CN112051834A - 一种通用车辆数据采集/仿真方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种通用车辆数据采集/仿真方法及系统,该数据采集/仿真方法包括构建安装于PC端的仿真模块、用于仿真模块加载的多个仿真文件以及安装于移动终端的分析测试模块,PC端的仿真模块通过USB接口方式控制汽车的数据收发控制器,数据收发控制器通过汽车标准的OBD接口与汽车进行连接,并在汽车总线上接入移动终端的分析测试模块实时与汽车进行通信,仿真模块进行通道切换的控制使PC端的物理通路与移动终端的通信通路保持一致,并执行数据采集,采集的数据实时存储在PC端,仿真模块对采集的数据按照一定的规则进行处理,保存成仿真文件。本发明通过上述方案可实现在实验室环境进行分析验证车辆数据,大大提高了研发和验证的效率。
Description
技术领域
本发明涉及汽车数据处理领域,具体是一种通用的车辆数据采集、仿真方法及系统。
背景技术
随着汽车电子的迅速发展,汽车电子系统和电气设备形成一个比较庞大的系统,电子模块系统组成了一个庞大的通信网络系统,大量的数据在汽车的整个通信网络进行交互。传统的汽车通信的数据协议研究必须基于实际车辆的系统环境下进行分析。数据传输速度快,数据量较大,在分析过程中无法快速识别数据应答机制和数据收发源头。传统的分析手段采集的数据需要经过后期较长时间分析,较难分析数据之间的应答机制,无法还原车辆的数据通信机制,对于分析数据协议增加较大难度。而目前市面上并没有一套真正有效的技术手段,可以快速采集分析车辆数据,建立初步的应答机制,在实验室环境重建数据通信机制,以快速提高数据协议分析效率、数据解析验证等目的。
另外,目前车辆品牌不同,车辆电子模块的设计和标准也有所不同,通信方式,通信协议标准各有不同,OBD接口的定义除了标准的接口定义外,厂家也有自定义的接口,对于传统车辆数据采集方式采用数据实时采集、实时监测,无法根据不同厂家标准进行端口切换和数据采集,也无法区分不同的协议标准,更加无法根据采集的数据在实验室环境通过模拟的方式仿真出车辆实际的通信环境。这样数据分析只能建立在既定已知的标准且必须在实车环境下,无法在实验室环境进行分析验证,大大影响研发和验证的效率。
发明内容
在下文中给出了关于本发明实施例的简要概述,以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解,以下概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分,也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念,以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明提出一种可采集任意车辆数据进行快速分析,并通过仿真的方式重建汽车本身数据的通信的方法,从而解决上述问题点。
根据本申请的一个方面,提供一种通用车辆数据采集/仿真方法,包括:
构建安装于PC端的仿真模块、用于仿真模块加载的多个仿真文件以及安装于移动终端的分析测试模块,仿真模块、分析测试模块与车辆的数据收发控制器之间两两建立双向通讯连接;数据收发控制器与车辆诊断系统OBD接口连接;多个仿真文件位于PC端,预先采集并分别存储有不同品牌型号的相关参数和数据。其中,移动终端可以是智能手机、PAD等便于手持的移动终端,分析测试模块可以APP形式呈现;
PC端的仿真模块通过USB接口方式控制汽车的数据收发控制器,数据收发控制器通过汽车标准的OBD接口与汽车进行连接,并在汽车总线上接入移动终端的分析测试模块实时与汽车进行通信,仿真模块进行通道切换的控制使PC端的物理通路与移动终端的通信通路保持一致,并执行数据采集,采集的数据实时存储在PC端,仿真模块对采集的数据按照一定的自动匹配规则进行处理,保存成仿真文件。
其中,仿真模块进行通道切换的控制具体包括:仿真模块获取分析测试模块的通信配置信息,通信配置信息包括OBD通道配置和通信配置,通信配置至少包括波特率、通信方式、通信协议标准等;仿真模块根据获取的通信配置信息控制数据收发控制器进行物理通道切换,使PC端的物理通路与移动终端的通信通路保持一致。
进一步的,仿真模块对采集的数据按照一定的规则进行处理之前,还包括标记总线数据中的总线干扰数据的步骤以及过滤标记的总线干扰数据得到采集的数据的步骤;因汽车总线会周期性发送数据报文,该报文反馈车辆的一些工况数据,该数据对于分析通信应答机制无实际作用,因此该步骤是用来将总线干扰数据进行标记以进行过滤;仿真模块根据数据应答机制、数据应答时间戳、以及经由移动终端获取的通信协议标准,对采集的数据(过滤标记的总线干扰数据得到的采集的数据)进行配对组合并保存成仿真文件。
其中,分析测试模块和通信配置信息设置于移动终端,仿真模块获取分析测试模块的通信配置信息时,通过逆向分析方法来分析移动终端的内存数据,达到实时获取该信息的目的。有别于传统的汽车数据采集系统,传统的方式均采用开环控制,在采集前均已通过人工分析或厂家说明文档等方式获取通信配置相关基础协议和硬件配置,预设定方式基础上进行数据采集,本发明的仿真模块、分析测试模块与车辆的数据收发控制器分别两两建立通讯连接,使其成为一个闭环控制系统,可任意情况下,通过逆向分析方法植入移动终端的第三方软件实时分析软件运行时的内存数据,从而获取通信相关配置(硬件通道、通信波特率、通信逻辑、指令ID等),PC端的软件通过获取的配置控制采集控制器进行数据采集,做到即时即用、闭环控制。
其中,仿真模块获取分析测试模块的通信配置信息时,通过逆向分析方法来分析移动终端的内存数据,具体包括:在PC端安装交互工具Frida CLI,在移动终端安装Frida-server;移动终端的Frida-server启动后,PC端的仿真模块通过动态二进制插桩代码获取分析测试模块的通信配置信息;更具体的,仿真模块获取分析测试模块的通信配置信息,具体是:在PC端安装交互工具Frida CLI,仿真模块上搭建有Python+javascript的hook框架;移动终端安装Frida-server与仿真模块的Python绑定,分析测试模块具有V8引擎,且该分析测试模块设置为具有完全访问内存数据的权限,分析测试模块挂钩分析后的目标函数调用进程内的函数来执行,以获取到进程内所需要的相关数据;仿真模块的Python注入chrome.js脚本挂钩相应的so函数,运用消息转发机制获取得到一个反馈信息,监听过滤该反馈数据,从而获取移动终端的分析测试模块的通信配置信息,比如OBD通道配置、通信配置(波特率、通信方式、通信协议标准等),通过混合编程实现数据在不同进程间通讯,从而转发给仿真模块。
其中,数据收发控制器包括相互电性连接的通道切换控制器和CAN/K线数据收发模块,通道切换控制器通过通讯接口与车辆诊断系统OBD接口连接,通道切换控制器通过USB接口与PC端的仿真模块连接,CAN/K线数据收发模块通过USB接口与PC端的仿真模块连接。
根据本申请的另一方面,提供一种通用车辆数据采集/仿真系统,包括:安装于PC端的仿真模块、用于仿真模块加载的多个仿真文件以及安装于移动终端的分析测试模块,仿真模块、分析测试模块与车辆的数据收发控制器之间两两建立双向通讯连接;数据收发控制器与车辆诊断系统OBD接口连接;多个仿真文件预先采集并分别存储有不同品牌型号的相关参数和数据;其中,所述仿真模块通过USB接口方式控制汽车的数据收发控制器,数据收发控制器通过汽车标准的OBD接口与汽车进行连接,并在汽车总线上接入移动终端的分析测试模块实时与汽车进行通信;仿真模块用于进行通道切换的控制使PC端的物理通路与移动终端的通信通路保持一致以及数据采集,仿真模块采集的数据实时存储在PC端,仿真模块还用于对采集的数据按照一定的规则进行处理,保存成仿真文件。
其中,仿真模块包括用于获取分析测试模块的通信配置信息的获取单元、用于根据获取的通信配置信息控制数据收发控制器进行物理通道切换的控制单元、以及用于数据采集的采集单元,所述通信配置信息包括OBD通道配置和通信配置,通信配置至少包括波特率、通信方式、通信协议标准等。
进一步的,仿真模块还包括标记总线数据中的总线干扰数据的标记单元以及过滤标记的总线干扰数据得到采集的数据的过滤单元;采集单元根据数据应答机制、数据应答时间戳、以及经由移动终端获取的通信协议标准,对过滤单元输出的数据(过滤标记的总线干扰数据得到的采集的数据)进行配对组合并保存成仿真文件。
数据收发控制器进行物理通道切换,具体是:数据收发控制器通过发送端监测通道波特率并对其进行判断是否需要波特率的切换,如果需要则切换至下一通道,直至切换到正确的通道;数据收发控制器通过硬件自动监测和可任何切换不同通道的功能,实现兼容所有市面上不同汽车总线通信方式。
车辆数据仿真建立在车辆数据采集保存了仿真文件的基础上才可以进行,系统根据加载的仿真文件记录的硬件通道配置、通信机制、通信配置等信息,自动通过配置数据还原实车数据通信机制,模拟实车环境,用户可以通过加载不同的仿真文件,实现不同车辆环境切换,可以在研发实验室进行后期数据分析及研发软件测试验证。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:有效的解决了在车辆品牌复杂,品牌标准不统一,通信协议标准不统一,复杂度高,实车环境复杂度大等问题,实现实车环境快速数据采集,通过仿真技术手段重建车辆系统应答机制,缩短在实车分析验证的时间,大大提高研发测试效率。
附图说明
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解,其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分,而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中:
图1为本发明的通用车辆数据采集/仿真系统架构图;
图2为本发明的仿真模块和分析测试模块的核心交互方式示意图。
具体实施方式
下面将参照附图来说明本发明的实施例。应当注意,为了清楚的目的,附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
现有的数据分析只能建立在既定已知的标准且必须在实车环境下,无法在实验室环境进行分析验证,大大影响研发和验证的效率。为此本发明提供一种通用车辆数据采集/仿真方法及系统,可实现根据厂家标准切换不同通信方式、不同通道、兼容市面上所有的车辆标准,可快速实时采集车辆数据并快速分析通信机制,保存成仿真文件,并可通过仿真文件重现车辆数据通信机制,提供实验室分析验证测试的实车仿真环境。
本发明以汽车快勘系统使用的采集仿真模块为例,来阐述实现方案。
本发明实施例提供了一种通用车辆数据采集/仿真系统,包括安装于PC端的仿真模块、用于仿真模块加载的多个仿真文件以及安装于移动终端的分析测试模块,仿真模块、分析测试模块与车辆的数据收发控制器之间两两建立双向通讯连接;数据收发控制器与车辆诊断系统OBD接口连接;多个仿真文件预先采集并分别存储有不同品牌型号的相关参数和数据。本实施例中,仿真模块是位于PC上的采集/仿真软件,移动终端是智能手机、PAD等便于手持的移动终端,分析测试模块是作为第三方app的第三方通讯软件/测试软件。
本发明实施例的架构图如图1所示,采用PC采集/仿真软件通过USB接口方式控制汽车数据收发控制器,汽车数据收发控制器通过汽车标准的OBD接口与汽车进行连接,并在汽车总线上接入第三方通讯软件/测试软件实时与车辆进行通信,PC采集/仿真软件通过控制通道切换和数据采集,数据实时存储在PC,系统软件对采集的数据按照一定的规则进行处理,保存成仿真文件。
同时,本发明还提供一种通用车辆数据采集/仿真方法,其流程包括:
步骤1:PC端采集/仿真软件分别连接汽车数据收发控制器、第三方通讯软件/测试软件;
步骤2:汽车数据收发控制器与汽车OBD接口、第三方通讯软件/测试软件相互连接,整个通信系统形成一个闭环,按照一定机制进行通信;
步骤3:PC端的采集/仿真软件通过搭建Python+javascript的hook框架,其核心交互方式如图2所示,启动框架以及第三方app,将V8引擎注入到第三方app中,在这第三方app中通过编写的JS代码可以完全访问内存数据,挂钩分析后的目标函数可以调用进程内的函数来执行,以及获取到进程内所需要的相关数据。本工具使用方式先在PC机上安装交互工具Frida CLI,在第三方机子装入相应的server和Python绑定,从Python注入chrome.js脚本挂钩相应的so函数,运用消息转发机制获取得到一个反馈信息,监听过滤该反馈数据,从而获取移动终端的通信配置信息,比如OBD通道配置、通信配置(波特率、通信方式、通信协议标准等),通过混合编程实现数据在不同进程间通讯,从而转发给采集/仿真软件;
步骤4:汽车数据收发控制器通过硬件自动监测和可任何切换不同通道的功能兼容所有市面上不同汽车总线通信方式。通过发送端处理监测通道波特率,即采用在循环中轮询发送数据以及判断总线是否出错需要波特率的切换。具体的方式是在发送一个数据之后就等待出现被动错误,如果到达一定时间还没有出现就确定发送成功。根据这一原理进行了通信波特率实监测及判断;
步骤5:采集/仿真软件并通过混合编程方式获取到移动终端关于数据通信软硬件配置相关信息,输出通道配置和软件通信初始化、进入、读取基本信息等canid信息和应答配对id,保存成中间文件;
步骤6:汽车总线控制器通过通道配置数据,可自由切换OBD不同配置通道的通路,支持can/单线can/k线多通道自由切换,兼容市面上所有车型自定义通道;
步骤7:启动总线数据记录总线干扰数据,因汽车总线会周期性发送数据报文,该报文反馈车辆的一些工况数据,该数据对于分析通信应答机制无实际作用,系统需要把该干扰数据进行过滤;系统开启全速采集模式,大批量实时快速收集总线上所有数据;设计can总线数据结构体,存储数据canid、数据接收时间戳和周期。开启多线程方式,其中一个线程用于接收数据,一个线程用于分析数据,can数据存储在栈中,接收线程接收的数据入栈,分析线程采用出栈方式分析每一个帧数据,设置多个can结构体数据组,每个结构体存储同一个canid数据并实时更新,记录更新次数,最终根据数据更新次数判断周期性can数据id,以此作为干扰canid记录;
步骤8:采集/仿真软件启动过滤采集数据,过滤干扰canid数据,采集/仿真软件通过混合编程方式已获取的移动终端通信初始化、进入、读取基本信息等canid信息和应答配对id,保存成的中间文件。实时采集总线数据并根据canid配置情况,保存不同配对数据结构,并记录时间戳,最终报相关数据结构保存成仿真文件。
本发明本发明通过上述方案可实现在实验室环境进行分析验证车辆数据,大大提高了研发和验证的效率;不仅有效的解决了在车辆品牌复杂,品牌标准不统一,通信协议标准不统一,复杂度高,实车环境复杂度大等问题,实现实车环境快速数据采集,而且通过仿真技术手段重建车辆系统应答机制,缩短在实车分析验证的时间,大大提高研发测试效率。
应该强调,术语“包括/包含”在本发明使用时指特征、要素、步骤或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
此外,本发明的方法不限于按照说明书中描述的时间顺序来执行,也可以按照其他的时间顺序地、并行地或独立地执行。因此,本说明书中描述的方法的执行顺序不对本发明的技术范围构成限制。
尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露,但是,应该理解,上述的所有实施例和示例均是示例性的,而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种通用车辆数据采集/仿真方法,其特征在于:包括:
构建安装于PC端的仿真模块、用于仿真模块加载的多个仿真文件以及安装于移动终端的分析测试模块,仿真模块、分析测试模块与车辆的数据收发控制器之间两两建立双向通讯连接;数据收发控制器与车辆诊断系统OBD接口连接;多个仿真文件预先采集并分别存储有不同品牌型号的相关参数和数据;
PC端的仿真模块通过USB接口方式控制汽车的数据收发控制器,数据收发控制器通过汽车标准的OBD接口与汽车进行连接,并在汽车总线上接入移动终端的分析测试模块实时与汽车进行通信;
仿真模块进行通道切换的控制使PC端的物理通路与移动终端的通信通路保持一致之后进行数据采集,采集的数据实时存储在PC端,仿真模块对采集的数据按照一定的规则进行处理,保存为仿真文件。
2.根据权利要求1所述的通用车辆数据采集/仿真方法,其特征在于:仿真模块进行通道切换的控制具体包括:仿真模块获取分析测试模块的通信配置信息,通信配置信息包括OBD通道配置和通信配置,通信配置至少包括波特率、通信方式、通信协议标准等;仿真模块根据获取的通信配置信息控制数据收发控制器进行物理通道切换,使PC端的物理通路与移动终端的通信通路保持一致。
3.根据权利要求2所述的通用车辆数据采集/仿真方法,其特征在于:数据收发控制器进行物理通道切换,具体是:数据收发控制器通过发送端监测通道波特率并对其进行判断是否需要波特率的切换,如果需要则切换至下一通道,直至切换到正确的通道。
4.根据权利要求2所述的通用车辆数据采集/仿真方法,其特征在于:仿真模块获取分析测试模块的通信配置信息,包括:在PC端安装交互工具Frida CLI,在移动终端安装Frida-server;移动终端的Frida-server启动后,PC端的仿真模块通过动态二进制插桩代码获取分析测试模块的通信配置信息。
5.根据权利要求2所述的通用车辆数据采集/仿真方法,其特征在于:仿真模块获取分析测试模块的通信配置信息,具体是:在PC端安装交互工具Frida CLI,仿真模块上搭建有Python+javascript的hook框架;移动终端安装Frida-server与仿真模块的Python绑定,分析测试模块具有V8引擎,且该分析测试模块设置为具有完全访问内存数据的权限,分析测试模块挂钩分析后的目标函数调用进程内的函数来执行,以获取到进程内所需要的相关数据;仿真模块的Python注入chrome.js脚本挂钩相应的so函数,运用消息转发机制获取得到一个反馈信息,监听过滤该反馈数据,从而获取移动终端的分析测试模块的通信配置信息,通过混合编程实现数据在不同进程间的通讯,进而转发给仿真模块。
6.根据权利要求1-5任一所述的通用车辆数据采集/仿真方法,其特征在于:仿真模块对采集的数据按照一定的规则进行处理之前,还包括标记总线数据中的总线干扰数据的步骤以及过滤标记的总线干扰数据得到采集的数据的步骤,仿真模块根据数据应答机制、数据应答时间戳、以及经由移动终端获取的通信协议标准,对采集的数据进行配对组合并保存成仿真文件。
7.根据权利要求1-5任一所述的通用车辆数据采集/仿真方法,其特征在于:所述数据收发控制器包括相互电性连接的通道切换控制器和CAN/K线数据收发模块,通道切换控制器通过通讯接口与车辆诊断系统OBD接口连接,通道切换控制器通过USB接口与PC端的仿真模块连接,CAN/K线数据收发模块通过USB接口与PC端的仿真模块连接。
8.一种通用车辆数据采集/仿真系统,包括:安装于PC端的仿真模块、用于仿真模块加载的多个仿真文件以及安装于移动终端的分析测试模块,仿真模块、分析测试模块与车辆的数据收发控制器之间两两建立双向通讯连接;数据收发控制器与车辆诊断系统OBD接口连接;多个仿真文件预先采集并分别存储有不同品牌型号的相关参数和数据;
其中,所述仿真模块通过USB接口方式控制汽车的数据收发控制器,数据收发控制器通过汽车标准的OBD接口与汽车进行连接,并在汽车总线上接入移动终端的分析测试模块实时与汽车进行通信;
仿真模块用于进行通道切换的控制使PC端的物理通路与移动终端的通信通路保持一致以及数据采集,仿真模块采集的数据实时存储在PC端,仿真模块还用于对采集的数据按照一定的规则进行处理,保存成仿真文件。
9.根据权利要求8所述的通用车辆数据采集/仿真系统,其特征在包括:所述仿真模块包括用于获取分析测试模块的通信配置信息的获取单元、用于根据获取的通信配置信息控制数据收发控制器进行物理通道切换的控制单元、以及用于数据采集的采集单元,所述通信配置信息包括OBD通道配置和通信配置,通信配置至少包括波特率、通信方式、通信协议标准等。
10.根据权利要求9所述的通用车辆数据采集/仿真系统,其特征在包括:所述仿真模块还包括标记总线数据中的总线干扰数据的标记单元以及过滤标记的总线干扰数据得到采集的数据的过滤单元;采集单元根据数据应答机制、数据应答时间戳、以及经由移动终端获取的通信协议标准,对过滤单元输出的数据进行配对组合并保存成仿真文件。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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