一种交互式诊断系统、诊断方法及存储介质与流程

1.本发明属于汽车故障诊断技术领域，更具体地，涉及一种交互式诊断系统、诊断方法及存储介质。


背景技术：

2.随着汽车电控化、智能网联化的程度越来越高，汽车的功能复杂程度与日俱增，如何保障汽车各项功能在汽车全生命周期中的正常使用，一直是作为汽车企业高度关注的问题也是难题。现代诊断技术也随着客户与生产企业的强烈需求在快速的发展。从早期的完全依靠维修技师或工程人员的经验积累，到目前的经验与测试验证手段并举，再到将来的完全的智能化诊断，将人员经验、逻辑策略、大数据等各项技术进行综合应用，不断学习训练迭代，现代诊断技术的发展目标就是让诊断过程高效化、便捷化，诊断结果精准化，为客户打造无忧的用车服务，为生产企业实现现代化的体系能力，高效率的售后保障团队，低成本的市场维保费用开支。
3.现在市场上已有市场车型或专业品牌的整车诊断设备或装置，行业内通常称为解码器。其比早期的万用表、示波表等功能相对单一的仪器仪表已经表现出来很大的优势，其可以通过与车辆上的电控单元，基于can总线、以太网、lin总线等进行通信协议数据交互，读取车辆各电控单元的自诊断系统存储的故障信息、状态数据等功能；让过往的故障现象模糊描述进步为故障信息直观可视、关键状态数据实时可读。但通过实际的使用情况反馈，其仍然存在诊断准确率不高的问题，其最大的不足在于缺乏对整车架构层面逻辑的分析判断，其仍然以各ecu的自诊断系统为核心监测范畴，对自身的小循环区域的诊断准确率是比较高的，对跨系统的功能性故障失效的监测分析能力是明显不足的。故障信息的描述特别是对于系统性复杂故障，仍然是基于某一局部特征的现象监测反馈，无法定位的根本要因。所以行业内有句说法陈述了现状的无奈与缺陷：有故障码不一定是真的有故障。
4.当前的诊断设备总结起来存在三点局限性，第一，完全依赖各电控单元的自诊断能力，各电控单元的自诊断能力强，其自身系统的诊断准确性就高，可诊断的能力覆盖度就高，自诊断能力弱，其诊断准确性就差，诊断功能的覆盖度就低；第二，相互独立，缺乏关联交互，缺乏逻辑验证分析。当前行业内的主要诊断设备充其量还是大家所说的解码器，只是起到了一个工具手段的价值，就类似电台的作用，只是将电文进行了直译，仍旧需要有非常丰富经验的译员根据经验、事件背景进行译注、分析、判断解决。第三，诊断设备、诊断系统相对封闭，主要依靠人为操作进行，包括写入相关配置数据、刷写执行操作等，缺乏对写入内容的准确性管理判断、对测试内容的正确性评估，存在一定的错写、错刷操作风险。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种交互式诊断系统及诊断方法，让系统验证逻辑可视化、有响应反馈、同时极大的保障写入刷新数据的准确性与故障解析判断的准确性。
6.为实现上述目的，按照本发明一个方面，提供一种交互式诊断系统，包括诊断设备、数据转换盒、安全网关、电控单元、诊断后台服务器，所述诊断设备与数据转换盒通讯连接，所述数据转换盒与安全网关通讯连接，所述安全网关连接所述电控单元，所述诊断后台服务器与诊断设备通讯连接；
7.所述诊断设备包括数据采集模块、数据分析模块、逻辑推理模块、人机交互模块、日志管理模块，其中，
8.所述数据采集模块，用于收集车辆各电控单元所记录的故障信息，发送至所述数据分析模块；
9.所述数据分析模块，用于查询检索故障诊断数据库中的历史故障诊断记录，计算故障相似度概率，根据故障相似度概率高低对故障诊断记录进行排序，并依次推送至所述逻辑推理模块；
10.所述逻辑推理模块，用于对故障诊断记录进行分析演进，直至确定实际故障原因，将故障原因及解决方案发送至所述人机交互模块；
11.所述人机交互模块，用于接收用户输入信息，显示故障诊断结果；
12.所述日志管理模块，用于记载故障诊断记录，生成诊断日志，按车型分类进行存储管理，更新故障诊断数据库。
13.进一步的，所述日志管理模块包括特种车辆日志存储单元和民用车辆日志存储单元，所述特种车辆日志存储单元设有本地数据接口，所述特种车辆日志存储单元用于存储特种车辆诊断操作的诊断日志；所述民用日志存储单元与诊断后台服务器通讯连接，所述民用车辆日志存储单元用于存储民用车辆诊断操作的诊断日志。
14.进一步的，所述诊断设备还包括软件校验匹配模块，用于对汽车关联电控单元的软件版本进行校验匹配。
15.进一步的，所述诊断设备还包括下线诊断配置模块，所述下线诊断配置模块与生产企业mes系统通讯连接，用于对配置内容与车型进行关联管理，根据关联车型的下线配置需求写入配置信息。
16.按照本发明另一个方面，提供一种交互式诊断方法，应用上述交互式诊断系统实现，所述方法包括以下步骤：
17.s100：建立诊断设备与车辆安全网关之间的通讯连接，登录诊断系统；
18.s200：数据采集模块通过安全网关收集车辆各电控单元记录的故障信息，发送至数据分析模块；
19.s300：数据分析模块根据故障信息检索故障诊断数据库中同类车型的历史故障诊断记录，计算故障相似度概率，根据故障相似度概率高低对历史故障诊断记录进行排序；
20.s400：数据分析模块将排序中故障相似度概率最高的历史故障诊断记录推送至逻辑推理模块，并将其从排序中剔除；
21.s500：逻辑推理模块对推送的历史故障诊断记录进行分析演进，判断推送的故障原因是否为实际故障原因，若是，则将故障原因和解决方案发送至人机交互模块，若否，则返回s400；
22.s600：日志管理模块记载故障诊断记录，生成诊断日志，并按车型分类进行存储管理，更新故障诊断数据库。
23.进一步的，s100所述登录诊断系统的过程还包括安全网关对诊断设备的身份信息进行验证，验证成功后进入诊断系统。
24.进一步的，s100还包括进入诊断系统后，选择诊断级别，所述诊断级别为常规诊断或高级诊断；当选择常规诊断时，开始常规诊断操作；当选择高级诊断时，对用户使用权限级别进行验证，验证成功则开始高级诊断操作。
25.进一步的，s300所述计算故障相似度概率采用以下计算公式：
26.相似度概率＝车型相似度+控制器相似度+要因dtc相似度+关联dtc相似度+里程相似度
27.进一步的，s600所述更新故障诊断数据库包括根据推送的历史故障诊断记录与实际故障原因的匹配程度对推送的历史故障诊断记录进行修正。
28.按照本发明另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的交互式诊断方法。
29.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
30.1、本发明将逻辑分析功能进行参数化，将关联数据进行打通，将每一次成功的分析案例进行参数化积累，在进行故障诊断的时候，采用交互式的分析方法逐级解析判断，通过全方位、立体化、多维度的推理分析和逻辑判断，有效提升了复杂跨系统功能故障诊断的准确性与高效性。
31.2、本发明具备进化学习演进数据库、概率演算引导功能，根据车辆的故障信息读取可自动查询检索历史故障诊断数据库，根据故障信息相似度进行排序，提供最终诊断结果及维修方案作为参考。将过往维修案例、同类型故障、同车型故障案例都真正有效的利用起来，通过一系列的演算进行概率排序，主动推送解决方案，大幅提高诊断分析定位效率。诊断结束后还对数据库进行更新，充实数据库，不断迭代升级，提高故障诊断的准确性。
32.3、本发明解决了特种越野车与民用车辆兼容性问题，开发了不同的api接口应用，特种车辆诊断数据存储只有内部存储api接口，所有操作痕迹数据存放于本地磁盘；民用车辆api接口对接后台服务器与企业远程诊断客户端，可进行远程数据回采与数据传输支持，两者之间在诊断数据传输与日志管理上，互相独立，同时保障了特种车辆的数据保密性要求以及民用车辆的远程诊断需求。
33.4、本发明诊断系统具备跨系统软件匹配校验功能，解决了目前行业内在执行软件刷写过程中出现的出现版本不匹配，功能缺失或者功能异常现象，保障刷写安全可靠。
34.5、本发明诊断系统与生产管理系统打通，通过整合车辆硬件配置清单、软件功能配置业务需求，实现强关联管理，自动生成配置任务管理组件，一键完成配置操作过程，配置作业完成后，自动打印生成配置操作完成清单，数据库存储随时追溯管理，并提供关联互斥配置检查功能，防止配置错误。
35.6、本发明诊断系统具有身份鉴权功能，通过在登录过程中由安全网关对诊断设备的身份进行验证，以及在进行高级诊断操作时对用户使用权限级别进行验证，保证了诊断设备使用者的合法性与权限级别对等性。
附图说明
36.图1为本发明具体实施方式中一种交互式诊断系统的结构示意图；
37.图2为本发明具体实施方式中一种交互式诊断系统的内部架构图；
38.图3为本发明具体实施方式中日志管理模块的工作流程图；
39.图4为本发明具体实施方式中下线诊断配置模块的工作流程图；
40.图5为本发明具体实施方式中一种交互式诊断方法的流程图。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
42.如图1所示，本发明提供一种交互式诊断系统，整体分为三大部分，终端包括诊断设备、数据转换盒，车端包括各电控单元、安全网关，云端包括诊断后台服务器、生产企业mes系统，所述诊断设备具有如下外部通信接口：wifi、蓝牙、以太网、5g、4g，诊断设备与数据转换盒vci之间通过蓝牙、wifi、以太网连接，诊断设备与诊断后台服务器通过4g、5g链路连接。数据转换盒vci与安全网关通讯连接，安全网关通过can总线连接各电控单元。所述交互式诊断系统的内部架构图如图2所示。
43.所述诊断设备包括数据采集模块、数据分析模块、逻辑推理模块、人机交互模块、日志管理模块、软件校验匹配模块、下线诊断配置模块。
44.所述数据采集模块，用于通过安全网关与车辆电控单元进行数据交互，收集车辆各电控单元所记录的故障信息，发送至所述数据分析模块。
45.所述数据分析模块，用于根据故障信息检索故障诊断数据库中同类车型的历史故障诊断记录，计算故障相似度概率，根据故障相似度概率高低对故障诊断记录进行排序，并依次推送至所述逻辑推理模块。
46.所述逻辑推理模块，用于对推送的故障诊断记录进行分析演进，直至确定实际故障原因，并发送至所述人机交互模块。
47.所述人机交互模块，用于接收用户输入信息，包括登录信息和查询信息，以及显示故障诊断结果。
48.所述日志管理模块，用于记载故障诊断记录，生成诊断日志，按特种车辆和民用车辆分类进行存储管理，更新故障诊断数据库。
49.日志管理模块分为特种车辆日志存储单元和民用车辆日志存储单元，二者相互独立。此举是为了兼容两种体系特点，特种车辆为企业上门维保服务体系，出于保密性要求，需严格执行本地化存储要求；民用车辆为车辆进站维保服务体系为主，为提升维保效率同时降低售后维保运营成本，广泛采用远程诊断技术支持等场景。如图3所示，特种车辆日志存储单元预留本地usb数据采集口，本地usb接口采用白名单验证方式进行鉴权，方便对诊断数据进行本地化转移、集中分析处理。对于民用车型，远程诊断需求、大数据诊断分析积累需求要求时效高，因此民用车辆日志存储单元与诊断后台服务器通讯连接，利用诊断后台服务器进行大数据抓取分析，通过云同步模块实现数据的快速同步。
50.所述软件校验匹配模块，用于对汽车关联系统电控单元的软件版本进行校验匹配。
51.汽车仪表系统与其他各系统间通常存在非常广泛的关联关系，在状态显示、报警灯指示、功能切换等应用上均有广泛的软件、通信信号关联。
52.现实车型开发过程中、甚至车型投放市场后，经常会出现软件适配原因产生的功能性故障，关联系统的软件匹配关系是十分重要的，由于软件管理的繁琐性，经常出现错刷软件版本而引发新的功能性故障。
53.软件校验匹配模块的作用是通过梳理各系统的关联关系，保障刷写软件升级的正确性。
54.以如下分系统为例：
55.bcm：车身系统控制器；ic：仪表；ivi：智能信息多媒体系统；tpms：胎压监测系统；
56.各分系统之间的软件版本存在三种规则：
57.一种是完全相互匹配，一种是不匹配存在互斥关系，一种是高版本兼容低版本，可通用。
58.基于上述三种关系，建立如下映射表：
59.序号/控制器名bcmictpmsivi同期软件版本1v1.1_bcmv1.2_icv1.2_tpmsv1.3_ivi同期软件版本2v1.2_bcmv1.3_icv1.3_tpmsv1.4_ivi同期软件版本3//v1.4_tpmsv1.5_ivi
60.定义同期版本特征编码tqbb，在针对以上控制器中的任意一个控制器进行软件升级时，进行校验其同期版本特征编码。
61.例如，通过读取该阶段bcm的同期版本编码为tqbb＝1；
62.进行刷写ivi，选择ivi的版本为v1.3_ivi；
63.例如，通过读取该阶段bcm的同期版本编码为tqbb＝2；
64.进行刷写ivi，选择ivi的版本为v1.4_ivi；
65.例如，如果读取tpms的软件版本为同期软件版本3，则再进行ivi刷写时，提醒其刷写版本采用v1.5_ivi，该版本为详细兼容版本，若刷写出现故障，可退回同期软件版本2进行降维刷写。
66.当进行软件升级的诊断操作时，诊断系统通过在安全网关端进行应用数据包特征码校验，保证应用软件数据包的完整性与正确性。
67.所述下线诊断配置模块与生产企业mes系统通讯连接，用于对配置内容与车型进行关联管理，根据关联车型的下线配置需求写入配置信息。下线诊断配置模块根据生产下线配置、监测要求，制定诊断下线工作任务清单，进行配置内容与车型配置自动绑定，一键写入并回读验证，杜绝人为逐项点击操作带来的错误。
68.如图4所示，下线诊断配置流程为：生产企业mes系统分配日生产车型vin码信息，分配车型信息关联数据库，分配车型下线配置业务操作需求数据库，将车型vin码提供给下线诊断配置模块；下线诊断配置模块读取车型信息二维码，检索关联车型配置信息，生成车型配置业务需求，写入配置信息，将配置信息回传给生产企业mes系统进行校验，并生成下线诊断配置工作日志。
69.车型配置差异实例表如下：
70.软件配置配置1#配置2#配置3#配置4#配置5#配置6#油箱配置主+副仅主油箱仅主油箱仅主油箱主+副主+副制动系统配置absabsabsescabsabs360环视无无有有有无fwcu无无有有有无夜视系统无无有有有无是否带发电系统无无无无有有车门配置单排单排单排单排单排单排燃油加热有无无无无无
71.对应的下线诊断配置操作需求映射表如下：
[0072][0073][0074]
如图5所示，本发明还提供一种应用上述交互式诊断系统进行故障诊断的交互式诊断方法，包括以下步骤：
[0075]
1、建立诊断设备与车辆安全网关之间的通讯连接，登录诊断系统。
[0076]
诊断设备通过数据转换盒与车辆安全网关建立通讯连接，用户通过人机交互模块输入登录信息，诊断设备向安全网关发送携带身份信息的登录请求，安全网关对诊断设备的身份信息进行验证，验证成功后则成功登录进入诊断系统，否则拒绝登录。通过安全网关对诊断设备的身份验证过程，保证了诊断系统使用者的合法性。
[0077]
为保证诊断系统使用者权限等级的对等性，诊断系统对用户权限进行了分级管理，用户登录进入诊断系统后，对诊断级别进行选择。当用户需进行普通诊断时，选择常规诊断，即可直接进行诊断操作；当用户需要进行动作测试、软件升级等高级别诊断操作时，选择高级诊断，安全网关将对用户使用权限级别进行验证，只有当用户具有高级诊断操作的权限时才能进行高级诊断操作。
[0078]
2、数据采集模块通过安全网关收集车辆各电控单元记录的故障信息，发送至数据分析模块。
[0079]
每一次诊断操作都会进行故障代码dtc全车系统扫描，采集车辆各电控单元自身所记录的故障信息。例如，
[0080]
1)对编码为a1的车辆进行诊断操作时，全车故障信息读取扫描结果如下：
[0081]
dtc列表：p1xxx87、p1xxx35、p1xxx34、p1xxx11等；
[0082]
2)对编码为a2的车辆进行诊断操作时，全车故障信息读取扫描结果如下：
[0083]
dtc列表：p1xxx87、p1xxx35、p1xxx34、p1xxx14等；
[0084]
3)对编码为a3的车辆进行诊断操作时，全车故障信息读取扫描结果如下：
[0085]
dtc列表：p1xxx87、p1xxx35、p1xxx34、p1xxx14等；
[0086]
‑‑‑‑‑‑‑
数据积累；
[0087]
相似度列表重合度/dtc列表较大数目值
[0088]
3、数据分析模块根据故障信息检索故障诊断数据库中同类车型的历史故障诊断记录，计算故障相似度概率，根据故障相似度概率高低对故障诊断记录进行排序。
[0089]
故障诊断数据库中存储有历史诊断过程的故障诊断记录，包括故障原因和解决方案等，根据同车型故障信息、同控制器故障信息、同车型多次出现等类别进行了整理归类。
[0090]
每次诊断过程结束后对故障诊断数据库中的故障原因进行关联加权，若实际故障原因与某dtc描述匹配度很高，则将其定义为要因dtc，若dtc与实际故障原因有偏差，则该dtc为一般关联dtc，要因dtc取加权系数为k1，一般关联dtc取加权系数k2。
[0091]
dtc关联度∮＝要因dtc*k1+关联dtc*k2
[0092]
对故障发生频次、发生的首次里程时间进行统计补偿测算，针对故障发生频次高的，概率系数加权k1。
[0093]
根据以下公式分别计算各故障要因的概率：
[0094]
故障要因概率＝车型特征+控制器特征+要因dtc*k1+关联dtc*k2+发生里程规律特征+发生频次特征
[0095]
数据分析模块根据全车故障代码dtc读取扫描结果和故障现象关键词(某某系统失效或故障灯点亮)，检索故障诊断数据库中同类车型的历史故障诊断记录，也包括车辆自身的历史诊断记录，并采用以下公式计算故障相似度概率：
[0096]
相似度概率＝车型相似度+控制器相似度+要因dtc相似度+关联dtc相似度+里程相似度。
[0097]
4、数据分析模块将排序中故障相似度概率最高的故障诊断记录发送至逻辑推理模块，并将其从排序中剔除。
[0098]
5、逻辑推理模块对推送的历史故障诊断记录进行分析演进，判断推送的故障原因是否为实际故障原因，若是，则将故障原因和解决方案发送至人机交互模块，由人机交互模
块进行显示，若否，则返回上一步。
[0099]
数据分析模块与逻辑推理模块进行信息交互，数据分析模块根据故障相似度概率的高低主动向逻辑推理模块推送历史故障诊断记录，即先推送故障相似度概率最高的历史故障诊断记录，包括故障原因和解决方案，逻辑推理模块接收相似度概率最高的历史故障诊断记录并实施解决方案，如故障消除则确定推送的故障原因为实际故障原因，否则向数据分析模块反馈非此故障原因，数据分析模块则推送相似度概率次之的历史故障诊断记录，依此类推，直至确定实际故障原因。
[0100]
当确定实际故障原因后，逻辑推理模块将故障原因和解决方案发送至人机交互模块，由人机交互模块进行显示。
[0101]
6、日志管理模块记载本次故障诊断记录，生成诊断日志，并按特种车辆和民用车辆分类进行存储管理，更新故障诊断数据库。
[0102]
为了兼容特种车辆与民用车辆的数据安全性要求与实际特征，使用者在进行车型选择时，已经将特种车辆与民用车辆分开，在进行特种车辆诊断时，例如车型代号j-001，进入j用车型诊断操作，诊断日志将通过该车型诊断软件apk关联内部数据库存储区接口，所有诊断数据传输存储于本地eprom中，遵循先进先出原则，存储空间超过上限后，对最早历史数据进行擦除覆盖。对于民用车型m-001、002、003等，采用独立的apk接入通道，所有诊断操作的诊断日志将通过该车型apk关联内部数据库存储区接口，存储于本地另一个eprom中，从根本上与j用车型进行物理数据隔离。
[0103]
日志管理模块将本次故障诊断记录同步到故障诊断数据库，并根据最终诊断结果进行反向验证，即根据推送的历史故障诊断记录与实际故障原因的匹配程度对推送的历史故障诊断记录进行修正。若与相似度概率1推送的故障诊断记录匹配，则相似度概率1推送的故障诊断记录进行正向补偿修正％δt；若相似度概率1推送的故障诊断记录与实际故障原因有一定关联但关联性不强，取反向削减概率修正-％δt；若相似度概率1推送的故障诊断记录与实际故障原因几乎无任何关联，取反向削减概率修正-％2δt。
[0104]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上所述的交互式诊断方法的全部或部分步骤，所述计算机可读存储介质包括u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)等各种能够携带计算机程序代码的介质。
[0105]
实施例一
[0106]
应用本发明交互式诊断方法对如下故障进行诊断：
[0107]
故障现象：仪表显示车速信号为空置值，abs系统故障报警灯未点亮。
[0108]
诊断系统自动检索车辆各电控单元自身所记录的故障信息，仅存在仪表记录有abs信号丢失故障，abs、网关无故障信息记录。
[0109]
针对上述信息，系统自动反馈如下信息：整车can总线网络架构拓扑图、abs控制器信号列表及各信号流向图。
[0110]
用户输入故障现象关键词：仪表无车速值显示、abs故障报警灯未点亮；其他信息显示正常。选择故障现象发生特征：长期使用后发生，偶发，连续阴雨天。
[0111]
系统分析仪表车速来至abs的车速报文，车速报文经车身网段网关转发至仪表，仪
表进行解析，若无显示，则按照连接abs总线线束、网关线束、abs控制器、仪表、网关控制器进行优先排序。
[0112]
通过逐步推演确定故障原因：abs报警灯未点亮，初步排除abs控制器自身问题；点击数据流查询，abs车速数据流正常；虚拟动作测试仪表车速表，仪表转速表正常反馈；故障复现，点击车身can总线数据监测，发现缺少车速报文；判定为网关至仪表端线束连接问题，经排查，网关can总线连接处接头根本线束有裂开并伴有明显水渍。
[0113]
修复线束后，故障立即消失。
[0114]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。