國六OBD排放環(huán)保對汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集測試與驗證

隨著物聯(lián)網(wǎng)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各項關(guān)鍵技術(shù)的突破，基于多網(wǎng)融合的智能網(wǎng)聯(lián)汽車開始進入人們的生活，車與人，車與車，車與智能終端，車與基礎(chǔ)設(shè)施，通過云服務(wù)、4G或5G網(wǎng)絡(luò)通信、大數(shù)據(jù)交換互聯(lián)在一起。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)極大的提高了人們的駕乘體驗，引發(fā)了生活方式的變革，是未來汽車的發(fā)展方向。

目前隨著越來越多的電子控制設(shè)備和電子控制單元（ECU）應(yīng)用到汽車當(dāng)中，各個電子設(shè)備及控制器在汽車運行過程中需要相互配合，電子設(shè)備模塊之間交流被架構(gòu)成復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)，有的用CAN總線，有的用以太網(wǎng)。車載網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大、車用電子設(shè)備數(shù)量增多，汽車上軟件運行的種類和數(shù)量也隨之加大，網(wǎng)絡(luò)信息安全問題隨之而來。

車聯(lián)網(wǎng)需要獲取汽車內(nèi)外通信通路中的數(shù)據(jù)，向CAN總線訪問和采集報文，從而完善車載大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，針對汽車進行全生命周期管理和總線數(shù)據(jù)研究。這些潛在的數(shù)據(jù)不是可以通過復(fù)制、粘貼就能實現(xiàn)，需要通過檢測、轉(zhuǎn)譯、運算、驗證等技術(shù)，采集車載 CAN總線信息在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域具有十分重要的意義。

目前智能網(wǎng)聯(lián)汽車中采用的車載CAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，平臺需要對其存在的可重放、可采集、可分析、可存儲，不少領(lǐng)域都想要做成汽車或者移動源的黑匣子，必須要進入汽車CAN總線實現(xiàn)實時的數(shù)據(jù)報文采集，進行深入的分析和解剖，分析車載 CAN 總線數(shù)據(jù)在未來無人駕駛、自動駕駛、智能駕駛、管理及研究意義，委托第三方公司，比如中汽中心、速銳得等機構(gòu)，針對車載 CAN 總線進行數(shù)據(jù)采集，采集CAN總線報文信息，以達到數(shù)據(jù)采集和遠程管控的目的。

其實例演示如下：

數(shù)據(jù)項：尿素液位

對于數(shù)據(jù)場內(nèi)的第一位數(shù)9B（十六進制），查CANTEST DBC表格可知，其代表的為尿素液位信號，由DBC文件可以其最終的轉(zhuǎn)化關(guān)系為：

●9B（十六進制）=155（十進制）

●尿素液位=（155*0.4%）+0=62 %

數(shù)據(jù)項：尿素溫度

對于數(shù)據(jù)場內(nèi)的第二位數(shù)據(jù)41（十六進制），查DBC可知，其代表的為尿素溫度信號，其轉(zhuǎn)化關(guān)系關(guān)系為：

●41（十六進制）=65（十進制）

●尿素溫度=（65*1）+（-40）=25℃

數(shù)據(jù)項：尿素液位高度

對于數(shù)據(jù)場內(nèi)的第三位和第四位，查DBC可知其代表為尿素液位高度信息，其最終的轉(zhuǎn)化關(guān)系為：

●第三位80（低8位）與第四位07（高8位）數(shù)據(jù)組合為0780(十六進制)=1920（十進制）

●尿素液位高度=（1920*0.1）+0=192mm

數(shù)據(jù)項：尿素濃度

對于數(shù)據(jù)場內(nèi)的第一位數(shù)80（十六進制），查DBC表格可知，其代表的為尿素濃度信號，其轉(zhuǎn)化關(guān)系為：

●80（十六進制）=128（十進制）

●尿素濃度=（128*0.25%）+0=32 %

類似常用的車速、轉(zhuǎn)速、水溫、電壓、剩余油量、車架號、轉(zhuǎn)向信息、剎車、油門、手剎狀態(tài)、燈光、檔位、雨刮、座椅、排氣閥門、水泵，動力電池等等都可以通過CAN協(xié)議、LIN協(xié)議、BSD協(xié)議進行數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)化，不分汽油車、柴油車、新能源車型。

目前，通過多年的積累，已經(jīng)取得的成果：

1）在研究分析車載 CAN 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的基礎(chǔ)上，利用 CAN 網(wǎng)絡(luò)報文及品牌規(guī)律設(shè)計有效的采集方法。速銳得利用正向、逆向技術(shù)分析 CAN 報文數(shù)據(jù)包，破解車載CAN報文指令信息，以達到控制汽車的目的。車載 CAN 網(wǎng)絡(luò)不同于傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)，其數(shù)據(jù)包沒有計算機網(wǎng)絡(luò)IP數(shù)據(jù)包那樣的源地址和目的地址。需要根據(jù) CAN 報文數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)的特點，提出了運算檢測模型框架，分別從報文標(biāo)識位ID和報文數(shù)據(jù)字位進行檢測與適配，能夠較為全面的檢測針對車載CAN 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集。

2）針對CAN報文標(biāo)識位 ID，提出了基于特征和信息檢測系統(tǒng)。通過檢測 CAN 總線中不同報文ID的概率分布，例如高速CAN和低速CAN上的ID排位及變化，計算車載CAN總線的信息位置及速率適配，采集精準(zhǔn)的CAN總線的數(shù)據(jù)信息。

同時將正?？偩€中的 CAN ID 列為白名單獨立分析，識別總線中變化出現(xiàn)的CAN ID的特征。實車測試及仿真實驗結(jié)果顯示，基于汽車CAN總線和特征結(jié)合的適配檢測策略能有效的檢測和驗證CAN總線數(shù)據(jù)、大量發(fā)動機數(shù)據(jù)高于車身及低頻控制單元數(shù)據(jù)。

3）針對車載總線CAN報文數(shù)據(jù)位，提出了基于支持偏移量及轉(zhuǎn)換運算檢測系統(tǒng)。根據(jù)數(shù)據(jù)位的特點，將車載總線報文數(shù)據(jù)位劃分的8個特征，結(jié)合支持偏移量及轉(zhuǎn)換運算檢測系統(tǒng)的檢測方法，將正常數(shù)據(jù)報文與變化數(shù)據(jù)報文區(qū)分開來。

實車及仿真實驗結(jié)果顯示，基于支持偏移量及轉(zhuǎn)換運算的檢測系統(tǒng)對總線報文數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)獲取有很好的檢測適配效果。

車聯(lián)網(wǎng)作為新興研究領(lǐng)域，在車載CAN總線數(shù)據(jù)挖掘、功能適配、異常報警、資產(chǎn)管理等方面做了一些初步探索，其數(shù)據(jù)成果為車載CAN總線在大數(shù)據(jù)應(yīng)用的進一步深入研究和應(yīng)用提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。