汽车电子智能化集成控制技术

张国辉汽车电子智能化集成控制技术结合与广州市白云区通达汽车灯具电器厂合作项目“车载智能信息终端的研发”介绍最新的国内概况，此项目属于厦门金龙联合汽车工业有限公司的大型开发项目“汽车电子智能化集成控制系统”的子项目。1.1CAN总线与SAEJ1939协议的应用现状1、基于CAN总线的C类网络被应用于车内数据通讯。CAN总线有效地将发动机电控系统、驱动防滑系统、自动巡航系统等连接成为一个综合控制系统。2、SAEJ1939协议是美国汽车工程师协会SAE（SocietyofAutomotiveEngineer）发布的以CAN总线、以CAN2.0B作为网络核心协议的车辆网络串行通信和控制协议。它是目前在国内汽车行业中应用最广泛的CAN总线应用层协议，可以达到250Kbit/s的通讯速率。1技术背景1.2车载电子设备发展现状1、客车车载电子设备生产和安装都是独立的，容易造成操作方式各异、操作面板凌乱、设备间相互影响、控制复杂等问题，使得设备的安装、操作、维护不便，并且总体价格昂贵。2、由于不同客户对客车上的电子设备功能具有不同的要求，整车生产厂家必须根据定单要求进行定制，这就要求车载信息终端可方便地进行功能的扩充和裁减。因此，车载信息终端设备的多功能动态集成技术的是解决这些问题的关键。1技术背景1.3汽车智能化控制技术发展现状国内的汽车电子装置与电子控制系统总的来说是落后于欧美发达国家，主要表现在如下几个方面。①自主研发力度不够，很少有具有世界影响力的产品；②起步晚，核心的或复杂的控制器和传感器主要依靠进口，如电控发动机的ECU及其传感器和执行器都由BOSCH和DELPHI等提供；③行业标准不全，企业各自为政，很难形成标准化的产品，影响整车厂的产品配套；④产品与国外的相比，在性能和可靠性上，还有差距，如国产ABS的性能就不如进口的。1技术背景AIICS是建立在汽车动力环、车身环和信息环网络上的智能化集成系统，它的基础是大金龙公司即将建立的XMQJ1939协议。整个系统分为三个部分：车身环、动力环和信息环。三个部分之间通过CAN总线相互连接在一起。为了保证安全性，车身环和动力环中的单元器件必须通过各自的网关才能与外界通讯，即通过网关与智能化集成计算机连接；信息环中的器件直接与智能化集成计算机连接。信息环构成了客车多媒体信息系统。2客车信息终端系统2.1汽车电子智能化集成控制系统的架构汽车电子智能化集成控制系统的架构2客车信息终端系统客车信息终端系统的硬件方案2客车信息终端系统客车信息终端系统是汽车智能化集成控制系统（AIICS）的信息处理中心，是客车智能化集成控制系统的一个子系统。基础是客车多媒体集成系统（BMIS）。客车信息终端系统有可以分成两个部分：（1）客车车载汽车智能化监控系统和（2）客车车载电子设备集成系统。客车车载汽车智能化监控系统是一个对车辆进行全方位监控并具有信息处理与管理功能的软/硬件集成系统。客车车载电子设备集成系统将报站系统、收费系统、调度系统、多媒体系统等集成在一个车载信息终端中。2.2客车信息终端系统2客车信息终端系统客车智能化监控系统主要进行车辆行车过程中的车况监控，通过与车身环和动力环的网关通讯采集车身环和动力环内部器件的状态信息，从而判断车况并作出有关处理。3客车车载智能化监控系统3.1客车车载智能化监控系统的组成针对商用汽车的现状，在最新版SAEJ1939的基础上对PGN和SPN进行扩充，以适应商用汽车CAN总线电子装置的使用，扩充后的协议暂定名称为XMQJ1939。3客车车载智能化监控系统3.2客车车载智能化监控关键技术—XMQJ1939通讯协议XMQJ1939协议非常复杂，而对于车载信息终端而言，实现的功能只有：（1）实现信息终端计算机节点的地址申明；（2）故障信息的截取；（3）部分行车参数信息的记录；（4）某些特殊设备的监控。1、主要是针对车身环的有关部件进行协议的扩充客车相对与小车特有的部件，特别国内客车特有的部件2、定义多侦传输协议3、定义了统一故障诊断方式车载信息终端需要对行车参数进行选择性的记录，并且记录的数据文件可以在以后进行查询。每个行车参数都由某个PGN中的部分域记录，记录某个行车参数的具体域由SPN定义区分；由于同一个PGN可能由几个不同CAN节点发送或者转发，PGN中的节点源地址可以标志发送某个PGN的源节点，从而判断是否由某个有效的（或者特定的）CAN节点发送。3客车车载智能化监控系统3.3客车车载智能化监控关键技术—车辆运行参数监测3客车车载智能化监控系统3.4客车车载智能化监控关键技术—车辆运行参数监测进行行车参数记录的步骤是：（1）根据CAN总线接收到的数据，通过查表进行参数组PGN和节点源地址SA的匹配，找到需要进行处理的报文，而过滤掉其他数据包；（2）根据每个不同参数的SPN定义进行数据包的解析，得到具体的参数数值及其意义；（3）将得到的行车参数记录插入到有关的数据库文件中；（4）利用行车记录查询软件打开行车记录数据库文件，以曲线或者表格的形式进行某些参数、或者某些时间段的记录查询。3客车车载智能化监控系统3.5客车车载智能化监控关键技术—设备监控对于有些外围设备，整车厂为了安装、维护的方便，可以将其控制权限开放给用户，使得一般用户可以进行设备的测试、监视与控制，例如本系统中要求对空调系统和暖风系统具有此类功能。本项目中由于厂家的要求，暂时将空调和暖风的控制功能屏蔽，而是实现空调和暖风的状态检测和测试功能，但是由于所有空调和暖风的功能都能进行测试，因此实际上其控制功能也已经具备。3客车车载智能化监控系统3.6客车车载智能化监控关键技术—故障处理与维护信息终端可以实现单个或者多个当前发生的故障信息的查询，并进行有关处理：（1）从CAN总线接收单个故障数据包或者将接收到的多个故障数据包拼接成一个完整的故障数据包后，通过查表进行参数组PGN和节点源地址SA的匹配，解析出故障代码的SPN和故障类型码FMI；（2）根据节点源地址SA查找源地址表得到发生故障的部件名称，根据故障代码的SPN查找故障名称表得到故障名称，根据SPN和FMI查找故障类型表得到故障类型及其描述；（3）将得到的故障信息显示在界面上并根据预先制定的故障处理策略进行故障处理。3.7客车车载智能化监控系统的实现3客车车载智能化监控系统3客车车载智能化监控系统3.7客车车载智能化监控系统的实现3.7客车车载智能化监控系统的实现3.7客车车载智能化监控系统的实现3.7客车车载智能化监控系统的实现3.7客车车载智能化监控系统的实现3.7客车车载智能化监控系统的实现4公交车载电子设备集成系统4.1公交车载电子设备集成的功能组成4公交车载电子设备集成系统4.2公交车载电子设备集成系统的硬件集成方案4公交车载电子设备集成系统4.3公交车载电子设备集成系统的软件组成4公交车载电子设备集成系统4.4公交车载电子设备集成的软件技术—报站管理报站管理软件模块包括线路控制、GPS数据获取和报站模块以及站点（线路）显示。线路控制实现变换运行线路的有关操作。报站具有手动和自动两种模式。采用手动报站模式时，GPS将采集车辆当前的位置信息作为当前站点的预置位置信息；当使用自动报站模式时，GPS将采集到的车辆当前位置信息与站点的预置位置信息比较，按照一定的策略找出需要播报的站点信息。报站时按要求的方式将站点名称发送到车内显示屏显示，并且播放报站语音和其他广告语音文件。4公交车载电子设备集成系统4.5公交车载电子设备集成的软件技术—视频监视视频监视软件模块采用microsoftdirectsdk中的DirectShow开发包实现。Directshow是基于COM的应用系统，通过提供大量的过滤器（Filter）组件完成总体应用框架和底层工作。4公交车载电子设备集成系统4.6公交车载电子设备集成的软件技术—多媒体技术多媒体软件模块包括收音机、MP3播放器和报站语音播放。收音机由工控机与SY86MA车载电脑专用收音机开发模块连接，工控机根据收音机开发模块协议向该模块发送命令，该模块接收相应命令后作出响应。MP3播放器完全通过软件实现，应用WindowsMediaPlayer控件实现音频文件的播放。收音机、MP3播放和其他模块的语音播放采用优先级机制统一进行管理，具体地：（1）语音报站优先于收音机或MP3；（2）新的播放任务优先于当前正在进行语音播放任务；（3）收音机、MP3和语音报站是互斥的，即执行其中一个则终止另一个。4公交车载电子设备集成系统4.7公交车载电子设备集成系统的开发结果4公交车载电子设备集成系统4.7公交车载电子设备集成系统的开发结果4公交车载电子设备集成系统4.7公交车载电子设备集成系统的开发结果4公交车载电子设备集成系统4.7公交车载电子设备集成系统的开发结果4公交车载电子设备集成系统4.7公交车载电子设备集成系统的开发结果4公交车载电子设备集成系统4.7公交车载电子设备集成系统的开发结果4公交车载电子设备集成系统4.7公交车载电子设备集成系统的开发结果4公交车载电子设备集成系统4.7公交车载电子设备集成系统的开发结果5应用与技术展望5.1应用情况开发完成的系统已经装车试运行系统操作触摸屏5.2技术展望（1）硬件平台的开发。目前系统中的主控制器使用的是工控机，没有充分发挥其性能优势。大部分外围硬件模块是从其他公司购置的开发板块，成本较贵，硬件之间的接口容易出现不稳定现象，批量生产需要进行硬件平台的开发以降低成本和提高稳定性。可考虑使用嵌入式系统。（2）充分利用车载计算机的强大性能集成更多其它功能，如远程调度、远程数据更新与维护以及一些其他信息处理功能等，这样可以从整体上降低设备功能的平均成本。（3）需要加强设备的使用推广。由于本设备在使用过程中需要与其他车载设备联网，如发动机、变速箱、仪表、空调等，因此需要其他生产厂商的密切配合，只有这些设备都支持相同的通讯协议XMQ1939，本设备才可能与其他设备集成并进行车辆的监控。5应用与技术展望谢谢！