（机械制造及其自动化专业论文）fai电喷摩托车远程诊断系统的研发.pdf

浙江理工大学硕士学位论文 摘要 随着人们的环保意识越来越强，机动车的废气的排放受到越来越严格的限制。同时， 汽油价格的不断上涨，也使得机动的油费越来越多。为了控制机动车的废气排放以及油耗， 对摩托车进行改装，使其具有发动机电子控制单元( e c u ) ，是今后发展的一个大趋势。 但是，e c u 的初始化，检测，调试都需要极高的专业素质，绝大多数的车主是不具备这样 的素质的。网络的飞速发展，使距离十分遥远的两个人，也可以实时的进行交流与通信。 所以，通过互联网，由专业人员在远程对车辆进行调试、检测，以帮助用户和维修站点查 找车辆的故障，指导他们进行维修，是一个非常好的解决方法。 本文中，针对f a i 电喷系统e c u 的特点，结合当前流行的模块化编程技术，研究了 如何实现车辆的各种系统参数从车载e c u 传递到本地电脑，按照编码规则对参数进行解 析，查出问题所在；当出现复杂问题时，又如何从本地电脑通过互联网传递到远程的技术 人员电脑上，构造了整个系统的框架及实施方案。此外，还构建了记录车辆故障情况及用 户信息的数据库。 f a i 远程诊断系统主要有四部分组成。第一是客户端的软件系统，负责将e c u 中记录 的参数，通过串口连接线，输入到本地电脑，它兼有简单的故障检测与s o c k e t 的作用；第 二是中心端的软件，负责接受客户端的请求，任务的分配( s e r v e r s o c k e t ) 和基础问题的解 答；第三是客服端( 专家端) 部分，接受中心端分配来的客户，与之交流，对车辆的各种 参数进行实时的监控，调试，帮助用户找出故障所在，指导用户进行维修；第四部分为数 据库，除了车辆的数据，数据库还存储客户的信息，包括客户的基本信息，车辆的购买时 间，故障记录及最近的维修站点。在为客户提供信息服务的同时，有利于企业对以往的销 售进行跟踪调查，分析市场的变化。整个系统通过i n t e m e t 网络进行连接。 利用该系统，客户能够进行本地和远程两种方式的故障解决。对于常见的问题，系统 中内置了故障说明，省去了顾客查阅技术手册的时间：对于一些不常见的，难以解决的问 题，系统提供远程的专家诊断，帮助顾客解决问题。 在系统开发过程中，借用了一些优秀的软件开发经验，开发平台为w i n d o w x p 的h o m e 版，e c l i p s e 集成开发平台，j a v a 语言，数据库使用m y s q l 数据库。对于系统的后期打包 i 浙江理工大学硕士学位论文 处理，采用了e x e 4 j 技术。 f a i 远程诊断系统极大的方便了车辆故障的维修，不仅能满足中国国内市场的需要， 而且能对销售在国外的车辆进行维修指导。真正实现了全球销售，服务遍布全球的理想。 对车辆的销售和技术的扩展都产生了重大的意义。 关键词：远程诊断；电喷摩托车；c s 系统 u 浙江理工大学硕士学位论文 t h e d e v e l o p m e n to ff a i e f im o t o r c y c l er e m o t ed i a g n o s t i cs y s t e m a b s t r a c t w i t hp e o p l e sg r o w i n ga w a r e n e s so fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n , m o t o rv e h i c l ee x h a u s t e m i s s i o nh a sb e e nm o r ea n dm o r es t r i c tr e s t r i c t i o n a tt h es a m et i m e ，r i s i n gg a sp r i c e s ，b u ta l s o m a k e st h em o t o ro i lc o s t sm o r ea n dm o r e i no r d e rt oc o n t r o lv e h i c l ee x h a u s te m i s s i o n sa n df u e l c o n s u m p t i o n , t h em o t o r c y c l er e f i t ，w h i c hh a sa ne l e c t r o n i ce n g i n ec o n t r o lu n i t ( e c u ) ，i st h e f u t u r ed e v e l o p m e n to fat r e n d h o w e v e r , e c ui n i t i a l i z a t i o n , d e t e c t i o n , d e b u g g i n ga r ei nn e e do f t l i 班p r o f e s s i o n a lq u a l i 劬t h ev a s tm a j o r i t yo f t h eo w n e r si sd o e sn o th a v es u c ha q u a l i t y a n dt h e r a p i dd e v e l o p m e n to ft h en e t w o r k , 5 0t h a tt h ed i s t a n c ei sv e r yf a rt w op e o p l e ，c a nb er e a l - t i m e c o m m u n i c a t i o na n dc o m m u n i c a t i o n s o ，t h r o u g ht h ei n t e m e t , b yp r o f e s s i o n a l si nt h er e m o t e v e h i c l ed e b u g g i n g ，t e s t i n g ，t oh e l pu s e r sa n dr e p a i rs i t es e a r c hv e h i c l ef a u l t , g u i d et h e mt or e p a i r , i sav e r yg o o ds o l u t i o n sa r t i c l e ，a i m i n ga tt h ec h a r a c t e r i s t i c so fe c uf a ie f is y s t e m ，c o m b i n e d 诚t ht h e c u r r e n tp o p u l a rm o d u l a rp r o g r a m m i n gt e c h n o l o g y ，s t u d i e sh o wt or e a l i z ev a r i o u ss y s t e m p a r a m e t e r sf r o mt h ei n - v e h i c l ee c u d e l i v e r e dt oal o c a lc o m p u t e r , a c c o r d i n gt ot h ec o d i n gr u l e s o fp a r a m e t e ra n a l y s i s ，f m do u tt h ep r o b l e m ；w h e nt h ec o m p l e xp r o b l e m s ，a n dh o wt ot r a n s f e r f r o mt h el o c a lc o m p u t e rv i at h ei n t e m e tt or e m o t et e c h n i c a ls t a f fo nt h ec o m p u t e r , c o n s t r u c t e d t h es y s t e mf r a m e w o r ka n di m p l e m e n t a t i o ns c h e m e i na d d i t i o n , w ea l s oc o n s t r u c tar e c o r do f v e h i c l ef a u l ta n dt h eu s e ri n f o r m a t i o nd a t a b a s e f a ir e m o t ed i a g n o s i ss y s t e mh a sf o u rm a i nc o m p o n e n t s 硒cf i r s ti st h ec l i e n ts o f t w a r e s y s t e m ，r e s p o n s i b l ef o re c ur e c o r d i n gp a r a m e t e r s ，t h r o u g ht h es e r i a lp o r tt oc o n n e c tl i n e ，i n p u t t ot h el o c a lc o m p u t e r , i th a ss i m p l ef a u l td e t e c t i o na n dt h ee f f e c t so fs o c k e t ；s e c o n di st h ec e n t e r t e r m i n a l s o f t w a r e ，r e s p o n s i b l e f o rt h e a c c e p t a n c e o ft h ec l i e n t s r e q u e s t , a s s i g n m e n t ( s e r v e r s o c k e t ) a n db a s i cp r o b l e m ；t h i r di st h ec u s t o m e rs e r v i c ee n d ( e n dp o r t i o nr e c e i v i n g c e n t e r , e x p e r t ) e n dd i s t r i b u t i o nt oc u s t o m e r s ，c o m m u n i c a t e 晰mt h ev e h i c l e ，o nv a r i o u s p a r a m e t e r sr e a l - t i m em o n i t o r i n g ，d e b u g g i n g ，t oh e i pu s e r sf i n daf a u l lg u i d eu s e r st or e p a i r ； i i i 浙江理工大学硕士学位论文 f o u r t hp a r tf o rt h ed a t a b a s e ，i na d d i t i o nt oav e h i c l ed a t a , t h ed a t a b a s ea l s os t o r e sc u s t o m e r i n f o r m a t i o n ，i n c l u d i n gt h ec u s t o m e r sb a s i ci n f o r m a t i o n , v e h i c l ep u r c h a s et i m e ，f a u l tr e c o r d i n g a n dr e c e n tr e p a i rs t a t i o n i no r d e rt op r o v i d ec u s t o m e r sw i t hi n f o r m a t i o ns e r v i c e sa tt h e 戳a n l e t i m e ，h e l pe n t e r p r i s e st op r e v i o u ss a l e st r a c k i n gs u r v e y , a n a l y s i so fm a r k e tc h a n g e s t h ee n t i r e s y s t e mt h r o u g ht h ei n t e r a c tn e t w o r kc o n n e c t i o n u s i n gt h es y s t e m ，t h ec u s t o m e rc a r lb el o c a la n dr e m o t et w ow a y st os o l v et h ef a u l t f o rt h e c o m m o np r o b l e m ，s y s t e mo fb u i l t i nf a u l t , e l i m i n a t i n gt h ec u s t o m e rt e c h n i c a lm a n u a lt i m e ；f o r s o m ec o m m o n ，d i f f i c u l tt os o l v et h ep r o b l e m , as y s t e mt op r o v i d er e m o t ee x p e r td i a g n o s i s ，h e l p c u s t o m e r ss o l v et h ep r o b l e m i nt h ep r o c e s so fs y s t e md e v e l o p m e n t ，b o r r o w e df r o man u m b e ro fe x c e l l e n ts o f t w a r e d e v e l o p m e n te x p e r i e n c e ，t h ed e v e l o p m e n tp l a t f o r mf o rt h ew m d o w x ph o m ee d i t i o n , e c l i p s e i n t e g r a t e dd e v e l o p m e n tp l a t f o r m , t h ej a v al a n g u a g e ，d a t a b a s eu s i n gm y s q ld a t a b a s e t h e s y s t e mo fp a c k i n gp r o c e s s ，u s i n ge x e 4 jt e c h n o l o g y f a ir e m o t ed i a g n o s i ss y s t e mi sg r e a t l yc o n v e n i e n tf o rt h ev e h i c l ef a u l tr e p a i r , c a l ln o to n l y m e e tt h ed o m e s t i cn e e d so ft h em a r k e ti nc h i n a , b u ta l s of o rs a l e si nf o r e i g nv e h i c l er e p a i rg u i d e t oa c h i e v eat r u l yg l o b a ls a l e s ，s e r v i c ea l lo v e rt h ew o r l dt h ei d e a l o nv e h i c l es a l e sa n d t e c h n i c a le x t e n s i o nh a ss i g n i f i c a n tm e a n i n g k e yw o r d s tr e m o t ed i a g n o s i ss y s t e m ，e f im o t o r c y c l e ，c ss y s t e m i v 浙江理工大学硕士学位论文 1 1 车载诊断系统的发展和现状 第一章绪论 o b d ( o nb o a r dd i a g n o s i s ：车载诊断) ，发展历史很短，属于新兴的- - 1 7 行业。最初出 现的行业是汽车，由通用公司在1 9 8 1 年首次启用【l 】。车辆诊断初期是为了监测燃油的消耗 情况，后期随着环保意识的增强，各国开始强制安装。其原理就在于，对组成车辆的各个 子系统以及部件实时的进行监测，得到所需的各项指标，借此判断是否车辆的某些零件损 坏，而导致有害气体的排放。一旦出现异常情况，o b d 系统能够自动的得出故障类型，并 将信息存储在存储器中。为了方便用户的识别，大多数的o b d 配有指示灯。指示灯闪烁 的快慢和次数，分别对应不同的故障。专业的维修人员，可以借助相应的数据读取设备， 从o b d 中读取存储的信息。这样，能够快速的定位故障，及时的排除。使用该系统，能 使车辆在全生命周期中，一直以良好的状态运行。 第一代车载诊断( o b d i ) 系统 1 9 8 8 年，美国汽车工程师协会( s a e ) 、美国环保署( e p a ) 、加利福尼亚大气资源管理委 员会( c 削 m ) 协同提出了o b d i 系统的标准并于当年实施执行，其目的是加快燃油喷射 系统的维修速度，提高维修质量，同时改善汽车的废气排放。由于没有经验，o b d i 提出 后，发现了不少问题。主要体现在两个方面。第一，监测能力不够完善。o b d i 监测系统， 能监测的范围比较受限，比如发动机系统，车辆的各种传感器，供油系统，废气系统等。 对于其他的一些故障，诸如发动机失火，燃油蒸发等故障，该系统则无能无力。另外，故 障指示灯只有在车辆无法正常启动时才闪烁，而在零部件逐渐磨损的过程中，指示灯没有 任何的提示。第二，行业标准不统一。各种车辆的故障定义，信号传输格式，诊断接口的 设置等方面，均是以企业为单位。这使得不同车型的故障监测，没有办法通用，极大的限 制了检测技术的发展。 第二代车载诊断( o b d i i ) 系统 第二代车载诊断系统是美国加州大气资源局于1 9 8 9 年立法，并从1 9 9 6 年开始实施执 行。后来，美国政府与1 9 9 0 年颁布了一项旨在保护该国环境的法律一联邦清洁空气修正 法。根据该法律，所以的油动力汽车，还有卡车，均需要配置o b d i i 。随着时间的推移， i 浙江理工大学硕士学位论文 该法案的对象越来越多。2 0 0 4 年，联办环保局要求在中型汽车上配置o b d i i 系统，判断 的标准时车辆重量低于6 3 5 6 k g 。按照他们的设想，将来所有的汽车都将配置该系统。o b d i i 系统有了很大的改进。1 规定了美国的国家级别的通讯协议，这其中包括 i s 0 1 5 7 6 5 - 4 ( c a n ) ) ，s a e j l 8 5 0 0 , v m ) i s 0 9 1 4 1 ，i s 0 1 4 2 3 0 ( k w p 2 0 0 0 ) ，( s a f a l 8 5 0 0 w m ) 等协议，诊断模式也从企业层面提升到了国家层面：2 故障代码统一采用五位：3 诊断连 接插座统一采用1 6 针。另外，该系统还对原来的诊断项目进行了一定扩充，使诊断范围 更大。o b d i i 能够检测整车的每一个零部件，每一个传感器，甚至燃油系统和失火故障也 能检测到。 欧洲也颁布了类似的法规，称为e o b d ( e u r o p eo n - b o a r dd i a g n o s i s ) ，即“车载诊断”或 简称“车载诊断技术”。按照欧i 和欧i i 标准，所有的发动机管理系统必须含有车载故障的 诊断功能。在欧i i i 标准中，o b d 有了别的含义，它特指控制排放，具体的称谓是“用于 控制排放的车载诊断系统 。所有的故障代码都存在内置的计算机存储器中，用来识别故 障的具体类型 第三代车载诊断系统( o b d i i i ) 相比o b d i ，o b d i i 虽然有了很大提高，能够实时的监测车辆的气体排放，但是，故 障的的检测和维修，仍有很大的改进空间。比如某些零部件的损坏，没有影响到发动机的 工作，那么，系统诊断就无法识别【2 1 。 作为第三代的o b d i i i ，正在酝酿之前。美国加州空气资源局希望它更复杂，也更加有 效。在实现o b d i i 所有功能的基础上，引入了无线信号收发装置。通过该装置，能将车辆 的信息( 车牌号，排放量等) 随时的发给政府有关部门，监管部门根据信息，送给车载排 放问题说明书。说明书中，不仅包含故障类型，甚至可以包括维修站点和维修的建议方案。 通过这种方式，在随时监管车辆的同时，也能给车主的维修和车辆保养带来方便【3 】【4 j 【5 】。 1 2 车辆诊断系统的常见方法 故障诊断是- l - j 复杂的技术，需要设计到多门学科，比如机械，电子，控制论，概率 论，信息技术等，各种技术观察故障的角度不同，所以侧重点和方法也有很多的区别1 6 】。 总的来说，车辆的故障诊断有两大类方法：数学模型和专家系统旧。 浙江理工大学硕士学位论文 1 2 1 参数估计法 所谓参数估计法，是在获取车辆运行的各种参数的基础上，根据统计特性，判断故障 的发生，并且能够讲故障进行分类。通过这种方法，可以建立故障和车辆参数的精确关系， 更容易分离车辆的故障【g j 。 参数估计法在诊断故障时，能实时的，动态的反映车辆的系统的特点。故障分类总结 后，能反应故障的一般规律，形成系统的诊断方法和经验。但是，它也有自身的一些缺点， 比如在处理特殊故障，以前没有遇到过的故障时，往往没有办法判断，会有一些故障的漏 判与误判。另外，系统中存在非线性故障时，往往也不能用这种办法判断【9 】。 1 2 2 状态估计法 诊断过程中的状态，反应的是系统的状态。得到系统的状态，再结合相应的正确的模 型，即可得到车辆的故障。用这种方法进行诊断，第一要对得到的诊断状态进行重构，得 到全新的一个序列。序列中有部分信息缺失，所以称之为残差序列，其中包含着各个各样 的信息。第二，采用概率论中的统计检验法，构造出适当的模型，从检测结果中分离出故 障，找出维修方法。 这种方法也具有实时性良好的优点，由于是从系统状态中得到的信息，所以能反应系 统的本质特征。缺点在于需要结合相适应的模型，才能完成诊断过程，当模型确定不出或 者不匹配时，难以得到准确的诊断结果【1 0 1 。 1 2 3 基于输入输出信号法 该方法属于传统故障诊断方法，通过检测输出信号，来判断系统是否发生故障。如 果信号的变化超出了正常的范围，就认为是系统产生了故障。这种方法理论简单，但是容 易出现故障的漏判和误判。除了直接测量，还可以用数学方法建立故障源与输出信号之间 在幅值，相位，频率和相关性之间的关系，通过分析和处理这些变量的变化，来查清故障 源。常见的诊断方法有相关分析诊断法，概率密度诊断法，频谱分布分析诊断法等。 这种诊断方法在于简明易懂，用数学关系刻画，容易判断。缺点在于，系统运行一段 时间后，各种参数会发生变化，容易出现故障的漏判和误判。 3 浙江理工大学硕士学位论文 1 2 4 基于知识库的诊断法 基于知识库的诊断方法原理是，从知识库中搜索出与需要诊断的对象各项特性相近的 对象，然后参照原有的诊断结果，修改后成为该对象的诊断结果1 1 1 1 。这种方法，特别适合 那些很难表达出某种关系、划归于哪种模型、同时又能表达成案例的领域。成功的关键在 于要有一个知识容量庞大的数据库，尽可能的包含各种状况。 该诊断方法的缺点在于，数据库容量的大小和查询速度之间的矛盾。数据库太大，查 询缓慢；数据库不够大，查询又缺乏正确的结果。而且，前期数据库知识的导入，也需要 大量的经验做支撑。即便找到了故障所在，也不容易对诊断结论作出解释。 1 2 5 基于专家系统的诊断法 在故障诊断领域，应用最广的，研究最多的智能诊断技术就是专家系统。概括的讲， 专家系统有三种方法，基于浅知识的诊断方法，基于深知识的诊断方法和基于浅知识和深 知识结合的诊断方法。( 浅知识是指专家在长期的工作实践中反复诊断问题而得到的知识。 深知识则是因果知识和第一定律知识。第一定律知识是指与故障相关的物理知识，常见 的有能量守恒定律，质量守恒定律，电压和电流的关系等。) 特别是第三种方法，近年来提 出了不少模型，比如g a l l a n t i 和f i n k 提出的集成诊断模型，p e n g 的层次因果模型等。 1 3 本课题的意义及主要工作 摩托车的远程诊断，能帮助广大的用户及时快速的排除车辆故障，由于实现远程控制， 节省了大量的出差费用。在给用户带来方便的同时，在促进公司的销售上，也起了很大作 用。一个好的售后服务，是推销产品的一大法宝。在当代，摩托车购买的主体人群在农村， 由于历史发展的原因，他们的文化程度普遍较低，对电脑等新事物的接触有限，这就决定 了我们的系统开发，必须要尽量的简单实用，而不能有过于复杂的操作。本文的工作，主 要是围绕两个方面展开的，第一，系统的准确性。要实现从e c u 读取数据，然后都数据 解码，最后根据规则读出数据；第二，系统的实用性。要让知识文化水平很低的用户使用 这套软件，在界面上，必须清晰美观，不能有太多的按钮干扰他们；需要他们的操作尽量 简化为简单的点击，同时配以鲜明的说明文字。 4 浙江理工大学硕士学位论文 作为一个开创性的研究，本课题具有很大的理论意义和实用价值。首先，它突破了国 内摩托车远程诊断的空白。对于二轮车的远程诊断，国内有一些理论性的研究，可是，具 体到实际的软件开发，暂时还没有；第二，它有很重要的实用价值。一个配备了远程诊断 系统的车辆，真的能够实现销售全球，服务全球的概念。 此外，在本系统中，我们还集成了客户的数据管理功能，以数据库的形式对用户的信 息，车辆的信息，故障的历史记录进行的存储，在车辆检查开始前和维修结束后，进行管 理。这不仅实现了每一位客户的管家式服务，更能为公司搜集用户的信息，借以分析每月 的销售情变化情况，和顾客的人群人类，制定更具有针对性的销售计划。 根据软件的使用要求，在设计的模块主要分为三大块，界面，主体程序，数据库。界 面主要是方便用户的使用，不做过多介绍，主要是介绍主体程序的设计和数据库的创建。 主体程序包括客户端，中心端以及服务端。根据模块化编程的思想，每一个分程序，又由 若干的模块组成。具体包括： 客户端程序： 1 笔记本电脑串口验证模块 2 数据读取模块 3 数据验证模块 4 错误日志记录模块 5 构造圆形按钮模块 6 主面板模块( 包含其他模块的调入，与中心端，客户端的通信，检验车辆故障，用 户信息的注册，更改，查询等) 中心端程序： 1 对话模块 2 接收数据模块 3 数据记录模块 5 浙江理工大学硕士学位论文 第二章诊断系统的总体设计 2 1 软件系统的设计理论及流程 摩托车的软件诊断系统，也是一种软件，所以，它必定符合软件开发的一般规律。软 件的完整开发过程，总的来说分为七个阶段，需求调研分析，概要设计，详细设计，代码 编写，调试，软件交付准备，验收l1 2 】。( 图2 2 ) 在本系统的开发过程中，具体的任务如下。 1 需求调研分析 在f a i 远程诊断的调研分析是，是由公司的市场部门完成。在日常的业务过程中，他 们切实的感觉到了开发这么一款远程诊断软件的必要性。因为总有维修站点在抱怨，对于 电喷的维修，不能快速的掌握，而公司受人力资源和地理距离的限制，又不能及时的奔赴 现场进行维修。 2 概要设计 系统在设计之初，对功能的要求比较简单，将装载有e c u 的电喷摩托车，通过因特 网，对车辆的故障进行诊断，指导用户进行维修。流程图如下。 图2 1 车辆远程诊断的最初设想流程 6 浙江理工大学硕士学位论文 1 需求调 研分析 l 向用户了解需求。列出大致的 模块 2 系统分析员根据需求，将大模 块拆解成若干小模块，必要的 界面列出 3 系统分析员向用户反馈确认 2 概要设 计 系统的概要设计包括系统的基 本流程，组织结构，模块划 分功能分配，接口设计，数 据的结构设计和出错处理。为 详细设计提供基础 3 详细设 计 在详细设计中，主要是描述具 体的模块所设计到的主要算 法。数据结构，类的层次及调 用，应当保证所有的需求都分 配给软件 4l ， 1 根据详细设计，采用具体的控 代翟编l 序语耆实詈馨譬接口界 写l “”。 5 测试 l 软件开芨看的铡试。对编与好趵 代码生成目标程序后，进行测 试。 2 找公司的销售人员进行测试。他 们与具体的用户接触多，又没有 编程背景，能发现程序员不易觉 察的问题 6 软件交 付准备 l 将测试好的软件打包。生成 安装程序 2 编写软件安装手册用户 操作手册等，方便用户使用 验收 l 用户验收 图2 2 软件开发的一般流程图 7 软 件 系 统 的 设 计 改 进 优 化 浙江理工大学硕士学位论文 3 详细设计 详细设计是一个承上启下的过程。它把形象化的，利于理解的要求，转化成了比较细 化的程序要求，便于下一阶段用某种程序设计语言在计算机上实现。这一阶段，主要完成 的任务有算法过程的设计，数据结构的设计，数据库的物理设计。详细设计完成后，需要 提交软件详细设计说明书，送负责人进行验收。如果评审不通过，需要再次进行设计， 直到通过为止。 在软件工程中，有一些非常好的的设计工具，可以大大的提高工作的效率。如程序设 计流程图，是使用最广泛的图形描述工具；盒图( 又称n s 图) ，强调使用3 种基本的流 程控制结构来构造逻辑；判定表与判定树，尤其适合处理由某些条件取值的组合引发的情 况；问题分析图( 又称p a d 图) ，将程序流程控制结构表示成二维树形图，控制流程为从 上至下，从左至右的执行。 4 代码编写 设计者根据软件详细设计说明书中规定，具体的编写实现功能的模块。需要指出 的是，软件是一个系统的工程，除了根据某种具体的语言编写代码，还需要其人的配合。 包括软件的界面设计，需要一定的艺术功底，做到简单明了；网络系统的连接，调试，在 整个公司或实验室公用一个外部的i p 地址的情况下，把程序的端口号与地址进行绑定； 数据库的构建并且和软件的交流通信。当软件的编写是模块化而当今绝大多数的数据库都 是关系数据库时，这个问题变得更加棘手。 5 测试 软件测试，就是要对软件进行分析和检验，以证明软件的功能到达了规定的需求。测 试是一个周期长，开销大的软件工程活动，在整个软件工作中占极其重要的地位，通常占 整个开发总工作量的4 0 - 6 0 。 在f a i 远程诊断系统的开发过程中，测试同样占据了很重要的地位。总的来说，分成 了三个部分。第一部分，开发者自己的测试。公司有一种专门的系统开发平台，可以在室 内初步完成系统的测试工作。第二部分，开发者在摩托车上实际操作，进行测试检验。第 三部分，由销售人员，在摩托车上进行测试。只有他们掌握了软件的运用，才能去培训客 户，并且在车辆销售的时候进行推销。 6 软件的交付准备 2 浙江理工大学硕士学位论文 软件测试完成后，就要准备交付使用了，需要准备的东西有开发的目标安装程序，数 控库的数据字典，用户安装手册，用户使用手册，软件测试报告等。在用户安 装手册里，应详细介绍软件的安装对运行环境的要求，安装软件的定义和内容，具体的 安装步骤等。在用户使用手册里，应包括软件各项功能的使用流程、操作步骤、相应 业务介绍、特殊提示和注意事项等方面的内容，在需要时还应举例说明。 7 验收 用户验收，主要是检查功能的实现情况，由于验收时，不可能检测到软件的每一个功 能，所以，验收通过，不代表整个软件工程的结束。后期的功能改进，在实际运行中发现 的问题，都要改进。软件的维护，一直要到软件的报废为止。 2 2 车辆远程诊断系统的研究内容 车辆的远程诊断，是当今车辆诊断发展的一个趋势，比较主流的就是分布式的车辆诊 断网络，它利用计算机网络将客户( 维修站点) 的故障诊断现场，远程故障诊断中心以及 生产，调试，维修等领域的专家有机的结合起来，将传感器技术、数据采集技术、计算机 技术、人工智能技术融入其中，能够极大的提高故障诊断的准确性，时效性，并能灵活的 解决现实问题中遇到的一些疑难问题，并且能降低维修成本，节省人力，物力。同时，由 于远程诊断系统能够升级，能让用户最快的得到新技术与新知识【1 3 】。一旦诊断系统和数据 库建立连接，那么，诊断中心就可借此掌握用户的使用情况，为下一步的研发和销售提供 信息支持。 分布式的诊断系统，整个框架如图2 3 所示。系统的工作基本原理是利用车内的传感 器，将各种信号采集转换，包括车辆的转速，车辆的油门级别大小，氧传感器值，海拔高 度值等，记入车内的自带e c u 装置，然后e c u 通过数据连接线，传入现场的电脑中。当现 场的工作人员或者现场的智能诊断系统不能做出准确判断时，通过网络，将数据传入远程 的诊断中心，请求诊断中心给予协助解决。诊断中心首先验证车辆的权限，然后启动相应 的模块，与客户进行实习的交流，并且及时的读取网上传来的车辆信息代号。将这些信息 转化为易于读取的图像，数据等，判断故障的所在。有些问题，不需要知道车辆的型号， 大部分的问题，需要根据车辆的具体参数来判断。当发现问题所在时，指导用户进行必要 是操作，包括车辆参数的设置和车辆零部件的跟换。需要指出的事，车辆的诊断，有时是 o 浙江理工大学硕士学位论文 一个复杂的过程，需要现在的用户不断的配合远程指导人员，反复的测试，才能找到问题 所在。 车辆i车辆n 数据采集与处理 现场监测 与诊断系 实时监测与智能分析 统 审 图2 3 分布式车辆故障的远程诊断系统 2 3 远程诊断系统所需要用到的技术简介 2 3 1 面向对象的编程技术- j a v a 面向对象的编程技术，是相当于与面向过程而言的。面向过程是一种以过程为中心的 编程思想。它分析出解决问题所需要的全部步骤，然后用函数将这些步骤一步步的实现， 使用的时候一步步实现就可以了【1 4 】。面向过程的代表性语言室c 语言。譬如定义一个 w i n d o w s 窗口时，可以使用结构体( s t r u c t ) 来实现，只要在结构体重使用那些基本的数 据类型来定义窗口的大小位置颜色背景等属性就可以了。如果要对一个w i n d o w s 窗口进行 各种操作，如隐藏窗口，移动窗口，最小化窗口等，就要为每个操作都定义一个函数，这 些函数与窗口本身的定义没有任何关系，如h i d e w i n d o w 、m o v e w i n d o w 、m i n i m i z e w i n d o w ， 这些函数都要接受一个参数，即要操作的窗口。这是一种谓语与宾语的关系，“隐藏”“移 动”是谓语，“窗口”是宾语。程序的重心集中在函数( 即谓语) 上。 1 0 浙江理工大学硕士学位论文 面向对象的设计是一种围绕真实世界的概念来组织模型的程序设计方法，它用对象来 描述问题空间的实体。对象是包含现实世界物体特征的抽象实体，它反映了系统为之保存 信息和相互交互的能力。面向对象的代表语言有c + + ，c # ，j a v a 等f 1 5 1 。 j a v a 是一种简单易用、完全面向对象、有平台无关性，安全可靠的、主要面向i n t e r n e t 的开发工具。j a v a 自从1 9 9 5 年正式问世以来，她的快速发展已经让整个w e b 世界发生了 翻天覆地的变化。相比于其他语言，j a v a 技术具有鲜明的优越性【1 6 1 。从最初的构建j a v a 平台开始，就考虑了安全性的问题，即其安全性是建立在j a v a 平台的内核中的。其他的 语言只是在软件开发时才由用户自行处理其安全问题，难免会有安全的漏洞。其次，对于 程序员来说，j a v a 语言比其他以往任何- - f 语言都好用，原因在于：j a v a 有自动回收垃 圾的功能，j a v a 增加了对象和变量的强制类型检查，j a v a 还取消了指针【1 疆1 s l 。 目前，j a v a 技术的架构包括以下三个方面： j 2 e e ，( j a v a2p l a t f o r me n t e r p r i s ee d i t i o n ) 企业版，是以企业为环境而开发应 用程序的解决方案。 j 2 s e ( j a v a2p l a t f o r ms t a n de d i t i o n ) 标准版，是桌面开发和低端商务应用的解 决方案。 j 2 m e ( j a v a2p l a t f o r mm i c r oe d i t i o n ) 小型版，是致力于消费产品和嵌入式设备 的最佳解决方案。 j a v a 作为面向对象编程的一种代表语言，也和其他面向对象的语言一样，具有面向对 象( o o p ) 的三个特征： 封装( e n c a p s u l a t i o n ) 继承( i n h e r i t a n c e ) 多态( p o l y m o r p h i s m ) 1 封装 封装的概念和类与对象密切相关。类是把实现世界中的物体( 如一个汽车，一个 计算器等) 的一种抽象概括，规定他们共有的一些属性，方法等，而对象是这种 抽象概念的具体形式。人是一个类的概念，具有身高，体重等属性，吃饭，跑步 等方法。封装是对类其中信息组织的一个表达方式。具体的说，就是把类的成员 变量声明为私有( p r i v a t e ) 的，再提供一个或多个共有的方法去访问或者修改这 1 1 浙江理工大学硕士学位论文 些变量。从程序的角度看，封装的对象是往往是一个小的模块。经过封装后，这 个小模块变成了一个黑箱，外界需要知道的是对这个模块进行哪些输入，得到哪 些输出，内部的具体操作，外界不需要知道。这么做，符合模块化设计中强内聚， 弱耦合的要求。 类经过封装后，可以达到下列目的：隐藏类的实现细节；使用者通过事先约定好 的规则来访问数据，能够方便的加入控制逻辑，限制对数据的非法操作；内部实 现过程的修改，不影响外部的调用；可以进行数据的安全检查。这样设计出来的 程序，重用性和安全性都得到了保障。 2 继承 面向对象的特色之一，就是能够使用以前的类的方法和属性。通过简单的程序代 码，就可以在原有基础上建造更加强大的类，可以减少很多的编程时间，尤为重 要的是，这样做可以大大减少代码出错的机会。这个问题的解决方法，就是类的 继承。 从原有的类中，派生出一个新的类，称之为继承，j a v a 中继承用e x t e n d s 关键字 来实现。原来的类，成为为父类( 也叫基类或超类) ，新生成的类叫子类( 也叫派 生类) 。一个子类，继承了父类的所有属性和方法( 特别限制的除外) ，另外，在 子类中还可以添加新的属性和方法。当然，对原有的方法可以进行重新定义。通 过继承，很好的解决了软件编程中的可重用性问题。比方说，我们有一个父类，“人 ， 定义了姓名，身高，体重等属性，吃饭，跑步等方法，在这个父类的基础上，新 建一个子类，学生。新类“学生”不仅具有父类所有的属性和方法，还可以有新 的属性班级，学号，新的方法读书，写字等。 在使用继承时，需要注意几个问题：( 1 ) j a v a 只能单继承，不允许有多重继承。 在j a v a 中一个子类只能有一个父类，不允许有多个父类，但是一个父类可以有多 个子类，这和自然界中继承的概念类似。( 2 ) 可以有多层的继承，即一个子类也 可以被新的子类继承。在这个继承关系中，原来的子类就变成了父类。如b 继承 了a ，c 又继承了b ，很明显，c 中也包含a 的方法和属性。这和自然界中的爷爷， 父亲，儿子的关系一样。父类和子类都必须在具体的关系中存在。( 3 ) 子类继承 父类的成员变量和成员方法，不继承父类的构造方法。 1 2 浙江理工大学硕士学位论文 3 多态 同样的一段代码，传入的对象不同，程序就由不同的执行结果，这就是面向对象的多 态性。之所以会有多态的存在，是因为在方法的调用过程中，能够操作的对象很多，而不 同的对象，其中的方法又不尽相同。面向对象的多态性，有如下特点：( 1 ) 应用程序不必 为每一个子类都编写功能调用，只需要在抽象基类处进行处理即可，可以大大提高程序的 重用性。( 2 ) 程序具有向后兼容的能力，即派生类的功能可以被基类的方法或者引用变量 进行调用，这样可以提高程序的可扩充性和可维护性。 另外，j a v a 还创造性的提出了异常的概念，讲系统的安全性固定在系统之中 2 4 本章小结 本章首先分析了软件设计的一般步骤，大体是市场分析，系统的制作，后期的维护三 大块，然后结合远程诊断系统，分析了每个阶段的任务。然后，对本系统编程用到程序语 言，j a v a 做了初步的介绍，包括面向对象的特性以及j a v a 编程的一些特点，理清的任务步 骤以及开发工具语言的特点。 浙江理工大学硕士学位论文 3 1 开发系统环境的总体构建 第三章诊断系统开发环境的构建 m i c r o s o f tw i n d o w sx pp r o f e s s i o n a l 版本2 0 0 2s e r v i c ep a c k3 2 1 1g h z ，8 9 6m b 的内存 安装软件总的分为六大部分： l 程序开发测试软件：e c l i p s e 2 串口调试助手：s c o m a s s i s t a n t 应用程序 3 车辆数据的转换读取软件：f a i m o t d s 4 诊断线的驱动程序： 5 数据库服务器软件：m y s q l 软件及h i b e r n a t e 框架搭建。 6 后期软件生成可执行文件程序：e x e 4 j 另外，j a v a 语言的学习工具，j d k 1 5 0 z h c h i n t1 9 1 ：由于系统的运行网络是企业的局域 网，所有的电脑对外只显示一个地址，需要在路由器层面将电脑的内部地址和端口号进行 绑定。 在浏览