车辆用故障模拟装置及故障模拟方法与流程

1.本发明涉及汽车电子系统测试领域，具体而言，涉及车辆用故障模拟装置及故障模拟方法。


背景技术：

2.目前，本领域中没有专门针对电子控制单元（汽车电子系统、ecu）传感器数字信号接口使用的集成式汽车传感器信号采集与故障模拟测试装置，传统的诊断盒（bob）只能模拟开路、短路等失效模式，无法对传感器输出值做有目的的修改，因此难以对输出漂移、偏置、不合理、超范围等失效模式进行故障模拟和测试。此外，现有的测试装置只能实现台架上的测试，无法便利地完成整车测试的任务。现有的测试装置只能针对单一类型信号，无法兼容多种信号的采集与故障模拟，当需要在工程开发车辆上同时测试多个不同类型的数字信号接口时往往需要较复杂的测试设备，这会导致更高的成本。另一方面，现有信号采集测试设备采集的数据也无法方便地与车辆总线信号数据同步整合，这使得开发人员难以通过can总线数据采集工具进行车辆总线数据和传感器数字信号数据的同步、统一采集与分析。


技术实现要素：

3.本发明旨在提供车辆用故障模拟的机制，通过该机制可以实现对漂移、偏置、不合理、超范围等与传感器参数相关的失效模式进行故障模拟和测试。具体而言：根据本发明的一方面，提供一种车辆用故障模拟装置，包括：输入信号处理模块，其配置成接收来自传感器的信号；信号处理模块，其配置成关于所述来自传感器的信号生成故障模拟信号；以及输出信号处理模块，其配置成向电子控制单元输出所述故障模拟信号。
4.可选地，在本发明的一些实施例中，所述装置还包括人机交互单元，其连接至所述信号处理模块，其中：所述信号处理模块还配置成解析所述来自传感器的信号并发送至所述人机交互单元；以及所述信号处理模块还被配置成接收来自所述人机交互单元的故障模拟指令，并根据所述故障模拟指令生成所述故障模拟信号。
5.可选地，在本发明的一些实施例中，所述人机交互单元包括触摸式显示屏，所述触摸式显示屏被配置成显示解析后的信号以及接收对所述故障模拟指令的指定，所述人机交互单元根据该指定生成所述故障模拟指令。
6.可选地，在本发明的一些实施例中，所述来自传感器的信号基于工作模式，并且所述信号处理模块支持以下工作模式中的至少一者：pwm、sent、频率信号。
7.可选地，在本发明的一些实施例中，所述人机交互单元还配置成指定所述工作模式。
8.可选地，在本发明的一些实施例中，所述信号处理模块还配置成根据所述来自传感器的信号的性质判断所述工作模式。
9.可选地，在本发明的一些实施例中，所述人机交互单元还配置成修改所述工作模式。
10.可选地，在本发明的一些实施例中，所述装置还包括总线收发模块，所述总线收发模块连接至所述信号处理模块，并配置成将关于所述来自传感器的信号以及所述故障模拟信号的报文发送至车辆的总线。
11.可选地，在本发明的一些实施例中，所述输入信号处理模块还配置成对所述来自传感器的信号进行预处理，并且所述输出信号处理模块还配置成对所述故障模拟信号进行分压处理。
12.根据本发明的另一方面，提供一种故障模拟方法，包括：接收来自传感器的信号；关于所述来自传感器的信号生成故障模拟信号；以及向电子控制单元输出所述故障模拟信号。
附图说明
13.从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
14.图1示出了根据本发明的一个实施例的车辆用故障模拟装置。
15.图2示出了根据本发明的一个实施例的故障模拟方法。
16.图3示出了根据本发明的一个实施例的车辆用故障模拟装置。
具体实施方式
17.根据本发明的一方面，提供一种车辆用故障模拟装置。如图1所示，故障模拟装置10包括输入信号处理模块102、信号处理模块104以及输出信号处理模块106。为清晰呈现本发明的原理，图1中还示出了与故障模拟装置10连接的多个传感器21、22、
……
、2n和电子控制单元30，电子控制单元30可以为各种类型的ecu，其数量也不限制为图1中的1个。来自多个传感器21、22、
……
、2n的信号本可直接发送至诸如电子控制单元30，但为了模拟信号传输过程中的故障以及观察各个部分对故障的处理情况，故障模拟装置10将对信号进行截取再将有目的地修改后的故障模拟信号发送至诸如电子控制单元30。
18.输入信号处理模块102被配置成接收来自传感器21、22、
……
、2n的信号。输入信号处理模块102可以包括信号输入接口，借此可以连接到车辆ecu诊断盒，从而实现对来自传感器的信号的读取。图3中示出了输入信号处理模块102经由诊断盒40中的接口接收来自传感器的信号。由于传感器可以为多种类型，其信号格式也将随之不同，本发明的输入信号处理模块102可以实现对不同格式的传感器信号进行读取。在一些示例中，来自传感器的信号是以独占方式共享输入信号处理模块102的通道来传输的，在其他示例中，来自传感器的信号也可以是并行传输到信号处理模块102的。在本发明的一些实施例中，输入信号处理模块102还配置成对来自传感器的信号进行预处理，再将经处理的信号发送至信号处理模块104，预处理例如可以为滤波、预加重等。对于数字信号而言，输入信号处理模块102可能主要关注其各跳变沿。
19.信号处理模块104被配置成关于来自传感器的信号生成故障模拟信号。信号处理模块104可以根据来自传感器的信号生成与之关联的故障模拟信号，换言之，故障模拟信号是对来自传感器的信号的改编，例如，可以向其中注入输出漂移、偏置、不合理、超范围等失效模式，从而可以模拟车辆实际运行中可能存在的种种故障。信号处理模块104是关于来自
传感器的信号生成故障模拟信号的，因而信号处理模块104可能需要支持多种类型的传感器或者传感器信号类型。在本发明的一些实施例中，来自某个传感器的信号可以是基于特定的工作模式的，特定的工作模式即对应于特定的信号类型，信号处理模块104支持以下工作模式中的至少一者：pwm、sent、频率信号，在其他示例中，信号处理模块104还可能支持其他传感器信号类型。在一些示例中，信号处理模块104可以包括例如8组数字信号输入输出通道，并且每一组都可以支持pwm、sent、频率信号这三种类型的数字信号。在一些示例中，信号处理模块104可以以微型控制器等控制部件实现，其可用于执行编译好的的程序等，进而实现各种控制、处理、运算等的功能。
20.输出信号处理模块106被配置成向电子控制单元输出故障模拟信号。输出信号处理模块106可以包括信号输出接口，借此可以连接到车辆ecu诊断盒，从而实现向电子控制单元输出信号，进而实现信号的故障模拟。图3中示出了输出信号处理模块106经由诊断盒40中的接口输出故障模拟信号。在本发明的一些实施例中，输出信号处理模块106还可以对故障模拟信号进行分压处理再输出至信号输出接口。
21.在本发明的一些实施例中，如图3所示，故障模拟装置10还可以包括人机交互单元108，人机交互单元108连接至信号处理模块104。图3中示出了人机交互单元108与信号处理模块104可以实现双向通信，尽管图中示出的其他模块之间可能为单向通信，但是这并不是必要的限制，能够实现本发明的具体示例中的信号、数据等传输的信道类型都是可行的。信号处理模块104还配置成解析来自传感器的信号并发送至人机交互单元108，例如，信号处理模块104可以根据各个通道的工作模式，捕捉来自输入信号处理模块102的信号跳变沿，根据其时间间隔以及跳变沿类型（上升沿或下降沿）经过相应的运算后解析为具有物理含义的信号；另一方面，人机交互单元108可以接收经解析的信号并以某种形式呈现。
22.信号处理模块104还被配置成接收来自人机交互单元108的故障模拟指令，并根据故障模拟指令生成故障模拟信号。例如，信号处理模块104可以接收人机交互单元108发送的信号故障模拟指令值，信号处理模块104将故障模拟指令通过算法根据各个通道的工作模式生成输出信号跳变沿后由输出信号处理模块106发送至车辆电子控制单元。本发明中的指令也可以称为命令，其可以表现为一种信号形式。
23.在本发明的一些实施例中，人机交互单元108包括触摸式显示屏，触摸式显示屏被配置成显示解析后的信号以及接收对故障模拟指令的指定，人机交互单元108根据该指定生成故障模拟指令。例如，触摸式显示屏可以用于显示解析后的具有物理含义的信号，并且用户还可以通过触摸式显示屏来指定故障模拟指令的诸元参数（故障模拟指令值），人机交互单元108再根据对诸元参数的指定生成故障模拟指令发送至信号处理模块104。
24.在本发明的一些实施例中，人机交互单元108还配置成指定工作模式。上文描述了信号处理模块104可以根据各通道的工作模式，捕捉来自输入信号处理模块102的信号跳变沿，在一些示例中，可以由人机交互单元108（具体而言，可以通过上文记载的触摸式显示屏）来指定通道的工作模式（例如，从pwm、sent、频率信号中选择一个工作模式），信号处理模块104随后可以接收工作模式的指定并在该模式下执行与之相关的处理。
25.在本发明的一些实施例中，信号处理模块104还配置成根据来自传感器的信号的性质判断工作模式。在一些示例中，信号处理模块104也可以自行判断来自传感器的信号的工作模式。例如，来自传感器的信号可以声明其工作模式，信号处理模块104可以据此来判
断工作模式。信号处理模块104也可以根据各个工作模式在信号上不同表现来区分不同的工作模式。此外，传感器的工作模式一般是固定的，传感器可以在传输的数据中声明其所属类型（也属于一种信号性质），因而信号处理模块104还可以根据来源传感器来确定其工作模式。信号处理模块104所确定的工作模式可以通过人机交互单元108呈现，例如，可以通过触摸式显示屏显示。
26.在本发明的一些实施例中，人机交互单元108还配置成修改工作模式。上文介绍了信号处理模块104可以自行判断来自传感器的信号的工作模式，但是这种判断并不一定总是准确的。为此，在一些示例中，还可以通过人机交互单元108修改信号处理模块104事先判断的工作模式，例如，可以通过触摸式显示屏进一步调整工作模式。
27.在本发明的一些实施例中，继续参见图3，故障模拟装置10还包括总线收发模块110（例如，can总线收发模块），总线收发模块110连接至信号处理模块104，并配置成将关于来自传感器的信号以及故障模拟信号的报文发送至车辆的总线。在一些示例中，信号处理模块104可以实时的向人机交互单元108以及总线收发模块110发送经过解析实际接收到的传感器信号报文以及实际向车辆ecu发送的故障信号报文，便于测试人员对当前状态进行监控并进行总线数据采集。总线收发模块110分别与信号处理模块104以及总线（例如，can总线）连接，将信号处理模块104发出的总线报文处理后发送至总线，开发人员可通过具有总线采集能力的数据采集设备同步的监控传感器以及故障模拟的状态以及车辆总线数据，实现信号处理系统数据与车辆总线数据的同步采集与分析。
28.根据本发明的另一方面，提供一种故障模拟方法。参见图2，故障模拟方法包括如下步骤。在步骤s21中可以通过例如输入信号处理模块接收来自传感器的信号。输入信号处理模块可以包括信号输入接口，借此可以连接到车辆ecu诊断盒，从而实现对来自传感器的信号的读取。由于传感器可以为多种类型，其信号格式也将随之不同，本发明的输入信号处理模块可以实现对不同格式的传感器信号进行读取。在一些示例中，来自传感器的信号是以独占方式共享输入信号处理模块的通道来传输的，在其他示例中，来自传感器的信号也可以是并行传输到信号处理模块的。在本发明的一些实施例中，故障模拟方法还包括对来自传感器的信号进行预处理，再将经处理的信号发送至信号处理模块，预处理例如可以为滤波、预加重等。对于数字信号而言，输入信号处理模块可能主要关注其各跳变沿。
29.本发明的故障模拟方法在步骤s22中可以通过例如信号处理模块关于来自传感器的信号生成故障模拟信号。信号处理模块可以根据来自传感器的信号生成与之关联的故障模拟信号，换言之，故障模拟信号是对来自传感器的信号的改编，例如，可以向其中注入输出漂移、偏置、不合理、超范围等失效模式，从而可以模拟车辆实际运行中可能存在的种种故障。信号处理模块是关于来自传感器的信号生成故障模拟信号的，因而信号处理模块可能需要支持多种类型的传感器或者传感器信号类型。在本发明的一些实施例中，来自某个传感器的信号可以是基于特定的工作模式的，特定的工作模式即对应于特定的信号类型，信号处理模块支持以下工作模式中的至少一者：pwm、sent、频率信号，在其他示例中，信号处理模块还可能支持其他传感器信号类型。在一些示例中，信号处理模块可以包括例如8组数字信号输入输出通道，并且每一组都可以支持pwm、sent、频率信号这三种类型的数字信号。在一些示例中，信号处理模块可以以微型控制器等控制部件实现，其可用于执行编译好的的程序等，进而实现各种控制、处理、运算等的功能。
30.本发明的故障模拟方法在步骤s23中可以通过例如输出信号处理模块向电子控制单元输出故障模拟信号。输出信号处理模块可以包括信号输出接口，借此可以连接到车辆ecu诊断盒，从而实现向电子控制单元输出信号，进而实现信号的故障模拟。在本发明的一些实施例中，输出信号处理模块还可以对故障模拟信号进行分压处理再输出至信号输出接口。
31.在本发明的一些实施例中，本发明的故障模拟方法还包括通过例如信号处理模块解析来自传感器的信号并发送至人机交互单元，信号处理模块可以根据各个通道的工作模式，捕捉来自输入信号处理模块的信号跳变沿，根据其时间间隔以及跳变沿类型（上升沿或下降沿）经过相应的运算后解析为具有物理含义的信号；另一方面，人机交互单元可以接收经解析的信号并以某种形式呈现。
32.本发明的故障模拟方法还包括通过例如信号处理模块接收来自人机交互单元的故障模拟指令，并根据故障模拟指令生成故障模拟信号。例如，信号处理模块可以接收人机交互单元发送的信号故障模拟指令值，信号处理模块将故障模拟指令通过算法根据各个通道的工作模式生成输出信号跳变沿后由输出信号处理模块发送至车辆电子控制单元。
33.本发明的故障模拟方法还包括通过例如触摸式显示屏显示解析后的信号以及接收对故障模拟指令的指定，人机交互单元根据该指定生成故障模拟指令。例如，触摸式显示屏可以用于显示解析后的具有物理含义的信号，并且用户还可以通过触摸式显示屏来指定故障模拟指令的诸元参数（故障模拟指令值），人机交互单元再根据对诸元参数的指定生成故障模拟指令发送至信号处理模块。
34.在本发明的一些实施例中，本发明的故障模拟方法还包括通过例如人机交互单元指定工作模式。上文描述了信号处理模块可以根据各通道的工作模式，捕捉来自输入信号处理模块的信号跳变沿，在一些示例中，可以由人机交互单元（具体而言，可以通过上文记载的触摸式显示屏）来指定通道的工作模式（例如，从pwm、sent、频率信号中选择一个工作模式），信号处理模块随后可以接收工作模式的指定并在该模式下执行与之相关的处理。
35.在本发明的一些实施例中，本发明的故障模拟方法还包括通过例如信号处理模块根据来自传感器的信号的性质判断工作模式。在一些示例中，信号处理模块也可以自行判断来自传感器的信号的工作模式。例如，来自传感器的信号可以声明其工作模式，信号处理模块可以据此来判断工作模式。信号处理模块也可以根据各个工作模式在信号上不同表现来区分不同的工作模式。此外，传感器的工作模式一般是固定的，传感器可以在传输的数据中声明其所属类型（也属于一种信号性质），因而信号处理模块还可以根据来源传感器来确定其工作模式。信号处理模块所确定的工作模式可以通过人机交互单元呈现，例如，可以通过触摸式显示屏显示。
36.在本发明的一些实施例中，本发明的故障模拟方法还包括通过例如人机交互单元修改工作模式。上文介绍了信号处理模块可以自行判断来自传感器的信号的工作模式，但是这种判断并不一定总是准确的。为此，在一些示例中，还可以通过人机交互单元修改信号处理模块事先判断的工作模式，例如，可以通过触摸式显示屏进一步调整工作模式。
37.在本发明的一些实施例中，本发明的故障模拟方法还包括通过例如总线收发模块将关于来自传感器的信号以及故障模拟信号的报文发送至车辆的总线。在一些示例中，信号处理模块可以实时的向人机交互单元以及总线收发模块发送经过解析实际接收到的传
感器信号报文以及实际向车辆ecu发送的故障信号报文，便于测试人员对当前状态进行监控并进行总线数据采集。总线收发模块分别与信号处理模块以及总线（例如，can总线）连接，将信号处理模块发出的总线报文处理后发送至总线，开发人员可通过具有总线采集能力的数据采集设备同步的监控传感器以及故障模拟的状态以及车辆总线数据，实现信号处理系统数据与车辆总线数据的同步采集与分析。
38.根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，其特征在于，当所述指令由处理器执行时，使得处理器执行如上文所述的任意一种方法。本发明中所称的计算机可读介质包括各种类型的计算机存储介质，可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。举例而言，计算机可读介质可以包括ram、rom、eprom、e2prom、寄存器、硬盘、可移动盘、cd-rom或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码单元并能够由通用或特定用途计算机、或者通用或特定用途处理器进行存取的任何其他临时性或者非临时性介质。如本文所使用的，盘（disk）和碟（disc）包括紧致碟（cd）、激光碟、光碟、数字多用途光碟（dvd）、软盘和蓝光碟，其中盘通常磁性地复制数据，而碟则用激光来光学地复制数据。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的保护范围之内。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在asic中。asic可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
39.以上例子主要说明了车辆用故障模拟装置及故障模拟方法，其中车辆用故障模拟装置可以放置在乘员舱或后备箱内。本发明的故障模拟机制能提高电子控制单元信号接口测试的便利性、集成性与多功能性。在进一步的示例中，所采集的传感器数据能便利的与车辆can总线数据同步采集，以便于工程开发数据分析。该机制可以采用can总线与数据采集设备相连实现信号采集，目前广泛应用于开发过程中的车辆can总线数据采集设备均可直接用于这一装置，实现了高兼容性与低成本。该机制可采集8路传感器数字信号并可将模拟故障的信号回传至电子控制单元，实现多路信号采集与故障模拟功能，因而集成度高。该机制中数字信号的接收以及发送可通过微控制器软件算法实现，任意一路信号均可通过人机接口的配置支持pwm、sent、转速频率信号三种类型信号的接收以及发送，因而其具有多功能性。该机制还可以利用软件算法对输出的被测信号进行任意的修改和故障模拟，实现被测信号的全失效模式模拟。
40.尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。