速锐得新型智能车载CANBUS数据采集OBD接口传输及取电安装应用
大数据时代的当下,作为车载行业的设备终端,基本要与数据挂钩,不仅要连接OBD或者CANBUS,还要求有大量的数据交互,在ADAS、DMS、车辆动态监控、发动机性能检测、公车及出租车的车队管理,还是矿卡工作时长监控等方面,应用都非常广泛。
那么,我们需要解决几个问题:
一、车载设备要的数据从哪里来?
基于车辆本身的数据,在行业这边的应用,主要有2端,A、OBD接口。绝大部分车型都标配了OBD接口,不管是汽油车、柴油车、还是新能源及商用车等智能汽车,就连叉车,新款的也是带有OBD自动诊断系统接口的;B、CAN总线网络。据统计,国内的汽车在2013年后就标配了OBD2标准,当时的年代里,有85%以上用的是CAN2.0的数据接口网络,我们在2016年做4S集团试乘试驾管理系统中,实际测试满足CAN网络标准的车型就达到了96.5%,可见,当下的情况,几乎99%用的是CAN网络了。
那么,通过OBD接口来采集数据,无疑是最简单的方式。OBD在整车网络上,本身就是一个重要的节点,但是真的把这一块做好,做深是有难点的。之前的文章中也有提到过一些特殊情况,比如造成汽车不休眠、发动机起停技术的误判、干扰ECU、CAN网络通信故障、速率控制不对,请求指令错误、锁车报警等等一系列的问题,这里不再赘述。
二、OBD采集数据的频率
我们的方法是默认采用240ms对ECU请求,这个速率下,98%以上的车型都不会造成干扰,因为速率足够慢,如果ECU不返回的数据,我们就跳过,显示为空白。那么在下一包数据过来的时候,基本会有,大家可能认为,哎呀,数据这么慢,我怎么处理我们的上位机系统呢,这就要根据数据的多少,紧急性来区别。部分数据本身在整车上就传输得比较快,这种数据,反馈自然也就快,有的数据传输得慢,请求快了会造成网络堵塞,还没有数据返回。行业里,大多的通病就是“越快越好”,其实这里边的“节奏”就体现了对车的理解,存在的高低之分,所以也决定了企业的生死。
这是个哲学问题,所有快的东西,绝大部分都不是好的,花开需要时节,稻穗成熟需要时间,孩子长大需要经历,太早凋谢,催熟都是手段,而不是目的。比如我们要把一个芯片测试好,我们就需要大量的样本,没有大量的样本,我就不能说我的“好”,测试样本需要时间、需要周期、需要不同的环境,经过大量测试的样本,那就是好的定义。
三、通过OBD接口采集车身私有协议下的控制系统数据,可能会存在的问题:
1、网关数据隔离,车载网关直接把数据隔离起来,不对OBD接口输出数据,所有OBD请求的数据过来,网关这边都要做识别,包括指令、速率、反馈。
2、指令不对。涉及的车型越多,指令越复杂,很多车都没有指令可供请求,那么我们就需要破解诊断仪的“动作测试”中的请求与反馈,那么我们采用中断式诊断请求,进入诊断仪请求模式。诊断请求数据是再比如停车、修理、维护的条件下,车是不运动的情况,请求一个的CAN ID 获得 ECU反馈。以喇叭鸣笛信号举例,我们需要连接通用诊断仪X431,然后通过X431发送鸣笛信号,界面上是“动作测试”。这个情况,在停车情况下,修车情况下可以用,因为接入了X431,并获得X431授权,ECU处于诊断模式,通过CAN监听工具,抓取X431发送请求的指令(车厂授权诊断仪厂家的),然后,X431给出反馈,请求后会有对应回复一包数据,通过这个方法,获得喇叭信号。
3、对ECU造成干扰。我们还以喇叭信号举例的话,你要请求多快?项目就只用这么一个信号吗?这就造成了单一信号,或者不是多个信号请求频率的问题,可能X431也没办法请求获得这个指令,比如涉及汽车安全的“一票否决”的控车指令及其他涉及行车安全的指令,或者X431也没有这么快的反馈,又回到第二大点的问题,造成各种困扰,这些困扰,其实都是请求数据过程中对ECU造成的干扰,为什么有的OBD就是活不了,为什么有的就越做越好,值得思考。
四、思拓通信结合OBD给了新方法
首先是数据部分,OBD部分根据上述的经验和磨合,这一块,不要客户自己去开发。因为开发OBD这个领域是跟车型、年份、总线、车载通信网络、速率、零部件等相关的,有的高精度的传感器数据每秒是300万的单个数据量,这个一般企业没涉及过的根本处理不过来。思拓的办法是把OBD集成到一个小组件里,直接通过串口,比如TTL、RS232、RS485对外输出数据,这个形态可能有多种,包括对接车载上位机的接口也存在多种多样,但是至少有一点,OBD的核心部件是不用太担心的。
其次是供电部分,OBD能有效地对上位机提供供电功能,在OBD接口的16脚就是一个常电,不管是停车熄火还是启动汽车状态,都具备供电的特性。看上去这里只是需要连接一条线,但会引申出一个问题,车载设备,比如ADAS、DMS、驾校学时机、4G网关或者别的,如何来保证功耗。汽车的电瓶是有容量的,有容量那么在停车熄火的时候就会有功耗。那么就要结合OBD的数据来做判定了,判定的条件还不止于一种。
其中的逻辑包括:
1、电压:基本的逻辑为汽车熄火状态一般为12V,最低点火电压10.8V,汽车点火后一般在13.5V,最高达到14.8V,大型硬派越野车电压可以达到15V;
2、转速:常规熄火转速为0,点火后的转速最低位大概在550转,部分冷车点火转速达到2200转,只要设置400转速的阈值,另外补充熄火后部分车型固定转速不变的情况做排除;
3、水温:汽车点火后的水温一般都不会为0或者为空,熄火后的水温有华氏度和摄氏度两个类别;
4、发动机运行时长,汽车点火工作后,发动机开始运行,ECU控制单元会记录发动机运行时长,就像飞机一共多少飞行时间的结果一样,这个数据有点火到熄火的值,也有累计值,但是累计值,我们一般不做参考,其他汽车市场应用也极少,我们只作为判断逻辑之一。在发动机自动启停下,转速为0,水温不为0,电压变低,但有发动机运行时长。
五、结语
以上,当数据和供电结合到一起,再结合最后客户端上位机的应用,基本上都能解决大部分项目中的问题,这也是速锐得新型智能车载CANBUS数据采集OBD接口传输及取电安装应用方式核心所在。
应用举例:商用车里面还有个典型的应用,就是通过CAN数据获取左右转向信号,基于这个信息来处理ADAS车道偏离报警,比如核心要解决误判报警的问题。如果ADAS摄像头识别到车辆跨越车道线,且有转向信号,AI算法就判断为正常变道。如果没有转向信号,ADAS主机即刻发出车道偏离预警信息,在本地提醒司机做出纠正,同时上报平台主动安全报警事件。现在很多都是通过IO信号线,接车辆左右转向灯的信号来获取,前装车厂的ADAS是通过CAN来获取转向信号,这也是为什么以色列我们搞后装的接触不到这块,那么对这个数据的要求,可能实时性可能就没那么快
我们采集的数据,都是工具,完成匹配好项目所需,才是目的。很多项目中,客户不懂汽车、电子、总线、逻辑,一再强调功能、功能、功能,就会陷入“功能误区”,功能越多,系统越复杂,涉及面就越是广泛,另外还有车型、品牌、年份、总线通信逻辑等多种的不同。测试的范围越广、车型越多,暴露出来的问题也就越多。像第一章节中所说的问题,很多就是致命的,这些问题处理不到,就会导致一个项目挂上东南枝,或者让一个数据开发企业走向无尽深渊。
并不是不知者无畏,而是成本太高。
附上PPT首页,请各位需要的朋友联系,获取完整28页应用介绍。
速锐得新型智能车载CANBUS数据采集OBD接口传输及取电应用方式
大数据时代的当下,作为车载行业的设备终端,基本要与数据挂钩,不仅要连接OBD或者CANBUS,还要求有大量的数据交互,在ADAS、DMS、车辆动态监控、发动机性能检测、公车及出租车的车队管理,还是矿卡工作时长监控等方面,应用都非常广泛。
那么,我们需要解决几个问题:
一、车载设备要的数据从哪里来?
基于车辆本身的数据,在行业这边的应用,主要有2端,A、OBD接口。绝大部分车型都标配了OBD接口,不管是汽油车、柴油车、还是新能源及商用车等智能汽车,就连叉车,新款的也是带有OBD自动诊断系统接口的;B、CAN总线网络。据统计,国内的汽车在2013年后就标配了OBD2标准,当时的年代里,有85%以上用的是CAN2.0的数据接口网络,我们在2016年做4S集团试乘试驾管理系统中,实际测试满足CAN网络标准的车型就达到了96.5%,可见,当下的情况,几乎99%用的是CAN网络了。
那么,通过OBD接口来采集数据,无疑是最简单的方式。OBD在整车网络上,本身就是一个重要的节点,但是真的把这一块做好,做深是有难点的。之前的文章中也有提到过一些特殊情况,比如造成汽车不休眠、发动机起停技术的误判、干扰ECU、CAN网络通信故障、速率控制不对,请求指令错误、锁车报警等等一系列的问题,这里不再赘述。
二、OBD采集数据的频率
我们的方法是默认采用240ms对ECU请求,这个速率下,98%以上的车型都不会造成干扰,因为速率足够慢,如果ECU不返回的数据,我们就跳过,显示为空白。那么在下一包数据过来的时候,基本会有,大家可能认为,哎呀,数据这么慢,我怎么处理我们的上位机系统呢,这就要根据数据的多少,紧急性来区别。部分数据本身在整车上就传输得比较快,这种数据,反馈自然也就快,有的数据传输得慢,请求快了会造成网络堵塞,还没有数据返回。行业里,大多的通病就是“越快越好”,其实这里边的“节奏”就体现了对车的理解,存在的高低之分,所以也决定了企业的生死。
这是个哲学问题,所有快的东西,绝大部分都不是好的,花开需要时节,稻穗成熟需要时间,孩子长大需要经历,太早凋谢,催熟都是手段,而不是目的。比如我们要把一个芯片测试好,我们就需要大量的样本,没有大量的样本,我就不能说我的“好”,测试样本需要时间、需要周期、需要不同的环境,经过大量测试的样本,那就是好的定义。
三、通过OBD接口采集车身私有协议下的控制系统数据,可能会存在的问题:
1、网关数据隔离,车载网关直接把数据隔离起来,不对OBD接口输出数据,所有OBD请求的数据过来,网关这边都要做识别,包括指令、速率、反馈。
2、指令不对。涉及的车型越多,指令越复杂,很多车都没有指令可供请求,那么我们就需要破解诊断仪的“动作测试”中的请求与反馈,那么我们采用中断式诊断请求,进入诊断仪请求模式。诊断请求数据是再比如停车、修理、维护的条件下,车是不运动的情况,请求一个的CAN ID 获得 ECU反馈。以喇叭鸣笛信号举例,我们需要连接通用诊断仪X431,然后通过X431发送鸣笛信号,界面上是“动作测试”。这个情况,在停车情况下,修车情况下可以用,因为接入了X431,并获得X431授权,ECU处于诊断模式,通过CAN监听工具,抓取X431发送请求的指令(车厂授权诊断仪厂家的),然后,X431给出反馈,请求后会有对应回复一包数据,通过这个方法,获得喇叭信号。
3、对ECU造成干扰。我们还以喇叭信号举例的话,你要请求多快?项目就只用这么一个信号吗?这就造成了单一信号,或者不是多个信号请求频率的问题,可能X431也没办法请求获得这个指令,比如涉及汽车安全的“一票否决”的控车指令及其他涉及行车安全的指令,或者X431也没有这么快的反馈,又回到第二大点的问题,造成各种困扰,这些困扰,其实都是请求数据过程中对ECU造成的干扰,为什么有的OBD就是活不了,为什么有的就越做越好,值得思考。
四、思拓通信结合OBD给了新方法
首先是数据部分,OBD部分根据上述的经验和磨合,这一块,不要客户自己去开发。因为开发OBD这个领域是跟车型、年份、总线、车载通信网络、速率、零部件等相关的,有的高精度的传感器数据每秒是300万的单个数据量,这个一般企业没涉及过的根本处理不过来。思拓的办法是把OBD集成到一个小组件里,直接通过串口,比如TTL、RS232、RS485对外输出数据,这个形态可能有多种,包括对接车载上位机的接口也存在多种多样,但是至少有一点,OBD的核心部件是不用太担心的。
其次是供电部分,OBD能有效地对上位机提供供电功能,在OBD接口的16脚就是一个常电,不管是停车熄火还是启动汽车状态,都具备供电的特性。看上去这里只是需要连接一条线,但会引申出一个问题,车载设备,比如ADAS、DMS、驾校学时机、4G网关或者别的,如何来保证功耗。汽车的电瓶是有容量的,有容量那么在停车熄火的时候就会有功耗。那么就要结合OBD的数据来做判定了,判定的条件还不止于一种。
其中的逻辑包括:
1、电压:基本的逻辑为汽车熄火状态一般为12V,最低点火电压10.8V,汽车点火后一般在13.5V,最高达到14.8V,大型硬派越野车电压可以达到15V;
2、转速:常规熄火转速为0,点火后的转速最低位大概在550转,部分冷车点火转速达到2200转,只要设置400转速的阈值,另外补充熄火后部分车型固定转速不变的情况做排除;
3、水温:汽车点火后的水温一般都不会为0或者为空,熄火后的水温有华氏度和摄氏度两个类别;
4、发动机运行时长,汽车点火工作后,发动机开始运行,ECU控制单元会记录发动机运行时长,就像飞机一共多少飞行时间的结果一样,这个数据有点火到熄火的值,也有累计值,但是累计值,我们一般不做参考,其他汽车市场应用也极少,我们只作为判断逻辑之一。在发动机自动启停下,转速为0,水温不为0,电压变低,但有发动机运行时长。
五、结语
以上,当数据和供电结合到一起,再结合最后客户端上位机的应用,基本上都能解决大部分项目中的问题,这也是速锐得新型智能车载CANBUS数据采集OBD接口传输及取电安装应用方式核心所在。
应用举例:商用车里面还有个典型的应用,就是通过CAN数据获取左右转向信号,基于这个信息来处理ADAS车道偏离报警,比如核心要解决误判报警的问题。如果ADAS摄像头识别到车辆跨越车道线,且有转向信号,AI算法就判断为正常变道。如果没有转向信号,ADAS主机即刻发出车道偏离预警信息,在本地提醒司机做出纠正,同时上报平台主动安全报警事件。现在很多都是通过IO信号线,接车辆左右转向灯的信号来获取,前装车厂的ADAS是通过CAN来获取转向信号,这也是为什么以色列我们搞后装的接触不到这块,那么对这个数据的要求,可能实时性可能就没那么快
我们采集的数据,都是工具,完成匹配好项目所需,才是目的。很多项目中,客户不懂汽车、电子、总线、逻辑,一再强调功能、功能、功能,就会陷入“功能误区”,功能越多,系统越复杂,涉及面就越是广泛,另外还有车型、品牌、年份、总线通信逻辑等多种的不同。测试的范围越广、车型越多,暴露出来的问题也就越多。像第一章节中所说的问题,很多就是致命的,这些问题处理不到,就会导致一个项目挂上东南枝,或者让一个数据开发企业走向无尽深渊。
并不是不知者无畏,而是成本太高。
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速锐得商用车OBD及CAN数据应用生存环境分析
自打国家实施柴油货车污染治理攻坚战以来,陆续淘汰了上百万辆国三、国四柴油车型,有力地拉动了商用车的销售,2020年,虽然口罩很难,但是也实现了500万辆的增长,为国家的物流、经济拉动、经济发展提供了强有力的支撑,也促进了各省市重点地区的空气污染状况的改善。
商用车OBD及CAN数据应用涉及产业有像重汽、东风、三一重工等这类的主机厂、东风汽贸、骏驰汽贸这类的商用车经销商集团、特种车辆用车单位、盐田港、南沙港、宁波港、东营等港口物流集散港口、京东、顺丰、菜鸟、货拉拉等大型物流货物运输公司、交通运营商、汽车电商、网约出租车运营商及技术、平台服务提供商等等。
国家要执行国六标准,那么在OBD和CAN数据上,就需要采集和上报车速、大气压力、发动机扭矩、摩擦扭矩、发动机转速、发动机燃料流量、氮氧传感器输出、SCR入口温度、出口温度、DPF压差、空气流量、反应剂余量、油箱液位(剩余油量百分比)、经纬度、冷却液温度、行驶里程,油耗,油箱油量,发动机启动时间等,目前国内最早设计这套标准是2016年北京市出台的DB11-1475,由生态环境部、计量局、清华大学、中汽中心、速锐得共同研究,2017年在北京试点,2018年成为国标。
2021年秋季,生态环境部、国家发改委等十部门以及北京市、河北省等7省联合印发《2021-2022年秋冬季大气污染治理攻坚方案》,要求2021年底,各省市要淘汰超过近30万辆的国三汽车,这不仅稳定了商用车的市场需求,也代表了高层的决心。
新能源商用车对政策依赖较高,国家支持公共领域的新能源商用车应用和推广,今年来虽然购车补贴逐年“退坡”和“降温”,但是城市公交、物流配送等领域的新能源车辆推广取得了良好的成效。根据交通数据,到2021年底,全国新能源城市公交运营比例超过66%,绿色货运配送示范城市累计新增新能源城市物流配送车8.6万辆。
2022年1月,交通运输部印发《绿色交通十四五规划》,明确提出到2025年,全国城市公交、物流配送领域新能源汽车占比达到70%、25%。伴随2022年底新能源购车补贴政策的正式退出,国家在新能源车路权、运营补贴和基础设施建设补贴等领域的政策将逐步完善,以达成“十四五”期间新能源商用车的各项指标。
在新能源领域的OBD或者CAN数据需求上,涉及最多电动客车品牌:比亚迪、大通,宇通,中通,大金龙,厦门金旅,他们最关注里程、电池BMS信息、剩余电量等,氢能源车辆也关注CAN数据包括储能soc、储氢soc、总里程、氢系统压力、整车功率、电池电压、电池电流、累计启动次数及部分动力控制及车身状态信息,新能源电动汽车乘用车数据更为丰富,这里不做赘述,因为场景和使用人群不同。
商用车股比放开政策的实施,为国际车企深度参与国内中高端商用车市场提供了契机,斯堪尼亚在江苏建厂、沃尔沃收购江铃重卡生产基地等投资不断涌现,国内商用车市场发展成熟,带动国内商用车向高端领域发力。
国内商用车企业开始布局中高端市场,加大研发投入,提升产品技术水平,优化营销服务,不断缩小与进口车之间的差距,同时,充分发挥本地运营优势,参与国际竞争。长远来看,股比放开将加速行业分化,促进资源向效率更高,管理更优的商用车企业聚集,有利于民族品牌的发展。
在高端商用车领域OBD及CAN数据应用,主要聚焦于重要港口的物流运输。涉及车型有公路之王-斯堪尼亚卡车的全部产品分成四个基本类别:D(配送)、C(建筑)、L(远程运输)和G(重型运输);沃尔沃卡车是世界首屈一指的卡车品牌,注重环境保护、高效运输、燃料消耗、安全、人类工程学、舒适、高质量、可靠性和平均速度等各个方面,出口于世界120多个国家;
梅赛德斯-奔驰载重车的旗舰产品,Actros可谓是梅赛德斯-奔驰载重车先进设计、精湛工艺和卓越品质的结晶;同时也是梅赛德斯-奔驰对载重车精品的诠释--位居全球领先地位的动力性、坚固性、可靠性、耐久性和安全性,以及优异的运营经济性;德国曼在120个国家开展业务,主要生产卡车、客车/长途客车、柴油机和工程机械,同时提供工业服务,MAN(曼)各公司凭借其技术优势和创新在各自的市场均位列前茅。
国内还有北汽福田、中国重汽、江铃汽车、五十铃、日野、依维柯等,与国际大牌豪华商用车还存在电控系统、造车工艺、价格、品牌差距,可参考国六OBD数据做国内,国外的实现定制开发即可,因为电控系统发达,CAN数据更丰富。
为拉动皮卡车消费,自2016年起我国开展皮卡车进城试点,已有多个省市完全开放了皮卡进城的限制,在外观方面,取消了反光条、喷字等要求,同时取消了轻卡车型“双证”要求,促使皮卡车的货车属性逐渐弱化。
在政策推动下,皮卡车产品行业加速向高端化发展,从外观和质量上,相比传统的工具车有了较大幅度的改善,用户对皮卡的接受度逐渐提高,皮卡车市场销量增长。2021年,我国皮卡车销售突破50万辆水平,达到了55万辆,优于商用车其他细分市场。近年来,皮卡也积极开拓国际市场,2021年出口11万辆,海外市场竞争力提升,越来越多品牌得到海外消费者的认可。
速锐得OBD及CAN数据在皮卡市场的主要应用,是针对驾校和车队管理方面,在驾校领域,皮卡训练车以长城皮卡居多,因为该车ECU控制单元发达,检测到的数据根据驾校评判系统要求,提供了丰富的CAN数据接口,包括了车速、转速、安全带、刹车、油门、灯光、档位及其他信息,其他的类比还有中兴皮卡等;海外皮卡主要针对泰国丰田公司,他们的皮卡数据主要是商用车队、配送管理,主要采集总里程、点火状态、油耗、剩余油量等。
当下,国内商用车迈向高质量发展阶段。为满足国六等法规要求,企业家们积极进行技术创新和产品升级,国家强化对企业和车辆的监管,共同促进企业合规化生产和经营,提升企业运营水平。
排放升级也促进了新能源商用车企业的发展,国内大多省市地区对排放要求较高,基于新能源汽车政策的推动,在满足运营场景使用的条件下,尝试将部分车辆直接更换为新能源车型。国六排放标准的实施,有利于车辆尾气排放量大幅降低,当下也OBD及CAN数据生存的主要环境,因为政策远程实时监控监管的需求。
商用车自动驾驶和工程机械、叉车等数据不在此列,后续可以单独拎出来研究。