远程诊断系统的研究

摘　要：从远程诊断的可行性分析开始，描述了远程诊断系统的基本框架，阐述了远程诊断系统的前景和存在的重要意义。结合实际着重描述了远程诊断系统的总体结构及实现方式，包括内部实现模块的关键技术和实现原理。并对远程诊断系统基本框架的扩展应用方式做了简单介绍。

关键词：远程诊断；专家系统；3G
1、 序论
　　随着现代电子控制技术渗透到汽车的各个组成部分，汽车结构变得越来越复杂，汽车电子化、自动化程度越来越高。新技术的应用使得汽车的整体性能大幅提升，却客观上造成了能够跟踪和掌握汽车领域高新维修技术的技师和专家的缺乏，而且随着现代电子控制技术的进一步发展，这一趋势还将日益明显。
　　当今社会，科学技术发展迅速，基于因特网的远程诊断倍受学术界和工业界的重视。开放式软硬件体系结构也受到人们的广泛认同，成为系统开发的必然趋势，今后的诊断设备只有和计算机网络相结合，才会有强大的生命力和广阔的应用前景。互联网技术随着全球信息化进程的推进得到了飞速的发展，这就为汽车维修行业间的资源共享，信息交流提供了快捷和自由的途径，也使建立一个基于计算机网络通讯和信息处理的汽车远程故障诊断系统成为可能。
2、 远程诊断可行性分析
　　目前我国汽车维修行业已经发展到了利用专业汽车诊断工具进行综合性检测诊断的阶段。但是维修工人技术老化，不全面等问题，经常无法快速、经济地利用各方面的技术力量解决故障。维修企业自身诊断资源有限，尤其是对于高档进口轿车，缺乏汽车生产厂家的技术支持。由于地域和方式的限制，无法快速、迅捷地满足高速公路上汽车应急诊断维修的需要，而汽车远程故障诊断技术恰恰可以成为传统诊断技术的补充。
　　远程诊断系统是一种具有强大生命力和广阔应用前景的远程故障诊断体系结构，它可以增加用于远程诊断的服务器组资源，可以与该技术领域力量较强的大型维修企业、科研院所或国内外汽车生产厂家建立的故障分析诊断中心互联，同时可以与相关专家建立一种协作关系，共同为系统提供远程故障诊断服务。
　　远程诊断系统接收到用户发出故障诊断请求后，可以在短时间内组织汽车维修领域的专家，利用先进的互联网技术，调动服务器所有技术资源，实现对故障的实时读取及诊断，并结合现场提供专业维修指导。远程故障诊断技术打破了地域的限制，能够更加快速准确的为用户提供专业维修服务。
　　远程诊断系统可以建立丰富的诊断数据库和诊断知识库，采用智能分析技术，对知识库中的案例进行汇总、统计。可以依据故障现象和故障代码等手段，自动形成多个维修诊断预案，并由多个专家协同会诊，确定最终的维修诊断方案，指导现场维修人员完成零部件更换等维修动作，提高了故障诊断的准确性和可靠性。
　　远程诊断系统可提供远程示教、技术培训等功能，对提高维修人员素质，改变企业形象，提高企业竞争力有很大帮助。
　　汽车远程故障诊断技术在国外得到了广泛的重视和研究。而国内由于受网络基础、经济技术等条件限制，起步比较晚。但是实现基于互联网的汽车远程诊断技术具有巨大的经济效益和社会效益，其在汽车运用领域所占的地位必将日益提高。
3、 远程诊断的系统结构

图1 远程诊断系统结构图
　　远程诊断系统（Remote Diagnosis System）以互联网为应用平台，分为维修技术中心，服务器组和各地4S服务站等主要角色。
维修技术中心：
召集视频维修专家、汽车技术专家，利用网络通过视频、语音协商，指导现场汽车诊断维修，确保车辆在全国范围内得到实时诊断、维修和技术服务。
服务器组：
包含注册服务器，视频服务器和案例服务器等具有特定功能的服务器组，用于管理、响应、存储远程诊断过程中产生的请求和案例。
各地4S服务站：
分布于全国各地，装有远程诊断终端系统，可以通过服务器组和维修技术中心进行音视频交互，并将车辆当前即时总线信息实时地反馈给维修技术中心的维修专家，进而接收维修专家的专业维修意见。
4、 远程诊断的功能模块
4.1 网络安全模块
　　本系统中采用动态域名解析技术，即在广域网内申请具有固定IP地址的注册服务器1台，其它客户端设备在启动时均登录到服务器，并将公网服务器动态分配的IP地址进行注册，之后通过服务器的中转，任意两台设备之间都可以进行数据交互，提高了系统的灵活性和便捷性。

图2 远程诊断系统网络模型
　　如上图所示，假定维修技术中心1与4S服务站2需要进行远程诊断服务，则首先都需要连接到具有独立公网IP的注册服务器上，进行登录注册及身份验证等安全信息核对操作。进而由注册服务器记录二者在这一时刻的动态IP地址，维护类似于路由器中路由表的客户端注册信息表，通过客户端注册时携带的注册信息建立二者间的映射关系。注册服务器与客户端间按照约定的的网络协议进行数据交互，在维修技术中心1与4S服务站2间建立起一条虚拟的通讯链路，使其双方能够进行完成数据交互，进而完成远程诊断功能的需要。

4.2 音视频采集模块
　　远程诊断系统通过高性能的音视频采集设备，提供高质量、低环境需求的针对车辆故障的服务系统。支持多种会议模式，通过视频、音频、文本、远程桌面等手段以及丰富的车辆故障维修资料、专家资源为用户提供便捷、实用的远程车辆故障处理平台，可广泛用于各服务站会议、客户服务、汇报工作、培训、联络等方面。
　　远程诊断系统采用了高性能的视频压缩技术标准H.264及G.726的音频编码标准，借助该技术实现了视频及音频的实时编码（CIF格式15帧PAL）并精确同步，实现了动态码率、可控帧率、帧模式选择、动态图像质量控制，采用软件及硬件相结合构成，画面、声音清晰流畅，保证了远程诊断系统的画面高清晰性。
　　H264标准是由JVT（Joint Video Team，视频联合工作组）组织提出的新一代数字视频编码标准，此标准最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。举个例子，原始文件的大小如果为88GB，采用MPEG-2压缩标准压缩后变成3.5GB，压缩比为25∶1，而采用H.264压缩标准压缩后变为879MB，从88GB到879MB，H.264的压缩比达到惊人的102∶1。H.264的低码率（Low Bit Rate）使其在具有高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像。
　　采用区域的图 像分割算法与图像的压缩算法有效的结合起来，对于不同的传输区域按信息的有用程度进行分级压缩。使得压缩后的图像具有高的压缩比的同时又能实现对感兴趣区域的无损恢复，既减少了无用信息的传输对图像传输速度的影响又为专家的诊断提供了更多的细节。
4.3 实时数据采集分析模块
　　远程诊断系统的实时采集分析模块采用高性能嵌入式单片机系统作为平台，采用6万色真彩TFT液晶触摸屏方式实现友好的图形用户界面交互，系统实时性极强。可以同时支持CAN、K等总线协议，能够对汽车总线上广播的车辆传感器等信息进行实时捕捉、无一遗漏，并以时间点为驱动，经加密、压缩处理后发送给远程诊断平台，能够实时、真实、准确的反映当前车辆的运行状态。并在远程诊断平台端辅以分析软件，以曲线形式将实时数据准确绘制，使得维修专家在异地可以直观的看到当前待检修车辆的动态数据变化，使专家如同在现场般做出最恰当的维修指导。

图3 远程诊断系统采集分析原理模型
4.4 专家系统模块
　　远程诊断系统将会建立一个完善的针对汽车故障诊断维修的分布式案例系统。可以将典型的故障诊断和维修过程以多媒体的方式存储为案例记录的形式，并通过互联网将这些存储在数据中心的典型的案例分享给终端，使终端用户可以很方便的在线获取典型案例中的知识。由于有些故障和技术现象并非经常发生，因此案例将成为一种十分宝贵的技术资源。可以通过案例来完全复原故障发生时的整个诊断维修过程，使得任何终端用户都可以有机会学习实际应用中的典型故障。
　　专家系统模块的结构如图所示：

图4 远程诊断系统专家系统结构图
5、 远程诊断的扩展模型
5.1 3G网络扩展模型
　　随着3G技术的日益发展，我国国内的3G网络也越发普及。在现有远程诊断系统基础上，我们可以结合3G手机的音视频功能，为广大车主提供如在修配厂一样的专家服务。车主可以通过3G手机将车辆的故障情况拍摄并实时传递给远程诊断终端的专家会场中，由维修专家针对手机所摄录的故障现象给予快速维修建议，可以为广大车主的出行提供最可靠的服务保障。能够协助广大车主准确的描述故障现象，便于维修专家指定维修方案及调度维修资源，特别是对于在高速公路或郊外需要应急救援的车主，快速准确的定位汽车故障，能够使救援人员更加迅速的赶到故障现场为车主排除故障，甚至在某些情况下可以指导车主进行紧急处理自行排除故障。
　　应用模型如图所示：

图5 远程诊断系统3G应用模型
5.2 Web方式
　　在互联网日益发展的今天，Web方式以其平台无关性及方便访问的特性越来越为广大用户所接受，由于用户可以在全世界任意一台电脑主机上通过网址访问远程诊断系统所提供的丰富资源，其便捷性自然是不言而喻。试想一下，在远程诊断系统日后的应用中，以Web方式构架整个远程诊断体系，并提供专业的维修视频下载，经典案例回顾，高发故障统计等等专业化服务，搭建专家车主交流平台，增强诊断专家与广大车主的交流，能够更加实际的贴近广大车主的实际需要，真正做到跨地域的远程诊断服务平台。在方便广大车主使用的前提下，必将能够更加丰富远程诊断系统的应用领域，真正建立起一个完备的、开放的汽车远程诊断系统应用平台。
6、 总结
　　汽车远程诊断系统是一个复杂的网络系统，涉及计算机网络、通讯技术、电子技术、汽车故障诊断技术等多方面的细节问题。我国在这方面的研究刚刚起步，本文也仅描述和实现了它的基本结构和功能。一个实用的远程故障诊断系统，只有在汽修企业、科研院所、汽车生产厂的协同支持下，才能不断地发展和完善。但是可以确信，由于其准确性和高效性，这一新兴技术有着广阔的应用前景，必将随着我国的汽车工业飞速发展。
参考文献：
[1] 崔宏囊，杨保成，刘益芳，汽车远程故障诊断系统研究。汽车电器，2002(2)：8-10。
[2] 王簧松，基于信息融合技术的汽车电控发动机故障诊断的研究。长春：吉林大学，2002。 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/jsjlw/jisuanjiyingyong/241854.html