基于CDMA和CAN總線的車輛遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為兩部分：位于車輛信息技術(shù)服務(wù)中心的專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)和位于車輛的車載故障診斷單元設(shè)計(jì)。

　　3.1 專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　這部分是位于車輛信息技術(shù)服務(wù)中心的應(yīng)用程序，除了普通的web服務(wù)，GPS服務(wù)，跟蹤服務(wù)等以外，最主要的是能提供故障的專家診斷。這部分功能由專家系統(tǒng)輔助以現(xiàn)場專家來完成。通過專家系統(tǒng)來盡可能快地給車主反饋故障診斷的信息，并提出解決的專家建議。

　　開發(fā)專家系統(tǒng)，首先需要將汽車維修領(lǐng)域?qū)＜业拇罅繉?shí)際維修經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行匯總和提煉，編成知識庫，構(gòu)成專家系統(tǒng)的核心部分;然后建立推理機(jī)，推理機(jī)可根據(jù)車載故障診斷單元發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，利用知識庫中的知識，按一定策略進(jìn)行推理，從而得出診斷結(jié)果。專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示：

　　知識庫的建立直接關(guān)系到車輛信息技術(shù)服務(wù)中心服務(wù)質(zhì)量的高低，也影響著車主是否大量采用這個系統(tǒng)，所以收集，整理專家知識的工作特別重要，其難點(diǎn)主要在于專家知識的收集與表述。因?yàn)楝F(xiàn)在的汽車制造廠商十分繁多，具體的車系更多。雖然現(xiàn)在大部分車輛都提供OBD-II接口，但是從接口中讀出的故障碼的信息十分有限;各大汽車生產(chǎn)廠商檢測故障用的手持設(shè)備與OBD-II通信的協(xié)議也各不一致，而且得到的故障碼包含的信息大量的是靠維修工人的經(jīng)驗(yàn)來判讀。所以專家知識的積累與整理顯得十分重要。

　　在歸納知識時要考慮的因素很多， 為了充分利用專家系統(tǒng)的符號推理能力， 凡是能用數(shù)學(xué)公式描述的知識，均作為具體求解器的方法實(shí)現(xiàn)，其余的作為規(guī)則存儲于知識庫。

　　規(guī)則知識的表示形式為：

　　規(guī)則號 if （前提） then （結(jié)論）

　　前提是一個條件或幾個條件的“and”形式，若是后一種情況，只有在幾個條件都成立時，結(jié)論才被接受。每個條件可以是若干項(xiàng)的“or”形式。

　　以下是一條具體的規(guī)則：

　　rule5：

　　if

　?。?） 收到故障碼：p0201

　?。?） 收到故障碼：p0202

　　（3） 收到故障碼：p0203

　?。?） 收到故障碼：p0204

　?。?） 發(fā)動機(jī)缸數(shù)：8

　　發(fā)動機(jī)噴油嘴故障嚴(yán)重，需馬上修理。

　　推理機(jī)設(shè)計(jì)時本系統(tǒng)采用了兩級es推理控制策略。結(jié)合領(lǐng)域知識，將總體故障分析求解任務(wù)分解為不同的子任務(wù)，如發(fā)動機(jī)故障分析子任務(wù)、輪胎故障診斷子任務(wù)等。每個子任務(wù)有各自的目標(biāo)求解變量，服從不同的求解方法，彼此之間既相互獨(dú)立又存在著相互聯(lián)系。通過正向推理求解其目標(biāo)變量，并將所求結(jié)果顯示給車主。

　　而汽車故障診斷的各子任務(wù)間是有一定的依賴關(guān)系的，各子任務(wù)的求解是有一定的前提條件的，例如，氣缸噴油嘴子任務(wù)的求解必須在油嘴線路電壓已知的前提下才能進(jìn)行，因而，各求解器中都設(shè)置了激活條件，只有滿足了這些條件，求解器才能被激活從而進(jìn)行目標(biāo)變量的求解。元級推理機(jī)利用此關(guān)聯(lián)對象集信息按一定的順序激活相關(guān)的求解器進(jìn)行重新推理。

　　解釋機(jī)制通過與推理機(jī)輸出的數(shù)據(jù)， 回答用戶提出的how、why、what、whether等問題。

3.2 車載故障診斷單元軟件設(shè)計(jì)

　　車載故障診斷單元主要負(fù)責(zé)車載故障數(shù)據(jù)的讀取，并通過無線網(wǎng)絡(luò)（）將故障碼實(shí)時送到遠(yuǎn)程車輛信息技術(shù)服務(wù)中心，簡單的故障信息，如：一般故障（不用馬上處理），故障（需馬上修理），嚴(yán)重故障（需請求交通拯救）需要及時反饋給車主（包括以文字的方式反饋到車主車載屏上，更緊急的時候通過語音或者視頻對話來溝通）。更詳細(xì)的故障情況車主可以通過移動電腦或者移動電話訪問相關(guān)遠(yuǎn)程車輛信息技術(shù)服務(wù)中心的網(wǎng)站來獲取。

　　車載故障診斷單元的主程序在執(zhí)行完初始化功能，再根據(jù)當(dāng)前故障狀態(tài)位的值設(shè)置定時中斷的時間后，然后就進(jìn)入低功耗模式。單元讀取故障碼和其他運(yùn)行數(shù)據(jù)，以及這些數(shù)據(jù)的傳輸都放置在中斷程序，中斷結(jié)束立即進(jìn)入低功耗模式。車輛故障狀態(tài)位正常時，可取60min定時中斷一次，調(diào)用crc-16校驗(yàn)計(jì)算執(zhí)行庫后，通過無線方式發(fā)送給遠(yuǎn)程車輛信息技術(shù)服務(wù)中心。在故障狀態(tài)位出現(xiàn)多位數(shù)值為“1”時，縮短定時中斷時間，增加數(shù)據(jù)采樣及發(fā)送頻率。定時中斷程序流程如圖3所示：

　　數(shù)據(jù)接收程序在主程序完成初始化功能后，模塊進(jìn)入等待SPI數(shù)據(jù)工作狀態(tài)。在接收到一個數(shù)據(jù)幀，crc校驗(yàn)（采用查表法實(shí)現(xiàn)，減小微控制器cpu占用時間）和車輛信息技術(shù)服務(wù)中心id判斷無誤后，送液晶顯示并點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈以表示各模塊工作正常。當(dāng)某個模塊出現(xiàn)故障時，啟動led閃爍警告或蜂鳴器報警。程序流程圖如圖4所示。