-8次发动机转速后，如果有5次转速都能匹配成功，那么当前采用的协议就是正确的UDS协议，开始对此协议进行验证。

实施例5：

实施例4所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，验证过程分为两种，可以选择快速验证与可靠验证两种方式，可靠验证将转速分为3个区间，600-800rpm，800-1000rpm，1000-1200rpm，每个区间都采集够20组转速数据时进行对比验证，如果每个区间对比成功率(对比成功的意思是上文中的转速差小于阈值8%)都高于80%，那么代表验证成功，如果失败则再验证一次，如果仍然失败则判断为验证失败；这种多个区间转速匹配的方式大大降低了误匹配的几率，提高了匹配的可靠性。也可以选择快速验证，快速验证不进行转速区间的区分，采集够40数据就进行对比验证，如果成功率高于80%则代表验证成功，如果失败再验证一次，对比验证结果仍然失败的话判断为验证失败；终端在匹配成功后也存在实时验证机制，通过匹配成功的UDS协议进行排放数据采集，通过判断采集到数据是否在有效范围内来决定UDS协议是否正确，如连续采集到的10分钟数据都是无效值或超出正常范围，则跳过此匹配成功的UDS协议继续开始智能匹配。

验证成功后代表着UDS协议匹配成功，终端会存储匹配到的UDS协议到存储设备中，每次上电后都可以读取出匹配成功的UDS协议，不需要重复匹配就可以实现排放数据采集。

实施例6：

实施例1所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，其组成包括:汽车OBD接口，所述的汽车OBD接口连接电源系统、CAN采集电路1和CAN采集电路2带切换，所述的CAN采集电路1与所述的CAN采集电路2带切换均连接单片机MCU，所述的单片机MCU连接安全芯片、存储芯片、4G模块+定位模块、RS232接口，所述的RS232接口连接APP/串口助手，所述的4G模块+定位模块连接GPS天线+4G天线，所述的4G模块+定位模块连接监控平台。

实施例7：

上述实施例所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，对于UDS协议初步匹配转速时，匹配5-8次，如有5次转速值差小于8%即判断为此协议极有可能是正确的UDS协议，然后开始UDS协议验证。匹配次数5-8次也可以是2-20次之间的数值，5次转速值匹配成功也可以是2-15次之间的数值。转速值差的阈值8%可以是5%-12%之间的数值。

对于UDS协议的验证方案中，转速采集的间隔是0.5秒，也可以是0.2秒-5秒内的数值；转速区间也可以是600-2000转速范围内的任意的区间划分方式，区间划分数量也可以是2-5之间的数值；每个区间20组数据也可以是10-50内的数值；快速验证中采集够40组数据也可以是20-80范围内的数值；对比成功率大于80%也可以是60%-95%范围内的数值。

Claims

1.一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，其特征是:通过整理UDS协议，用请求ID进行分类，按照分类顺序用UDS协议逐一进行转速采集，如果用UDS协议采集到的转速和用标准诊断协议SAE1939,SAE1979或ISO15031采集到的转速匹配一致；并且经过UDS协议验证成功后，确认此UDS协议是这个车型采用的正确的UDS协议，在根据此协议进行排放数据的采集；同时还具备博世后处理UDS协议匹配方式，两种方式结合的方式实现适配车型广。

2.根据权利要求1所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，其特征是: 通过连接线束将监控终端连接到车辆OBD接口上，通过OBD接口取得电源并通过CAN总线接口与车辆进行通信和数据采集；终端通过CAN总线采集车辆数据，第一条CAN总线连接车辆OBD标准接口的6引脚、14引脚，第二条CAN总线连接车辆的3引脚、11和1引脚、9引脚，通过继电器实现第二路CAN在两组接口之间进行切换；终端通过蜂窝无线通信技术将数据上传至监控平台；通过标准诊断协议与自定义UDS协议组合采集的方式，实现对在用重型车的远程排放数据的全面监控；终端通过自动智能匹配的方式自动确定车辆采用的UDS协议，并根据确定的UDS协议进行数据采集。

3.根据权利要求2所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，其特征是: 首先把UDS协议进行整理与排序，UDS协议固定某个ID去请求数据，如果请求ID错误，是不会有数据回复的；根据请求ID将UDS协议进行整理和分类，先根据请求ID去匹配协议。

4.根据权利要求3所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，其特征是: UDS协议的智能匹配分两部分，一是博世后处理的匹配，一类是其他后处理厂家的匹配；首先匹配博世后处理，博士后处理的控制器DCU和博世发动机控制器ECU是一体的，后处理的数据通过ECU读取出来；博士后处理的匹配流程为先通过循环尝试一组不同的请求ID，某一个ID回复后开始请求ECU软件版本号，通过回复的ECU软件版本号明确此车型的后处理数据请求方式，通过此方式请求后处理数据即完成匹配；如果博世的后处理匹配失败，开始其他后处理厂家协议匹配，其他后处理厂家的数据通过UDS协议与后处理控制器DCU建立通信，然后进行数据采集；首先也是匹配这款车后处理控制器DCU的请求ID，确定请求ID后，根据UDS协议列表里面此ID下面的UDS协议开始逐一采集发动机转速，采集转速原因是因为后处理装置一般要根据发动机转速进行尿素喷射的控制，所以后处理的UDS协议一般都采集到发动机转速；如果通过某一个UDS协议采集到了转速，那么立刻使用标准的诊断协议IS15031或者SAE1979或SAE1939再请求一次转速，由于两次转速采集的间隔一般在50-100毫秒左右，发动机转速变化不会很大，如果两次转速的差值不超过阈值，这个阈值一般为8%或10%，就认为此次转速匹配成功；匹配5-8次发动机转速后，如果有5次转速都能匹配成功，那么当前采用的协议就是正确的UDS协议，开始对此协议进行验证。

5.根据权利要求4所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，其特征是:验证过程分为两种，选择快速验证与可靠验证两种方式，可靠验证将转速分为3个区间，600-800rpm，800-1000rpm，1000-1200rpm，每个区间采集够20组转速数据时进行对比验证，如果每个区间对比成功率都高于80%，代表验证成功，如果失败则再验证一次，如果仍然失败则判断为验证失败；选择快速验证，快速验证不进行转速区间的区分，采集够40数据进行对比验证，如果成功率高于80%则代表验证成功，如果失败再验证一次，对比验证结果仍然失败的话判断为验证失败；终端在匹配成功后也存在实时验证机制，通过匹配成功的UDS协议进行排放数据采集，通过判断采集到数据是否在有效范围内来决定UDS协议是否正确，如连续采集到的10分钟数据都是无效值或超出正常范围，则跳过此匹配成功的UDS协议继续开始智能匹配。

6.根据权利要求1所述的一种智能匹配UDS诊断协议的重型车远程排放监控终端，其组成包括:汽车OBD接口，其特征是: 所述的汽车OBD接口连接电源系统、CAN采集电路1和CAN采集电路2带切换，所述的CAN采集电路1与所述的CAN采集电路2带切换均连接单片机MCU，所述的单片机MCU连接安全芯片、存储芯片、4G模块+定位模块、RS232接口，所述的RS232接口连接APP/串口助手，所述的4G模块+定位模块连接GPS天线+4G天线，所述的4G模块+定位模块连接监控平台。