引 言

近年來，隨著電子技術、計算機技術和信息技術的應用，汽車電子控制技術得到了迅猛的發展，尤其在控制精度、控制范圍、智能化和網絡化等多方面有了較大突破。汽車電子控制技術已成為衡量現代汽車發展水平的重要標志。 　　

汽車電子控制系統大體可分為四個部分：發動機電子控制系統，底盤綜合控制系統，車身電子安全系統，信息通訊系統。其中，最為重要的為發動機電子控制系統，發動機電子控制系統基本由傳感器、電子控制器（ECU）、驅動器和控制程序軟件等部分組成。國內電控發動機系統尚處于未成熟階段，一方面由于電控發動機在市場中的應用處于摸索階段經常需要升級電控單元的底層控制程序,一方面在發動機試裝車階段常會出現因為車輛匹配性不佳而導致大量的軟故障問題發生，甚至在批量交付給終端用戶后都還會發生系統軟故障。目前發動機廠家的解決辦法都是依靠技術人員到實地進行現場故障診斷以及電控單元的控制程序升級。由于車輛已經交到用戶手中，在全國各地無規律的分布，這將導致技術人員來回奔波，影響客戶對電控發動機的信任度，如此的故障診斷方案效率低下。其次，故障診斷的區域分布廣，差旅費帶來的開銷極大，勢必增加電控發動機廠家的開發、生產成本。

如何及時處理發生故障的車輛以及對車輛故障位置的準確定位，遠程故障診斷系統的應用使這一難題逐步得到解決。車輛發生故障的情況下，通過GPRS網絡系統輔以GPS系統可以準確確定車輛所處的位置，以及通過故障信息來初步確定故障產生的位置。技術人員通過計算機網絡和數據庫，迅速升級發動機電控單元控制程序，迅速修復車輛的故障。通過計算機數據庫技術對汽車運行狀態參數以及故障診斷信息的有效存儲、管理，可以為車輛故障提供科學依據，同時對后期的產品設計提供有益的借鑒。

由此看出，實現遠程排除電控發動機的軟故障，實現短時間、高效率、跨區域的遠程故障診斷對汽車產業的發展具有重要意義。國內發動機行業里，遠程故障診斷尚無先河，如果國內電控發動機企業能率先推出遠程的故障診斷方案，定能增加電控發動機的附加值，提高電控系統在行業領域里的競爭力，同時也能在售后服務及時解決系統的軟故障問題，給售后服務及時性帶來極大的技術保障。

1. 遠程故障診斷系統簡述

據悉，汽車遠程故障診斷并非新鮮事物，在許多進口高端汽車上已有較多運用。遠程故障診斷技術是傳統的故障診斷技術與網絡技術、計算機技術和現代通信技術相結合的一種新型診斷技術，它是在汽車發生故障征兆或發生了故障，駕駛員或現場技術人員對其不能作出診斷時，通過與車輛監控中心或技術負責人建立連接，由監控中心、維修技師或其他先進故障診斷技術及時對其進行的診斷，并給出診斷結果。

發動機遠程故障診斷系統旨在利用網絡環境，實現異地傳輸數據，實時監控發動機的解決辦法，以電控發動機廠家的角度出發，遠程故障診斷方案即指利用無線網絡技術，解決遠程裝車數據匹配、調試、整車標定以及遠程故障診斷、電控單元控制程序遠程升級、以及遠程售后服務等工作。

2. 系統設計與實現

遠程故障診斷系統涉及多個領域和技術，主要技術有計算機網絡技術、現代通信技術、分布式數據庫技術、人工智能技術、在線監測和數據采集技術等。發動機遠程故障診斷作為傳統診斷技術的補充，利用電控單元采集汽車發動機的相關數據，利用中國移動GSM/GPRS無線網絡資源，可以將分散且移動的汽車有效管理起來，實現汽車的遠程故障診斷，便于技術人員排除故障，還可以通過智能終端控制裝置實現在線監控，確保車輛電控系統的正常運行。系統不僅大大提高了故障診斷和維修的效率，而且便于技術的繼承和更新。

2.1 網絡

如何做到不改變現有電控發動機硬件設備，異地傳輸數據，實時監控發動機運行狀況？結合電控單元（ECU）的產品特性，如何對遍布全國角落的車輛運行狀況進行狀態監控以及故障診斷. 針對車輛分布廣，地域性要求較高的特點，最為理想的則是利用無線網絡。受制于無線AP(Access Point)接入點的苛刻要求，偏遠地區很可能沒有無線網絡WIFI信號，傳統的WIFI無線網絡在遠程故障診斷系統上并不適用。如今，移動信號已普及中國的各個地區，針對這一特性，通用分組無線服務技術（General Packet Radio Service)是GSM移動電話用戶可用的一種移動數據業務。利用GPRS無線網絡來解決發動機遠程故障診斷系統是最合適的方案。

GPRS是目前解決移動通信信息服務的一種較完美的業務，它是以數據流量計費、或大數據的包月包年計費。覆蓋范圍廣泛、數據傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業和企業用戶開展無線數據傳輸提供了基礎設施平臺，為推動移動辦公的應用和發展創造了有利條件。與有線網絡相比，GPRS網絡具有租用費用低、移動辦公，不受地域制約等優點。有移動網絡的地方就可以實現數據傳輸（手機有信號的地方，我們就可以實現遠程診斷車輛）。

GPRS網絡優點

（1）覆蓋范圍。

傳輸系統要求數據通信覆蓋范圍廣，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。技術人員可在公司總部對發動機電控程序進行升級，同樣，售后服務人員也可在千里之外對故障車輛進行故障診斷。

（2）數據傳輸速率高。目前GPRS實際數據傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足電控單元(ECU)數據傳輸速率的需求。

（3）系統的傳輸容量大。

（4）通信費用控制靈活。

如果采用GPRS通信方式，可采用包月與按流量付費的兩種結算方式。

（5）良好的實時響應與處理能力。由于GPRS具有實時在線特性，系統無時延，可很好的滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。

2.2硬件

基于GPRS無線網絡實現數據遠程傳輸，不需要對現有的電控單元(ECU)產品做任何硬件改動，只需引入GPRS無線模塊連接到發動機通信診斷口上即可。GPRS模塊目前主要以DTU (Data Transfer unit)數據傳輸單元為主，專門用于將串口數據轉換為IP數據或將IP數據轉換為串口數據通過無線通信 網絡進行傳送的無線終端設備。市面上DTU廠家供應廠家較多，為實現異地與異地之間的數據傳輸連接，需選用能實現點對點，俗稱透明數據傳輸的DTU設備。

DTU的主要功能是把遠端設備的數據通過無線的方式傳送回后臺中心。

GPRS DTU的四個核心功能：

（1）內部集成TCP/IP協議棧

GPRS DTU內部封裝了PPP撥號協議以及TCP/IP協議棧并且具有嵌入式操作系統，從硬件上，它可看作是嵌入式PC與無線GPRS MODEM的結合；它具備GPRS撥號上網以及TCP/IP數據通信的功能。

（2）提供串口數據雙向轉換功能

GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都屬于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在設計上大都將串口數據設計成“透明轉換”的方式，也就是說GPRS DTU可以將串口上的原始數據轉換成TCP/IP數據包進行傳送，而不需要改變原有的數據通信內容。因此，GPRS DTU可以和各種使用串口通信的用戶設備進行連接，而且不需要對用戶設備作改動。

（3）支持自動心跳，保持永久在線

GPRS通信網絡的優點之一就是支持GPRS終端設備永久在線，因此典型的GPRS DTU在設計上都支持永久在線功能，這就要求DTU包含了上電自動撥號、采用心跳包保持永久在線（當長時間沒有數據通信時，移動網關將斷開DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數據中心在連接被斷開之前發送一個小數據包，以保持連接不被斷開）、支持斷線自動重連、自動重撥號等特點。

GPRS DTU工作過程描述：

GPRS DTU上電后，首先讀出內部FLASH中保存的工作參數（包括GPRS撥號參數，串口波特率，數據中心IP地址等等，事先已經配置好）。

GPRS DTU登陸GSM網絡，然后進行GPRS PPP撥號。撥號成功后，GPRS DTU將獲得一個由移動隨機分配的內部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是說，GPRS DTU處于移動內網中，而且其內網IP地址通常是不固定的，隨著每次撥號而變化。 我們可以理解為GPRS DTU這時是一個移動內部局域網內的設備，通過移動網關來實現與外部Internet公網的通信。這與局域網內的電腦通過網關訪問外部網絡的方式相似。

GPRS DTU主動發起與數據中心的通信連接，并保持通信連接一直存在。 由于GPRS DTU處于移動內網，而且IP地址不固定。因此，只能由GPRS DTU主動連接數據中心，而不能由數據中心主動連接GPRS DTU。這就要求數據中心具備固定的公網IP地址或固定的域名。數據中心的公網IP地址或固定的域名作為參數存儲在GPRS DTU內，以便GPRS DTU一旦上電撥號成功，就可以主動連接到數據中心。