集成GSM與GPS系統 OBD-II強化遠程車(chē)況監控功能

車(chē)載診斷（OBD）系統的概念最早是由通用汽車(chē)（GM）于1982年引入，目的是監測排放控制系統。一旦發(fā)現故障，OBD系統會(huì )點(diǎn)亮儀表板上的一個(gè)指示燈以通知駕駛員，同時(shí)在車(chē)載計算機，通常稱(chēng)作引擎控制單元（ECU）或引擎控制模塊（ECM）內記錄一個(gè)代碼，這個(gè)代碼可通過(guò)相應設備獲取以便于故障排除。

加州空氣資源委員會(huì )（CARB）于1985年采用汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )（SAE）制定的標準，要求從1988年起所有在加州銷(xiāo)售的車(chē)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(xiāo)售的新車(chē)必須滿(mǎn)足相關(guān)OBD技術(shù)要求，這就是OBD-I.

汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )對診斷接口、通信方式等技術(shù)細節進(jìn)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(shù)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(chǎng)銷(xiāo)售的新車(chē)必須符合OBD-II所定義的技術(shù)要求。

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

2005年4月，中國大陸國家環(huán)境保護總局和國家質(zhì)量監督檢驗檢疫總局聯(lián)合頒布GB18352.3-2005，亦即輕型車(chē)輛污染物排放限值及測量方法，簡(jiǎn)稱(chēng)“國Ⅲ、Ⅳ”。根據國Ⅲ要求，2008年7月1日起，第一類(lèi)汽油車(chē)（座位總數不超過(guò)六座，且最大總質(zhì)量不超過(guò)2，500公斤的M1類(lèi)車(chē)輛）須強制安裝OBD系統，并在用車(chē)符合性檢查中同步執行。

OBD-II技術(shù)要求涵蓋四大范圍

根據GB18352.3的要求，與車(chē)輛OBD-II系統通信的外部診斷設備必須符合ISO 15031-4“道路車(chē)輛——與排放相關(guān)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(guān)要求。這些要求主要包括統一診斷連接器、兼容的通信協(xié)議、標準的故障代碼和診斷服務(wù)范圍四個(gè)方面，以下將一一說(shuō)明。

不同車(chē)輛診斷連接器須統一

OBD通用故障診斷儀與車(chē)輛間的連接器須使用統一的診斷連接器，物理接口規范參見(jiàn)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(chē)輛間的通信系統可使用的協(xié)議有ISO 9141、SAE J1850 41、6Kb/s PWM（脈寬調制）、SAEJ185010，4Kb/s VPW（可變脈寬）/ISO 14230（KW 2000）/ISO 15765-4（CAN）和SAE J1939-73（CAN）。根據SAE J1978或ISO 15031-5要求，任何車(chē)輛只允許使用一種通信協(xié)議，不過(guò)，為兼容各種車(chē)型的OBD系統，外部診斷設備須支持上述所有通信協(xié)議規范。具體協(xié)議分層如表1所示。

ISO 15031-5規范涵蓋外部診斷設備可用的九個(gè)服務(wù)模式，第一個(gè)模式為讀取當前動(dòng)力系統診斷數據，目的是獲得車(chē)上相關(guān)數據，如進(jìn)氣系統相關(guān)參數、排氣系統相關(guān)參數、引擎轉速、車(chē)速、燃油類(lèi)型、引擎工作狀況、引擎開(kāi)啟時(shí)間、控制模塊電壓，以及故障碼等。第二個(gè)服務(wù)模式是讀取系統凍結幀，該模式收集發(fā)生故障時(shí)動(dòng)力系統排放相關(guān)的凍結幀及制造商的特殊需要的其他系統凍結幀。第三個(gè)模式為讀取故障診斷代碼，可從外部診斷設備獲得車(chē)輛各系統的常規故障診斷代碼。

第四個(gè)模式是清除/重置排放相關(guān)的診斷信息，是外部診斷設備提供清除車(chē)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量、診斷故障代碼、凍結幀數據的故障代碼、凍結幀數據、系統監控測試的狀態(tài)、車(chē)載監控測試結果、MIL啟動(dòng)時(shí)行駛的里程、DTC清除后預熱的次數、DTC清除后的里程、MIL啟動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機運轉的時(shí)間、診斷故障代碼清除后的時(shí)間，以及其他制造商定義的其他記錄信息。

第五個(gè)模式為可讀取氧氣傳感器監控測試結果。第六個(gè)模式是讀取車(chē)載的特殊監控系統的監控測試結果，該模式亦即外部診斷設備獲得特殊部件或者系統其他部件的非連續監控或者連續的監控結果。讀取在當前或最近的駕駛期間探測到的與排放相關(guān)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(shuō)明技術(shù)服務(wù)人員在車(chē)輛維修，或清除診斷信息后，通過(guò)單個(gè)駕駛周期獲得測試維修的效果。

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

診斷故障代碼由兩字節組成

在ISO 15031-6中對故障碼的規范指出，通過(guò)故障診斷儀讀取的OBD診斷故障代碼（DTC）由兩字節組成，在顯示時(shí)要按照1個(gè)字母+1位十進(jìn)制數+3位十六進(jìn)制數字的標準顯示方式顯示。

OBD-II尚有挑戰待解

由于OBD-II數據的獲取方式，是由外部診斷設備向OBD診斷接口發(fā)送數據請求，然后由相關(guān)控制單元給出結果，所以在車(chē)輛行駛過(guò)程，獲取OBD數據產(chǎn)生的異常，對行車(chē)安全的影響是也關(guān)產(chǎn)品設計中須要考慮的因素。同時(shí)，由于OBD的初衷?xún)H是進(jìn)行尾氣排放檢測，所以OBD診斷接口本身能提供的車(chē)況數據有限。

OBD-II雖然可診斷出排放相關(guān)的故障，但是無(wú)法保證駕駛者接受MIL的警告，并對車(chē)輛故障及時(shí)修復，或者因缺乏相關(guān)數據，而增加遠程協(xié)助的難度。為此以無(wú)線(xiàn)通信方式傳輸車(chē)況信息，包括故障碼在內的數據，將成為新一代OBD系統的新增特性。

OBD-III衍生更豐富應用

未來(lái)OBD-III的趨勢為結合現有的車(chē)載GSM/3G和全球衛星定位系統（GPS）平臺，打造功能更豐富的汽車(chē)聯(lián)網(wǎng)信息平臺（圖2）。舉例來(lái)說(shuō)，符合OBD-III汽車(chē)聯(lián)網(wǎng)信息平臺可讓交管中心或者車(chē)隊管理中心不僅可實(shí)現對車(chē)輛的行駛規范性進(jìn)行檢測，同時(shí)，還可對車(chē)況信息進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，如車(chē)輛的排放是否超標等。


圖2：遠程O(píng)BD系統

在集成系統中，除有微控制器（MCU）主控端完成原有車(chē)載GPS的各種任務(wù)外，還包含微控制器向車(chē)身OBD接口發(fā)送數據申請指令和解析指令回復的功能，同時(shí)分析結果，判斷是否發(fā)送相關(guān)警報。服務(wù)器端根據相應報警信息，查找對應數據庫中的故障碼，顯示出具體的故障信息。同時(shí)，服務(wù)器還可對OBD接口采集到的關(guān)數據進(jìn)行相關(guān)的應用處理，如進(jìn)行車(chē)輛駕駛習慣的分析、車(chē)輛油耗的分析及車(chē)輛保養信息的記錄與處理。

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(shí)現GPS平臺的各種報警及遠程監控，還可實(shí)現車(chē)況故障實(shí)時(shí)報警及遠程監控。