CN114625111A - 车辆状态的监测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种车辆状态的监测方法和系统，通过CAN总线将车载自动诊断系统获取到的车辆状态原始数据传输至车辆的中控终端，以使中控终端解析车辆状态原始数据，得到车辆状态信息；通过蓝牙技术将中控终端解析到的车辆状态信息传输至终端设备，用户通过终端设备中的车辆状态信息监测车辆状态；通过无线通信技术将中控终端获取到的车辆状态信息传输至云服务器，以使终端设备通过云服务器获取到车辆状态信息。该方式可通过CAN总线将车载自动诊断系统中的车辆状态原始数据传输至中控终端，以使中控终端蓝牙的短距离传输，或者无线远距离传输将车辆状态信息传输至用户的终端设备，用户可在终端设备上实时监测车辆的状态，从及时发现车辆故障。
Description
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，尤其是涉及一种车辆状态的监测方法和系统。
背景技术
车联网技术构建了车辆与外界连接的远程网络架构，让远程实时监测车辆成为可能。相关技术中，中控终端获取OBD诊断信息时，由于OBD端子不连接中控终端，因此只能通过专业设备和专业人员查看，信息处理受限，导致无法对车辆的状态进行实时监测，从而难以及时发现车辆潜在的故障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆状态的监测方法和系统，以实时监测车辆的运行状态，即是发现车辆故障，确保行车安全。
第一方面，本发明提供一种车辆状态的监测方法，该方法包括：通过CAN(Controller Area Network，控制器域网)总线将车载自动诊断系统获取到的车辆状态原始数据传输至车辆的中控终端，以使该中控终端解析车辆状态原始数据，得到车辆状态信息；通过蓝牙技术，将中控终端解析到的车辆状态信息传输至终端设备，以使用户通过终端设备中的车辆状态信息监测车辆状态；通过无线通信技术，将中控终端获取到的车辆状态信息传输至云服务器，以使终端设备通过云服务器获取到车辆状态信息。
在可选的实施方式中，上述中控终端包括微控制单元和片上系统；上述通过CAN总线将车载自动诊断系统获取到的车辆状态原始数据传输至车辆的中控终端，以使中控终端解析车辆状态原始数据，得到车辆状态信息的步骤，包括：微控制单元通过CAN总线向车载自动诊断系统发送数据获取请求；车载自动诊断系统接收数据获取请求，并通过CAN总线向微控制单元发送车辆状态原始数据；微控制单元对车辆状态原始数据进行解析，得到车辆状态信息，并将车辆状态信息经由SPI接口或者UART接口传输至片上系统。
在可选的实施方式中，上述通过蓝牙技术，将中控终端获取到的车辆状态信息传输至终端设备的步骤，包括：片上系统通过预设的蓝牙模块，将车辆状态信息传输至终端设备；上述通过无线通信技术，将中控终端获取到的车辆状态信息传输至云服务器的步骤，包括：片上系统通过4G、5G或者WiFi，将车辆状态信息传输至云服务器。
在可选的实施方式中，上述车辆状态原始数据中包含有车辆原始数据流和车辆原始故障码数据；上述微控制单元对车辆状态原始数据进行解析，得到车辆状态信息的步骤，包括：微控制单元根据数据获取指令的PID值，查找通过数据获取指令获取到的车辆原始数据流和/或车辆原始故障码数据对应的解析函数；根据解析函数，解析车辆原始数据流和/或车辆原始故障码数据，得到解析数据；判断PID值指示的数据类型是否为数值型数据；如果不是数值型数据，保存解析数据，并对解析数据进行包装，将包装后的解析数据确定为车辆状态信息。
在可选的实施方式中，如果PID值指示的数据类型是数值型数据，将解析数据转换成字符串类型的数据，得到转换数据；保存转换数据，并对转换数据进行包装，将包装后的转换数据确定为车辆状态信息。
在可选的实施方式中，上述将车辆状态信息经由SPI接口或者UART接口传输至片上系统的步骤之后，上述方法还包括：通过片上系统中的Android native层设置的mcuserver，从SPI接口或者UART接口中获取车辆状态信息；将车辆状态信息传输至云服务器和/或终端设备。
在可选的实施方式中，上述将车辆状态信息传输至云服务器和/或终端设备的步骤，包括：设置用于TCP/IP上传的数据缓冲区；读取预设的OBD数据邮箱，并判断OBD数据邮箱是否为空；其中，OBD数据邮箱用于存储车辆状态信息；如果OBD数据邮箱不为空，将OBD数据邮箱中的数据装载到数据缓冲区中的指定存储位置；读取预设的GPS数据邮箱，并判断GPS数据邮箱是否为空；如果GPS数据邮箱不为空，将GPS数据邮箱中的数据装载到数据缓冲区，并建立TCP/IP连接；如果TCP/IP连接成功，发送数据缓冲区中装载的数据至云服务器和/或终端设备。
在可选的实施方式中，上述中控终端解析车辆状态原始数据，得到车辆状态信息的步骤之后，上述方法还包括：通过中控屏显示车辆状态信息；其中，车辆状态信息包括：发动机转速、冷却液温度、车辆速度和车辆故障码。
在可选的实施方式中，上述终端设备通过云服务器获取到车辆状态信息的步骤，包括：通过在云服务器中创建的TcpServer服务类，开放的固定监听端口提供的TCP/IP服务，向终端设备传输所述车辆状态信息；通过云服务器中安装的预设数据库，保存车辆状态信息。
第二方面，本发明提供一种车辆状态的监测系统，该监测系统包括：车载自动诊断系统、中控终端、云服务器和终端设备；该监测系统用于执行前述实施方式任一项所述的方法；车载自动诊断系统通过CAN总线与中控终端连接；中控终端分别与云服务器和终端设备连接；终端设备还与云服务器连接。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明提供的一种车辆状态的监测方法和系统，首先通过CAN总线将车载自动诊断系统获取到的车辆状态原始数据传输至车辆的中控终端，以使中控终端解析车辆状态原始数据，得到车辆状态信息；通过蓝牙技术将中控终端解析到的车辆状态信息传输至终端设备，用户通过终端设备中的车辆状态信息监测车辆状态；通过无线通信技术将中控终端获取到的车辆状态信息传输至云服务器，以使终端设备通过云服务器获取到车辆状态信息。该方式可通过CAN总线将车载自动诊断系统中的车辆状态原始数据传输至中控终端，以使中控终端蓝牙的短距离传输，或者无线远距离传输将车辆状态信息传输至用户的终端设备，以使用户可在终端设备上实时监测车辆的状态，从及时发现车辆故障，也保证了信息的广度和准确性，可形成真正意义上的车联网大数据。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种车辆状态的监测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种车辆状态的监测方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的系统线程调度程序算法的实现示意图；
图4为本发明实施例提供的线程调度算法工作的流程图；
图5为本发明实施例提供的微控制单元对车辆状态原始数据进行解析的流程图；
图6为本发明实施例提供的数据流详细结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种基于标准CAN格式读取故障码的指令格式的示意图；
图8为本发明实施例提供的片上系统数据上传流程图；
图9为本发明实施例提供的云服务器的示意图；
图10为本发明实施例提供的终端设备的APP程序涉及框架图；
图11为本发明实施例提供的一种车辆状态的监测系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在汽车保有量与日俱增的趋势中，车辆系统安全、车辆防盗、车辆尾气污染等问题日益显著。车联网技术构建了车辆与外界连接的远程网络架构，让远程实时监测车辆成为可能。本发明针对目前汽车在车况诊断、远程监测、防盗等方面存在的不足，在车联网的背景下，结合车辆防盗、车载自动诊断系统诊断、嵌入式系统开发等技术，研究开发出一款具备故障诊断、远程监测等功能的车辆状态的监测方法和系统。
为了便于对本发明实施例进行理解，首先对本发明实施例提供的一种车辆状态的监测方法进行介绍，如图1所示，该方法包括如下具体步骤：
步骤S102，通过CAN总线将车载自动诊断系统获取到的车辆状态原始数据传输至车辆的中控终端，以使中控终端解析车辆状态原始数据，得到车辆状态信息。
在具体实现时，上述车载自动诊断系统(On-Board Diagnostics，简称OBD)通过CAN总线与中控终端连接，也即是车载自动诊断系统通过CAN总线与中控终端进行通信。上述车辆状态原始数据通常包括车辆原始数据流和车辆原始故障码数据。
上述车载自动诊断系统通常是发动机数据标定的最后一个环节，是诊断发动机运行状况的“医生”，是守护法规要求的底线。当汽车在行驶过程中，一旦系统出现故障，故障灯或检查发动机警告灯亮，这时就提醒驾驶员车辆需要维护了。车载自动诊断系统的监测涵盖多个系统和部件，包括发动机、催化器、氧传感器、颗粒捕集器等等。车载自动诊断系统通过控制各种与排放相关的部件信息，连接到整车的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)，ECU具备检测和分析与排放相关故障的功能。当出现排放故障时，ECU记录故障信息和相关代码。车载自动诊断系统是基于车辆技术数据记录的通用接口。
上述中控终端通常是用户通过车载操作面板，对汽车电子设备、辅助驾驶功能等进行控制使用的操作平台。它建立在车载中控系统的基础上，实现了汽车设备智能调控、汽车辅助驾驶功能调用、行车状态实时监测以及车载娱乐集成等功能。车载中控系统一般包括操作面板和系统控制中心两个组成部分。其中车载中控系统除了系统本身，还连接了用户和车内硬件设备以及车载软件程序，是整个车载控制流程中的核心。中控终端主要实现了汽车电子开关、汽车安全辅助驾驶、行车状态、车载娱乐四个方面的管理控制。例如，汽车电子开关主要包括车窗、雨刷、转向灯、中央空调等车内硬件开关设备；汽车安全辅助驾驶主要包括车载蓝牙、倒车辅助影像、车载导航等行车辅助功能；行车状态主要包括汽车油量、转速、胎压、温度等汽车状态；车载娱乐主要包括多媒体影音、微信聊天、在线游戏等娱乐服务功能。
步骤S104，通过蓝牙技术，将中控终端解析到的车辆状态信息传输至终端设备，以使用户通过终端设备中的车辆状态信息监测车辆状态。
上述终端设备可以是手机、平板电脑、智能手环或者电脑等。
步骤S106，通过无线通信技术，将中控终端获取到的车辆状态信息传输至云服务器，以使终端设备通过云服务器获取到车辆状态信息。
上述无线通信技术包括3G(the 3th generation mobile communicationtechnology，第三代移动通信技术)、4G(the 4th generation mobile communicationtechnology，第四代移动通信技术)、5G(the 5th generation mobile communicationtechnology，第五代移动通信技术)、WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)等，中控终端可以通过无线通信技术将车辆状态信息传输至云服务器，以使通过云服务器车辆状态信息传输至终端设备设备。
在具体实现时，终端设备可以通过两种方式获取到车辆状态信息，一种是通过中控终端的蓝牙模块实现短距离传输，另一种是通过中控终端的无线通信模块实现远距离传输。
在具体实现时，由于成本原因，许多车辆省略了OBD屏幕，仅保留了用于检查故障的外部OBD接口和信息存储芯片，必须通过蓝牙传输到专用设备才能读取数据，车主很难直观地了解车辆的信息和状态。由于成本高昂，并且需要增加硬件，因此难以占据较大的市场份额，这影响了其信息收集的广度，导致难以形成真正的大数据。对于车主而言，中控显示和终端设备(例如，智能手机)具有零成本且无需额外购买硬件的独特优势。使用智能手机作为采集终端，行车数据实时显示在手机屏幕上。信息收集源可以扩展到整个车主群体，从而保证了信息的广度和准确性，可以形成真正意义上的车联网大数据。
本发明实施例提供的一种车辆状态的监测方法，首先通过CAN总线将车载自动诊断系统获取到的车辆状态原始数据传输至车辆的中控终端，以使中控终端解析车辆状态原始数据，得到车辆状态信息；通过蓝牙技术将中控终端解析到的车辆状态信息传输至终端设备，用户通过终端设备中的车辆状态信息监测车辆状态；通过无线通信技术将中控终端获取到的车辆状态信息传输至云服务器，以使终端设备通过云服务器获取到车辆状态信息。该方式可通过CAN总线将车载自动诊断系统中的车辆状态原始数据传输至中控终端，以使中控终端蓝牙的短距离传输，或者无线远距离传输将车辆状态信息传输至用户的终端设备，以使用户可在终端设备上实时监测车辆的状态，从及时发现车辆故障，也保证了信息的广度和准确性，可形成真正意义上的车联网大数据。
对应于上述实施例，本发明实施例还提供了另一种车辆状态的监测方法，该方法在上述方法实施例的基础上实现，该实施例重点描述在中控终端包括微控制单元和片上系统的情况下的车辆状态的监测方法，如图2所示，该方法包括如下具体步骤：
步骤S202，微控制单元通过CAN总线向车载自动诊断系统发送数据获取请求。
上述中控终端中的微控制单元可以通过SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)或者UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)接口与片上系统连接。微控制单元(Micro Control Unit，简称MUC)，又可称为单片微型计算机或者单片机；片上系统(System on Chip，简称SOC)是一个产品，是一个有专用目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。
步骤S204，车载自动诊断系统接收数据获取请求，并通过CAN总线向微控制单元发送车辆状态原始数据。
步骤S206，微控制单元对车辆状态原始数据进行解析，得到车辆状态信息，并将车辆状态信息经由SPI接口或者UART接口传输至片上系统。
在具体实现时，中控终端的微控制单元的MCU程序需要适配硬件资源，对硬件资源进行控制，保证硬件资源有序的工作，需要设计程序任务协调模块；微控制单元需要对车辆状态原始数据数据进行解析，因而需要设计解析程序，并且需要将解析的数据通过SPI或UART传到中控终端的片上系统，自然还需要实现设计数据传输模块。
上述车辆状态原始数据中包含有车辆原始数据流和车辆原始故障码数据；上述MCU程序用于配合中控终端硬件资源使用，读取车辆内部信息进行处理，并将处理后的信息转发；支持中控终端硬件系统正常运行的核心程序。根据中控终端硬件设计方案，中控终端下位机程序方案设计框如图3所示。
图3中的其他核心程序主要是系统线程调度程序算法的实现。为了保证程序的运行效率，将软件各部分功能编写成单独代码块，并建立与代码块相对应的任务队列，为每个任务分配任务堆栈空间，设定任务优先级。线程调度算法工作步骤如图4所示。软件系统中首先创建一个主任务，主任务完成系统定时器、信号量、互斥信号量等函数的初始化，并在主任务中创建协调调度任务等次要任务。系统根据预先设定的任务优先级运行任务，并配合信号量以及互斥信号量完成整个软件系统的运行。协调任务辅助各任务之间对共享资源的使用调配，程序中加入看门狗程序，发现系统任务运行超时，看门狗程序会重启MCU软件系统。
如图5所示为微控制单元对车辆状态原始数据进行解析的流程图，也即是可以通过下述步骤10-14得到车辆状态信息：
步骤10，微控制单元根据数据获取指令的PID(Process Identification，进程识别号)值，查找通过数据获取指令获取到的车辆原始数据流和/或车辆原始故障码数据对应的解析函数。
针对车辆原始数据流的解析如下：
原始车辆数据流是指车辆ECU内各部分元件运行状态下自身产生的状态数据。这些状态数据都单独存储，使用专业诊断仪器连接车载自动诊断系统的OBD接口获取，对数据进行相应处理后可以转换成不同的显示形式，如十六进制数值、文本、波形等。对于读取这些数据，不同的通讯协议有着不同的查询指令；发送查询指令后，车辆根据自身出厂使用的通信协议返回被查询元件的状态数据。
根据车辆原始数据流代表车辆信息的不同，将车辆原始数据流可以大概分为数值型数据和状态型数据。数值型数据属于具有固定单位以及一定变化范围的数值，例如车辆速度、车辆工作电压、温度等；状态型数据属于具有一种或几种工作状态的元件，例如某个元件的打开和关闭、状态是高是低等。
通常车载自动诊断系统的数据解析方式有两种，一种是基于CAN总线数据流解析，另一种是基于K线数据流解析。本发明可以采用CAN总线解析方式，其中，ISO15765-4协议标准基于CAN总线通信，CAN总线存在两种通信格式，分别为标准CAN通信格式和扩展CAN通信格式，数据流详细结构如图6。标准CAN发送命令标识符为“07 DF”，接收命令标识符为“07E8”，长度均为2字节；扩展CAN发送命令标识符为“18 DB 33F1”，接收命令标识符为“18 DAF1 10”，长度均为4字节。数据流接收发送指令中第1个字节都为“08”，代表协议类型；其中Len字节数值表示在Len字节之后还存在多少个字节的有效数据；SID(系统识别码)字节表示数据流服务标识符；PID表示需要查询的数据标识符。在返回数据中，Data1到Datan位表示车辆被查询单元的有效数据。
对使用ISO15765-4协议CAN标准格式通信的车辆读取车速数据，发送和接收数据情况如下：
发送指令：08 07 DF 02 01 0D 00 00 00 00
接收数据：08 07 E8 03 41 0D 21 00 00 00
其中，指令中“0D”为车速的PID值，后面一个字节为车速的数据大小。
关于车辆原始故障码数据解析如下：
车辆原始故障码数据是以固定不变的方式存储在车辆内部存储器，与实时变化的车辆数据流信息是不同的，查询故障码的指令与查询数据流的指令、接收到的故障码数据与接收到的数据流信息也存在区别，故障码一般由十六进制数值表示，每两个字节表示一个故障码。
ISO15765-4协议标准基于标准CAN格式读取故障码的指令格式如图7，其中返回的故障码数据中第六个字节为车辆内部存储故障码个数，之后每两个字节组合成一个故障码，以十六进制显示。ISO15765-4协议故障码查询指令比数据流查询指令缺少一个SID位。扩展CAN格式读取故障码与标准CAN格式读取故障码的指令格式只有命令标识符不同。
步骤11，根据上述解析函数，解析车辆原始数据流和/或车辆原始故障码数据，得到解析数据。
步骤12，判断上述PID值指示的数据类型是否为数值型数据；如果是，执行步骤13，否则，执行步骤14。
步骤13，将解析数据转换成字符串类型的数据，得到转换数据；保存转换数据，并对转换数据进行包装，将包装后的转换数据确定为车辆状态信息。
步骤14，保存解析数据，并对解析数据进行包装，将包装后的解析数据确定为车辆状态信息。
在实际应用中，车辆状态原始数据需要设备向车辆OBD接口发送固定指令进行查询，并且OBD接口读取的数据以16进制的字符串显示，需要对数据进行解析，转换成简单易读的数据，程序中采用结构体数组的形式进行OBD数据的读取、解析，根据数据类型的不同分为数值型数据(Numeric)和字符型数据(Character)，程序中编写的结构体数组代码下：
typedef enum{
numeric＝0,
character
}DataType；//声明数据枚举类型
typedef struct
{
__IO DataType Type；//数据类型
__IO u8 PIDByte；//查询数据流PID值
__IO u8 FineByte；//有效数据开始位置
__IO char*Format；//数据存储格式
float(*ToInt0)(u8*data)；//数值型数据解析函数
char*(*ToChar)(u8*data)；//字符型数据解析函数
}DSControlTypeDef；
结构体数组中定义了15项OBD数据(相当于上述车辆状态原始数据)流结构体变量，可以读取151项车辆OBD数据，程序代码如表1：
表1
表1的数据结构中第1位代表数据类型，查询的数据是字符型还是数值型；第2位代表查询车辆数据的PID值，每个车辆数据都对应唯一的PID值；第3位代表数据流中数据域开始位置；第4位代表数据解析后采用哪种数据格式进行保存；第5位和第6位都代表数据解析函数，第5位代表数值型数据解析函数，第6位代表字符型数据解析函数，这两位根据第一位数据类型决定有无。
步骤S208，片上系统通过预设的蓝牙模块，将车辆状态信息传输至终端设备。
在具体实现时，中控终端中的片上系统的SOC程序需要请求和解析微控制单元传过来的车辆状态信息(相当于上述OBD数据)，因而需要设计对应的数据解析模块；对于要通过蓝牙和4G无线通信传输OBD数据，需要设计数据传输模块，并且以便后期对车辆状态进行整体分析，设计数据存储模块。
在具体实现时，还需要通过中控屏显示车辆状态信息；其中，车辆状态信息包括：发动机转速、冷却液温度、车辆速度和车辆故障码。因此，还需要设计OBD诊断APP。具体地，在中控屏上操作OBD诊断APP，通过对车辆状态信息进行解析，APP程序中会对车辆信息进行显示，包括发动机转速、冷却液温度、车辆速度等多种数据，可以根据用户需要，设定显示相应数据；并将获取到车辆故障码，对比标准故障码信息库，显示出与故障码对应的详细信息。
针对OBD诊断信息APP程序设计，为方便软件的使用，并保证软件良好的使用体验，开发过程中界面最简化，便于操作使用，把每个功能程序单独编写，便于后期维护，程序采用模块化开发设计思想，便于后期增加更多功能，每个程序模块都开放了固定接口，开发过程中每个模块都通过自己固定接口连接，降低模块间的耦合度。主要功能界面包括用户登陆界面，整体功能界面、以及车辆数据查询界面、服务器连接界面、车辆防盗界面、车辆故障码显示界面、以及车辆位置界面等。
片上系统通过片上系统中的Android native层设置的mcuserver，从SPI接口或者UART接口中获取车辆状态信息；并将车辆状态信息传输至云服务器和/或终端设备。具体地，片上系统对应SOC程序实现发送查询车辆状态信息指令，根据CAN协议对车辆状态信息进行分析，并将车辆状态信息转换成可以读懂的数值、文本等；将转换好的车辆数据信息通过无线通信发送出去。
对于片上系统的软件系统数据上传，最重要的是对车辆状态信息；进行打包处理。系统数据上传流程如图8，首先设置用于TCP/IP上传的数据缓冲区TCPPackage(也即是定义TCP通信数据缓冲区)；然后读取预设的OBD数据邮箱(简称OBDMbox)，并判断OBD数据邮箱是否为空；其中，OBD数据邮箱用于存储车辆状态信息(也即是OBD数据解析完成后都会存储到创建的OBD数据邮箱中)；如果OBD数据邮箱不为空，将OBD数据邮箱中的数据装载到数据缓冲区中的指定存储位置(该指定存储位置为OBD数据的固定存储位置)；读取预设的GPS数据邮箱，并判断GPS数据邮箱是否为空；如果GPS数据邮箱不为空，将GPS数据邮箱中的数据装载到数据缓冲区，并建立TCP/IP连接；如果TCP/IP连接成功，发送数据缓冲区中装载的数据至云服务器和/或终端设备。
在具体实现时，上述OBD数据邮箱为空，需要继续读取OBD数据邮箱；上述GPS数据邮箱不为空，也需继续读取GPS数据邮箱。由于移动网络的不稳定性，在数据传输之前要先判断TCP/IP连接状态，确定TCP/IP连接成功后发送完整TCPPackage数据包。TCPPackage数据包格式包括：协议头“$NS”，长度为3字节；车辆OBD数据长度为139字节；GPS数据长度为22字节；协议尾“#”，长度为1字节。
本实施例中考虑两种场景，比如远距离时，通过4G网络获取车辆状态信息，相关技术中很多品牌的车支持休眠唤醒，公司研发的车型大多支持远程唤醒功能。在获取车辆状态信息时，要考虑车没启动，这时需要远程唤醒网关，以让数据传输链路可通信。另一种场景是针对人和车短距离传输，可选择蓝牙传输数据，当然这里不是说不支持4G网络传数据，短距离主要是考虑，车上亲朋方便连接方便获取，专业人员诊断时，方便接入。
在具体实现时，上述片上系统中还设置有数据存储模块，通常在系统中可使用sqlite3数据库作为车辆数据存储媒介，以便后期对车辆状态进行整体分析。
步骤S210，片上系统通过4G、5G或者WiFi，将车辆状态信息传输至云服务器。
步骤S212，通过在云服务器中创建的TcpServer服务类，开放的固定监听端口提供的TCP/IP服务，向终端设备传输车辆状态信息。
云服务器端程序作为中控终端、终端设备的通信媒介，需要具有数据收发、存储的功能。因而，云服务器中设置有数据转发模块，该模块使用C++语言编写了以TCP/IP服务连接为主要功能的Windows服务程序，程序中创建了TcpServer服务类，开放固定监听端口，服务程序会把中控终端上传的车辆数据转发到终端设备的APP上。
在具体实现时，云服务器程序基于Windows服务类进行编写，使用C++语言编写了以TCP/IP服务连接为主要功能的Windows服务程序，程序中创建了TcpServer服务类，开放固定监听端口，增加了数据转发以及数据库存储功能，服务器使用阿里云服务器，使用“InstallUtil.exe”文件将Windows服务程序安装在阿里云服务器的Windows系统中。云服务器程序只提供TCP/IP服务，用于终端整体系统测试，进行数据的收发和存储，不作数据处理。
步骤S214，通过云服务器中安装的预设数据库，保存车辆状态信息。
上述云服务器中还安装有预设数据库，例如，可安装MySQL数据库作为车辆状态信息存储媒介。
在具体实现时，云服务器端使用Windows系统服务类程序方案，开发编写系统服务程序，程序创建TCP/IP服务端，并开放相应端口用于车载终端与智能手机(相当于上述终端设备)连接，以此将车载终端上传的数据信息转发到智能手机端，程序中增加MySQL数据库，用来存储车载终端上传的数据信息，便于后期对车辆状态进行数据分析。云服务器程序方案设计如图9所示。
在实际应用中，用户可通过终端设备的APP程序对车辆状态信息进行处理，并以终端设备的界面上述显示车辆整体状态信息。该APP程序可将读取中控终端通过云服务器转发的数据，按照指定格式进行解析显示，将车辆整体状态在APP中展现出来，并对车辆防盗预警信息提醒显示，便于对车辆状态的监测，设计方案如图10所示。
在具体实现时，上述终端设备中的APP程序包括蓝牙设备连接模块、车辆数据查询模块和车辆故障码显示模块。采用蓝牙实现短距离或无网络场景传输监测到的数据时，蓝牙设备连接模块搜索中控终端的蓝牙模块，两者进行配对；配对成功后，向中控终端发送连接请求命令；中控终端收到命令后，发送响应信号，两者握手成功；然后蓝牙设备连接模块将请求数据命令发送到中控终端；中控终端接收到该命令后，对请求的数据类型进行分析，并通过CAN总线将数据请求发送至车载自动诊断系统的OBD接口，中控终端接收到数据后，通过蓝牙模块将数据发送到蓝牙设备连接模块；该蓝牙设备连接模块将接收到的数据发送至车辆数据查询模块和车辆故障码显示模块，以使车辆数据查询模块初步显示部分车辆数据，包括发动机转速、车速、计算负荷值、冷却液温度、进气歧管压力、进气温度、空燃比、油门踏板位置、点火提前角，可以根据需要增加车辆相关数据显示。车辆故障码显示模块用于查询显示车辆内部存在的故障码，对故障码进行详细说明。
具体地，上述终端设备中的APP程序还包括用户登陆模块、用户注册模块、车辆数据查询模块、车辆故障码显示模块和服务器连接模块。在采用4G通信实现车辆网关唤醒控制并远距离传输监测的数据时，用户登陆模块用于用户登录查看车辆状态，修改账户密码；用户注册模块用于用户注册，以单个用户为单元管理和组织数据；车辆数据查询模块用初步显示部分车辆数据，包括发动机转速、车速、计算负荷值、冷却液温度、进气歧管压力、进气温度、空燃比、油门踏板位置、点火提前角，可以根据需要增加车辆相关数据显示；车辆故障码显示模块用查询显示车辆内部存在的故障码，对故障码进行详细说明；服务器连接模块用于连接云服务器传输车辆状态数据信息。
在实际应用中，终端设备针对蓝牙方式和无线网络传输方式有不同的操作流程：
1.蓝牙方式
(1)实时车辆信息获取：用户可以在客户端界面上查看车辆的运行参数，包括仪表盘参数，例如发动机转速、冷却液温度、车速等，以及非仪表盘参数，例如发动机运行时间、发动机负荷、空气流量、进气歧管绝对压力等；(2)远程数据传输：将获取的车辆运行参数上传到云服务器，实现对车辆状况的远程监测。同时也可以向云服务器请求其存储的数据，这也为车联网大数据的采集提供了可能性；(3)用户管理：包括账号管理和个人信息管理。通过用户的注册、登录和其他功能，以单个用户为单元管理和组织数据；(4)UI交互设计：确保友好的界面和交互良好的用户体验。
2.无线网络方式
为方便软件的使用，并保证软件良好的使用体验，开发过程中将界面最简化，便于操作使用，把每个功能程序单独编写，便于后期维护，程序采用模块化开发设计思想，便于后期增加更多功能，每个程序模块都开放了固定接口，开发过程中每个模块都通过自己固定接口连接，降低模块间的耦合度。主要功能界面包括用户登陆界面，整体功能界面、以及车辆数据查询界面、服务器连接界面、车辆防盗界面、车辆故障码显示界面、以及车辆位置界面等。界面包括：
登陆界面：用于用户登录查看车辆状态，修改账户密码。
整体功能界面：显示车辆基本状态信息，附加各种功能按钮，点击可进入相关功能。
TCP/IP连接界面：用于连接云服务器传输车辆状态数据信息。
车辆数据查询界面：初步显示部分车辆数据，包括发动机转速、车速、计算负荷值、冷却液温度、进气歧管压力、进气温度、空燃比、油门踏板位置、点火提前角，可以根据需要增加车辆相关数据显示。
车辆故障码查询界面：查询显示车辆内部存在的故障码，对故障码进行详细说明。
车辆防盗界面：对于车辆防盗预警功能打开/关闭状态控制。
车辆位置查询界面：搭载百度地图开发平台，显示智能手机与车辆在地图上的位置，计算智能手机与车辆的距离，寻车导航。
上述车辆状态的监测方法，该方法将中控终端、云服务器、智能终端协同组合成车联网智能终端监测系统。该方式实现对车辆状态进行远程监测，读取车辆数据流以及车辆当前故障码，然后将车辆数据信息传送到云服务器上，中控终端上传的数据会被云服务器中部署的TCP接收服务程序存储到MySQL数据库中，方便后期对车辆状态进行整体性研究；存储数据完成后，云服务器会将数据转发到终端设备上，终端设备会对车辆数据分析处理。
针对于上述方法实施例，本发明实施例还提供了一种车辆状态的监测系统，如图11所示，该监测系统包括：车载自动诊断系统110、中控终端111、云服务器112和终端设备113；该监测系统的具体实施例方式可以参考上述方法实施例，在此不再赘述。
具体地，上述车载自动诊断系统110通过CAN总线与中控终端111连接；中控终端111分别与云服务器112和终端设备113连接；终端设备113还与云服务器112连接。
上述系统运行流程为：每个车辆都安装SIM卡，可以通过GPRS(General PacketRadio Service，通用分组无线服务)或SMS(Short Message Service，短信息服务)，并具有OBD数据读取等功能；当GPRS网络稳定时，车载终端通过GPRS网络负责发送车辆定位、车辆故障等信息到云服务器；云服务器负责信息的存储与转发。车主需要在终端设备上安装终端助手软件，并与中控终端绑定，该软件从云服务器上获取到中控终端上传的信息，显示到终端设备上；当GPRS网络不稳定时，中控终端会切换SMS通信方式，在此通信模式下中控终端只发送车辆防盗预警信息到智能终端设备(可以是手机端)。以这样的系统设计方式实现人车“形影不离”，随时随地对车辆状态进行监控。
通过实现该系统，用户可以通过手机端远程监测车辆状态，获取车辆状态信息，随时随地的对车辆状态进行监测，从而及时发现车辆潜在故障。本系统包括：在中控终端，采用CAN总线技术实现与OBD的数据传输。同时，系统采用蓝牙实现短距离或无网络场景传输监测到的信息，采用4G通信实现车辆网关唤醒控制并远距离传输监测的数据。将中控终端、云服务器端、手机端协同组合成车联网智能终端监测系统。为今后在智能交通系统中实现车辆的自动化管理奠定了一定的基础。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种车辆状态的监测方法，其特征在于，所述方法包括：
通过CAN总线将车载自动诊断系统获取到的车辆状态原始数据传输至所述车辆的中控终端，以使所述中控终端解析所述车辆状态原始数据，得到车辆状态信息；
通过蓝牙技术，将所述中控终端解析到的所述车辆状态信息传输至终端设备，以使用户通过所述终端设备中的所述车辆状态信息监测车辆状态；
通过无线通信技术，将所述中控终端获取到的所述车辆状态信息传输至云服务器，以使所述终端设备通过所述云服务器获取到所述车辆状态信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中控终端包括微控制单元和片上系统；所述通过CAN总线将车载自动诊断系统获取到的车辆状态原始数据传输至所述车辆的中控终端，以使所述中控终端解析所述车辆状态原始数据，得到车辆状态信息的步骤，包括：
所述微控制单元通过所述CAN总线向所述车载自动诊断系统发送数据获取请求；
所述车载自动诊断系统接收所述数据获取请求，并通过所述CAN总线向所述微控制单元发送所述车辆状态原始数据；
所述微控制单元对所述车辆状态原始数据进行解析，得到所述车辆状态信息，并将所述车辆状态信息经由SPI接口或者UART接口传输至所述片上系统。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述通过蓝牙技术，将所述中控终端获取到的所述车辆状态信息传输至终端设备的步骤，包括：所述片上系统通过预设的蓝牙模块，将所述车辆状态信息传输至所述终端设备；
所述通过无线通信技术，将所述中控终端获取到的所述车辆状态信息传输至云服务器的步骤，包括：所述片上系统通过4G、5G或者WiFi，将所述车辆状态信息传输至所述云服务器。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述车辆状态原始数据中包含有车辆原始数据流和车辆原始故障码数据；
所述微控制单元对所述车辆状态原始数据进行解析，得到所述车辆状态信息的步骤，包括：
所述微控制单元根据所述数据获取指令的PID值，查找通过所述数据获取指令获取到的所述车辆原始数据流和/或所述车辆原始故障码数据对应的解析函数；
根据所述解析函数，解析所述车辆原始数据流和/或所述车辆原始故障码数据，得到解析数据；
判断所述PID值指示的数据类型是否为数值型数据；
如果不是数值型数据，保存所述解析数据，并对所述解析数据进行包装，将包装后的解析数据确定为所述车辆状态信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
如果所述PID值指示的数据类型是数值型数据，将所述解析数据转换成字符串类型的数据，得到转换数据；
保存所述转换数据，并对所述转换数据进行包装，将包装后的转换数据确定为所述车辆状态信息。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述车辆状态信息经由SPI接口或者UART接口传输至所述片上系统的步骤之后，所述方法还包括：
通过所述片上系统中的Android native层设置的mcuserver，从所述SPI接口或者所述UART接口中获取所述车辆状态信息；
将所述车辆状态信息传输至所述云服务器和/或所述终端设备。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述车辆状态信息传输至所述云服务器和/或所述终端设备的步骤，包括：
设置用于TCP/IP上传的数据缓冲区；
读取预设的OBD数据邮箱，并判断所述OBD数据邮箱是否为空；其中，所述OBD数据邮箱用于存储所述车辆状态信息；
如果所述OBD数据邮箱不为空，将所述OBD数据邮箱中的数据装载到所述数据缓冲区中的指定存储位置；
读取预设的GPS数据邮箱，并判断所述GPS数据邮箱是否为空；
如果所述GPS数据邮箱不为空，将所述GPS数据邮箱中的数据装载到所述数据缓冲区，并建立TCP/IP连接；
如果所述TCP/IP连接成功，发送所述数据缓冲区中装载的数据至所述云服务器和/或所述终端设备。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中控终端解析所述车辆状态原始数据，得到车辆状态信息的步骤之后，所述方法还包括：
通过中控屏显示所述车辆状态信息；其中，所述车辆状态信息包括：发动机转速、冷却液温度、车辆速度和车辆故障码。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端设备通过所述云服务器获取到所述车辆状态信息的步骤，包括：
通过在所述云服务器中创建的TcpServer服务类，开放的固定监听端口提供的TCP/IP服务，向所述终端设备传输所述车辆状态信息；
通过所述云服务器中安装的预设数据库，保存所述车辆状态信息。
10.一种车辆状态的监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：车载自动诊断系统、中控终端、云服务器和终端设备；所述监测系统用于执行权利要求1-9任一项所述的方法；
所述车载自动诊断系统通过CAN总线与所述中控终端连接；所述中控终端分别与所述云服务器和所述终端设备连接；所述终端设备还与所述云服务器连接。
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