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關鍵詞：汽車單片機；局域網；檢修
1、單片機局域網技術概述
單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器，它將一個計算機系統集成到一個芯片內。20世紀80年代中期到90年代末，以微處理器為核心的單片機技術開始大規模應用在汽車領域。2000年以后，單片機控制技術在汽車轎車領域的應用逐漸普及，出現了以網絡技術進行信息的傳遞與交換的局域網控制技術，其控制內容覆蓋了發動機動力控制系統、車身控制系統、底盤控制系統。
2、故障類型
2.1 汽車電源系統引起的故障
車載網絡系統的核心部分是含有通信Ic芯片的電控單元，其正常工作電壓在10.5～15.0v之間。若汽車電源系統提供的工作電壓低于該值，會造成一些對工作電壓要求較高的電控單元暫時停止工作，從而使整個車載網絡系統暫時無法通信。
2.2 節點故障
在網絡覆蓋的電控單元內，某些電控單元由于受到外界干擾，錯誤地向執行器發出指令，使一些執行器不能按照預先設計的控制機理正確動作。
2.3 鏈路故障
車載網絡系統的鏈路（或通信線路）發生故障時，如通信線路短路、斷路，以及由于線路物理性質引起的通信信號衰減或失真，都會引起多個電控單元無法工作或電控系統錯誤動作。
3、車載網絡系統的故障檢修
3.1 檢修注意事項
（1）使用測試器時，其開放端子電壓應為7V或更低。（2）在檢查電路之前確保關閉點火開關，斷開蓄電池負極電纜。（3）當插接器需要更換時，只能更換認可的電氣插接器，以保證正確的配合，并防止線路中電阻過大。（4）動力系統電控單元對電磁干擾極其敏感。（5）為避免損壞線束插接器端子，在對動力系統電控單元線束插接器進行測試時，務必使用合適的線束測試引線。（6）不要觸摸動力系統電控單元插接器端子或動力系統電控單元電路板上的錫焊元件，以防因靜電放電造成損壞。（7）在利用電焊設備進行焊接時，必須從動力系統電控單元上拆下線束插接器。（8）確保所有線束插接器連接可靠。
3.2 自診斷功能
（1）采用CAN的車輛對診斷儀的要求。1）能夠自動識別汽車電控單元的型號和版本。2）能夠完全訪問汽車電控單元上開放的存儲資源。3）能夠不失真地按照原廠要求顯示從汽車電控單元上獲取的數據。4）支持以下功能：讀碼清碼；動態數據分析；執行元件測試。
（2）自診斷系統能識別的故障碼。一條或兩條數據線斷路；兩條數據線同時斷路；數據線對搭鐵短路或對正極短路；一個或多個電控單元有故障。
4、故障檢修步驟與檢測方法
4.1 故障檢修步驟
（1）了解車載網絡系統的結構形式。（2）了解該車型多路信息傳輸系統的特點。（3）了解車載網絡系統的各種功能。（4）檢查汽車電源系統是否存在故障，檢查交流發電機的輸出波形是否正常等。（5）檢查汽車多路信息傳輸系統的鏈路是否存在故障。（6）檢查是否為節點故障。（7）利用車載網絡系統的故障自診斷功能。
4.2 故障檢測方法
（1）檢測電控單元的功能故障。（2）檢測CAN數據總線故障。（3）檢測電控單元故障。（4）檢查車載網絡系統的鏈路故障。（5）檢查車載網絡系統節點故障。（6）檢查軟件故障與電控單元編程。（7）檢查故障碼。（8）數據總數的波形檢測。
5、總結
5.1 車載網絡傳輸系統的節點故障
節點是車載網絡傳輸系統中的電控模塊，因此節點故障就是電控模塊ECM的故障。它包括軟件故障和硬件故障。軟件故障即傳輸協議或軟件程序有缺陷或沖突，從而使車載網絡傳輸系統通信出現混亂或無法工作，這種故障一般成批出現，且無法維修。
5.2 汽車電源系統引起的故障
車載網絡傳輸系統的核心部分是含有通信IC芯片的電控模塊ECM。電控模塊ECM的正常工作電壓要求在10.5～15.0V的范圍內，如果汽車電源系統提供的工作電壓低于該值，就會造成一些對工作電壓要求高的電控模塊ECM出現短暫的停滯工作故障，從而使整個車載網絡傳輸系統在短時間內無法通信。這種現象類似于用微機故障診斷儀在未啟動發動機時就已經設定好要檢測的傳感器界面，當發動機啟動時，微機故障診斷儀往往又回到初始界面。
【關鍵詞】汽車；電子控制；車載網絡；Telematics；發展
1、汽車電子技術的發展歷程
汽車電子技術在經歷了零部件層次的汽車電器時代、子系統層次的單片機（汽車電腦）控制時代之后，已經開始進入汽車網絡化時代，并向汽車信息化時代邁進。按照電子產品和電子控制系統的技術特點，可將汽車電子技術的發展大致可劃分為四個階段。
1.1 第一階段―零部件層次的汽車電器時代
1965～1980年屬于零部件層次的汽車電器時代。汽車發電機晶體管電壓調節器和晶體管點火裝置等開始裝備汽車，而且電子控制裝置又逐步實現了由分立元件向集成化的過渡。
這一階段，裝備汽車的其他電子裝置還有轉向系統電子式閃光器、電子控制式喇叭、電子式間歇刮水控制器、數字時鐘及高能點火（HEI）線圈和集成電路點火系統等。
1.2 第二階段―子系統層次的汽車電腦控制時代
1980～1995年屬于子系統層次的汽車單片機（汽車電腦）控制時代。在這一時期，單片機（微處理器）在汽車上得到廣泛應用，以單片機為控制核心，以實現特定控制內容或功能為基本目的的各種電子控制系統得到了迅速發展。進入20世紀90年代，出現全面、綜合的電子控制系統。
電子控制技術在汽車上的廣泛應用，不僅拓展了電子控制的功能和控制內容，提高了控制精度和汽車性能，而且也為汽車網絡技術的發展奠定了堅實的基礎。
1.3 第三階段―整車聯網層次的汽車網絡化時代
1995～2010年屬于整車聯網層次的汽車網絡化時代。采用先進的單片機技術和車載網絡技術，形成了車上的分布式、網絡化的電子控制系統。整車電氣系統被連成一個多ECU、多節點的有機的整體，使得其性能也更加完善。
目前，世界主要汽車制造商生產的的多數汽車上均采用了以CAN、LIN、MOST、DDB等為代表的網絡控制技術，將車輛控制系統簡化為節點模塊化。
在基于現場總線的分布式控制中，任何傳統意義上的傳感器和執行器都可以與同一現場的節點相組合，構成節點模塊，汽車網絡技術進一步優化了汽車的控制系統，極大地提升了汽車的整體控制水平。
1.4 第四階段―以Telematics技術為代表的汽車信息化時代
2010年7月，國際Telematics產業聯盟（ITIF）成立大會暨2010首屆國際Telematics產業發展高峰論壇在廣東佛山市隆重舉行。以此為標志，2010年成為汽車信息化時代的發軔之年。
汽車網絡技術是現代汽車電子技術的重要組成部分，也是現代汽車通信與控制的基礎。伴隨著汽車網絡技術的日趨成熟，汽車電子技術開始向信息化時代邁進。網絡化時代的汽車電子技術注重解決汽車內部各個系統之間的信息交換問題，而信息化時代的汽車電子技術則可以實現車內網絡與車外網絡之間的信息交換，全面解決人―車―外部環境之間的信息交流問題。
2、車載網絡技術的發展趨勢-Telematics
汽車技術的發展腳步遠未停止，在主要以動力傳動、車身控制、行駛安全性、多媒體傳輸為主要控制目標的汽車網絡技術逐步完善、日趨成熟的同時，又開始向汽車信息化時代邁進。可以預見，在不遠的未來，汽車將進入以Telematics技術為代表的信息化時代。
2.1 Telematics簡介
Telematics是遠程通信技術（Telecommunications）與信息科學技術（Informatics）的合成詞，意指通過內置在汽車、航空器、船舶、火車等運輸工具上的計算機網絡技術，借助無線通信技術、GPS衛星導航技術，實現文字、圖像、語音信息交換的綜合信息服務系統。也就是說，Telematics技術整合了汽車網絡技術（也包括其他移動運輸工具內部的網絡技術）、無線通信技術、GPS（Global Positioning System，全球定位系統）衛星導航技術，通過無線網絡，隨時給行車中的人們提供駕駛、生活、娛樂所必需的各種信息。通常所說的Telematics就是指應用無線通信技術的車載電腦系統。Telematics是無線通信技術、衛星導航系統、網絡通信技術和車載電腦的綜合產物，被認為是未來的車載網絡技術的發展趨勢。
2.2 Telematics的功能
Telematics特點在于大部分的應用系統位于網絡上（如通訊網絡、衛星與廣播等）而非汽車內。駕駛者可運用無線傳輸的方式，連結網絡傳輸與接收信息與服務，以及下載應用系統或更新軟件等，所耗的成本較低，主要功能仍以行車安全與車輛保全為主。
（1）衛星定位導航。
（2）緊急道路救援。行車過程中，如果發生車禍或車輛出現故障，駕駛員可通過Telematics系統的緊急呼叫按鍵，自動聯系緊急服務機構（119、120等急救機構）或汽車服務站，以獲得道路救援。
（3）汽車防盜及搜尋。通過GPS衛星定位技術確定失竊車輛的位置和行車路線，以便搜尋與追蹤，追繳車輛并緝拿盜車賊。
（4）車輛調度管理。通過無線信息傳輸，實現運營車輛的調度管理。
（5）自動防撞系統。通過測距傳感器或雷達，監測前、后車輛之間的車距，自動調用車載自適應巡航系統，使前、后車輛之間保持必要的安全距離。
（6）車況掌握。車輛性能與車況的自動監測、傳輸，進行多地、遠程 “專家會診”，指導車輛維修等。
（7）個人化信息接收與。收發電子郵件與個人化信息等。
（8）多媒體影音娛樂信息接收。高畫質與高音質的視聽設備、游戲、上網、個人行動信息中心、隨選視頻資訊等。
（9）車輛應急預警系統。當行駛中的車輛遇到緊急情況是，可以借助Telematics系統向外界發出應急申請，亦可接收來自道路交通管理部門的緊急情況警告及應急響應預案，確保行車安全和道路暢通。
2.3 Telematics系統的應用領域
Telematics系統在汽車上的布置可分為前座系統、后座系統與發動機系統三大子系統。
前座系統主要以行車安全、車輛保全、駕駛方便性與舒適性為主要目標。為了避免造成駕駛者分神，前座系統的信息輸入方式主要采用語音輸入或觸摸屏（觸控面板）；信息輸出方式則為中尺寸面板（LCD或OLED）、語音輸出或投射在汽車前擋風玻璃的抬頭顯示（Head-Up Display， HUD）等。為了避免造成駕駛者分神，前座系統的信息輸入方式主要采用語音輸入或觸摸屏（觸控面板）；信息輸出方式則為中尺寸面板（LCD或OLED）、語音輸出或投射在汽車前擋風玻璃的抬頭顯示（Head-Up Display， HUD）等。發動機系統主要是根據汽車電腦所收集的車況信息，進行車況診斷、行車效率最佳化、遠程發動機調整或零件預定等。
從上述分析不難看出，Telematics技術基于GPS全球定位系統技術、GIS地理信息系統（Geographic Information System）技術、ITS智能交通系統（Intelligent Transport System）技術和無線通信技術。
3、結語
隨著汽車電子控技術的發展，基于現場總線技術的車載網絡系統已在汽車上得到了廣泛的應用，并將不斷地向汽車網絡信息化逐步邁進。Telemetric技術的發展，體現了一個國家的綜合科技實力，已經成為世界各國競相研發的技術熱點之一。
【參考文獻】
【關鍵詞】 車載自組網 路由機制 人防應急移動指揮
一、車載移動自組網簡介
車載移動自組網是專門為移動車輛間通信而設計的自組織網絡，它創造性地將adhoc自組網技術應用于車輛間通信。adhoc自組網是一種無線分布式結構，強調的是多跳、自組織、無中心、動態拓撲的概念。車載自組網的基本思想是在一定通信范圍內的車輛可以相互交換各自的數據，并自動的連接建立起一個移動的網絡，網絡中所有結點的地位平等，無需設置任何的中心控制結點。網絡中的結點不僅具有普通移動終端所需的功能，而且具有報文轉發能力。每個節點的單跳通信范圍有幾百米到一千米，每一個節點（車輛）不僅是一個收發器，同時還是一個路由器，因此采用多跳的方式把數據轉發給更遠的車輛。
二、基本路由機制
通過對已有車載移動自組網路由協議的分析，可以發現表驅動、按需驅動及洪泛算法幾乎是所有路由協議的基礎，不同的協議在不同程度上采用了以上一種或幾種算法。
表驅動路由協議的特點是網絡中每個節點都維護一張路由表，記錄本節點到網絡中所有節點的最新路由信息；周期性廣播路由更新分組，維持路由的有效性。按需驅動路由的特點是：只有節點有發送需求時才啟動路由發現，只在通信過程中才維護路由，一旦通信結束就不再維護路由。
DSDV（Destination Sequenced Distance Vector Routing）是表驅動路由的典型代表協議，特點是采用目的節點序列號機制，始終選擇最新路由，并避免路由環路。
DSR（Dynamic Source Routing） 協議是按需驅動路由的典型代表協議，特點是通過源節點廣播路由請求分組RREQ和目的節點反向回復路由應答分組RREP完成新路由的發現過程，采用源路由機制所有路由信息都記錄在RREQ和RREP中，避免了環路的產生。
AODV（Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing） 協議是結和表驅動和按需驅動的混合路由的典型代表協議，也是目前唯一被IETF作為MANET實驗標準 （RFC3561） 的協議。AODV結合了DSR和DSDV的優點：路由建立過程采用了DSR協議中的RREQ-RREP方式，不同的是，采用了DSDV協議的逐跳機制，路由維護階段采用了DSR的按需維護機制。
MFLOOD無線路由通訊協議是一種典型的泛洪路由協議。當節點需要發送數據包時，節點就向整個網絡廣播該數據包。分析洪泛路由的意義在于分析泛洪分組的效果和對網絡性能的影響。
三、仿真性能比較
以下是對城市和郊區兩種通信環境作簡要的描述：
（l）城市環境：以北京的城市情況為例。密集繁多的城市建筑和綠化帶使無線信號衰減明顯，道路規劃有明顯的規率，且道路較為密集，同時車輛密度較大。正常情況下，受各路段限速規定和車輛密集度影響，車速大多在40km/ h-60km/h之間。
（2）郊區環境：以北京郊區的交通情況為例。郊區環境的路面比較寬敞，通常有多條行車道，行車環境比較優越，建筑和綠化帶的影響也相對較小，車速大多在80km/ h-100km/h之間。
通過閱讀大量仿真實驗文獻，可以發現：
在城市環境中，MFLOOD由于采用的是洪泛機制，所有節點都轉發數據包，丟包率最低，在5%左右；AODV協議的表現要優于DS DV和DSR協議，丟包率多在20%；DSDV和DSR的丟包率太高，網絡幾乎不可用。
在郊區環境中，AODV和DSR的丟包率多在10%～30%；DSDV多在10%左右；當業務量和移動速度低時，DSDV幾乎可以成功傳輸所有的數據包；洪泛協議在比較劇烈的網絡場景中顯示了較好的性能，但丟包極其嚴重。因此需要根據車輛密度、車速、車輛行駛路線分布、障礙物情況等選擇不同的路由機制。
四、在人防應急移動指揮中的應用展望
目前在人防應急移動指揮中使用的聯網信號傳輸方式主要有衛星、微波、3G及有線組網方式。
衛星組網需要所有接入網絡的應急指揮車輛都配備靜中通或動中通及衛星接收發射設備，在各種方式中資金投入最大，對車輛的負重及空間要求最高，且靜中通設備只能在移動指揮車停車固定不動時才可聯網，動中通設備目前價格昂貴，不適合每輛車都配備，同時衛星的使用也需要提前申請。
微波組網方式需要提前根據地勢建立微波轉發站，且信號受大氣層及障礙物影響較大，如遇陰天或多云氣象，甚至無法正常通信。
關鍵詞：物聯網；云計算；車輛管理
引言
開發汽車安全與防盜系統，是確保汽車安全和防止盜竊的一種有效措施。目前汽車防盜系統發展迅速、種類繁多，但或多或少具有一定缺陷，比如使用較多的電子式防盜裝置，非常容易被外界干擾而誤報；芯片式數碼防盜技術能有效地抵抗外界干擾，具有較強的安全性，但是報警范圍相對較小，無法完成對車輛的遠程定位。本文研究的車輛智能管理系統利用物聯網和云計算技術，采用射頻識別系統實現對入網車輛的動靜態信息全面采集，通過車載設備的地理位置實現對車輛的定位和跟蹤，實現對入網車輛的全面監控，能夠在入網車輛發生突發事件的時候，及時定位車輛，采取應急措施，保證車主財產和車輛運行的安全，全面提高車輛防護能力。
1 系統建設目標
本項目綜合運用物聯網與云計算技術實現對入網車輛的有效監控，主要由車載終端、控制中心、通信網絡、位置服務系統、應急聯動系統組成。
車載終端實現報警信息的處理、位置信息的采集、中心指令的執行、本地控制的管理及無線通信網絡的接入等功能。車載終端由車載報警、車載無線通信和車輛定位三個模塊組成。控制中心實現系統聯網、警情處理、設備管理及與其他應用系統互聯等功能。監控中心由通信設備、顯示記錄設備、計算機系統及應用軟件組成。通信網絡由有線網絡和無線網絡組成，有線網絡主要包括公安專網、互聯網接入部分網絡，無線網絡主要實現車載設備與監控中心的信息聯動，包括寬帶無線網絡和三大運營商提供的移動通信網絡（2G、3G）組成。位置服務系統主要采用基于GPS、Wifi、基站等方式進行定位，通過車載設備上傳的車輛實時運行地理信息，獲取全面地車輛運行軌跡，實現車輛實時定位，向用戶提供車輛全面準確的定位服務信息。主要提供定位信息查詢、軌跡信息查詢、位置信息等功能。應急聯動系統是通過整合交通、汽車維修機構、救援服務機構等資源，實現資源共享和業務聯動。
2 系統設計與實現
2.1 系統的應用架構設計
系統的應用架構設計如圖1所示，其中，車載終端采集車輛動靜態信息，通過無線通信網絡，上傳至控制中心；控制中心接受位置信息進行處理，提交到位置服務系統；位置服務系統對車載終端信息進行處理，生成車輛位置信息，對外提供位置服務，進行車輛的跟蹤定位；車輛發生突發事件后，車主報警，應急聯動系統根據車輛位置信息和現場情況，啟動預案進行處理，實現公安機關、服務機構業務聯動。
2.2 系統技術架構
由于系統涉及到車輛運行的動靜態信息實時采集，在入網車輛達到一定規模后，將會出現海量信息和業務處理，傳統IT架構將無法滿足系統運行要求，為保證將來系統的正常運轉，采用云計算平臺進行系統的架構，系統的技術架構如圖2所示。
圖2 系統技術架構
IaaS層主要實現物理資源（服務器、存儲、網絡）的虛擬化管理，并實現計算、存儲、網絡（含安全）資源池的統一、自動化的調度控制和管理，實現資源的按需配置、彈性擴展和負載均衡，提高軟硬件資源利用率，為系統建設提供統一的基礎運行平臺。PaaS層主要提供應用支撐和應用開發所需環境和服務，通過面向應用的部署與構建一個強大而穩定的服務基礎架構，能夠快速便捷地進行應用開發、部署、運行和管理，為構建多層、分布的應用提供一個穩定高效，安全可靠的平臺。應用層主要基于PaaS進行業務系統構建，系統的主要應用包括供監控系統、位置服務系統和應急處置業務系統的業務都在這一層實現。接入層主要為不同用戶提供訪問系統的入口，主要提供對網絡、手機、智能終端的接入支持。
2.3 通信網絡設計
車輛智能管理系統的通信網絡建設分為兩類，分別是入網車輛和控制中心之間的網絡建設以及控制中心和其他機構的網絡建設，其中入網車輛和控制中心之間的網絡為接入網，控制中心與其他機構之間的網絡為骨干網。
系統接入網由移動通訊網絡和公安系統專網組成，移動通信網絡的優點是覆蓋面廣，而公安專網的優點是穩定性和安全性強，能保證信息傳輸的準確性，同時，公安專網可以與車管所車輛系統互聯，實現信息共享，能及時獲取被盜車輛的相關信息。
本系統的骨干網采用互聯網，車輛信息采集子系統獲取到的車輛實時信息就可以直接快速地傳到互聯網上，并保存在系統數據庫中，車主若需要獲取車輛的實時信息和歷史數據時，就能通過互聯網方便地進行查詢。
2.4 關鍵業務設計
車載終端：車載終端最重要的部分是RFID系統，RFID系統包括射頻卡、閱讀器和射頻天線。射頻卡一般含有內置天線，主要由耦合元器件組成，用來保持與射頻天線間的信息傳遞，閱讀器的作用是用來讀取射頻卡的信息，而射頻天線則負責傳遞射頻信號。其工作原理是：首先由閱讀器經過射頻天線完成信號的發送，射頻卡在射頻天線的信號覆蓋區域內獲得感應電流而激活，通過射頻卡內置天線把編碼信息傳送出來；這時射頻天線可以接收到射頻卡發送出來的信息，通過調節器送至閱讀器，由閱讀器來完成接收信息的解調和解碼，再傳給后臺主系統進行信息處理；主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，同時針對不同的設定做出相應的處理和控制，并發出指令信號控制執行機構動作。
IaaS服務：IaaS服務實現物理資源（服務器、存儲、網絡）虛擬化管理，并實現計算、存儲、網絡的資源池的統一、自動化的調度控制和管理，實現資源的按需配置、彈性擴展和負載均衡，提高軟硬件資源利用率。
PaaS服務：PaaS服務主要提供應用支撐和應用開發所需環境和服務。主要實現應用服務、數據集成服務、工作流服務、報表服務、統一認證授權服務、門戶服務、內容服務等，為系統提供靈活的權限控制策略。
3 結束語
本系統建設的目的是為了提高對入網車輛的監控能力，以保證車輛的安全。在系統架構上使用了物聯網技術，對遠距離高速行進中的汽車進行信息采集，具有識別率高、耗能低的特點。為保障信息傳輸的有效性，系統采用云計算技術進行系統整體構建，具有按需計算、彈性擴展、高可用性和高可靠性等特征，并保證了計算的快速性和準確性。系統采用虛擬化技術整合系統基礎硬件和軟件資源，大幅減少系統管理和維護的工作量，降低了運行成本。本系統采用移動通信網和公安專網作為系統接入網，提高了汽車信息的安全性和傳輸可靠性，在對車輛全面防護的同時降低了成本。在對汽車進行定位和跟蹤上，本系統利用電子標簽技術，能準確定位車輛的地理位置，及時追回被盜汽車，有效打擊汽車盜竊行為。綜上所述，基于物理網的車輛智能管理系統整合了公安、交通、汽車維修等機構資源，在提供防盜服務外，還提供了救援及維修等其它服務，全面保障了車輛的安全運行，對現代物流網技術的廣泛應用具有積極推動作用。
參考文獻
隨著信息、舒適、駕車輔助功能的增加，新一代寶馬、大眾、奔馳轎車的電控單元越來越多，車載網絡系統也越來越復雜，使得故障診斷難度提升，但德系轎車車載網絡系統診斷技術具有以下共同點。
1.診斷數據在線傳回德國
德系車已實現將在線診斷數據歸檔到德國中央數據庫系統，如大眾歸口到德國總部沃爾夫斯堡中央數據庫。
2.車載網絡系統模塊化
德系車的車載網絡系統按功能和網絡傳播速度劃分為三大功能區域：首要功能區域、次要功能區域、舒適功能區域。首要功能區域指讓車輛在路上較容易地到達指定點的所有電控單元組成的區域；次要功能指在車輛行駛過程中，能讓駕駛員和乘客通過功能鍵實現一些便捷調整功能（如音箱系統、室內溫度）的所有電控單元組成的區域；舒適功能區域內的電控單元數量則在逐漸遞增，如遠程信息處理、交流聊天功能、導航功能等；其他有在線診斷監控、優化儀表顯示區域。
以大眾車為例，其車載CAN網絡系統分為驅動CAN、舒適/便捷CAN、信息娛樂CAN、組合儀表CAN、診斷CAN，這些車載網絡中的分支區域系統是由網關星形連接在一起，診斷測試儀對電控單元的診斷要通過網關進行間接連接，如圖1所示。
3.專用診斷儀診斷圖示化
專用診斷儀內診斷界面框架體系與車載網絡體系一致，診斷圖示化，脈絡清晰，如大眾診斷系統軟件體系ODIS（圖2），方框變黑色表示該控制單元已安裝，方框變黑且填充紅色則表示該電控單元有控制，方框呈灰色則表示車輛未安裝該電控單元。
4.更新三個理念
德系車載網絡系統故障診斷更新了三個理念：①維護保養不再依賴里程數，而是基于事件服務（CBS），如更換制動蹄片、發動機機油，并將車輛維護信息集成在鑰匙中，最終傳輸到經銷店總系統中，為客戶提供最優化的服務保養；②實現遠程在線匹配，如增減功能或更換電控單元后的系統匹配，保證網絡運行的安全；③可將故障診斷數據直接傳遞到德國總部進一步診斷。
基于事件服務（CBS）就是按需維護，沒有標準時間間隔可參照，是通過傳感器或電控單元來持續監測主要車輛部件并判斷是否需要維護，維護提醒信息則出現在儀表顯示屏上，基于事件服務大大延長了維護保養間隔。
二、德系轎車CAN總線故障類型
依據ISO11898-3協議車載網絡故障分成電源故障和總線故障兩個主要類型。電源故障指車載網絡節點本身的電源線或搭鐵線斷路故障，而CAN總線故障又分為如下類型（圖3）：CAN總線（CAN H或CAN_L）對某一控制單元斷路故障（故障1和2）、CAN總線（CAN-H或CAN_L）對正極短路故障（故障3和6）、CAN總線（CAN_H或CAN_L）對地短路故障（故障5和4）、CAN總線CAN_H與CAN_L彼此之間短路故障（故障7，CAN總線CAN H和CAN L在某一段信號反向傳輸故障）、CAN_H和CAN L同時斷路故障（故障8）、CAN總線終端電阻斷路（故障9）。故障8是不可恢復的，影響總線功能；而故障1～7、9是單線故障且可恢復，不影響總線功能（表1）。在正常工作模式里沒有線路故障，差動接收CAN H和CAN L輸入信號，也可以用于單線傳輸，所有的單線傳輸期間EMC性能抗干擾性和輻射性比差動模式差。
1.單線斷路時的局部故障
單線斷路故障是局部故障，信息只通過另一根未斷線正常傳輸。該類故障是間歇性癥狀表現，有時又會顯現正常。如圖4所示，CAN_H線斷路（故障1），第一輪信息傳輸中，故障在斷路點前未呈現故障征兆，在斷路點后呈現故障征兆，第二輪信息傳輸后，癥狀正好相反。因通信協議ISO 11992-1規定，當節點之間通信中斷超時，確認有故障后，節點之間的通信重新通過單線模式進行。出現單線斷路故障時，不允許改變數據，還是保留故障信息及故障狀態，在未確定出是哪根線受到影響時，各節點將信號在兩根網線上重置，直到確定出未響應線為止。這種反復試驗確認故障的方法僅適合節點少的條件，在節點增多后，故障查找將變得十分復雜和費時。這種單線斷路故障確認模式僅適用于貨車和牽引車上的低速CAN，傳輸速率在1 25kbps。
2.單線短路時的全局故障
單線短路故障是全局故障，故障狀態很少改變，呈現靜止故障顯示。總線通信協議故障管理系統對此限制少，允許改變數據或清除。局部故障優先權高于全局故障，體現在故障管理系統對斷路故障容忍度大，而對于全局故障則會盡快恢復。單線CAN H和CAN L對電源短路（故障3和故障6），信號點要超出正常范圍，故障易被察覺，故障管理系統將對沒受影響的傳輸線進行初始化。依據SAE J1939/12，這種超出范圍比較確認故障的方法適合于短路檢測，缺點是需要輔助8V電源，低阻抗終端，且在車輛怠速時檢測結果不明顯。另外，從短路故障恢復到單線運行模式后，整個系統的電磁兼容性能降低，對搭鐵偏置的包容性也降低。
CAN H搭鐵短路（故障5）與CAN H斷路（故障1）故障現象一樣，屬于局部故障，而CAN L搭鐵（故障4）故障則屬于全局故障，檢測這類故障常常模棱兩可，需要電壓除外的輔助數據參照。單線工作模式不適用于高速CAN。
3.雙線互短時的全局故障
CAN H和CAN L互短（故障7）時，總線還可工作。
4.雙線斷路故障
雙線斷路，總線被隔斷，總線不能正常工作。
5.終端電阻斷路故障
為了避免信號反射，在2個CAN總線用上分別連接一個120Ω的終端電阻。這兩個終端電阻并聯，并構成一個60Ω的等效電阻，關閉供電電壓后可以在數據線之間測量這個等效電阻，如把便于拆裝的控制單元從總線上脫開，然后在插頭上測量CAN_H和CAN_L之間的電阻（圖5）。單個電阻也可各自分開測量，則應為120Ω。終端電阻斷路，依據分布式系統的特點總線還能正常工作，只是終端電控單元無法通信。
6.總線傳輸受干擾的三種情境
（1）總線信號電壓過低，有搭鐵傾向，通常低于+/-1V；
（2）泄漏電阻，通常高于5KΩ；
（3）電磁干擾，總線干擾會導致不可恢復的硬故障。
所有單線故障都可以被檢測到，故障3、4、6和7可被故障管理系統單獨檢測出來；故障1、2和5是被容錯的，則需要輔助方法才可被檢測出來。局部故障現象是暫時的，相關故障信息會變化，而全局故障呈現靜態故障信息顯示，便于故障位置判斷。
三、車載網路的拓撲分析
【關鍵詞】智能汽車 無人駕駛 車聯網
1 無人駕駛技術
1.1 無人駕駛汽車發展概況
從長遠的趨勢來看，汽車發展的趨勢是實現自主駕駛，而無人駕駛作為自主駕駛的一種重要的實現形式，是未來智能交通的構成基石。在廣義上，無人駕駛汽車是在網絡環境下用計算機技術、網絡通信技術和智能控制技術主導其運行的汽車，是有著汽車外形的移動機器人。因此，無人駕駛汽車也被稱為自動輪式移動機器人。它是指在沒有駕駛者輸入的情況下，通過車載傳感器感知周圍環境，并根據所實時的路況信息，依靠車內的智能計算機系統為主的智能駕駛裝置控制動力傳動裝置實現駕駛功能。它具有整個道路環境中所有與車輛安全性相關的控制功能，不需要駕駛員對車輛實施任何認為操縱。
20世紀七十年代，以美國為主導的發達國家已經開始進行無人駕駛的研發工作。20世紀，已經產出可以人為遠程操縱的無人駕駛汽車，并通過相關的測試。近幾年隨著互聯網和控制技術的不斷進步，一些科技公司開始著手無人駕駛技術的研究，例如美國谷歌和特斯拉公司，它們使無人駕駛汽車越來越智能化，已經很接近可以量產的模型。
1.2 無人駕駛技術的組成
作為一個復雜的智能系統，無人駕駛技術涉及到多個功能的融合，而其中幾個重要的內容如下：
1.2.1 汽車體系結構
在傳統汽車體系中，汽車主體結構是一個系統的“骨架系統”，無人駕駛技術中的汽車體系決定了系統軟硬件的組織原則、集成方法及支持程序。
1.2.2 外界環境感知與識別
無人駕駛汽車的環境感知系統利用各種傳感器對環境進行數據采集，獲取行駛環境狀況同時對獲得的信息進行處理。環境感知系統的主要功能是將本車和周圍障礙物的位置、相對距離和相對速度信息提供給汽車中的計算機處理系統，從而為汽車的后續反應提供支持。
1.2.3 定位導航系統
在無人駕駛汽車行駛的過程，汽車的位置、行駛方向、速度、姿態等多種信息由定位導航系統獲得，可以不折不扣地說，定位導航系統是無人駕駛技術的基石。定位導航技術種類繁多，常用的定位導航技術衛星導航技術、慣性導航技術、航跡推算技術、路標定位技術、地圖匹配定位技術和視覺定位技術等。實際操作中，通常將兩種及兩種以上的導航系統綜合使用，以便獲得更好的性能。
1.2.4 路徑規劃
路徑規劃是指在給定出發點和目的地的情況下，無人駕駛系統自動獲取一條無障礙、能安全到達并且高效出行的有效路徑。路徑規劃第一步先建立交通環境地圖，隨后是調用規劃算法搜索可行的路徑。
1.2.5 運動控制
計算機計算好路線之后，通過實時的反饋算法對汽車的運動做出控制。
1.2.6 車輛一體化設計
2 車聯網技術
2.1 車聯網概述
廣義上，車聯網就是車與一切事物聯系的網絡（Vehicle To X），通^車輛自組網及多種異構網絡之間的互聯，實現車與車、車與其運行的道路設施、車與云端以及車與家之間的互通互聯，從而實現交通管理的智能化和車輛智能化，并能為駕駛者提供動態信息服務的泛在網絡。車聯網系統由車內網和車外網構成，汽車本身自有的車載網絡叫車內網如CAN、LIN、MOST等網絡，而車外網則包括車載移動互聯網和車載自組網。
車聯網由感知層、平臺層和應用服務層三層組成。第一層為感知層，也就是我們所說的端，即通過車載終端上的RFID、雷達、攝像頭等傳感器感知車輛信息及狀態；第二層為平臺層，也就是管，即車輛與一切事物之間的互聯互通；第三層是服務層，即通過云平臺實現車輛與交通信息的管理、應用程序的管理及分發、數據的儲存、大數據分析與處理、并為交通參與者提供相應的服務。車聯網的研究，需要以道路交通為基礎，始終圍繞車輛來進行，車輛的運行有兩個環境：一個是車外的運行環境，另一個是車內的駕駛環境，如果脫離這兩者，就不是真正的車聯網。
2.2 車聯網的工作原理
車聯網是以車輛為核心，進行道路利用率、道路安全等項目的綜合研究，車輛在移動的過程中通過多種無線通信方式實現車輛與一切相關事物的相連。因此，車聯網必須具有移動性、無線性、及時性和穩定性等特點。
1 TCP
TCP協議（傳輸控制協議）是面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層協議，當前網絡中大多數的應用是使用TCP協議來進行數據傳輸的。作為在IP網絡中可靠的數據傳輸協議，TCP協議有著杰出的表現。使用TCP協議進行傳送的數據必須滿足無重復、無差錯和按序到達特點，正是因為TCP這些特性保證了數據傳送的可靠性和健壯性；TCP協議的擁塞控制算法包括慢啟動、擁塞避免、快速恢復和快速重傳算法，在發生網絡擁塞時擁塞控制算法能顯著提高TCP的傳輸性能。使用TCP協議進行通信的兩個端點在通信之前需通過三次握手來建立一條邏輯通信鏈路，在鏈路建立好后會進入慢啟動階段，進而進入擁塞避免階段和擁塞控制階段[2]。
在剛開始制定TCP協議時，由于當時的網絡傳輸速度還很慢，網絡性能也比較穩定，因此在設計數據包格式時為減少開銷，將頭部設計的非常緊湊，這使得TCP協議的可擴展性較差，幾乎不能擴展。然而隨著網絡接入技術的提高和網絡帶寬資源的增加，TCP因受到可靠數據傳輸服務要求以及擁塞控制機制的限制，已經不能充分利用現有的網絡帶寬資源，急需進行擴展，尤其是在以車載網絡環境為例的具有多種接入方式的無線網絡環境中。不同的鏈路在帶寬以及傳輸時延上都存在著較大的差異，當TCP在不同鏈路之間進行切換時，性能會受到很大的影響[3]。此外，TCP不能有效區別擁塞丟包與鏈路故障丟包，而是簡單的將丟包均視為擁塞丟包，然而在無線網絡中丟包不僅僅是擁塞丟包造成的也可能是因無線信號差錯造成的，簡單的歸因于擁塞丟包會導致擁塞窗口的不必要降低，進而降低傳輸效率[4]。可見，TCP在具有多種接入方式的無線網絡環境下應用的局限性越來越明顯。
2 SCTP-CMT
SCTP協議是由SIGTRAN組織最初設計并用來在IP網絡上傳輸信令消息、面向數據流的端到端傳輸協議， SCTP可以提供可靠的數據傳輸服務并且可以保留數據消息邊界[5]。SCTP協議中引入了關聯的概念，關聯是指兩個終端經過四次握手后建立的一種連接關系。除此之外，SCTP還具有許多新特性，如多宿性、多流性。多宿性是SCTP的重要特性之一，在具有多個網絡接口的主機上，可以通過多個IP地址來訪問該主機，假設需要通信的兩個主機分別有N個和M個接口，則該關聯中最多可以擁有N*M條路徑，使用多路徑的目的是獲得冗余，這可以避免因某條路徑的失效而導致整個關聯失敗的現象發生，提高了通信的可靠性[6]。多流性（multi-stream）是指在使用SCTP進行數據傳輸的兩個端點可以同時擁有多個流，用戶除了可以選擇使用不同的路徑進行數據傳輸外，還可通過不同的數據流來傳輸數據，且不同的數據流之間相互獨立。
在實際應用中，使用SCTP協議進行通信的終端間雖然可以擁有多條路徑，但通常只使用主路徑進行數據傳輸，當主路徑失敗后才會選擇備用路徑來進行數據傳輸，這極大的浪費了網絡資源。隨著人們對帶寬的要求越來越高，為充分利用每一條路徑的鏈路資源、增加端到端之間的網絡利用率和網絡吞吐量、提高傳輸效率，Iyengar博士等人提出了并行多路徑傳輸（CMT）的概念，它不僅可以在多條路徑上同時進行數據傳輸，而且當某條路徑發生故障時，可以及時的選擇其他路徑進行數據傳輸，而新路徑不需像傳統SCTP一樣，需要從慢啟動階段開始，這大大的提高帶寬的利用率和吞吐量。
使用多條路徑進行并行傳輸時，由于每條路徑的屬性不同，網絡的性能參數（如帶寬、時延）各異，很難保證數據包能夠同時到達接收端。同時丟包也可能會導致后發出的數據包先到達，使亂序問題變得更加嚴重，容易產生接收端緩存問題。
3 仿真實驗
隨著網絡技術的不斷發展，無線網絡通信受到了越來越多的關注，當前越來越多的終端可以擁有多種接入方式，因此具有多種接入方式的無線網絡通信成為時下熱點話題之一。車載網絡屬于 高速移動的無線網絡，隨著車輛的日益普及，人們對車載網絡的要求也越來越高。為研究SCTP-CMT與TCP在具有多種接入方式的無線網絡環境中的傳輸性能，我們以車載網絡環境為例，針對SCTP-CMT和TCP分別建立了模擬車載網絡環境的拓撲結構圖，如圖1所示為SCTP-CMT的拓撲圖，其中，S為服務器端，在傳輸層采用SCTP-CMT協議，應用層采用FTP協議。圖2為TCP的拓撲結構圖，其中，S1和S2為服務器端，傳輸層均采用TCP協議，應用層采用FTP協議。R1，1與R1，2以及R2，1與R2，2這兩條瓶頸路徑帶寬均為2Mb，時延為20ms，其中MN為接收端，即移動車輛，基站BS1和BS2的距離設為500m，MN以60km/h的速度在其站BS1和BS2之間移動。在版本為2.34的NS2網絡仿真平臺[12]上進行了仿真實驗，以分析SCTP-CMT與TCP誰更適合應用于車載網絡環境。
圖3和圖4分別為SCTP-CMT和TCP的擁塞窗口變化和吞吐量變化的仿真結果圖，從圖中我們可以看到，無論是擁塞窗口變化還是吞吐量，SCTP-CMT的性能都高于TCP。尤其是在12.5秒時，TCP因需要轉換路徑時，擁塞窗口幾乎降為零，重新經歷了一個慢啟動過程。而SCTP-CMT因為在整個仿真過程中都可以在兩條路徑上同時進行傳輸，因此無論是在3.5s為有線鏈路擁塞造成丟包、在12.0s時發生無線鏈路信息造成的丟包，還是在20.0s是無線鏈路信號造成超時，其傳輸性能都一直優于TCP。
雖然在仿真結果中SCTP-CMT性能始終高于TCP，但可以發現在12.0s和20.0s時，并沒有將因無線信號錯誤而造成的差錯丟包與受帶寬限制而產生的擁塞丟包區分開了，造成了擁塞窗口不必要的降低。這是因為SCTP-CMT采用與傳統TCP協議相同的擁塞控制機制（CC），無法區分擁塞丟包與差錯丟包。近期有許多學者為SCTP-CMT、MPTCP分別提出CMT/RP CC和MPTCP CC機制，以使擁塞控制機制更加適合應用于多路徑數據傳輸環境，[13]但在無線網絡環境中還需做進一步的研究。
4 結論
TCP是面向連接的可靠傳輸協議，SCTP在繼承了TCP的優點上發展出了多宿、多流等特性，在SCTP基礎上提出的多路徑并行傳輸機制（SCTP-CMT）可以同時利用多條路徑進行數據傳輸，提高了鏈路的利用率。該文介紹了TCP與SCTP-CMT的基本特性，分析了TCP的不足之處以及SCTP-CMT的優點。為比較TCP與SCTP-CMT在具有多種接入方式的無線網絡環境中的傳輸性能，該文以車載網絡環境為例，在NS2上建立仿真拓撲結構，以分析TCP與SCTP-CMT誰更適合車載網絡環境，根據仿真實驗結果，我們可以看到，SCTP-CMT在車載網絡環境中的傳輸性能明顯高于TCP的傳輸性能，尤其是在多個基站間切換時，可以保證數據的高效傳輸，因此認為SCTP-CMT比TCP更適合應用于具有多種接入方式的無線網絡環境。但當前SCTP-CMT的發展還不夠成熟，尤其是在無線網絡擁塞控制算法上仍須做進一步的改進。
參考文獻：
[1] RFC4960，Stream Control Transmission Protocol[S].
[2] 謝希仁.計算機網絡 [M]. 6版.北京：電子工業出版社，2013.
. IEEE Communications Surveys & Tutorials， 2006， 8（4）：64-79.
一、乘客信息系統簡介
乘客信息系統PIS（Passenger Information System）依托多媒體顯示技術、數字網絡技術和計算機處理技術為核心，通過設置在地鐵站臺和地鐵車載顯示終端為媒介向乘客提供信息服務的系統。
PIS系統可以在正常運行狀態下為乘客提供列車到發時間、公告、周邊信息、出行參考、媒體新聞、賽事直播、廣告等實時動態多媒體信息；在火災、阻塞及恐怖襲擊等緊急情況下可以為乘客提供動態緊急疏散及引導信息。
根據系統規模組成及功能需求不同，可以把本系統歸類為三大類：
方案一：不實現列車與站臺之間的車地實時移動信息傳輸，車載子系統獨立形成信號傳播體系，信號源和播出方式不受地鐵管理中心或車站控制。
方案二：實現車地之間的信號移動傳輸及同步播出，利用地鐵列車進站或進庫的時間將事先準備好的信息（音頻、視頻）通過無線信號發射裝置發送給列車，待列車行駛過程中通過時間的設定和控制向乘客進行播放。
方案三：通過高端先進技術實現車地之間的實時移動傳輸，本方案可以在列車高速移動的過程中把信息高速準確的實時傳輸給列車，并通過管理中心的集中控制實現同步播放。
乘客信息系統不但可以提高城市軌道交通運營和運營服務水平, 也可增加地鐵、輕軌等運營部門的收入，合理地使用乘客信息系統會不同程度地提升地鐵運營服務形象和服務品質。
二、PIS系統的功能結構
根據功能和結構可以把地鐵乘客信息系統架構分為四個子系統: 中心子系統、車站子系統、車載子系統及網絡子系統。
1.中心子系統
中心子系統的功能是對整個城市軌道交通PIS系統的運營維護管理、信息的導入、多媒體素材的管理、系統日志的管理、系統狀態監控、供電管理、多媒體素材的下載、緊急信息的及權限的播出控制等。
中心子系統的主要設備包括: 中心數據服務器、直播服務器、多媒體素材服務器、操作員工組站、維護工作站、播出控制工作站、多媒體素材工作站、外部播放設備及中心交換機等。
2.車站子系統結構
車站子系統的功能對本站臺內傳輸的多媒體數據進行管理和顯示，包括本站終端顯示、本站日志管理、本站播出控制、本站緊急信息管理、本站系統參數管理、多媒體信息管理、本站用戶權限管理。
車站服務器與中心數據服務器共同組成一個CDN子系統, 用于接收中心數據服務器傳輸的多媒體信息。同時, 還與多個播放控制器連接，組成一個多媒體廣播子系統。
乘客顯示終端包括: 站臺液晶電視顯示屏幕、車載液晶電視顯示屏幕、地面LED顯示屏,乘客顯示終端能同時顯示多個多媒體內容, 多媒體內容可以進行數字分割顯示和層疊式顯示。乘客顯示終端能在出現故障的情況下（設備本身故障、系統通信故障）自動轉入安全模式, 顯示本地預存內容, 直至故障恢復。
因為城市軌道交通綜合業務數字網(IMS) 中的冗余環網以包傳輸為基礎進行斷續的異步傳輸, 對一個實時A/V源或存儲的A/V文件,在傳輸中它們被分解為許多包，由于網絡是動態變化的，各個包選擇的路由可能不盡相同，故到達客戶端的時間延遲不等。為此，使用緩存系統來彌補延遲和抖動的影響，并保證數據包的順序正確，從而使媒體數據能連續輸出，而不會因為網絡暫時擁塞使播放出現停頓。通過組播源把數據包發送到特定的組播車站，而只有屬于該組播組的車站才能接收到數據包，IP組播技術可以減少中心子系統不必要的重疊發送，從而減輕了整個城市軌道交通系統和網絡的負擔，提高了中心和車站服務器的CPU資源和網絡帶寬的利用率，極大地改善了視頻數據傳輸的實時性。
3.車載子系統
車載子系統的主要功能是通過安裝于列車內的車載液晶電視為乘客提供列車時刻、乘客導引、通告以及天氣、簡要新聞等信息,也為城市軌道交通運營部門提供視頻廣告及其它各類公益信息的平臺。
車載子系統由車載服務器、相應的跨車連接器、工業以太網交換機、媒體控制器MC、視頻分配器及液晶電視等組成,如果需要乘客緊急情況通話系統,還可以增加視頻監視和報警模塊。
車載子系統基于工業以太網構建,車載服務器作為視頻文件的源,車載媒體控制器MC作為客戶機通過交換機連接到車載以太網。車載媒體控制器MC輸出的VGA視頻信號通過VGA分配器驅動同一車廂內的各個液晶電視。
4.網絡子系統
網絡子系統主要有: 管理中心—車站主干傳輸網、車—地間無線局域網、管理中心局域網、本站局域網和車載局域網等。
管理中心—車站主干傳輸網(IMS)采用環形結構的100/1000M以太傳輸網,對PIS系統信息進行傳輸,支持組播。車—地間無線局域網根據各布線要求和距離,可以采用WLAN無線傳輸網、或采用同軸電纜的數字電視傳輸等方式。管理中心局域網的內部傳輸為以中心交換機為核心的100/1000M以太網。本站局域網利用車站交換機和IMS 車站交換機所提供的端口進行組網。為了提高系統的可靠性, 車載局域網的網絡車廂過橋處采用雙主干線冗余方案。
三、乘客信息系統終端的設計原則
乘客信息系統終端設計時應滿足的主要原則包括以下幾個方面。
1.可靠性原則
為保證系統運行的可靠性，終端設備應該能夠達到24小時連續運行無故障，LCD屏、PDP屏等平均無故障時間達到50000小時，平均維修時間小于1小時，控制中心平均無故障時間達到50000小時，平均修復時間小于1小時。在列車遇到突況或非正常情況時，能夠確保快速播放乘客安全引導信息。
2.實用性原則
乘客信息系統在設計中要充分利用技術成熟、性能可靠的現有技術手段，最大限度地發揮環境、設備、網絡和管理的資源，既要利用先進的技術方法和科學手段，又要充分地發揮現有資源的利用水平。
3.兼容性原則
乘客信息系統終端能夠兼容不同類型的顯示設備，如LCD、PDP屏和LED屏等，并能夠根據屏幕的特點顯示不同信息。對于LCD屏和PDP屏，主要顯示音視頻信息，對于LED則以顯示文本信息為主。系統可以自動根據不同屏幕選擇顯示方式，并向上兼容高清視頻格式。
4.模塊化原則
在乘客信息系統終端的軟件和硬件設計中，都要采用模塊化的設計原則，保證乘客信息系統可以隨著技術的發展得到不斷更新和完善，并方便后期的系統維護和擴展升級。
5.經濟性原則
在系統的設計過程中，要綜合考慮系統的性能和價格，使性能價格比在同類系統和技術條件下達到最優化。降低終端系統本身的成本，減少后期大量的媒體制作費用，對于系統實施和后期維護擴展的成本要相應減少。
【關鍵詞】車載網格系統;檢查方法;應用
Abstract：Aiming at vehicle network system，this paper briefly introduces steps and methods of its fault examination and comprehensive application through analyzing and eliminating various practical faults.The results indicate that this method can eliminate vehicle network system fault quickly and exactly.
Key Words：vehicle network system;examination method;application
1.引言
隨著汽車網絡信息技術的普遍應用，對汽車故障的檢測和維修人員提出了更高的要求。車載網絡系統的控制原理和結構不同于傳統的點到點布線方式的原理和結構，因此其故障的檢查方法也大有區別，要根據車載網絡系統的具體結構和控制原理，綜合運用檢查方法分析和排除故障。
2.車載網絡系統檢查的一般步驟
（1）現代汽車是集機、電、液與計算機信息于一體的高科技綜合產品，要對汽車進行檢測和維護首先要有相關的資料。因此，對車載網絡系統檢測，首先要了解相關汽車車載網絡系統的結構形式。
（2）了解車型多路信息傳輸系統的特點，主要是：1）傳輸介質，如雙絞線、同軸電纜、光纖和無線電（藍牙技術）;2）局域網形式，如CAN網、LAN網;3）網絡通信協議的類型，如CAN協議、ABUS協議、VAN協議、PALMENT協議、CCD協議、HBCC協議、DLCS協議等。
（3）了解汽車多路信息傳輸系統的各種功能，如有無喚醒功能、休眠功能等。
（4）利用CAN系統的故障自診斷功能，應用故障診斷儀讀取與CAN總線有關的故障碼和相關的數據流。如有故障碼，按故障碼的提示進行檢查，在CAN系統故障碼與其他故障碼同時出現時，應優先對CAN系統進行故障診斷。如診斷儀具有控制單元CAN系統診斷支持監視器功能，可充分利用功能來幫助判斷故障位置。
（5）檢查汽車電源系統是否存在故障，檢查蓄電池電壓、各接頭連接情況、相關熔絲、發動機與車身的接地情況等;檢查交流發電動機的輸出波形是否正常（若不正常將導致信號干擾故障）等。
（6）檢查汽車多路信息傳輸系統的鏈路是否存在故障。
（7）檢查控制單元的故障。
3.車載網絡故障的檢查方法（以CAN網為例）
（1）檢查控制單元的功能故障。利用診斷儀讀取故障碼和CAN系統監控判斷故障，縮小故障查找范圍。在檢查數據總線系統前，須保證所有與數據總線相連的控制單元無功能故障（指不會直接影響數據總線系統，但會影響某一系統的功能流程的故障）。如某傳感器損壞，其結果就是傳感器信號不能通過數據總線傳遞。這種功能故障對數據總線系統有間接影響，會影響需要該傳感器信號的控制單元的通信。如存在功能故障，要先排除該故障。記下該故障并消除所有控制單元的故障碼，排除所有功能故障后，如果控制單元間數據傳遞仍不正常，就要檢查數據總線系統。
（2）車載網絡系統的鏈路故障檢查。當車載網絡系統的鏈路（通信線路）出現故障時，如通信線路的短路、斷路以及線路物理性質引起的通信信號衰減或失真，都會引起多個控制單元無法工作或控制系統錯誤動作。判斷是否為鏈路故障時，一般采用示波器或汽車專用光纖診斷設備觀察通信數據信號是否與標準信號相符。
在相應的控制模塊上找到CAN總線，然后用多通道示波器檢查CAN高位（CAN-High）和低位（CAN-Low）數據線上的波形，高位和低位數據線上的波形的電位應是剛好相反，即當一個是高電位（5V）時，另一個為低電位（0V），兩條線的電壓和總等于常值。并不需要了解此時此刻CAN數據總線上正在傳遞什么信息，而是看這兩條線上的波形是否均為0～5V的方波，且兩者電位相反即可。如果某一條線出現0V，則可能是該線斷路或與接地短路;如一條線為12V，則該線與正極短路。一般CAN高位線上電壓為2.5～3.5V，CAN低位線上電壓為1.5～2.5V，且兩煮之和等于5V，如圖1所示。
圖1 CAN數據總線波形圖
當懷疑某兩個控制單元之間的CAN總線出現故障時，可以用萬用表對這兩個模塊之間的進行檢查，并注意檢查線束連接器端口和接頭是否損壞和松脫。
圖2 雙線式數據總線系統
1、5-終端電阻;2、3、4-控制單元
實際檢查時，如圖2所示，還可充分利用兩個數據傳遞終端電阻，進行CAN線路故障范圍的確定。在系統完全正常的情況下，斷開電源，拔下CAN數據傳輸系統中除作為CAN數據傳輸系統終端的兩塊控制單元外的任一模塊，在拔下的模塊上找到CAN總線，用萬用表測量線束側的兩CAN總線之間的電阻，都應約為兩個數據傳遞終端電阻并聯后的電阻值（高速CAN數據傳輸系統通常為60Ω左右），否則說明CAN線路或作為CAN數據傳輸系統終端的兩塊控制單元故障，此時再檢查作為CAN數據傳輸系統終端的兩控制單元的電阻（通常為120Ω左右），如正常，則為CAN線路故障。
（3）制單元故障的檢測
1）了解汽車網絡系統的輸入/輸出信號。了解輸入/輸出信號對故障診斷有一定的幫助。當網絡系統中的某些輸出信號沒有時，可以懷疑發送這些信號的控制單元可能存在故障。通過CAN系統的輸入/輸出信號表，可能清楚某個信號的發送流程，在診斷故障時可通過查看相應的數據流縮小故障范圍。例如在查找車速表無車速顯示的故障時，要了解車速是由ABS（ABS/TCS），HU/CM或者DSC HU/CM還是PCM發送到儀表組的。
2）檢查汽車電源系統故障。汽車網絡系統的核心部分是含有通信IC芯片的控制單元，控制單元的正常工作電壓為10.5～15.0V。如果汽車電源系統提供的工作電壓低于該值，就會造成一些對工作電壓要求高的控制單元出現短暫的停止工作，從而使整個汽車網絡系統出現短暫的無法通信。
這時除檢查蓄電池電壓、各接頭連接情況、相關的熔絲、發動機與車身的接地是否良好、相應控制單元的電源供給等情況外，必要時還應檢查交流發電機的輸出波形是否正常（若不正常將導致信號干擾故障）等。
3）控制單元的故障，它包括硬件故障和軟件故障。
硬件故障一般是由于通信芯片或集成電路故障，造成車載網絡系統無法正常工作。在判斷是否為車載網絡系統中的控制單元損壞引起的網絡系統故障時，簡單的方法，就是將懷疑有故障的控制單元從網絡系統中“摘除”。如果系統恢復正常，則表明被“摘除”的控制單元有問題。注意：在摘除前必須確定該控制單元中沒有集成終端。
CAN數據傳輸系統中每塊控制單元的內部都有一個CAN處理器、一個CAN收發器，作為CAN數據傳輸系統終端的兩塊控制單元，其內部還裝有一個數據傳遞終端，即一個電阻器，對于高速數據傳輸系統來說這個電阻通常為120Ω左右，所以有時在檢查這兩個終端模塊時，可先對其內部的數據傳遞終端電阻進行測量，以較快地判斷控制單元有無故障。
軟件故障即傳輸協議或軟件程序有缺陷或沖突，從而使車載網絡系統通信出現混亂或無法工作。 在更換新的控制單元后，必須對新的控制單元進行重新編碼。控制單元的編碼工作可以用廠家專用的診斷儀進行，按菜單提示進行操作。
4.檢查方法的綜合應用
故障現象：2004款上海波羅1.4L兩廂自動檔豪華型轎車，接通火開關時，儀表顯示正常，發動機風扇高速運轉，但起動無任何動作。
故障分析與排除：首先用VAG1551進入各控制單元讀取故障碼，顯示沒有故障儲存。這樣只能從該車起動線路（如圖3所示）入手進行分析和檢查。
圖3 波羅轎車起動線路
根據上述故障現象，首先檢查發動線路上的熔斷絲，正常。拆下起動機繼電器，用萬用表檢測其線圈的電阻值為75Ω，正常。接通點火開關到起動位置，測量起動繼電器插座上電源端子的電壓，為12V，正常;測量起動繼電器控制端子（由發動機控制單元控制）對接地的電阻值，讀數為∞，不正常。
根據上述檢測結果和發動機風扇高速運轉的現象，初步確定發動機控制單元或總線系統有故障。該車的控制單元之間是采用CAN總線系統進行數據交換的，如圖4所示，各控制單元以并聯的方式與總線連接，所有的控制單元都處于相同的工作狀態，其中兩端電控單元的內阻為120Ω。
圖4 波羅轎車CAN總線的連接形式
用VAS5051檢測CAN總線系統實時信號波形，其波形如圖5所示。根據波形的整個變化過程及信號電壓等相關數據，可確定系統存在高位線和低位線短路或某個控制單元有短路故障。
圖5
采用排除法查找、確定短路故障部位。斷開點火開關，將萬用表置于電阻檔，將兩表針分別接在CAN-H線和CAN-L線上，拔出發動機控制單元與CAN控制線的插接器，讀取萬用表的讀數，顯示結果為2.0Ω;再測量發動機控制單元與CAN總線連接的兩端子之間的電阻，結果為120Ω，說明發動機控制單元正常。
依照此方法，逐個拔出其他電控單元（如自動空調控制單元等）進行測量，發現當拔出ABS控制單元時，萬用表讀數顯示為120Ω;再進一步測量ABS控制單元與CAN總線連接的兩端子之間的電阻，讀數為2.0Ω，從而說明ABS控制單元內部有短路故障。
拆開ABS控制單元（型號為MK60），發現有銹蝕的現象，顯然是水進入控制單元內部而導致短路。
更換ABS控制單元后，發動機起動正常，故障排除。
5.結論
在總線系統的故障診斷中首先要查找相關資料，了解相關車型的總線控制原理，再根據故障現象，進行理論分析，然后綜合應用前述的檢查方法，既要進行網絡系統鏈路波形的檢查，還要進行控制單元和其它相關電路的檢查才能較快地找到故障點，以便故障的排除。
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