基于IOS平台的汽车安全驾驶系统

钱克苍

摘 要：尽管汽车问世已有百余年，驾车体验技术依旧有着明显不足和巨大的改进空间。本文基于现有互联网及云计算技术，结合卫星定位和手机终端设计出一种ISO平台上的车辆故障显示与行驶规范的一体化软件系统；在文中所提出的汽车故障显示系统中，用户可通过智能手机上的故障检测软件发出指令，并经手机蓝牙或USB接口送达汽车故障诊断器。诊断器在通过传感器诊断后，将反馈请求依ISO15031-5协议规定的应用层、数据链路层、物理层等要求转换成相应的信号，再将汽车的诊断信息反馈给智能手机，并进一步通过手机发送给维修站。此外，本文设计的应用软件还具备建议反馈及智能泊车等一系列人性化功能，从而更好提升用户体验。

关键词：IOS；汽车故障显示；互联网；云计算

中图分类号：TP302.1 文献标识码：A

Abstract：Although the automobile was invented more than 100 years，the driving experience technology still has obvious shortcomings and great space to improve.In this paper，we design a vehicle fault detection system on ISO that shows the integration and vehicle fault indication based on existing Internet and cloud computing technology，which combined with satellite and mobile phones.In this system，users can sends instruction in the system with mobile phones，and the mobile phones employ bluetooth or the interface of USB to send messages to the diagnostic device.Through the diagnostic device，the feedback requests will convert into signal according to the standard in application layer，data link layer and physical layer in ISO15031-5.Then the information will be sent back to the mobile phones，and be further sent to the maintenance station.Furthermore，the application software designed in the paper also has the a series of function such as making feedback and self-parking to polish up the user experience.

Keywords：IOS handset；vehicle fault display；internet；cloud computing

1 引言（Introduction）

汽车技术经过100多年的发展，逐渐达到完美的地步，在其不断满足人们需要的同时，也对驾车体验和安全驾驶功能提出了更高要求。目前中国汽车保有量不断攀升，已成为世界第二大汽车生产和消费大国，2013年末全国民用汽车保有量达到1.3亿辆，比上年末增长13.7%。一般拥有汽车的人，基本上都使用智能手机，这就为与汽车相关的手机应用软件不断推成出新奠定了基础。最为常见的应用是在手机上应用的车载定位系统。目前的智能手机，WIFI及蓝牙都已普及使用，安卓系统也成为流行的开发平台，为手机端软件的开发提供了更多的便利。在这样的背景下，车载诊断技术的进步，催生出手机端的汽车故障监测系统。

汽车故障诊断是指在不解体（仅拆部分或零件）的条件下，检查汽车的工作状况，确定故障发生的部位（部件）和产生故障原因的一门技术。该技术需从汽车的传感设备取得数据，然后再通过相应的终端设备显示出让人看得懂的信息。一般汽车只具有电瓶、水温、发动机转速等显示功能，只有高档汽车才设置简单的诊断功能，如轮胎胎压显示及低压报警，至于汽车出现了其他故障，只能开到维修点用专门的设备检测。所以，获取汽车里面的数据并能够显示这些数据才能称为一套完整的诊断仪器。目前市面上出现的很多解码器就属于这种，但解码器一般以代码方式显示，不直观，非专业人士很难看懂，只能由专门的维修人员使用。而本文所设计的一体化安全驾驶系统可以在智能手机上显示，并能将信息传递到维修站，且可通过导航功能自动寻找最近维修点，并可在应用界面上完成用户银行卡的支付转账功能，显得更为便捷与实用。更重要的是能普及汽车故障的专业知识，保护使用者在修理过程中的合法权益。

2 系统介绍（Description of system）

2.1 系统工作原理

本文中所介绍的汽车安全驾驶体验系统主要由导航接收与发射模块、智能手机和汽车故障检测模块组成。系统组成如图1所示，。导航接收模块负责接收卫星定位信息，汽车故障检测模块负责采集处理诊断信息，智能手机负责显示并转发故障信息，同时接收网络的更新软件及环境的各种商业信息及通告。智能手机上运行相应的软件可以进行行车数据流显示，加速度测试、故障诊断及行车报告等显示。在故障检测模块与智能手机移动端的通讯采用应用层协议-ISO15031（SAE J1979）。该协议定义了使用何种物理层传输（TL718自动连接）及其控制在模块间发送，接收和处理接收行车电脑OBD数据时所采用的数据格式。由于物理连接采用统一标准传输标准的数据包，使得开发者的编程处理变得相对简单。当出现汽车故障时，还可报告给维修中心进行故障分析，并提供修理方案及报价。驾驶者可结合导航系统浏览周围最佳维修点，并设定自动导航驱车前往。应用软件还开发出自动结算功能，方便用户与维修方和保险公司建立联系；同时利用网上手机银行予以支付。整个过程一键式操作，方便快捷。在手机网络无法覆盖的地区，还可以利用卫星信道传送相关信息。此外还有云端数据库支持网络运营，存储用户信息和维修信息及提供各种实时服务的信息系统。endprint

2.2 系统描述

2.2.1 故障检测与信息传输模块

本系统中的故障检测与信息传输模块主要由：蓝牙模块、GSM模块、MCU核心处理模块、汽车安全状况指示灯、汽车告警模块和OBD模块组成。

（1）OBD模块

本系统中电子设备能直接使用应用层协议ISO 15031-5（或set J1979）与汽车的故障诊断接口进行通信[1]。OBD模块接至行车电脑ECU负责协议检测和转换，获取车况数据，蓝牙模块负责将检测系统反馈信息传输给智能手机。安全指示灯与告警系统负责提示车主汽车的安全状况和隐患大小。MCU负责信息处理，包括北斗接收的数据、故障和行车数据，经蓝牙模块传递到智能手机进行显示，同时将需要传输给网络的数据交给GPRS/3G模块或北斗发送模块。

本方案计划采用如下EST527_MINI模块作为OBD处理核心：

EST527_MINI模块将汽车电控系统的各项传感器数值转换为UART格式的数据进行输出，用户产品（各种单片机、PC串口、GPS、DVD、PND等设备）通过EST527_MINI模块与汽车快速连接，轻松实现产品二次开发。同时该模块还支持标准的OBDII汽车故障诊断功能，支持DTC诊断请求、故障码输出、故障码清除。

另附其模块接口定义图，如图4所示。

（2）MCU处理核心

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。

本项目所选用的MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器（Mixed Signal Processor）。

（3）蓝牙模块

蓝牙模块是一种集成蓝牙功能的PCBA板，用于短距离无线通讯，按功能分为蓝牙数据模块（如BLK-MD-BC04-B，BLK-MD-SPP系列）和蓝牙语音模块（如BLK-MD-SPK系列）。

蓝牙技术提供低成本、近距离的无线通信，构成固定与移动设备通信环境中的个人网络，使得近距离内的各种设备能够实现无缝资源共享。它的初衷是希望以相同成本和安全性实现一般电缆的功能，以无线连接取代有线连接，从而使移动用户摆脱电缆的束缚，实现设备之间低成本的无线互连通信。

2.2.2 卫星导航模块

在本系统中，卫星导航模块的功能主要如下：

（1）为导航系统提供卫星定位咨询

卫星导航系统不仅可以无源定位目标，还能实时反馈目标周围的地面信息，并发送至客户端。其主要途径为：卫星搜集信息→传送至地面基站→传送至目标客户端[2]。

（2）在手机处于3G信号无法覆盖范围时提供通讯支持：

卫星具有良好的通讯功能，考虑汽车用户的活动范围多数也仅限于国内，因此该方案可以满足需求。其辅助通讯时，先由地面站发出无线电信号，这个微弱的信号被卫星通信天线接收后，首先在通信转发器中进行放大，变频和功率放大，最后再由卫星的通信天线把放大后的无线电波发向车载导航系统，再尤其将信号传输给手机，辅助手机的通讯和上网。

2.2.3 智能手机端软件介绍

（1）IOS平台的特点

a.软件与硬件整合度高

IOS系统的软件与硬件的整合度相当高，使其分化大大降低，在这方面要远胜于碎片化严重的Android。这也增加了整个系统的稳定性，经常使用iPhone的用户也能发现，手机很少出现死机、无响应的情况。

b.界面美观、易操作

苹果在界面设计上投入了很多精力，无论是从外观性到易用性，IOS都致力于为使用者提供最直观的用户体验。IOS系统给人的第一感觉就是简洁、美观、有气质，并且操作简单，用户上手很快，用起来有种手到擒来、行云流水的感觉。

c.安全性强

对于用户来说，保障移动设备的信息安全具有十分重要的意义，不管这些信息是企业和客户信息、或者是个人照片、银行信息或者地址等，都必须保证其安全。苹果对IOS生态采取了封闭的措施，并建立了完整的开发者认证和应用审核机制，因而恶意程序基本上没有登台亮相的机会。IOS设备使用严格的安全技术和功能，并且使用起来十分方便。IOS设备上的许多安全功能都是默认的，无需对其进行大量的设置，而且某些关键性功能，比如设备加密，则是不允许配置的，这样用户就不会意外关闭这项功能。

d.应用数量多、品质高

IOS所拥有的应用程序是所有移动操作系统中最多的，IOS平台拥有数量庞大的app和第三方开发者，几乎每类app都有数千款，并且优质应用极多，这是其他移动操作系统无法比拟的。

（2）软件主要功能

下面我们介绍下部分基于安卓系统平台开发的车载诊断系统手机端软件界面。只要是有手机端软件开发能力的，都可以按照自己的风格及对汽车的了解，开发出自己的车载诊断系统软件。

在本应用软件打开后如图8所示，其主要功能有：

a.故障检测功能

b.导航行驶信息显示功能

c.便捷支付功能

而在各分支功能之上有着连接各功能使用界面的主界面，其具体形式如下：

I.故障检测功能

该功能通过对车辆的运行车况进行实时监控掌握车辆的健康状况，保证车辆健康上路，避免因车辆故障带来的交通事故。在其显示界面中，同时还能显示车辆特定行驶信息，用于了解汽车的健康状况，以判断可能的故障问题。另外该应用除了能显示汽车当前行驶状态（如平均油耗、平均速度等），还可以监测其他系统（如冷却液温度、进气流量、即时油耗等）。endprint