◆文/廣東 王光林

隨著時代的進步，人們的生活將逐步進入萬物互聯(lián)時代，伴隨人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、信息通信等技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展，國家發(fā)改委在2018年初公布《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》(征求意見稿)，明確2020年中低級別智能汽車達到規(guī)?；a(chǎn)，中高級別智能汽車實現(xiàn)市場化應(yīng)用。2017年大專職業(yè)院校開設(shè)《汽車智能技術(shù)專業(yè)》，2018年中職與技工院校開設(shè)《智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用技術(shù)專業(yè)》，2019年人力資源和社會保障部、中國機械聯(lián)合會聯(lián)合主辦全國新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)技能大賽(新能源汽車智能化技術(shù)是賽項之一)，旨在輻射、引領(lǐng)新興產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)。本文將扼要闡述2019年中國技能大賽全國新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)技能大賽，新能源汽車智能化技術(shù)賽項所涉及的智能網(wǎng)聯(lián)汽車的結(jié)構(gòu)、工作原理及無法行駛的故障診斷與分析，為已開設(shè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的職業(yè)院校提供教學參考。

一、故障現(xiàn)象

智能網(wǎng)聯(lián)汽車裝配好之后，接合電源總開關(guān)，啟動自動駕駛功能，智能網(wǎng)聯(lián)汽車無法行駛。

二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車結(jié)構(gòu)與工作原理

在診斷與分析智能網(wǎng)聯(lián)汽車無法行駛的故障之前，先闡述智能網(wǎng)聯(lián)汽車的結(jié)構(gòu)與工作原理，為分析故障產(chǎn)生的原因、故障診斷方法與過程提供充分的理論依據(jù)。

1.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的結(jié)構(gòu)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(圖1)主要由線控底盤和上裝臺架兩大部分組成(圖2)。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車線控底盤包括線控驅(qū)動/轉(zhuǎn)向/制動控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、CAN網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、三電核心部件(電池、電機、電控ECU)、對外供電(3組12V輸出DC/DC穩(wěn)壓器)和急停裝置(軟急停與硬急停等零部件)，如圖3所示。

上裝臺架部分由感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和操作平臺構(gòu)成。感知系統(tǒng)包括：激光雷達、毫米波雷達、攝像頭、GPS/慣導(dǎo)(組合導(dǎo)航系統(tǒng))。決策系統(tǒng)包括：自動駕駛處理器(AGX處理器)、交換機、CAN卡、4G路由器、HUB拓展塢等(圖4)。其中執(zhí)行系統(tǒng)包括線控轉(zhuǎn)向、驅(qū)動、制動等，設(shè)備安裝在線控底盤上。

圖1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車臺架圖

圖2 線控底盤和上裝臺架

圖3 線控底盤配置圖

圖4 上裝部分配置圖

在自動駕駛系統(tǒng)中，GPS/慣導(dǎo)(含組合導(dǎo)航處理器、4G天線、GNSS天線)是利用慣導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)合差分GPS定位系統(tǒng)，實現(xiàn)厘米級定位和航向解算的 ，為車輛提供位置和航向信息。該系統(tǒng)是自動駕駛功能最基本的傳感器。自動駕駛的主要工作是按照事先規(guī)劃的路線，根據(jù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)反饋的位置信息循線行駛。毫米波雷達可以探測車輛前方障礙物，激光雷達可以探測車輛四周障礙物，二者信息結(jié)合后車輛可實現(xiàn)對于行駛路線上障礙物的感知，從而進行停車或者變道繞行等決策。工控機(控制板或控制器)主要完成高層協(xié)議與車底盤控制協(xié)議之間的互相轉(zhuǎn)換，以及控制報警燈在出現(xiàn)故障時發(fā)出提示，同時受遠程急停。遠程急停遙控器急停實施后控制器將控制底盤迅速剎停，不再響應(yīng)高層協(xié)議消息，遠程急停遙控器急停解除后，車輛可以繼續(xù)受高層協(xié)議控制。AGX(自動駕駛處理器)是接收激光雷達和毫米波雷達的數(shù)據(jù)，同時也可以接受連接到路由器熱點的其他終端的遠程桌面控制請求，組合導(dǎo)航定位模塊通過普通USB接口連接到AGX，起到數(shù)據(jù)儲存及處理的作用。4G路由器支持網(wǎng)線和4G網(wǎng)卡，實現(xiàn)車載供網(wǎng)。HUB拓展塢通過接口和插槽，可以連接多種外部設(shè)備。交換機是提供網(wǎng)絡(luò)通訊的網(wǎng)關(guān)。攝像頭借助圖像校正和拼接技術(shù)，提供車輛四周的全景視圖，輔助車輛駕駛。

2.智能網(wǎng)聯(lián)汽車的工作原理

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是指搭載先進的車載傳感器、控制器和執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使車輛具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能化決策與控制功能，能綜合實現(xiàn)安全、節(jié)能、環(huán)保及舒適行駛的新一代智能汽車，整車設(shè)備連接邏輯如圖5所示。

圖5 整車設(shè)備連接邏輯圖

組合導(dǎo)航系統(tǒng)GNSS天線接收GPS定位與定向信號，結(jié)合AGX處理器設(shè)定的行走路線，實現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車AGX處理器傳輸信號給線控底盤控制板，控制行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等自動行駛。在自動行駛過程中，AGX處理器接收激光雷達信號、攝像頭信號等識別行駛路線中的障礙物、行人等，然后傳輸給線控底盤控制板實現(xiàn)制動、避讓并報警。毫米波雷達成像信號傳送給線控底盤控制板，控制車輛遇到障礙物或行人時實現(xiàn)制動并報警等。

三、故障診斷分析

結(jié)合線路圖及工作原理，分析智能網(wǎng)聯(lián)汽車無法自動行駛的故障原因有：

①電源故障，部件未得到供電，導(dǎo)致無法行駛；

②毫米波雷達故障，導(dǎo)致車輛無法自動行駛，啟動自動行駛后報警燈亮起；

③激光雷達故障，導(dǎo)致車輛無法自動行駛，啟動自動行駛后報警燈亮起；

④組合導(dǎo)航系統(tǒng)故障，導(dǎo)致車輛無法自動行駛。

圖7 部件電源指示燈

1.電源故障

打開遙控器開關(guān)，左側(cè)正面控制模式切換開關(guān)撥到“0”檔位，右側(cè)側(cè)面開關(guān)撥向背面檔位解除急停，進入自動駕駛模式。打開電源總開關(guān)及8只傳感器開關(guān)，如果燈變綠色(圖6、圖7)，即為電源正常。否則需要根據(jù)電源電路圖(圖8)測量部件電源線路正負極電壓是否為12V，測量電路前要不帶電，要斷開電源線路。

圖8 電源線路

2.毫米波雷達故障

啟動自動駕駛軟件，主頁面實時狀態(tài)顯示毫米波雷達數(shù)據(jù)錯誤，車輛無法自動駕駛，啟動自動駕駛后報警燈亮起(圖9)。

圖9 毫米波雷達故障顯示

為此，需要檢查毫米波雷達本身是否損壞(包括外觀、針腳、安裝方向)等，檢查毫米波雷達線束，包括兩根電源分支線是否斷路、短路；兩根CAN線是否斷路、短接、電阻異常等。測量電源線路電壓為DC12V，兩條CAN線電阻為60Ω,即斷開DB26端毫米波雷達CAN線插頭，實際測量兩條CAN線電阻為0，表明短路，造成無法自動行駛，排除故障后，測量兩條CAN線電阻為60Ω，正常自動行駛(參考圖10整車信號線路)。

圖10 整車信號線路

3.激光雷達故障

啟動自動駕駛軟件，主頁面實時狀態(tài)顯示激光雷達數(shù)據(jù)錯誤，車輛無法自動駕駛，啟動自動駕駛后報警燈亮起(圖9)。

為此，需要檢查激光雷達轉(zhuǎn)換器與激光雷達本身是否損壞(包括外觀、安裝方向)等，檢查激光雷達轉(zhuǎn)換器線束，包括兩根電源分支線是否斷路、短路，激光雷達至激光雷達轉(zhuǎn)換器、激光雷達轉(zhuǎn)換器至AGX(處理器)線束是否正常等。觀察激光雷達轉(zhuǎn)換器電源燈(紅色)是否亮起，如果亮起即為正常(圖11)。打開AGX后，運行自動駕駛程序，觀察激光傳感器電動機應(yīng)該轉(zhuǎn)動掃描，切換至RUN頁面，觀察十字星交點附近是否有點云出現(xiàn)(圖12)，點云數(shù)據(jù)形成的輪廓與車輛周邊真實環(huán)境相符，用手在激光雷達正前方遮擋，點云數(shù)據(jù)形成的輪廓正前方有顯示，即為數(shù)據(jù)及安裝方向正常；否則更換電源線、激光雷達、調(diào)整激光雷達安裝方向。

圖12 激光雷達運行界面

4.組合導(dǎo)航系統(tǒng)故障

啟動自動駕駛軟件，車輛無法自動駕駛，啟動自動駕駛后報警燈亮起。觀察慣導(dǎo)4個燈的狀態(tài)，最后2個燈常亮代表組合慣導(dǎo)和位置解碼已正常工作，如橙色燈閃爍表示位置解算尚未完成。保持車輛靜止，等待橙色燈常亮，表示位置解算完成；綠燈閃爍表示組合導(dǎo)航初始化尚未完成，可以手動操作車輛移動一段距離，最好在衛(wèi)星信號良好的地段行駛一段距離后，綠燈常亮表示組合導(dǎo)航工作正常。第一個燈為紅色常亮的電源燈，第二個燈為藍色衛(wèi)星燈，每隔5s閃爍1次表示正在搜星，如沒搜到星，最好在衛(wèi)星信號良好的地段行駛一段距離，搜到衛(wèi)星之后每隔 5s閃爍N次，表示搜到N顆衛(wèi)星(圖13)。如不正常，需檢查信號線或更換貫導(dǎo)系統(tǒng)。

圖13 組合導(dǎo)航處理器

四、總結(jié)

在診斷車輛故障時，應(yīng)對車輛及其零部件的結(jié)構(gòu)及工作原理充分理解，才能有邏輯地分析問題，使用正確的方法診斷與排除智能網(wǎng)聯(lián)汽車的故障。