УДК 62-1/-9

Анализ данных информационных систем автомобиля

Ковшов Илья Олегович – магистрант Владимирского государственного университета

Легаев Владимир Павлович – доктор технических наук, сотрудник Владимирского государственного университета

Аннотация: В современном автомобиле электроника проделывает бессчетное множество функций. Передача данных является основой управления любыми аппаратурами и приборами. В зависимости от количества и типа контроллеров, а также возможностей интерпретации информации, пользователь может получить доступ к множеству данным. Получение данных через CAN-шину при помощи штатных, предусмотренных производителем, средств дает множества преимуществ преимущества.

Ключевые слова: система, измерение, контроллер, датчик.

В современных транспортных средствах широко используется устройство под названием Controller Area Network (сеть контроллеров) – CAN-шина или CAN-bus. Это специальный стандарт, который был разработан для получения и интерпретации данных с микроконтроллеров, устанавливаемых на различные устройства и узлы транспортных средств. Существует несколько параметров, в соответствии с которыми характеризуется функциональность CAN-шины и обеспечивается взаимосвязь с ней:

Стандарт SAE j1939 – протокол передачи данных со структурированной архитектурой, используемый для обмена данных между отдельными микроконтроллерами автомобиля с целью диагностики рабочих систем;

Интерфейс FMS – присутствует у многих производителей транспортных средств опционально. Обеспечивает связь CAN-шины с оператором (водителем, техникам) и предоставляет данные в оптимизированном для восприятия в виде. В зависимости от наличия и ассортимента различных блоков управления (ECU) номенклатура предоставляемых данных Может варьироваться в широких пределах. Начиная от стандартных параметров типа расхода топлива, и времени работы двигателя и заканчивая температурными режимами и информацией по итогам самодиагностики системы [1].

Получение данных с CAN-шин – необходимость и целесообразность

В современных транспортных средствах установлено большое количество микроконтроллеров и датчиков, как отдельных, так и объединенных в отдельные системы. Они объединены в так называемую цифровую проводку, интерфейсом который является CAN-шина. Получение данных через нее при помощи штатных, предусмотренных производителем, средств дает следующие преимущества:

  • Оптимизация режимов работы двигателя и других условий агрегатов. Это позволит использовать автомобиль более интенсивно, при этом мне выходить за диапазон рекомендуемых производителем параметров эксплуатации;
  • Простота технической реализации. Нет необходимости в установке на автомобиль дополнительных датчиков и выведение информации с них на отдельный центральный контроллер. В зависимости от цели использования информации она может выводиться на специальное оборудование диагностики, штатное или дополнительно установленное оборудование в салоне автомобиля;
  • Широкий ассортимент оборудование от различных производителей, которое работают по стандартизированным протоколам, что обеспечивает совместимость различных устройств [2].

Что касается самой информации, полученной с CAN-шины, то в зависимости от количества и типа контроллеров, а также возможностей ее интерпретации, пользователь может получить доступ к следующим данным:

  • Объем израсходованного топлива. Данный показатель может характеризовать общее количество с момента последней заправки, за определенный период, с даты производства автомобиля;
  • Реальный пробег транспортного средства, начиная с момента производства;
  • Обороты двигателя в различных режимах и их отклонение от параметров, предусмотренных производителем;
  • Нагрузка на оси транспортного средства;
  • Уровень топлива, антифриза, масла, тормозной жидкости в соответствующих емкостях и системах и т.п. [4].

Техническая реализация и особенности получения данных

CAN-шины могут иметь следующие варианты технической реализации:

  1. Тип проводного соединения:
  • Витая пара / шлейф – данные варианты являются морально устаревшими, хотя достаточно часто встречаются в транспортных средствах бюджетного класса. Они имеют ограниченную скорость передачи данных, а вследствие ошибок в эксплуатации, подключении и нарушений надлежащего технического обслуживания, могут демонстрировать большое количество ошибок и ложных срабатываний;
  • Оптоволокно – скорость передачи информации существенно выше чем через шлейфовое подключение. Как правило такие информационные системы устанавливаются на более дорогостоящие и современные автомобили и способны обслужить большее количество микроконтроллеров;
  1. Тип идентификатора. В соответствии с идентификатором современные CAN-шины можно разделить на два основных класса:
  • CAN2 0А – формат передачи данных составляет 11 бит;
  • CAN2 0В – формат передачи данных составляет 29 бит.

Данные идентификаторы являются частично совместимыми. То есть, CAN2 0В может выявлять ошибки и передавать данные от периферийных контроллеров, работающих в формате 11 бит и 29 бит. А CAN2 0А может работать только с контроллерами на 11 бит. Сигналы от внешних модулей на 29 бит не воспринимаются.

  1. Цифровой интерфейс. Классифицируется в зависимости от способа интерпретации данных и их представления оператору:
  • Комфорт – обеспечивает не только получение всех данных от микроконтроллеров, предусмотренных производителем транспортного средства для данной модели в режиме максимальной комплектации (к примеру, регулировка зеркал электроприводами, подогрев сидений, высота клиренса и т.п.), но и дополнительного оборудования, которое может устанавливаться на автомобиль (например, данные парктроника, датчиков сигнализации, gps/глонасс и т.п.). Следует отметить, что вся информация предоставляется в виде, легко воспринимаемом не специалистами. Как правило, это список определяющий параметр / характеристику и его текущее числовое или качественное отображение;
  • Информационно-командный. Представляет собой отображение информации на внешних специализированных устройствах в виде графиков или числовых данных, которые используются для качественной диагностики узлов и агрегатов автомобиля. Чаще всего применяется на СТО различными специалистами [3].

Способы подключения и чтение данных

Чтобы подключиться к CAN-шине внешним оборудованием используются устройства со специальными разъемами. При этом могут использоваться различные типы программных интерфейсов с разным уровнем информативности:

  • FMS стандарт – предусмотренный большинством производителей протокол обеспечивающий посредственную информативность но не требующий каких бы то ни было дополнительных настроек в системе. Может передавать до пяти параметров, таких как расход топлива, температура охлаждающей жидкости обороты двигателя, пробег и т.п.;
  • Фильтр данных при помощи тегов - реализуется в программных интерфейсах типа WayRecall (WR) с возможностью диалогового взаимодействия с микроконтроллерами. Как правило применяется в диагностической аппаратуре высокого уровня для определения режимов эксплуатации условия агрегатов;
  • Скриптованный интерфейс – выборка информации имеющейся на CAN-шине осуществляется при помощи микропрограмм скриптов. Данный способ обеспечивает получение максимально полной информации о всех узлах и системах автомобиля [5].

Заключение

В статье произведен анализ данных, получаемых от информационной системы автомобилей, особенности и целесообразность их получения.

Список литературы

  1. Пустовая О.А., Пустовой Е.А. Информационно-измерительные системы и АСУ ТП // Инфра-Инженерия. 2022.
  2. Pustovaya O.A., Pustovoi E.A. Information-measuring systems and process control systems // Infra-Engineering. 2022.
  3. Новопашенный Г.Н. Информационно-измерительные системы // Высшая школа. 1977.
  4. Novopashenny G.N. Information-measuring systems // Higher school. 1977.
  5. Пузаков А.В. Информационно-измерительная система автомобилей // Инфра-Инженерия. 2022.
  6. Puzakov A.V. Information-measuring system of cars // Infra-Engineering. 2022.
  7. Ходасевич А.Г., Ходасевич Т.И. Справочник по устройству и ремонту электронных приборов автомобилей. Часть 5. Электронные системы зажигания. Контроллеры систем управления смесеобразованием, зажиганием, двигателем. 2004.
  8. Khodasevich A.G., Khodasevich T.I. Reference book on devices and repair of electronic devices of cars. Part 5. Electronic ignition systems. Controllers for mixture formation, ignition, engine control systems. 2004.
  9. Тихонович А. М. , Буйкус К. В. Устройство автомобилей. 2019.
  10. Tikhonovich A. M., Buykus K. V. Device of cars. 2019.

Интересная статья? Поделись ей с другими: