刘治文,张广军,陈国栋,王谦,闫朝亮,王桂洋

中国第一汽车股份有限公司研发总院，吉林长春 130013

0 引言

当前国内汽车市场竞争日趋激烈，汽车消费者的购车理念也越趋理性，对于产品的期许阈值也越来越高，对于车企而言，其产品开发和售后服务的压力也随之不断加大。一方面，车企要不断快速推出新产品，满足用户日益严苛的用车需求，同时需要应对行业竞争者的产品更迭压力；另一方面，当车辆出现问题时，必须及时做出应对，快速响应问题的排查和解决，赢得用户的满意，维护品牌口碑，以维持、提升自身的竞争力。因此，车企要同时应对产品开发和售后服务的双重压力。

本文所述车辆远程技术主要包括远程数据采集、远程标定及远程诊断技术，在产品推向市场前后充分地利用远程技术能够有效提升产品开发和售后服务效率，降低企业成本，缓解企业压力。

1 远程技术实现机制

车辆远程技术实现机制如图1所示。工程师通过以太网以操作终端向云端服务器上传想要进行的试验任务和指令，之后车载远程设备通过无线网络(4G/5G网络、车载WIFI等)从云端服务器将试验任务和指令下载下来，在车端进行相应的数据采集、标定、刷写和诊断工作，并将执行结果反馈给云端服务器，最后工程师通过操作终端从云端服务器将数据采集结果、分析报告或诊断报文下载下来查看，以进行相应的数据优化调整或故障排除。

图1 车辆远程技术实现机制

2 车辆远程技术的应用

2.1 远程数据采集

远程数据采集技术被广泛应用于车辆赛事及车辆研发中，通过远程采集数据，能够实时了解车辆的运行工况和动态参数，帮助车企和技术人员更好地优化车辆性能。

Sternal等在壳牌汽车环保马拉松赛中为参赛车辆设计了远程数据采集系统，利用车载设备采集车辆CAN总线数据，并通过GPRS网络实现车载设备与服务器之间的通信，此外还利用C语言编写了车辆关键参数显示界面，有利于在竞赛中实时修正车辆运行路线策略；Subke等在一组商用车队的车辆上安装了远程数据采集系统，主要用以采集车辆实际运行时的各种参数并将其发送至云端服务器，和其他必需的数据如诊断数据、历史数据等进行融合，然后针对此融合数据进行目标导向分析，预测车辆维护保养序列，该序列是以ISO 13209中规定的开放测试序列交换格式OTX来描述的，并被传送至处理OTX的技术员手中，之后技术员会根据维修保养规程对车辆进行维护保养；Chang等在单人驾驶太阳能汽车上设计了远程测试系统，用以采集电池电压和电流、电机控制器电压和电流、驾驶室内外环境温度、车速以及位置等，并通过车载WIFI将数据传输至该车辆的跟随车辆上，助力团队开发控制策略，监控陌生环境下的车辆性能表现，从而提升车辆的运行效率；Rastogi等开发了一套远程数据采集及分析系统，主要包括用于监控车辆运行功能并生成运行信息的诊断监控设备、存储车辆运行信息的存储器以及联通诊断监控设备和存储器之间通信的服务器，该服务器能够接收远程客户端对车辆运行信息的请求，从存储器中检索车辆运行信息，并将信息传输至远程客户端，最终借助该系统对车辆、、方向的线加速度、角加速度以及环境温度进行了远程测试及验证；Calderón等开发了一套远程无线测试系统主要单人驾驶竞赛电动车，用于在车辆测试和竞赛中监测车辆动力系统的运行参数及所有动态参数，存储在存储单元中，并将重要参数显示于终端显示屏上供技术人员实时解析，从而指导驾驶员的操作，代替了原有依靠驾驶员通过无线电传输车辆信息的方式，该系统具有较高的测试精度和较好的可靠性；吴阳博将车辆状态信息和车辆定位信息统一到一种制定的空中协议，通过编程实现了数据经GPRS网络实时传输到服务器端，最终通过测试验证了方法的可靠性，实现了新能源汽车的远程数据采集；郑宜坤基于CCP协议开发了一套车用远程数据采集系统，主要包括采集终端和远程平台两部分，采集终端实现对控制器内部信号的采集、存储及无线传输，远程平台用于接收终端数据，进行数据显示，并可通过配置文件同步修改采集任务，最终使用该系统进行了SCR尿素压力管压力测试的成功验证；袁宁设计了一种以手机作为车载数据采集终端的车辆远程数据采集系统，该系统基于Android手机操作系统，利用3G网络实现数据通信，将采集到的车辆运行数据上传至监控中心服务器，服务器对数据进行分析和处理，实现车辆数据的实时远程监控；苏林等基于GPRS网络设计了远程数据采集系统的硬件电路和软件，实现了燃料电池电动车的道路试验实时远程监控；胡建勇等基于WinCE系统设计了一套远程车载数据采集及监控系统，开发了车载数据采集单元的硬件、软件以及监控中心的软件，通过GPRS网络将车辆的关键运行数据发送至监控中心，实现了汽车道路疲劳试验的远程数据采集与监控。

2.2 远程标定

远程标定技术主要用于新车标定开发过程。工程师通过操作终端和云端服务器，实现远程车辆控制器内的参数标定优化及刷写，可以有效提升标定效率。

Nguyen设计了一种车辆远程标定系统，包含一个连接到车辆控制器的车载计算平台，该平台是预编程的并带有车辆控制器的初始标定参数，进行远程标定时，将优化的标定数据通过中央远程标定数据系统经无线网络传输至计算平台，之后计算平台将优化数据写入车辆控制器，实现远程标定；肖斌和严英制定了无线远程通信协议，开发了电动汽车无线远程监控管理系统，通过CAN接口接入车辆CAN总线网络，并通过GPRS/CDMA模块接入Internet互联网，与接入互联网的远程监控中心进行信息交互，从而实现道路车辆的无线远程标定、远程监控等功能；黄晓波基于ASAM MCD标准，采用GPRS传输技术进行无线通信，设计并实现了发动机通用远程标定系统，通过PC机模拟ECU的CAN总线数据传输，测试了远程传输功能的可靠性，并在发动机台架上完成了远程标定功能的验证；胡艳青等依据车载CAN网络和GPRS通信技术，设计了一种稳定可靠的车辆远程标定优化系统，主要包括车载优化控制单元、远程通信单元、控制中心服务器以及远程用户终端，实现了对混合动力车辆整车控制器参数的远程标定，为提高车辆对实际线路的适应性提供了安全便捷的途径；王海平设计了基于CAN总线的车辆远程标定系统，利用3G网络进行远程通信，通过实车测试验证，实现了车辆控制器内参数的远程标定和优化，并对控制器进行了远程刷写，为新能源车辆的安全、高效运行提供了保障。

2.3 远程诊断

远程诊断技术一般用于车辆售后问题解决，当用户车辆出现故障问题时，4S店无法解决且工程师不能及时到达现场，可以借助远程诊断技术及时对问题车辆进行故障诊断和状态监测，分析锁定具体故障原因，制定相应的对策，避免用户因等待时间较长无回应而抱怨。

Tian等设计了一套远程故障诊断系统，该系统包括车载终端、传输通信、远程服务器以及操作终端4个部分，当车辆电控系统出现故障时，可通过远程故障诊断系统对故障车辆进行远程诊断，确定故障原因，从而给出应对措施，及时帮助用户及4S店工作人员解决电控系统故障问题；Chi等基于Internet网络和数据库技术，设计了装甲车辆的远程诊断及养护系统，建立了分布式智能DSS，将用户终端和远程专家中心囊括在内，当装甲车辆出现问题时，远程专家中心及时介入，诊断车辆故障状态，给出处理措施，大幅缩短了装甲车辆的停工期；颜伏伍等基于Internet和3G网络技术，构建了汽车远程诊断系统，根据网络传输特性设计了各阶段具体的数据传输策略，并经实车验证了远程诊断系统的实时性和有效性，可有效缩短售后服务时间；闫哲铭等基于GPRS、GPS和WebGIS设计了车辆远程故障诊断系统车载终端，实现了车辆故障码和实时状态的数据传输，并建立了基于B/S模式的远程监控中心车辆管理系统，实现车辆的远程故障诊断；刘昌鑫等将汽车的故障诊断与智能手机相结合，利用OBD蓝牙适配器插接在汽车OBDⅡ诊断口上，智能手机通过蓝牙与适配器进行连接，并通过发送参数指令获取车辆的故障信息及状态信息，定时上传至远程服务器，远程Web端通过访问服务器获取车辆的故障和状态信息，实现车辆远程故障诊断。

3 车辆远程技术的优势

不同于传统技术手段和方法，车辆远程技术使得工程师在办公室即可实现车辆的远程数据采集、标定、刷写和诊断，解除了地域限制，降低了车辆试验验证门槛，增强了产品开发的抗干扰性，提升了产品开发效率，以及售后服务的响应速度和问题解决效率，有利于缓解车企在产品开发和售后服务的双重压力。以远程标定为例，传统标定与远程标定的工作流程对比如图2所示。

图2 传统标定与远程标定的工程流程对比

3.1 增强产品开发的抗干扰性

利用车辆远程技术能够打破地域、外界环境等限制，增强产品开发的抗干扰性。此外，整车开发过程中，并非所有专业的开发工作都是在车企本地进行的，有很多需要和供应商一起，分布在全国各地开展工作，当某一专业需要动力总成控制器参数更新或特别设定才能继续开展工作时，可以利用远程标定系统实施车辆ECU和TCU数据远程刷写，从而保障项目进度，节省开发成本。

3.2 提升工作效率

如图2所述，使用远程标定系统，工程师不必随车一起出差或外出试验，免去了出差去程和回程的转移时间，以及跟车试验的时间，司机在进行车辆试验时，工程师可以在办公室分析试验数据，查看试验报告，然后出具标定优化数据，大幅提升了工作效率，缩短了标定周期。

当用户车辆出现故障时，4S店无法解决且需要工程师支持，尤其是车辆抛锚在外的紧急情况，若仍按照传统的售后支援方式，工程师需要出差前往故障车辆所在地，售后服务速度太慢，客户难免抱怨，甚至紧急情况下会有严重抱怨或投诉。采用远程诊断技术，借助现场4S店工作人员的配合，进行远程故障诊断及车辆状态参数监测，分析确定故障原因，及时给出应对或解决措施，从而避免用户售后等待抱怨，维系品牌和企业形象。传统售后服务支持与远程诊断售后服务支持的流程对比如图3所示。

图3 传统售后服务支持与远程诊断售后服务支持的流程对比

3.3 降低工作成本

无论是车辆开发还是售后服务，远程技术的应用均能有效降低工作成本。结合地区适应性标定及售后服务出差情况，车辆远程技术预估节约年度差旅费用见表1。

表1 车辆远程技术预估节约年度差旅费用

3.4 提升工作安全性和舒适度

对于整车标定、测试验证工作，在某些极端、危险、恶劣工况下可以采用远程数据采集及远程标定技术开展进行，例如在整车转鼓试验室内进行高速大负荷工况、低温、高温、高原等试验，可以将车辆安置在试验室内，工程师在办公室利用远程技术对车辆进行控制、测量和标定，既保障了工作安全，又提升了工作舒适度。

3.5 提升产品质量

为了应对市场压力，降低企业成本，各车企都在不断缩短开发周期，减少试验样车数量，如此从两方面都不利于车辆开发过程中问题的暴露和充分验证。利用车辆远程技术可以将车载远程设备布置到多辆试验样车上进行数据的采集和分析，充分验证标定数据的适用性和鲁棒性，同时可以有效抓取车辆的偶发问题和故障，使车辆在开发过程中的问题暴露更加全面，从而提升产品质量。

3.6 其他技术优势

除上述技术优势外，采用车辆远程技术也有利于开发及售后问题的联合排查解决，应对项目多而人力、车辆资源紧张的问题，提升整体业务能力。

4 车辆远程技术的关键点

4.1 全面的数据下载和刷写校验机制

为了防止因远程标定数据下载、刷写导致的车辆故障问题，必须要有严格全面的数据下载、刷写校验机制，可以采用数据双区备份、数据收发打包和回传确认机制。数据双区备份能够确保控制器在远程标定数据下载过程中仍能获得正确完整的控制参数，不影响控制系统的正常运行；数据打包能够规定打包的格式，保证数据在传输过程中的正确性和远程数据刷写的可靠性；回传确认机制能够保证当控制器内的引导加载程序Bootloader发现刷写数据有误时，发送重发上一帧数据的请求，保证首帧到末帧刷写数据于控制器内的成功刷写。

此外，还可以对控制器内的标定参量设置有效数值范围，并与其所处存储地址相关联，以保证工程师在司机驾驶车辆时进行远程标定数据下载不会出现车辆运行状态的瞬时突变而导致交通事故。当工程师对车辆进行远程数据刷写时，必须保证车辆挂入驻车挡停车且上电状态，同时监测无线网络信号状态，设定远程刷写无线网络信号强度阈值;当无线网络信号强度在一段连续的设定时间内高于阈值，则判断可以进行数据刷写，否则不执行远程数据刷写，并将不执行原因反馈给远程终端;当远程刷写进行时，延时整车控制器对驾驶员操作输入的响应，包括下电、发动机起机等，以确保数据刷写成功，避免因控制器内参数被擦除而导致无法起车或行车的问题。

4.2 远程技术系统各组成部分的可靠性

为保障车辆远程技术系统的高效、正常运作，其各组成部分必须要具备较高的可靠性。首先，车辆远程技术是基于无线网进行通信的，无线网络必须要尽量保证稳定可靠，在较偏远地区无线网络难免出现信号较弱甚至无信号的情况，车载终端必须要具备数据备份的专用存储区，以保证远程标定或刷写时控制器内数据的稳定性和可恢复性，以及测试数据、诊断报文等的备份；其次，车载终端还要能够适应三高(高污染、高耗能、高排放)各种恶劣的环境以及路况，尤其是低温工况下要能够保证车辆上电后的快速启动特性，采集到低温下发动机的起动、排放、油耗等特性相关数据，以及变速器的离合器油压响应特性相关数据，这些数据对于低温标定尤为重要；最后，云端服务器要具备足够的存储空间和运算速度，进行数据的高效存储和检索，方便工程师进行标定、诊断工作。

4.3 数据传输的安全性

车辆远程技术的主要实现机制是在传统标定、诊断原有协议栈的基础上增加了用于无线传输的TCP/IP协议。TCP/IP协议是Internet最基本的协议，它不仅仅是指TCP和IP两个协议，而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇，只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。严格来说，TCP/IP协议具备4层体系结构，分别为应用层、传输层、网络层和数据链路层，如图4所示。对于车辆远程技术而言，其传输层和网络层的安全隐患较高，最易受到外来攻击，因此，应加强数据传输防护，建立多层识别关卡和机制，充分考虑IP名和相关性质进行识别，避免ARP/ICMP/IP欺骗，确保数据传输的安全性，防止数据的非法窃取和任意篡改。

图4 TCP/IP协议体系结构

5 结束语

本文从车辆远程技术的实现机制出发，围绕远程数据采集、远程标定及远程诊断介绍了国内外车辆远程技术的研究和应用，阐述了远程技术的优势，并针对远程技术中需关注的关键点进行了说明。远程技术能够打破地域限制，将工程师从试验跟车中解放出来，远程对车辆实施数据采集、标定、刷写及诊断，同时一名工程师可以对应多台车辆，能够大幅提升工作效率，应对人力资源紧张的局面，降低企业成本，必将在未来的车辆开发中得到普及。

还应注意的是，由于采用车辆远程技术，工程师与实车及远程车载终端分开，实际执行试验者为司机，为确保试验的准确性和有效性，司机需要具备一定的试验流程基础，并在车辆及远程车载终端设备出现一般性问题时，能够进行解决处理或与工程师进行有效的沟通、处理，因此，对司机进行定期的相关培训将很有必要。