引 言

近年来，随着电子技术、计算机技术和信息技术的应用，汽车电子控制技术得到了迅猛的发展，尤其在控制精度、控制范围、智能化和网络化等多方面有了较大突破。汽车电子控制技术已成为衡量现代汽车发展水平的重要标志。

汽车电子控制系统大体可分为四个部分：发动机电子控制系统，底盘综合控制系统，车身电子安全系统，信息通讯系统。其中，最为重要的为发动机电子控制系统，发动机电子控制系统基本由传感器、电子控制器（ECU）、驱动器和控制程序软件等部分组成。国内电控发动机系统尚处于未成熟阶段，一方面由于电控发动机在市场中的应用处于摸索阶段经常需要升级电控单元的底层控制程序,一方面在发动机试装车阶段常会出现因为车辆匹配性不佳而导致大量的软故障问题发生，甚至在批量交付给终端用户后都还会发生系统软故障。目前发动机厂家的解决办法都是依靠技术人员到实地进行现场故障诊断以及电控单元的控制程序升级。由于车辆已经交到用户手中，在全国各地无规律的分布，这将导致技术人员来回奔波，影响客户对电控发动机的信任度，如此的故障诊断方案效率低下。其次，故障诊断的区域分布广，差旅费带来的开销极大，势必增加电控发动机厂家的开发、生产成本。

如何及时处理发生故障的车辆以及对车辆故障位置的准确定位，远程故障诊断系统的应用使这一难题逐步得到解决。车辆发生故障的情况下，通过GPRS网络系统辅以GPS系统可以准确确定车辆所处的位置，以及通过故障信息来初步确定故障产生的位置。技术人员通过计算机网络和数据库，迅速升级发动机电控单元控制程序，迅速修复车辆的故障。通过计算机数据库技术对汽车运行状态参数以及故障诊断信息的有效存储、管理，可以为车辆故障提供科学依据，同时对后期的产品设计提供有益的借鉴。

由此看出，实现远程排除电控发动机的软故障，实现短时间、高效率、跨区域的远程故障诊断对汽车产业的发展具有重要意义。国内发动机行业里，远程故障诊断尚无先河，如果国内电控发动机企业能率先推出远程的故障诊断方案，定能增加电控发动机的附加值，提高电控系统在行业领域里的竞争力，同时也能在售后服务及时解决系统的软故障问题，给售后服务及时性带来极大的技术保障。

1. 远程故障诊断系统简述

据悉，汽车远程故障诊断并非新鲜事物，在许多进口高端汽车上已有较多运用。远程故障诊断技术是传统的故障诊断技术与网络技术、计算机技术和现代通信技术相结合的一种新型诊断技术，它是在汽车发生故障征兆或发生了故障，驾驶员或现场技术人员对其不能作出诊断时，通过与车辆监控中心或技术负责人建立连接，由监控中心、维修技师或其他先进故障诊断技术及时对其进行的诊断，并给出诊断结果。

发动机远程故障诊断系统旨在利用网络环境，实现异地传输数据，实时监控发动机的解决办法，以电控发动机厂家的角度出发，远程故障诊断方案即指利用无线网络技术，解决远程装车数据匹配、调试、整车标定以及远程故障诊断、电控单元控制程序远程升级、以及远程售后服务等工作。

2. 系统设计与实现

远程故障诊断系统涉及多个领域和技术，主要技术有计算机网络技术、现代通信技术、分布式数据库技术、人工智能技术、在线监测和数据采集技术等。发动机远程故障诊断作为传统诊断技术的补充，利用电控单元采集汽车发动机的相关数据，利用中国移动GSM/GPRS无线网络资源，可以将分散且移动的汽车有效管理起来，实现汽车的远程故障诊断，便于技术人员排除故障，还可以通过智能终端控制装置实现在线监控，确保车辆电控系统的正常运行。系统不仅大大提高了故障诊断和维修的效率，而且便于技术的继承和更新。

2.1 网络

如何做到不改变现有电控发动机硬件设备，异地传输数据，实时监控发动机运行状况？结合电控单元（ECU）的产品特性，如何对遍布全国角落的车辆运行状况进行状态监控以及故障诊断. 针对车辆分布广，地域性要求较高的特点，最为理想的则是利用无线网络。受制于无线AP(Access Point)接入点的苛刻要求，偏远地区很可能没有无线网络WIFI信号，传统的WIFI无线网络在远程故障诊断系统上并不适用。如今，移动信号已普及中国的各个地区，针对这一特性，通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service)是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。利用GPRS无线网络来解决发动机远程故障诊断系统是最合适的方案。

GPRS是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务，它是以数据流量计费、或大数据的包月包年计费。覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS的推出，为行业和企业用户开展无线数据传输提供了基础设施平台，为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。与有线网络相比，GPRS网络具有租用费用低、移动办公，不受地域制约等优点。有移动网络的地方就可以实现数据传输（手机有信号的地方，我们就可以实现远程诊断车辆）。

GPRS网络优点

（1）覆盖范围。

传输系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。技术人员可在公司总部对发动机电控程序进行升级，同样，售后服务人员也可在千里之外对故障车辆进行故障诊断。

（2）数据传输速率高。目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，完全能满足电控单元(ECU)数据传输速率的需求。

（3）系统的传输容量大。

（4）通信费用控制灵活。

如果采用GPRS通信方式，可采用包月与按流量付费的两种结算方式。

（5）良好的实时响应与处理能力。由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

2.2硬件

基于GPRS无线网络实现数据远程传输，不需要对现有的电控单元(ECU)产品做任何硬件改动，只需引入GPRS无线模块连接到发动机通信诊断口上即可。GPRS模块目前主要以DTU (Data Transfer unit)数据传输单元为主，专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信 网络进行传送的无线终端设备。市面上DTU厂家供应厂家较多，为实现异地与异地之间的数据传输连接，需选用能实现点对点，俗称透明数据传输的DTU设备。

DTU的主要功能是把远端设备的数据通过无线的方式传送回后台中心。

GPRS DTU的四个核心功能：

（1）内部集成TCP/IP协议栈

GPRS DTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统，从硬件上，它可看作是嵌入式PC与无线GPRS MODEM的结合；它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。

（2）提供串口数据双向转换功能

GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都属于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式，也就是说GPRS DTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送，而不需要改变原有的数据通信内容。因此，GPRS DTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接，而且不需要对用户设备作改动。

（3）支持自动心跳，保持永久在线

GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线，因此典型的GPRS DTU在设计上都支持永久在线功能，这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线（当长时间没有数据通信时，移动网关将断开DTU与中心的连接，心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包，以保持连接不被断开）、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。

GPRS DTU工作过程描述：

GPRS DTU上电后，首先读出内部FLASH中保存的工作参数（包括GPRS拨号参数，串口波特率，数据中心IP地址等等，事先已经配置好）。

GPRS DTU登陆GSM网络，然后进行GPRS PPP拨号。拨号成功后，GPRS DTU将获得一个由移动随机分配的内部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是说，GPRS DTU处于移动内网中，而且其内网IP地址通常是不固定的，随着每次拨号而变化。 我们可以理解为GPRS DTU这时是一个移动内部局域网内的设备，通过移动网关来实现与外部Internet公网的通信。这与局域网内的电脑通过网关访问外部网络的方式相似。

GPRS DTU主动发起与数据中心的通信连接，并保持通信连接一直存在。 由于GPRS DTU处于移动内网，而且IP地址不固定。因此，只能由GPRS DTU主动连接数据中心，而不能由数据中心主动连接GPRS DTU。这就要求数据中心具备固定的公网IP地址或固定的域名。数据中心的公网IP地址或固定的域名作为参数存储在GPRS DTU内，以便GPRS DTU一旦上电拨号成功，就可以主动连接到数据中心。