В начале 1990-х годов в США был принят ряд стандартов, которые обязывали производителей оснащать электронные блоки управления автомобилями (ЭБУ) системой за контролем параметров работы двигателя, имеющих прямое или косвенное отношение к составу выхлопа. Стандарты также предусмотрели протоколы считывания информации об отклонениях в экологических параметрах работы двигателя и другой диагностической информации из ЭБУ.

На автомобилях, продаваемых в Европе, диагностические системы стали активно внедряется с конца 2001 года, когда был принят европейский стандарт - EOBD.

В настоящее время практически все автомобили производства ведущих мировых компаний оснащены системами самодиагностики.
В автомобильной промышленности действуют как международные стандарты (ISO), так и стандарты отдельных стран (SAE, BSI, Росстандарт и другие).

Исторически сложилось так, что большинство автомобильных стандартов было принято в США. В 1905 году было основано SAE (Society of Automobile Engineers), членами которого стали ведущие автопроизводители США. Общество быстро росло, и в настоящее время SAE насчитывает более 121000 специалистов, из разных стран мира, которые разрабатывают новые стандарты для автомобильной и авиакосмической промышленности .
Международная Организация по Стандартизации (ISO) объединяет национальные организации по стандартизации. Членами ИСО в настоящее время являются более 90 стран. Ростехрегулирование (Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии) участвует в работе ИСО в качестве национальной организации по стандартизации Российской Федерации.

В зависимости от того, где и когда был произведен автомобиль, его системы самодиагностики подчиняются тем или иным стандартам.
В качестве основных стандартов автомобильной диагностики, можно отметить следующие [1]:

• SAE-J1930 1930/ISO15031 Terms, Definitions, Abbreviations Abbreviations and and Acronyms;
• SAE-J1939 Recommended Practice for a Serial Control Control & Communications Vehicle Network (J1587/J1708);
• SAE-J1962/ISO 15031 Connector Diagnostic Connector;
• SAE-J1978/ISO 15031 Standard definition of an scan tool;
• SAE-J1979/ISO 15031 Standard definition of diagnostic test Standard definition of diagnostic test modes modes;
• SAE-J2008 Recommended Organization of Vehicle Service Information;
• SAE-J2012/ ISO 15031 - 6 DTC Definitions;
• SAE-J2190 Standard definition of diagnostic Test Modes;
• J2284/ 2284/ISO ISO15765 Controller Area Network, Dual wire.

На заре автомобилестроения, каждый производитель использовал свои собственные протоколы обмена данными между различными блоками и диагностическими тестерами. Сегодня описания формата данных, временные характеристики, последовательности сигналов, адреса, формулы пересчета и другие аналогичные величины описываются общепринятыми протоколами [2]:

• ISO 9141-2 Keywords 08 08 08;
• ISO 9141-2 Keywords 94 94 94;
• ISO 14230-4 KWP Slow Unit;
• ISO 14230-4 KWP Fast Unit;
• SAE J1850 PWM (Pulse Width Modulation);
• SAE J1850 VPWM (Variable Pulse Width Modulation);
• ISO 15765/J2284 CAN 11 Bit ID, 250K и 500K Speed 500K Speed;
• ISO 15765/J2284 CAN 29 Bit ID, 250K и 500K Speed 500K Speed;

Для считывания информации с ЭБУ автомобиля используются различные интерфейсы. Наиболее популярным из них остается интерфейс CAN (Controller Area Network), предназначенный для передачи данных по последовательному интерфейсу от различных узлов автомобиля [3]..
Стандарт CAN интерфейса был разработан Международной Организацией по Стандартизации (ISO) как шаблон, соответствующий эталонной модели открытых систем (OSI). Этот интерфейс поддерживает два нижних уровня эталонной модели. На физическом уровне CAN оптимизирует протокол связи для различных способов передачи (витая пара, однопроводная линия, оптический кабель, радиоканал, инфракрасное излучение).

В CAN протоколе сообщения не являются адресными. Поэтому сообщение содержит только идентификатор источника и собственно данные. Все узлы CAN сети могут принять каждое сообщение на шине и самостоятельно определить: данное сообщение должно быть отвергнуто или обработано.
Например, в автомобиле датчик напряжения бортовой сети подключен только к центральному маршрутизатору, который передает данные, полученные с этого датчика, другим узлам автомобиля. Очень важной особенностью CAN является возможность удаленного запроса данных (RTR).
Основные протоколы связи CAN для двух нижних уровней определяются нормативами ISO и SAE:

• ISO11898 - стандарт для высокоскоростных приложений;
• ISO11519 - стандарт для низкоскоростных приложений;
• J1939 (SAE) – стандарт для автомобильных приложений.

Все три протокола определяют 5В дифференциальную физическую линию связи.

С помощью SAE J1939 возможно как передавать значения результатов измерений, так и управлять потоком данных. Также возможно считывать или удалять диагностические данные отдельных компонентов и выполнять калибровку отдельных блоков.

SAE J1939 имеет несколько уровней, соответствующих OSI уровневой модели. Каждый уровень определен соответствующим документом.
В начале 1982 года появились первые варианты стандартов SAE, разработанные специально для коммуникационной и диагностической работы с тяжелыми грузовыми автомобилями J1708 и J1587. Автомобильный диагностический стандарт J1587 разработан SAE для мощной дизельной техники, такой например, как тягачи, трактора, подъемные краны, передвижные электростанции, корабли с дизельными двигателями. Этот стандарт стал обязательным для использования в США после 1986 года. Со временем эти стандарты были модернизированы в следующей версии J1939. В настоящее время J1939 широко применяется в сельскохозяйственной технике, автобусах, грузовых автомобилях. Для того, чтобы обеспечить требования совместимости с протоколами J1708/J1587, используется расширенный формат идентификатора CAN сообщения (11 бит – обычный, 29 бит – расширенный формат). Расширенный CAN идентификатор позволяет установить соответствие между принципами связи CAN и J1708. Для этого часть идентификатора используется для определения 8-ми разрядного исходного адреса и 8-ми разрядного целевого адреса (номер узла). На основе J1587 в спецификации J1939 определяются все переменные, относящиеся к транспортным средствам, такие например, как тип, марка, идентификационный номер, год выпуска и т.д.

Стандарт J1939 состоит из нескольких частей, и описывает физический уровень, канал передачи данных, организацию сети, а также определяет большой набор определенных сообщений.

Как правило, диагностические интерфейсы выведены на соответствующие разъемы. Поскольку колодка для автомобильной шины CAN до сих пор не стандартизована, диагностические системы различных производителей выведены на самые различные разъемы [4]. В период от 1996 до 2001 в диагностических системах тяжелой дизельной техники использовались 6 – штырьковые разъемы «Deutsch». В настоящее время большинство производителей перешло на 9- штырьковый разъем HD10 (Deutsch 9-pin). Такие разъемы используются, например, в грузовиках КАМАЗ.

Среди ведущих производителей легковых автомобилей и легких грузовиков достигнуто больше договоренностей по диагностическим разъемам. В основном сейчас используется колодка OBD-II (рис. 1), стандарта J1962.
Стандарт J1962 (OBD-II) разработан SAE и является обязательным для всех легковых автомобилей и легких грузовиков, выпускаемых в США [5].
В США установка колодки OBD-II является обязательной, начиная с 1996 года. На европейских автомобилях колодки OBD-II устанавливаются на все модели с 2001 года. На импортных автомобилях российской сборки стоят колодки OBD-II. На автомобилях «ЛАДА» используются колодки типа «K-Line».

Протоколы OBD-II поддерживают контроль около 20 параметров. Конкретное число контролируемых параметров зависит от марки автомобиля и колеблется от 5 до 100.

Для подключения к CAN- шине J1939 или J1708/1587 автомобильной диагностической системе используются шлюзы J1708 или J1939, производства канадской фирмы TEMPX [21, 22]. Основное назначение этих шлюзов заключается в том, чтобы снимать и обрабатывать данные автомобильной системы диагностики через интерфейсы J1939, J1708/1587, OBDII и передавать эти данные во внешние устройства по интерфейсу RS-232. Шлюзы J1939, J1708/1587 – это интеллектуальные согласующие контроллеры, в которых предусмотрены широкие возможности по программированию и установке различных режимов работы.
Эти шлюзы позволяют контролировать до тридцати различных параметров транспортного средства в соответствии с требованиями диагностики ISO и SAE.

Схема, поясняющая принцип работы пары «GSM2438 + J1939» приведена на рисунке 1. Данные от автомобильной системы диагностики через CAN интерфейс поступают на контроллер TTEMPX J1939. В контроллере эта информация обрабатывается, кодируется и через последовательный порт передается на модем Enfora GSM2438. Этот модем по GSM/GPRS каналу передает полученные данные на центральный сервер, на котором установлено мощное программное обеспечение GPS-GSM мониторинга. Одновременно на сервер поступают мгновенные значения текущих координат автомобиля, полученные с помощью блока GPS – навигации GSM2438.
Подобная схема дистанционного контроля параметров тяжелой дизельной техники является в настоящее время наиболее распространенной в США и Канаде.

Рис. 1. Принцип работы системы дистанционного контроля параметров тяжелой дизельной техники, с использованием GSM/GPRS – GPS модема Enfora и шлюза CAN-RS232 TEMPX

Основные функциональные возможности комплекта «Enfora2438/1939 - TEMPX1708/15871939/OBD-II»:

• удалённый контроль параметров работы двигателя и ЭБУ тяжелой транспортной техники в реальном масштабе времени с точной привязкой ко времени и координатам;
• получение отчетов в соответствии со спецификациями протоколов J1708/15871939/OBD-II;
• анализ данных по расходу топлива по всему маршруту;
• вывод графиков режимов работы двигателя;
• оценка стиля вождения (резкий разгон, трможение, работа двигателя на повышенных или пониженных оборотах и.т. д.);
• другие параметры (точный перечень контролируемых параметров определяется маркой транспортного средства и годом его выпуска);

В трекерах Enfora предусмотрен режим накопления информации в памяти модема. Сохраняемые параметры, объем информации и период хранения архива задаются программно с помощью специальных АТ – команд [19]. Архив может передаваться на центральный сервер через определенные интервалы времени, где может накапливаться и храниться неограниченно долго. Таким образом, комплект «Enfora2438/1939 - TEMPX1708/15871939/OBD-II» может играть роль «черного ящика», что крайне важно при восстановлении истории поездки в аварийных или нестандартных ситуациях.

Шлюзы TEMPX могут быть запрограммированы в соответствии с маркой транспортного средства и необходимыми условиями контроля, задаваемыми пользователем. Программирование реализуется через RS232 с помощью любой терминальной программы типа HiperTerminal при подключении к обычному ПК. Кроме того, предусмотрен режим программирования по сети Интернет через модем GSM2438.

При программировании шлюза, данные могут быть разделены на две группы: реальные данные о транспортном средстве и расчетные данные.
Данные о транспортном средстве, соответствуют исходным параметрам, таким, например, как идентификационный номер, паспортные технические данные, данные о регистрации и т.д.

Расчетные данные содержат параметры, вычисленные в процессе обработки результатов измерений, полученных в процессе движения контролируемого транспортного средства. При этом расчетные данные разделяются на данные о поездке и совокупные данные.

Данные о поездке показывают минимальные, максимальные и средние значения параметров, рассчитанные в процессе поездки. Весь процесс движения разбивается на этапы, разделяемые остановкой двигателя. Данные о каждом этапе поездки сохраняются в памяти моста. Имеется возможность сохранения данных о поездке регулярно, через определенный интервал времени.

Данные о последнем этапе поездки используются для калибровки параметров системы в начале следующей поездки (при следующем запуске двигателя).
Шлюз размещен в ударопрочном пластмассовом корпусе. Габаритные размеры 37 x 99 x63 мм. Внешний вид шлюза показан на рисунке 2.

Рис. 2. Внешний вид автомобильного диагностического контроллера TEMPX J1939

На верхней панели размещены три светодиодных индикатора: JBUS, питание, подключенный внешний модем. Питание шлюза осуществляется непосредственно от бортовой сети автомобиля 12 В или 24 В.
Все внешние контакты выведены с помощью армированного кабеля, который герметично соединен с корпусом шлюза (рис. 3).

Рис.3. Контакты внешнего интерфейса TEMPX J1939

Шлюз может быть запрограммирован таким образом, чтобы реагировать в ответ на определенные входные события. В качестве входных событий могут быть, например такие, как: превышение скорости, низкий уровень топлива, охладителя, тормозной жидкости, несанкционированное проникновение и другие аналогичные.
В качестве выходных событий (ответной реакции шлюза) могут быть запрограммированы: тревожное сообщение на дисплей водителя и на центральный сервер, блокировка двигателя, блокировка дверей и т.д.
Из поставляемых дополнительных опций можно отметить программное обеспечение «Client», поддерживающее полную версию «BlackBox» (черный ящик). Подробно вопросы программирования шлюза рассмотрены в [22].

Литература
1. www.sae.org
2. www.iso.org
3. http://www.itt-ltd.com/reference/ref_can.html
4. http://maslov.com.ru/vilka-.htm
5. http://www.can-diagnostics.com
6. «Magic Systems» http://car-online.ru/add/
7. «SkyWave» http://www.skywave.com/ru/about-skywave/about-skywave
8. «PosiTrace» http://www.positrace.com/
9. «Skypatrol» http://www.skypatrol.com/gsm-gps-parts/vehicle-tracking,
10. http://transportmonitoring.ru/about.html
11. http://spb.autotracker.ru/
12. http://tssonline.ru
13. http://www.radiokanal.ru/monitoring_cat/gps_glonas_monitor_transp.shtml
14 http://gsm.olicom.spb.ru/garpia/
15 http://geoscope.su/
16. MT3000, User Guide, GSM2374UG001, Version:1.01
17. Enabler IIIG Supplementary For use with the Enabler L Module, Integration Guide, GSM0308IG003. v 2.0, 01 January, 2012
18. MT 3000, AT Command Reference, GSM2374AT001, Version:1.16, 21 June, 2011
19. Mobile Tracker Event Cookbook (GSM2000CB001)
20. Xavier Clarke, Enfora ScriptGen, Rev 1.0. 2011
21. www.tempx.net
22. Tempx Bridge Vehicle-Network/Modem System Configuration Manual 2.0, 1320 State Route 9 Champlain NY 12919-5007 USA 514-508-1805
23. Spider AT, GSM/GPRS/GPS quad-band asset tag.
24. Enfora - Garmin Fleet Management Interface, Technical Guide, GSM2338TG001, Revision: 1.01
25. Garmin Fleet Management Interface Control, Specification