原创 车联网对汽车CAN总线网络数据采集测试与验证

随着物联网信息产业的发展，各项关键技术的突破，基于多网融合的智能网联汽车开始进入人们的生活，车与人，车与车，车与智能终端，车与基础设施，通过云服务、4G或5G网络通信、大数据交换互联在一起。车联网技术极大的提高了人们的驾乘体验，引发了生活方式的变革，是未来汽车的发展方向。

目前随着越来越多的电子控制设备和电子控制单元（ECU）应用到汽车当中，各个电子设备及控制器在汽车运行过程中需要相互配合，电子设备模块之间交流被架构成复杂的通信网络，有的用CAN总线，有的用以太网。车载网络规模的增大、车用电子设备数量增多，汽车上软件运行的种类和数量也随之加大，网络信息安全问题随之而来。

车联网需要获取汽车内外通信通路中的数据，向CAN总线访问和采集报文，从而完善车载大数据系统，针对汽车进行全生命周期管理和总线数据研究。这些潜在的数据不是可以通过复制、粘贴就能实现，需要通过检测、转译、运算、验证等技术，采集车载 CAN总线信息在车联网应用领域具有十分重要的意义。

目前智能网联汽车中采用的车载CAN网络数据，平台需要对其存在的可重放、可采集、可分析、可存储，不少领域都想要做成汽车或者移动源的黑匣子，必须要进入汽车CAN总线实现实时的数据报文采集，进行深入的分析和解剖，分析车载 CAN 总线数据在未来无人驾驶、自动驾驶、智能驾驶、管理及研究意义，委托第三方公司，比如中汽中心、速锐得等机构，针对车载 CAN 总线进行数据采集，采集CAN总线报文信息，以达到数据采集和远程管控的目的。

其实例演示如下：

数据项：尿素液位

对于数据场内的第一位数9B（十六进制），查CANTEST DBC表格可知，其代表的为尿素液位信号，由DBC文件可以其最终的转化关系为：

●9B（十六进制）=155（十进制）

●尿素液位=（155*0.4%）+0=62 %

数据项：尿素温度

对于数据场内的第二位数据41（十六进制），查DBC可知，其代表的为尿素温度信号，其转化关系关系为：

●41（十六进制）=65（十进制）

●尿素温度=（65*1）+（-40）=25℃

数据项：尿素液位高度

对于数据场内的第三位和第四位，查DBC可知其代表为尿素液位高度信息，其最终的转化关系为：

●第三位80（低8位）与第四位07（高8位）数据组合为0780(十六进制)=1920（十进制）

●尿素液位高度=（1920*0.1）+0=192mm

数据项：尿素浓度

对于数据场内的第一位数80（十六进制），查DBC表格可知，其代表的为尿素浓度信号，其转化关系为：

●80（十六进制）=128（十进制）

●尿素浓度=（128*0.25%）+0=32 %

类似常用的车速、转速、水温、电压、剩余油量、车架号、转向信息、刹车、油门、手刹状态、灯光、档位、雨刮、座椅、排气阀门、水泵，动力电池等等都可以通过CAN协议、LIN协议、BSD协议进行数据采集和转化，不分汽油车、柴油车、新能源车型。

目前，通过多年的积累，已经取得的成果：

1）在研究分析车载 CAN 网络通信协议的基础上，利用 CAN 网络报文及品牌规律设计有效的采集方法。速锐得利用正向、逆向技术分析 CAN 报文数据包，破解车载CAN报文指令信息，以达到控制汽车的目的。车载 CAN 网络不同于传统的计算机网络，其数据包没有计算机网络IP数据包那样的源地址和目的地址。需要根据 CAN 报文数据包结构的特点，提出了运算检测模型框架，分别从报文标识位ID和报文数据字位进行检测与适配，能够较为全面的检测针对车载CAN 网络的数据采集。

2）针对CAN报文标识位 ID，提出了基于特征和信息检测系统。通过检测 CAN 总线中不同报文ID的概率分布，例如高速CAN和低速CAN上的ID排位及变化，计算车载CAN总线的信息位置及速率适配，采集精准的CAN总线的数据信息。

同时将正常总线中的 CAN ID 列为白名单独立分析，识别总线中变化出现的CAN ID的特征。实车测试及仿真实验结果显示，基于汽车CAN总线和特征结合的适配检测策略能有效的检测和验证CAN总线数据、大量发动机数据高于车身及低频控制单元数据。

3）针对车载总线CAN报文数据位，提出了基于支持偏移量及转换运算检测系统。根据数据位的特点，将车载总线报文数据位划分的8个特征，结合支持偏移量及转换运算检测系统的检测方法，将正常数据报文与变化数据报文区分开来。

实车及仿真实验结果显示，基于支持偏移量及转换运算的检测系统对总线报文数据的精准获取有很好的检测适配效果。

车联网作为新兴研究领域，在车载CAN总线数据挖掘、功能适配、异常报警、资产管理等方面做了一些初步探索，其数据成果为车载CAN总线在大数据应用的进一步深入研究和应用提供了重要的数据基础。