汽車事件數(shù)據(jù)記錄（EDR）系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取方案研究

吳含冰，孫枝鵬，張廣秀，鄭英東

（中國汽車技術(shù)研究中心有限公司，天津 300300）

強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)GB《汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)》已經(jīng)完成標(biāo)準(zhǔn)制定工作，并報(bào)批至國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，等待正式發(fā)布。

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了M1類車輛的汽車事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的術(shù)語和定義、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法和要求、外觀和標(biāo)識、車輛型式的擴(kuò)展和說明書。本文重點(diǎn)針對該標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求中數(shù)據(jù)讀取方案展開研究。

1 EDR標(biāo)準(zhǔn)簡介

隨著汽車智能化、電子化的安全技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用，車輛在駕駛和安全保護(hù)上進(jìn)行了更多干預(yù)，造成事故相關(guān)因素的收集和分析愈發(fā)復(fù)雜，責(zé)任界定存在很大困難。目前，我國車輛道路事故鑒定中主要以現(xiàn)場勘查、車輛損毀鑒定等手段進(jìn)行還原事故，較難得到事故發(fā)生時車輛狀態(tài)、人員操作等的數(shù)據(jù)，對事故的真實(shí)性還原具有很大的局限性，不能滿足事故鑒定需要。因此，事故中車輛系統(tǒng)工作的狀態(tài)及可靠性，車輛相關(guān)系統(tǒng)的介入程度、人員操作、道路環(huán)境等因素的數(shù)據(jù)獲取、記錄和應(yīng)用顯得尤為重要，其將使事故成因更加清晰。

為了對事件的成因進(jìn)行全面科學(xué)的分析及取證，需要一個完整的、實(shí)時的車輛事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)以記錄事件發(fā)生時車輛的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。一方面可以客觀判斷事件產(chǎn)生的原因，保障司法公正，保護(hù)公眾利益；另一方面可以為改善車輛安全系統(tǒng)提供依據(jù)，避免類似事件的發(fā)生，提供車輛安全性。

EDR能夠自動地記錄車輛事件發(fā)生前后一段時間內(nèi)的車輛運(yùn)行和車輛安全系統(tǒng)狀態(tài)信息，例如：車輛速度、車輛碰撞后的加速度、方向盤的轉(zhuǎn)向角度、發(fā)動機(jī)運(yùn)作狀態(tài)、氣囊狀態(tài)、駕駛輔助系統(tǒng)、駕駛?cè)嗽谑录l(fā)生時的反應(yīng)動作等重要信息。當(dāng)車輛發(fā)生事件后時，通過采集、分析事件數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)所記錄的車輛狀態(tài)、駕駛?cè)朔磻?yīng)動作等數(shù)據(jù)，可以推斷出車輛在發(fā)生事件前后的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，為事件分析鑒定提供了客觀、公正的技術(shù)支持。

2 EDR標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)讀取方案需求分析

當(dāng)發(fā)生滿足EDR規(guī)定的觸發(fā)閾值的交通事故時，EDR將會存儲事件發(fā)生前后一段時間內(nèi)的車輛數(shù)據(jù)，由交通事故相關(guān)管理部門及第三方司法鑒定機(jī)構(gòu)將存儲的數(shù)據(jù)讀取出來，形成數(shù)據(jù)讀取報(bào)告，并結(jié)合交通事故現(xiàn)場痕跡，進(jìn)行事故重建及還原，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行事故鑒定及事故判責(zé)。

因此，需要專門的數(shù)據(jù)讀取工具進(jìn)行EDR數(shù)據(jù)的讀取，該工具應(yīng)易于研發(fā)、生產(chǎn)及獲取，并具備較高的一致性，成本不應(yīng)過高，以保證各個地區(qū)的交通管理部門及第三方司法鑒定機(jī)構(gòu)都能進(jìn)行購買和使用；且該工具應(yīng)不依賴于整車廠及其供應(yīng)商，可由第三方進(jìn)行獨(dú)立操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取。

基于該需求，EDR標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)讀取方案，包括統(tǒng)一的數(shù)據(jù)讀取端口要求、數(shù)據(jù)讀取協(xié)議要求、數(shù)據(jù)標(biāo)識符要求以及數(shù)據(jù)排列和格式要求，基于該標(biāo)準(zhǔn)要求開發(fā)的EDR數(shù)據(jù)提取工具，在相關(guān)部門的管理下，應(yīng)能由第三方獨(dú)立進(jìn)行EDR數(shù)據(jù)讀取。

3 EDR數(shù)據(jù)讀取方案

3.1 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)讀取端口

EDR數(shù)據(jù)存儲在車輛本地，當(dāng)發(fā)生交通事故后，需要由EDR數(shù)據(jù)讀取設(shè)備通過統(tǒng)一規(guī)定的數(shù)據(jù)讀取端口讀取數(shù)據(jù)。

絕大多數(shù)情況下，交通事故發(fā)生后，車輛的整車電氣回路沒有損壞，仍可整車上電，則可以通過將數(shù)據(jù)讀取設(shè)備連接到車輛的OBD端口上，進(jìn)行EDR數(shù)據(jù)的讀取。

當(dāng)通過OBD端口，使用診斷服務(wù)讀取數(shù)據(jù)時，EDR數(shù)據(jù)讀取設(shè)備連接OBD端口的端子布置見表1，插頭型式見圖1。

圖1 EDR數(shù)據(jù)讀取設(shè)備端插頭型式［1］

表1 EDR數(shù)據(jù)讀取連接器端子布置［1］

當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重事故后，車輛整車電氣回路已經(jīng)損壞，無法實(shí)現(xiàn)整車上電的情況下，則需要將實(shí)現(xiàn)EDR功能的控制器拆卸下來，通過控制器的通信管腳直接讀取數(shù)據(jù)。

3.2 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)讀取協(xié)議

EDR數(shù)據(jù)讀取只在固定場景下，即事故發(fā)生后才會進(jìn)行，因此數(shù)據(jù)讀取設(shè)備通過車輛OBD接口使用診斷服務(wù)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取。

EDR數(shù)據(jù)讀取協(xié)議選用汽車行業(yè)已經(jīng)普遍在診斷開發(fā)中廣泛應(yīng)用的ISO 14229-2013《道路車輛 統(tǒng)一的診斷服務(wù)》中0x22“通過標(biāo)識符讀取數(shù)據(jù)”實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取功能。EDR共記錄3組事件數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)讀取設(shè)備通過OBD接口發(fā)起請求，EDR進(jìn)行肯定響應(yīng)后，即向數(shù)據(jù)讀取設(shè)備傳輸該組事件數(shù)據(jù)。

“通過標(biāo)識符讀取數(shù)據(jù)”0x22診斷服務(wù)允許客戶端向服務(wù)端請求由一個或多個數(shù)據(jù)標(biāo)識符標(biāo)識的數(shù)據(jù)記錄值。

客戶端請求消息包含一個或多個兩字節(jié)的數(shù)據(jù)標(biāo)識符值，用于標(biāo)識所請求的服務(wù)端的數(shù)據(jù)記錄。數(shù)據(jù)記錄的格式和定義應(yīng)是指定的，可以包括服務(wù)端支持的模擬輸入和輸出信號，數(shù)字輸入和輸出信號，內(nèi)部數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)信息。

服務(wù)端在接收到“通過標(biāo)識符讀取數(shù)據(jù)”請求后，應(yīng)訪問由數(shù)據(jù)標(biāo)識符參數(shù)指定的記錄的數(shù)據(jù)元素，并在包含相關(guān)數(shù)據(jù)記錄參數(shù)的單個“通過標(biāo)識符讀取數(shù)據(jù)”中傳輸其值。請求消息可以多次包含同一數(shù)據(jù)標(biāo)識符。服務(wù)端應(yīng)將每個數(shù)據(jù)標(biāo)識符視為單獨(dú)的參數(shù)，并根據(jù)需要對每個數(shù)據(jù)標(biāo)識符進(jìn)行響應(yīng)。

客戶端請求消息格式規(guī)定見表2，服務(wù)端的肯定響應(yīng)格式見表3。

表2 客戶端請求消息定義［2］

表3 服務(wù)端肯定響應(yīng)消息定義［2］

具體到EDR數(shù)據(jù)讀取設(shè)備與EDR之間的診斷通信服務(wù)，客戶端即數(shù)據(jù)讀取設(shè)備，服務(wù)端即EDR，EDR數(shù)據(jù)讀取設(shè)備向EDR發(fā)起請求消息，該消息中包含規(guī)定的兩字節(jié)的數(shù)據(jù)標(biāo)識符 （數(shù)據(jù)標(biāo)識符定義見3.3），該標(biāo)識符對應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄的格式和定義也在EDR標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了定義 （見3.4），EDR在接收到“通過標(biāo)識符讀取數(shù)據(jù)”0x22請求后，應(yīng)訪問由所請求的數(shù)據(jù)標(biāo)識符參數(shù)指定的數(shù)據(jù)元素序列，并將該數(shù)據(jù)元素序列傳輸至EDR數(shù)據(jù)讀取設(shè)備。

由于每組EDR事件數(shù)據(jù)元素序列較大，無法通過單幀的方式進(jìn)行傳輸，因此將采用多幀傳輸?shù)姆绞?，將該?shù)據(jù)元素序列進(jìn)行拆分后，進(jìn)行多幀連續(xù)傳輸。

3.3 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)讀取標(biāo)識符

由于EDR存儲了3組事件數(shù)據(jù)，因此，當(dāng)使用“通過標(biāo)識符讀取數(shù)據(jù)”0x22診斷服務(wù)讀取EDR數(shù)據(jù)時，根據(jù)3.3，需要相應(yīng)定義3組數(shù)據(jù)標(biāo)識符，EDR數(shù)據(jù)讀取設(shè)備每次向車輛發(fā)起數(shù)據(jù)讀取請求時，依次將3組標(biāo)識符作為請求參數(shù)，得到車輛的肯定響應(yīng)后，車輛會依次傳輸所請求的數(shù)據(jù)標(biāo)識符代表的數(shù)據(jù)流。

根據(jù)ISO 14229-2013《道路車輛 統(tǒng)一的診斷服務(wù)》附錄中為EDR Entries預(yù)留的數(shù)據(jù)標(biāo)識符字段定義，EDR標(biāo)準(zhǔn)在該字段中選用3個數(shù)據(jù)標(biāo)識符用于讀取EDR數(shù)據(jù)，分別是0xFA13、0xFA14和0xFA15。其中，0xFA13為最近一次發(fā)生的事件的標(biāo)識符，0xFA14為倒數(shù)第二次發(fā)生的事件的標(biāo)識符，0xFA15為倒數(shù)第三次發(fā)生的事件的標(biāo)識符。

以11位CAN標(biāo)識符讀取數(shù)據(jù) （功能尋址）為例，EDR數(shù)據(jù)讀取工具與EDR之間的數(shù)據(jù)交互過程如下。

1）EDR數(shù)據(jù)提取工具發(fā)送功能尋址EDR請求數(shù)據(jù)的命令：7DF16 03 22 FA 13 00 00 00 00。

2）記錄EDR數(shù)據(jù)的ECU向EDR數(shù)據(jù)提取工具發(fā)送EDR響應(yīng)數(shù)據(jù)：7XX 1X XX 62 FA 13 XX XX XX。

3）EDR數(shù)據(jù)提取工具發(fā)送物理尋址FCEDR請求數(shù)據(jù)的命令：7XX-8 30 00 00 00 00 00 00 00。

4）記錄EDR數(shù)據(jù)的ECU向EDR數(shù)據(jù)提取工具發(fā)送剩余連續(xù)幀 （CF）EDR響應(yīng)數(shù)據(jù)：7XX 21 XX XX XX XX XX XX XX。

注：剩余CF數(shù)量取決于記錄EDR數(shù)據(jù)的ECU向EDR數(shù)據(jù)提取工具發(fā)送EDR響應(yīng)數(shù)據(jù)的長度。

以29位CAN標(biāo)識符讀取數(shù)據(jù) （功能尋址）為例，EDR數(shù)據(jù)讀取工具與EDR之間的數(shù)據(jù)交互過程如下。

1）EDR數(shù)據(jù)提取工具發(fā)送功能尋址EDR請求數(shù)據(jù)的命令：1816DB16FF16F116 03 22 FA 13 00 00 00 00。

2）記錄EDR數(shù)據(jù)的ECU向EDR數(shù)據(jù)提取工具發(fā)送EDR響應(yīng)數(shù)據(jù)：1816DA16F116XX16 1X XX 62 FA 13 XX XX XX。

3）EDR數(shù)據(jù)提取工具發(fā)送物理尋址FCEDR請求數(shù)據(jù)的命令：1816DA16XX16F116 30 00 00 00 00 00 00 00。

4）記錄EDR數(shù)據(jù)的ECU向EDR數(shù)據(jù)提取工具發(fā)送剩余CFEDR響應(yīng)數(shù)據(jù)：1816DA16F116XX16 21 XX XX XX XX XX XX XX。

注：剩余CF數(shù)量取決于記錄EDR數(shù)據(jù)的ECU向EDR數(shù)據(jù)提取工具發(fā)送EDR響應(yīng)數(shù)據(jù)的長度。

3.4 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和排列

EDR數(shù)據(jù)讀取設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取時，EDR回傳給讀取設(shè)備的是二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列，因此讀取工具與EDR應(yīng)約定好該數(shù)據(jù)序列中包含的數(shù)據(jù)元素的排列格式，具體應(yīng)包括每個數(shù)據(jù)元素的長度、字節(jié)序列號、數(shù)據(jù)元素名稱、單位、范圍、準(zhǔn)確度及記錄基準(zhǔn)時間。

在此基礎(chǔ)上，應(yīng)定義每個數(shù)據(jù)元素物理值與實(shí)際值的轉(zhuǎn)化公式，以保證數(shù)據(jù)讀取公式能正確地將接收到的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列進(jìn)行解析。

EDR記錄的數(shù)據(jù)分為兩類：A級數(shù)據(jù)和B級數(shù)據(jù)。其中，A級數(shù)據(jù)元素為配備EDR系統(tǒng)的車輛應(yīng)記錄的數(shù)據(jù)；B級數(shù)據(jù)元素為配備EDR系統(tǒng)的車輛且配備了相關(guān)裝置或具有相關(guān)功能時應(yīng)記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)。

當(dāng)車輛未配備相關(guān)裝置或相關(guān)功能而導(dǎo)致無法記錄某個數(shù)據(jù)元素時，應(yīng)使用FF16填充在該數(shù)據(jù)元素在數(shù)據(jù)元素序列中對應(yīng)的字節(jié)位置中，當(dāng)由于故障等因素造成該數(shù)據(jù)元素值無效時，應(yīng)使用FE16填充在該數(shù)據(jù)元素在數(shù)據(jù)元素序列中對應(yīng)的字節(jié)位置中。

當(dāng)EDR存儲數(shù)據(jù)為空時，EDR返回給讀取工具的數(shù)據(jù)元素的值應(yīng)全部為FF16。

4 總結(jié)

EDR標(biāo)準(zhǔn)通過定義統(tǒng)一的數(shù)據(jù)讀取端口、數(shù)據(jù)讀取協(xié)議、數(shù)據(jù)標(biāo)識符及數(shù)據(jù)格式和排列，可以實(shí)現(xiàn)EDR數(shù)據(jù)讀取設(shè)備與EDR之間的通信及數(shù)據(jù)傳輸，從而有效保障了交通管理部門及第三方司法鑒定機(jī)構(gòu)能夠高效獲取事故數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)事故重建或還原。