集成GSM與GPS系統(tǒng) OBD-II強化遠程車況監(jiān)控功能

車載診斷（OBD）系統(tǒng)的概念最早是由通用汽車（GM）于1982年引入，目的是監(jiān)測排放控制系統(tǒng)。一旦發(fā)現(xiàn)故障，OBD系統(tǒng)會點亮儀表板上的一個指示燈以通知駕駛員，同時在車載計算機，通常稱作引擎控制單元（ECU）或引擎控制模塊（ECM）內(nèi)記錄一個代碼，這個代碼可通過相應設備獲取以便于故障排除。

加州空氣資源委員會（CARB）于1985年采用汽車工程師協(xié)會（SAE）制定的標準，要求從1988年起所有在加州銷售的車輛都必須具有基本的OBD功能。之后，美國環(huán)保局（EPA）要求自1991年起所有在美國銷售的新車必須滿足相關OBD技術要求，這就是OBD-I.

汽車工程師協(xié)會對診斷接口、通信方式等技術細節(jié)進行標準化工作，OBD-I在此基礎上發(fā)展為第二代OBD，即OBD-II.美國環(huán)保局采用新的技術標準，于1990年修訂《清潔空氣法》（Clear Air Act），要求自1996年1月1日起，所有在美國市場銷售的新車必須符合OBD-II所定義的技術要求。

歐盟在2001年也要求歐洲各國汽車制造商生產(chǎn)的轎車都應配置歐洲電控汽車車載診斷（European On-board Diagnosis System， EOBD）系統(tǒng)。

2005年4月，中國大陸國家環(huán)境保護總局和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合頒布GB18352.3-2005，亦即輕型車輛污染物排放限值及測量方法，簡稱“國Ⅲ、Ⅳ”。根據(jù)國Ⅲ要求，2008年7月1日起，第一類汽油車（座位總數(shù)不超過六座，且最大總質(zhì)量不超過2，500公斤的M1類車輛）須強制安裝OBD系統(tǒng)，并在用車符合性檢查中同步執(zhí)行。

OBD-II技術要求涵蓋四大范圍

根據(jù)GB18352.3的要求，與車輛OBD-II系統(tǒng)通信的外部診斷設備必須符合ISO 15031-4“道路車輛——與排放相關的外部診斷設備之間的通信第3部分：外部故障診斷設備的要求”的有關要求。這些要求主要包括統(tǒng)一診斷連接器、兼容的通信協(xié)議、標準的故障代碼和診斷服務范圍四個方面，以下將一一說明。

不同車輛診斷連接器須統(tǒng)一

OBD通用故障診斷儀與車輛間的連接器須使用統(tǒng)一的診斷連接器，物理接口規(guī)范參見J1962協(xié)議，其接腳配置定義如圖1所示，其中未定義的接腳可保留給診斷儀擴展使用。


圖1：統(tǒng)一診斷連接器接腳配置

外部診斷設備須支持所有通信協(xié)議


OBD通用故障診斷儀與車輛間的通信系統(tǒng)可使用的協(xié)議有ISO 9141、SAE J1850 41、6Kb/s PWM（脈寬調(diào)制）、SAEJ185010，4Kb/s VPW（可變脈寬）/ISO 14230（KW 2000）/ISO 15765-4（CAN）和SAE J1939-73（CAN）。根據(jù)SAE J1978或ISO 15031-5要求，任何車輛只允許使用一種通信協(xié)議，不過，為兼容各種車型的OBD系統(tǒng)，外部診斷設備須支持上述所有通信協(xié)議規(guī)范。具體協(xié)議分層如表1所示。

ISO 15031-5規(guī)范涵蓋外部診斷設備可用的九個服務模式，第一個模式為讀取當前動力系統(tǒng)診斷數(shù)據(jù)，目的是獲得車上相關數(shù)據(jù)，如進氣系統(tǒng)相關參數(shù)、排氣系統(tǒng)相關參數(shù)、引擎轉速、車速、燃油類型、引擎工作狀況、引擎開啟時間、控制模塊電壓，以及故障碼等。第二個服務模式是讀取系統(tǒng)凍結幀，該模式收集發(fā)生故障時動力系統(tǒng)排放相關的凍結幀及制造商的特殊需要的其他系統(tǒng)凍結幀。第三個模式為讀取故障診斷代碼，可從外部診斷設備獲得車輛各系統(tǒng)的常規(guī)故障診斷代碼。

第四個模式是清除/重置排放相關的診斷信息，是外部診斷設備提供清除車輛各ECU故障診斷信息的方法。這些故障診斷信息包括診斷故障代碼的數(shù)量、診斷故障代碼、凍結幀數(shù)據(jù)的故障代碼、凍結幀數(shù)據(jù)、系統(tǒng)監(jiān)控測試的狀態(tài)、車載監(jiān)控測試結果、MIL啟動時行駛的里程、DTC清除后預熱的次數(shù)、DTC清除后的里程、MIL啟動時發(fā)動機運轉的時間、診斷故障代碼清除后的時間，以及其他制造商定義的其他記錄信息。

第五個模式為可讀取氧氣傳感器監(jiān)控測試結果。第六個模式是讀取車載的特殊監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控測試結果，該模式亦即外部診斷設備獲得特殊部件或者系統(tǒng)其他部件的非連續(xù)監(jiān)控或者連續(xù)的監(jiān)控結果。讀取在當前或最近的駕駛期間探測到的與排放相關的診斷故障代碼的第七種模式，是指外部診斷設備獲得在當前或最近的駕駛期間探測到診斷故障代碼。此代碼可說明技術服務人員在車輛維修，或清除診斷信息后，通過單個駕駛周期獲得測試維修的效果。

第八個診斷設備服務是讀取隨車系統(tǒng)、測試或部件的控制，此服務目的是允許外部診斷設備能夠控制隨車系統(tǒng)、測試或部件的操作。第九個模式是讀取車輛信息，讓外部診斷設備可請求說明車輛的車輛信息，如車輛身分標識符和校準ID等。

診斷故障代碼由兩字節(jié)組成

在ISO 15031-6中對故障碼的規(guī)范指出，通過故障診斷儀讀取的OBD診斷故障代碼（DTC）由兩字節(jié)組成，在顯示時要按照1個字母+1位十進制數(shù)+3位十六進制數(shù)字的標準顯示方式顯示。

OBD-II尚有挑戰(zhàn)待解

由于OBD-II數(shù)據(jù)的獲取方式，是由外部診斷設備向OBD診斷接口發(fā)送數(shù)據(jù)請求，然后由相關控制單元給出結果，所以在車輛行駛過程，獲取OBD數(shù)據(jù)產(chǎn)生的異常，對行車安全的影響是也關產(chǎn)品設計中須要考慮的因素。同時，由于OBD的初衷僅是進行尾氣排放檢測，所以OBD診斷接口本身能提供的車況數(shù)據(jù)有限。

OBD-II雖然可診斷出排放相關的故障，但是無法保證駕駛者接受MIL的警告，并對車輛故障及時修復，或者因缺乏相關數(shù)據(jù)，而增加遠程協(xié)助的難度。為此以無線通信方式傳輸車況信息，包括故障碼在內(nèi)的數(shù)據(jù)，將成為新一代OBD系統(tǒng)的新增特性。

OBD-III衍生更豐富應用

未來OBD-III的趨勢為結合現(xiàn)有的車載GSM/3G和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）平臺，打造功能更豐富的汽車聯(lián)網(wǎng)信息平臺（圖2）。舉例來說，符合OBD-III汽車聯(lián)網(wǎng)信息平臺可讓交管中心或者車隊管理中心不僅可實現(xiàn)對車輛的行駛規(guī)范性進行檢測，同時，還可對車況信息進行實時檢測，如車輛的排放是否超標等。


圖2：遠程OBD系統(tǒng)

在集成系統(tǒng)中，除有微控制器（MCU）主控端完成原有車載GPS的各種任務外，還包含微控制器向車身OBD接口發(fā)送數(shù)據(jù)申請指令和解析指令回復的功能，同時分析結果，判斷是否發(fā)送相關警報。服務器端根據(jù)相應報警信息，查找對應數(shù)據(jù)庫中的故障碼，顯示出具體的故障信息。同時，服務器還可對OBD接口采集到的關數(shù)據(jù)進行相關的應用處理，如進行車輛駕駛習慣的分析、車輛油耗的分析及車輛保養(yǎng)信息的記錄與處理。

移遠通信將原有的GSM/3G和GPS平臺與OBD-II融合以后，不僅可實現(xiàn)GPS平臺的各種報警及遠程監(jiān)控，還可實現(xiàn)車況故障實時報警及遠程監(jiān)控。