Popis dílčího výsledku projektu TA04020797 – Software pro vozidlovou jednotku

Výsledek

Cílem dílčího výsledku TA04020797-2015V003 bylo vytvořit software pro vozidlovou jednotku Sherlog Trace za účelem vyčítání dat ze sběrnice CAN pro jejich následnou analýzu a zpracování. V rámci tohoto výsledku byl vytvořen a do vybraných vozidlových jednotek aplikován SW umožňující čtení dat o stavu motoru a dalších parametrech vozidla, které jsou využita pro výpočet emisí.

Použití a instalace

Software slouží k pasivnímu vyčtení vybraných údajů o vozidle a stavu motorových veličin a vytvoření speciální emisní zprávy (tzv. emisního bodu) a jejímu online přenosu přes GPRS na server pro následné využití pro tvorbu emisního procesoru. Data z vozidlových jednotek jsou využita pro tvorbu dopravně-emisního modelu, který je jedním z několika vstupů do celkového emisního procesoru.

Software je určen pro jednotky SHERLOG Trace s označením 814v2 a 816 s instalovaným napojením na vozidlovou sběrnici CAN u klientů služby fleet managementu. SW je do jednotek nahráván dálkově přes GPRS. Po upgrade jednotky se SW automaticky aktivuje a začne během jízdy vozidla vyčítat vybrané údaje. Software využívá přenosu dat na server pomocí proprietárního komunikačního protokolu.

Data přijímaná z vozidlových sběrnic nevyužívají jednotné komunikační schéma. SW pro vozidlovou jednotku proto využívá SW knihovny poplatné vždy danému výrobci vozidla nebo dokonce modelu či druhu motoru. V některých případech se liší i způsob zapojení jednotky do elektroinstalace vozidla. Vzhledem k výše uvedenému se provádí vyčítání dat především pro následující vozidlové sběrnice:

· Sběrnice vozidel koncernu VW – Škoda, VW, Audi, Seat

· Nákladní vozidla běžně používají na svých datových sběrnicích standard označovaný jako FMS (http://www.fms-standard.com/). Výhodou je sjednocení datových struktur pro většinu nákladních vozidel. Nevýhodou je omezené množství údajů dané standardem, které lze z nákladních vozidel získat.

Popis vozidlové jednotky

Software pro vyčítání parametrů motoru a dalších údajů shromažďuje data z různých z více systémů, a vyžaduje proto určité HW komponenty. SW je určen pro vozidlové jednotky s následujícím uspořádáním:

Obrázek 1 – Blokové schéma jednotky SHERLOG Trace

Popis a účel jednotlivých bloků:

· Napájecí zdroj – jedná se o napojení na běžnou elektroinstalaci vozidla (8-30 V), jednotka je napájena s autobaterie

· Power management – je nutný k optimalizaci spotřeby vozidlové jednotky především když vozidlo stojí; v tom případě jednotka přechází do režimu spánku s nízkou spotřebou, aby co nejméně vybíjela autobaterii

· GPS – jedná se o samostatný modul s připojenou anténou pro příjem signálu z družic GPS (případně jiných GNSS systémů jako GLONASS / EGNOS); GPS modul provádí výpočet polohy vozidla včetně její důvěryhodnosti

· GSM + SIM – jedná se samostatný modul s připojenou anténou; tento modul obstarává připojení do mobilní sítě a řízení přenosu dat

· Modul CAN – slouží k připojení jednotky na vozidlovou sběrnici CAN nebo FMS a přenosu dat ze sběrnice do jednotky; jednotku je nutné konfigurovat dle připojené sběrnice (provádí se dálkově přes GSM síť)

· I/O – jedná se o modul připojení k externím periferiím, především k připojení drátu zapalování, podle něhož se detekuje nastartování vozidla

· Paměť EEPROM + FLASH – slouží k uložení dat vyčtených z vozidlové sběrnice, načtených poloh a diagnostických údajů před odesláním na server pomocí GPRS; načtená data se na jednotce ukládají do vyčerpání paměti a poté se přepisují principem kruhového bufferu

· 3D akcelerometr – slouží k detekci pohybu vozidla; při pohybu se jednotka probouzí z režimu nízké spotřeby

· Mikroprocesor + RAM – provádí zpracování dat a přípravu dat k odeslání přes GPRS, řídí kompletní chování jednotky

Vozidlová jednotka se aktivuje z režimu spánku do režimu aktivního vyčítání dat při detekci jízdy vozidla (na základě pohybu, zvýšeného napětí nebo zapnutí klíčku). Jednotka poté provádí připojení přes GPRS, načtení aktuální polohy a základní diagnostický test. Po provedení diagnostického testu se začnou periodicky shromažďovat vstupní data. První data jsou získány cca. 20 sekund po nastartování motoru.

Vstupní data

Zdrojová data pro generování dat jsou sbírána z flotily zákazníků spol. Sherlog Trace – aktivních vozidlových jednotek služby Car Control nebo STO, zasílající během svých jízd emisní body.

SW shromažďuje periodicky následující data:

· Požadované údaje z vozidlové sběrnice jsou uvedené v Tabulka 1. Všechny požadované údaje se však nepodařilo nalézt (viz Tabulka 1). Údaje jsou vyčteny každých 20 sekund při nenulových otáčkách motoru, četnost vyčtení údajů lze měnit parametrem (lim. perioda je 10 sekund), údaje jsou obecně průměrovány na nastavenou periodu

· Polohu jednotky je získávána systémem GPS – poloha odpovídá času konci periody (např. pro data 12:00:30-12:01:00 bude přiřazena poloha vygenerovaná v čase 12:01:00).

· Čas jednotky ze systému GPS – čas je uváděn k okamžiku konci periody. V případě ztráty GPS polohy jednotka využívá čas mikroprocesoru, který je s časem GPS průběžně synchronizován

Tabulka 1 – Data z vozidlové sběrnice CAN

Požadovaná data:	Nalezená data pro vozidla VW:	Nalezená data pro FMS (nákl. voz.):	Poznámka:
Aktuální spotřeba (total fuel used= COUNT)	ANO	ANO	Jako čítač paliva
Aktuální zátěž motoru (calculated load value = CLV)	ANO	ANO	-
Teplota chladící kapaliny (engine coolant temperature = ETC)	ANO	ANO	-
Otáčky motoru (engine speed = RPM)	ANO	ANO	-
Rychlost vozidla (wheel based speed = SPEED)	ANO	ANO	-
Teplota okolního vzduchu (ambient air temperature = AAT)	ANO	ANO	-
Teplota nasávaného vzduchu (intake air temperature = IAT)	ANO	NE	-
Teplota katalyzátoru (catalyst temperature = CATS1 + CATS2)	NE	NE	-
Aktuální spotřeba (=FUEL)	ANO	ANO	průměr l/100km
Točivý moment (Actual Engine – Percent Torque = TOR)	NE	ANO
Množství AdBlue (Aftertreatment diesel exhaust fluid tank level = DEF)	NE	ANO	pro os. voz. se nepoužívá
EGR (commanded EGR = EGR)	NE	NE	-
Poloha pedálu plynu (accelator pedal position = APP)	ANO	ANO	-
Poloha škrtící klapky (absolute throttle position = ATP)	ANO	ANO	-
Zařazený rychlostní stupeň (current gear = GEAR)	ANO	ANO	-
Množství nasávaného vzduchu (air flow rate=AFR)	NE	NE	-
Ekvivalentní poměr lambda (equivalence Ratio lambda=CER)	NE	NE	-
Mlhová světla přední	ANO	NE	-
Klimatizace	ANO	NE	-
Stěrače	ANO	NE	-
Filtr pevných částic	ANO	NE	pro nákl. voz. se nepoužívá

Vzhledem k různé podpoře dat od různých výrobců a modelů nelze zaručit, že jednotka získá vždy úplnou množinu požadovaných dat.

Data ze sběrnice nákladních vozidel jsou vyčítána dle standardu FMS.

Data ze sběrnice osobních vozidel jsou vyčítána pasivně nasloucháním na sběrnici. Vyčtená data jsou inspirována do max. možné míry standardem OBD2, avšak některá data v tomto standardu jsou dostupná pouze dotazem na sběrnici (aktivním vyčtením), což pro vozidla používaná v uvedeném projektu není možné provést.

Výstupní data

Data určená k dalšímu vyhodnocení jsou odesílána na server, kde jsou uložena a podle čísla jednotky jsou k nim přiřazeny následující údaje:

· Anonymní identifikátor

· Kategorie vozidla

· Značka vozidla

· Model

· Rok výroby

· Použité palivo

· Objem válců

· Emise CO2

Emisní body doplněné o výše uvedené údaje jsou publikována na zabezpečené webové rozhraní (dále jen aktuální feed) pro využití dalšími partnery. Data jsou publikována ve formátu CSV. Oddělovač hodnot je středník.

Aktuální feed je vypočítáván nepřetržitě vždy každých 5 minut s počátkem výpočtu v půlnoci (tj. 00:00, 00:05, 00:10 atd.). Výpočet je prováděn z přijatých emisních bodů za období od předchozího výpočtu. Výpočet pro daný úsek je prováděn pouze v případě, že v aktuálním období je doručen alespoň jeden relevantní emisní bod. Aktuální soubor platný pro následujících 5 minut je k dispozici nejpozději do 5 minut po zahájení plánovaného výpočtu.

V aktuálním feedu jsou data uvedená v Tabulka 2 v uvedeném pořadí (některá data nejsou k dispozici, viz. Tabulka 1; v případě chybějících dat je místo prázdné):

Tabulka 2 – Výstupní data CSV

ID	Anonymizované ID vozidla
UTC	Datum a čas UTC
LAT	Zeměpisná šířka WGS84
LONG	Zeměpisná délka WGS84
SAT	Počet satelitů
PDOP	Hodnota PDOP
DIST	Čítač ujeté vzdálenosti
COUNT	Aktuální spotřeba jako čítač pulsů
CLV	Aktuální zátěž motoru
ECT	Teplota chladící kapaliny
RPM	Otáčky motoru
SPEED	Rychlost vozidla
AAT	Teplota okolního vzduchu
AIT	Teplota nasávaného vzduchu
CATS1	Teplota katalyzátoru na senzoru 1
CATS2	Teplota katalyzátoru na senzoru 2
FUEL	Aktuální spotřeba
TOR	Točivý moment (nákladní vozidla)
DEF	obsah AdBlue (nákladní vozidla)
EGR	EGR
APP	Poloha pedálu plynu
ATP	Poloha škrtící klapky
GEAR	Zařazený rychlostní stupeň
AFR	Množství nasávaného vzduchu
CER	Ekvivalentní poměr lambda
TYP	Kategorie vozidla
ZNAČKA	Značka vozidla
MODEL	Model vozidla
ROK	Rok výroby vozidla
PALIVO	Použité palivo
OBJEM	Objem válců
EMISE	Emise CO2
STATE1	Mlhové světla přední
STATE2	Klimatizace
STATE3	Stěrače (hodnota značí rychlost stírání)
STATE4	Filtr pevných částic

Licenční podmínky

Popisovaný SW je výhradním vlastnictvím spol. SECAR BOHEMIA, a.s.. SW bude využit u klientů využívající jednotky Sherlog Trace 814v2 a 816 jako součást standardní služby.