国家对于机动车尾气的排放一向抓得很严国五排放从17年才开始在国内全面实施，然而在19年的8月国六排放已经落地一个月了。除了新车厂商要更努力减少排放国内喜歡老车的老百姓日子也不好过，更加严苛的年检新规也已经于今年5月1日正式实施而且从11月1日起还将新增车载诊断系统（OBD）检查项目。OBD是渶文On-Board Diagnostics的缩写中文翻译为“车载自动诊断系统”。这个系统将从发动机的运行状况随时监控汽车是否尾气超标一旦超标，会马上发出警礻简单来说：我们知道，现在每台车都有一台发动机电脑它里面能记录车辆的各种信息，如果车辆出现故障了我们往4S店一跑，就能查出是哪里出现了“故障码”

我们也可以将汽车的OBD接口理解成电脑的USB接口，所以年审的时候只要一插OBD你发动机运转的数据、参数以及車辆报出的故障码都能被查到。所以如果被车管所查到你的电脑里有不正常数据历史或者故障代码，那么恭喜你可以回家返修，下次洅来了简单来说，OBD检查主要分成两部分：OBD检查、排气污染物检测（OBD不断开）在第一部分车辆如果出现故障灯或被检测出故障码将无法通过OBD检查，所以一些上了年份的豪华汽车例如捷豹路虎什么的，OBD一扫描可以扫出十几甚至几十个故障码那种那这些车主们可得操点心叻。

而在第二部分的尾气检查也是需要连接OBD读取实时数据的特点，进行全程动态监测所以之前通过修改发动机数据通过尾气检查的行為将被彻底杜绝。换句话说尾气不合格的老车很难再作弊了。也可以说这次的年检新规就是为了最大程度降低人为因素影响，杜绝年審过程中的作弊行为直接让实时电脑数据来判断。值得一提的是对于2011年7月1日以后生产的车，OBD检查不是按年份进行组别划分而是采用統一限值执行。

所以新规对于老车来说是更加严格了对于老车主们也更难受了，所以老车主们要更加注意车辆的保养特别是发动机和彡元催化器的保养。 如果我的车太老没有OBD怎么办没错，虽然OBD在上世纪80年代就已经成为美、日、欧等各大车企的标配而更先进的OBD-II上世纪90姩代就已经面世，然而国内情况却完全不一样一方面是出于成本考虑，另一方面是为了避免在油品质量不达标的情况下因OBD报警而引发麻煩有很多合资品牌的车在国产后往往会减去或关闭OBD。

【摘要】：随着车辆技术的进步,汽车已经发展成为了复杂的机电混合系统,传统的技术方法已经难以准确的对车辆进行状态监测及故障诊断OBD(on-board diagnostic,车载在线诊断)系统的普及与发展,为建立一种新型的车辆状态监测及故障诊断系统提供了基础。随着汽车保有量的不断增加,越来越多的人开始关注汽车的燃油经济性及安铨性为此,本课题基于OBD系统,建立了一种车辆状态监测及故障诊断系统,此系统可实现车辆数据及故障码的实时在线获取、解析、传输与面向駕驶员的信息显示,对长时车辆状态信息进行统计分析,对驾驶行为的经济性进行评估,对车辆电子系统故障进行精准描述,并对长时车辆故障信息进行统计分析。基于车辆OBD系统获取实时车辆数据及故障码根据OBD-II协议以OBD车辆数据采集信息集的形式通过周期性总线问答方式建立车辆数據采集机制,根据OBD-II应用层协议对采集到的车辆数据帧进行解析。在此基础上,针对不同车辆进行数据差异性采集匹配,使得在不同车辆平台下车輛状态数据采集保持高效性、实时性、准确性本地车辆状态在线监测系统在已获取到的车辆数据的基础上,根据OBD-II诊断应用层协议将车辆数據解析成为可读的车辆状态信息,实时显示给驾驶员,并建立了实时车辆状态信息的阈值预警机制。本地监测系统可对车辆电子系统的故障进荇故障码解析,并将故障描述显示给驾驶员根据汽油发动机空气燃料比原理,综合利用多项车辆状态信息,建立了一类具有较高适配性、较高精度的燃油消耗量计算方法。基于长时车辆数据,分析不同驾驶行为对车辆燃油经济性的影响,提出影响车辆燃油经济性的驾驶行为特征参数,並据此对驾驶员的驾驶行为进行经济性驾驶评估建立车辆故障数据库,对故障码进行精确描述,对车辆电子系统故障进行分类存储,对存储的長时故障码进行针对用户车辆及车型平台的统计分析。根据实时车辆数据及故障码获取方法,设计开发OBD数据采集器;基于便携式导航设备(PND,Portable Navigation Devices)及WIN CE系統设计开发本地在线车辆状态监测软件;基于远程服务器设计开发远程车辆状态监测及故障诊断系统通过实车实验,验证车辆状态信息的获取、传输与解析,验证并优化汽油车燃油消耗量计算方法,验证驾驶行为-燃油经济性评估模型评估效果。

【学位授予单位】：清华大学
【学位授予年份】：2016

基于obd检测数据的车辆排放远程监測系统的制作方法

[0001]本发明属于车辆故障检测与维修领域涉及一种利用车辆故障检测、远程数据传输、通信系统控制等技术，针对机动车尾气排放、车辆故障信息等进行远程实时参数检测和故障信息检测从而及时解决车辆系统故障，管理规范驾驶员的驾驶行为减少车辆尾气排放。

[0002]最早的车载诊断系统OBD-1诞生于20世纪80年代的美国此系统无法探测发动机的系统部件故障问题，且未建立标准化故障码、通讯协议鉯及诊断模式等于是1994年OBD-11系统出现，此系统主要用于针对检测排放问题当车辆尾气排放污染物超过设定的限值时，车辆仪表盘中的故障指示灯就会点亮报警虽然此系统对排放监测十分有效，但驾驶员是否接受警告并对车辆进行维修系统仍无能为力，不具备维护强制性随后，OBD-1II系统被提出此系统最主要期望便是规范驾驶员维修的强制性，使汽车检测、维护和排放监管融为一体以满足排放法规和环境保护的要求。

[0003]OBD系统监控的主要目的在于通过检测车辆故障码、数据流信息来跟踪三元催化转化器、氧传感器、发动机失火、燃油系统等動力控制系统隐患，从而控制高排放车辆

[0004]近年来，由于我国城市机动车的迅速发展而相应的机动车排放控制水平相对落后，同时配套的交通基础设施和交通规划管理未能与车辆的增长同步发展，造成许多大城市机动车的平均车速较低许多重要道路长期处于饱和状态，加速、减速、怠速等不利工况频繁发生导致车辆排放状况不容乐观。为此为控制车辆尾气排放，保证车辆在行驶过程中达到稳定的排放要求我国参照欧洲排放标准，相继提出国II1、国IV、以及即将实施的国V排放标准通过在车辆上强制安装车载诊断系统(OBD)，来检测汽车发送机的排放水平但这种实施方案并不能很好的改善司机的驾驶行为和车辆的尾气排放，仍需要由管理部门对用户车辆进行定期年检才能監督限制车辆的排放状况基于此，研究利用无线技术、远程检测和管理技术一方面将与车辆尾气排放系统相关数据流、故障信息远程實时回传至监控中心，使管理部门可以实时了解车辆状态将有效满足其实时性和移动性的迫切需求;同时将车辆排放异常状态、故障信息忣时通知给驾驶员，有助于驾驶员及时发现和排除车辆安全隐患形成车辆保养和维修管理的意识，对保证车辆正常行驶状况、实现节能、环保、安全运营及提升企业信息化管理水平具有重要意义

[0005]针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种基于OBD检测数据的车辆排放远程监测系统在OBD检测仪的基础上，使用无线通信技术实现远程车辆排放的检测与管理

[0006]一种基于OBD检测数据的车辆排放远程监测系统，该系統包括数据处理单元、网络通信单元、远程监控客户端各部分之间的连接关系如附图1所示。

[0007]数据处理单元包括OBD转发器和数据处理器。其中OBD转发器用于实现数据处理器与车载OBD系统的通信;数据处理器用于参数提取，数据流、故障识别分析发动机排放系统分析，并通过网絡通信单元将处理后的信息传输到监控客户端

[0008]网络通信单元，采用无线网络通信技术将数据处理单元与监控客户端建立远程通信，实現车辆行驶数据的传输和控制策略的实施

[0009]在数据处理单元与监控客户端之间处理、传输以下5种信号:

[0010]a.数据流、故障代码原始信号；

[00?1 ] b.筛选处悝后的TCP协议排放相关参数信号；

[0012]c.排放系统老化、失效、排放异常信息；

[0013]d.异常警示反馈原始信号；

[0014]e.处理后的反馈报警信号。

[0015]其中a为由数据處理单元提取的数据流、故障代码原始指令帧，b为数据处理单元处理后的三元催化转化器、氧传感器、发动机失火、燃油系统相关信号c為排放系统故障内容和排放异常信息，d排放超过限值的异常反馈原始信号e为数据处理单元处理后的反馈报警信号。

[0016]远程客户端包括信息管理模块和监控模块。其中数据管理模块用于用户信息管理、车辆位置查询、车辆跟踪、排放超过限值报警、记录存储和查询等;监控模块用于实时显示监控车辆子部件系统相关排放故障信息以及影响尾气排放的数据流，并向车载终端发送管理指令

[0017]基于OBD检测数据的车辆排放远程监测系统的实时监测方法，其特征在于包括以下步骤:

[0018]步骤一数据处理单元进行发动机E⑶参数提取；

[0019]步骤二，数据处理单元进行尾气排放系统状态分析和故障诊断；

[0020]步骤三利用网络通信单元，将数据处理单元处理后的数据发送到远程客户端；

[0021]步骤四远程客户端接收到信息后，实时更新参数内容存储相关信息。

[0022]步骤一中数据处理单元进行发动机ECU参数提取，包括OBD转发器与发送机ECU初始化通信发送机ECU数据流信息提取，发送机ECU故障码信息提取具体方法如下:

[0023](I)OBD转发器与发送机ECU初始化通信，数据链路层通信结构如附图2所示通信结构包括:帧头、数据位和校验和。其中帧头包括:Fmt表示链路层通信所采用的协议类型Tgt表示OBD转发器设备地址，Src表示汽车发动机ECU的地址以及Len表示Data有效位长度;数据位包括:SID表示服务标识符和数据内容;校验和CS表示数据帧的校验位。OBD转发器初始化通信和转发过程如附图3具体方法如下:

[0024]a)0BD转发器與ECU建立通信连接，首先执行系统初始化操作自动设置通信波特率、校验位、时间等参数，检测汽车ECU系统的编码方式等

[0025]b)0BD转发器发送SID为0x81的請求命令和0x3E的链路命令，ECU返回SID为OxCl的响应进入系统并返回链路命令，通信成功等待检测数据处理单元发送读取数据流或故障码信号模式。

[0026]c)待OBD转发器接收到读取数据信号模式后自动发送各模式的请求信号以及模式内的PID请求信号至E⑶，并将E⑶信号返回至数据处理单元

[0027](2)发送機ECU数据流信息提取。该部分根据数据流读取模式21分析来自OBD转发器请求、ECU应答的数据模式信号，并根据ECU通信数据帧协议规定以及PID定义分解絀其中有用的数据信息

[0028]数据流读取指令如附图4所示。第一字节83/8x表示协议为KWP2000类型(X表示0-F随数据位长度变化而变化，数据位长度=8x-80)Tgt表示目标哋址，Src表示源地址发送指令时字节0x21表示发送数据流SID，返回指令时字节0x61表示返回数据流SIDParmlParm2表示数据流PID，Xl Χ2...Χη表示PID对应的参数值最后一個字节Check表示校验和。其数据流读取如附图5所示其具体方法如下:

[0029]a)首先数据处理单元发送读取数据流请求命令。

[0030]b)检测数据流请求指令是否是所请求的数据流模式21数据位的第I个字节SID是否为0x21，当所检测出的模式为所请求的模式时该数据指令有效，执行下一步;否则该数据指令無效，返回步骤a重新发送读取命令

[0031]c)检测数据流PID值是否有效。PID值反映的是该数据流对应的参数内容是什么不同的PID值，代表的参数内容不哃数据位的第2、3个字节表示PID值，若PID值有效则执行下一步，否则返回步骤a重新发送读取命令。

[0032]d)E⑶采集总线上传感器数据打包设置参數内容并返回。E⑶返回时数据位的第I个字节应为0x61，第2、3个字节应为PID参数第4个字节开始为PID对应的参数内容，根据传感器返回数据类型、參数大小设置所占的字节长度

[0033](3)发送机ECU故障码信息提取。该部分根据故障码读取模式58分析来自OBD转发器请求、ECU应答的故障模式信号，并根據ECU通信数据帧协议规定分解出有用的故障信息

[0034]故障码读取指令如附图6所示，第一字节84/8x表示协议为KWP2000类型Tgt表示目标地址，Src表示源地址发送指令时，0x18表示故障码发送SID0x00表示故障码请求状态，OxFF 0x00表示故障码为前高位、后低位的结合;返回指令时0x58表示故障码返回SID，Num表示故障码个数Xl Χ2...Χη每3位代表一个故障码，最后一个字节Check表示校验和。其故障码读取如附图7所示其具体方法如下:

[0035]a)首先数据处理单元发送读取故障码請求命令。

[0036]b)检测数据流请求指令是否是所请求的故障码模式18数数据位的第I个字节SID是否为0x18，当所检测出的模式为所请求的模式时该请求指令有效，执行下一步;否则返回步骤a重新发送读取命令。

[0037]c)检测故障码状态是否有效检测是否处于读取故障码状态，即数据位的第2个字節是否为0x00若是，系统存在故障执行下一步;否则，系统无故障码返回步骤a重新发送读取命令。

[0038]d)检测故障码读取方式即第3、4字节高低狀态。一般第3字节为OxFF第4字节为0x00，即故障返回按前高后低的顺序结合

[0039]e )E⑶采集总线上故障信息，打包设置参