CN111835611A - 一种车辆can总线数据解析方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆CAN总线数据解析方法及装置，对于多值数据字段，该方法包括：对车辆CAN总线数据进行预处理，确定车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；该方法还包括：监听车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；选择状态离散的车辆信息对应的操作进行操作状态的改变，如果所述操作状态改变的频率与所监听的一多值数据字段数值改变频率一致，则，确定该操作与所述多值数据字段相对应；将所述操作再次进行操作状态的改变，根据该多值数据字段位置上数值的改变，确定每个操作状态对应的字段数值。采用本发明能够解析车辆CAN总线数据对应字段的具体功能含义。

Description

一种车辆CAN总线数据解析方法及装置

技术领域

本发明涉及车联网技术领域，特别涉及一种车辆CAN总线数据解析方法及装置。

背景技术

控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线协议是目前应用于车联网车载网络最广泛的协议。用户操纵车辆，比如点火启动，开关车门等操作，本质上都是相应电控元件(ECU)向CAN总线中发送了对应的控制命令使然的。掌握CAN总线协议的细节，不仅有助于新手学习车辆控制逻辑，还有助于第三方对车辆进行安全检测。

然而CAN总线协议标准是公开的，但是CAN总线协议的细节，不同的厂商有各自的实现方式，且对外保密。因此，CAN总线协议逆向技术就发展起来。

目前主流的两种CAN总线协议逆向方案，一是通过拔插ECU，对比观察CAN总线中的数据流量变化，将缺失的流量与拔出的ECU相关联；二是对每个ECU设置网关，监控进出ECU的数据，直接将数据与ECU相对应。

上述这两种CAN总线协议逆向方案，前者可能会误判，因为不同的ECU之间可能会有数据关联，拔出某个ECU，可能与之关联的另一ECU也会停止发送数据；而后者虽然相对准确，但需要对每个ECU都加装网关，监控流量，不仅费用高昂，而且效率低下。同时，这两种CAN总线协议逆向方案还有以下几点共同的缺点：

(1)操作繁琐

前者需要拔插ECU，后者需要给ECU加装网关，这就意味着这两种协议逆向的方案都需要将整车拆开，暴露出总线。并且前者对每个ECU进行逆向，都需要拔出ECU，统计一段时间数据，然后插回ECU，再统计一段时间数据，最后对比两段数据的差异。而后者对每个ECU进行逆向，都需要调整网关的加装位置，统计一段时间数据，然后根据网关的监控数据进行分析。两者的操作都非常麻烦。

(2)逆向的粒度粗

两者协议逆向方案都是将数据与ECU对应起来，没有把具体功能也对应进来。根据两者最后输出的结果，我们只能知道某些数据，是对应某个ECU的，但并不知道这些数据的具体功能含义。

发明内容

有鉴于此，本发明的发明目的是：能够解析车辆CAN总线数据对应字段的具体功能含义。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明实施例提供了一种车辆CAN总线数据解析方法，该方法包括：对车辆CAN总线数据进行预处理，确定车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；该方法还包括：

监听车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；

选择状态离散的车辆信息对应的操作进行操作状态的改变，如果所述操作状态改变的频率与所监听的一多值数据字段数值改变频率一致，则，确定该操作与所述多值数据字段相对应；

将所述操作再次进行操作状态的改变，根据该多值数据字段位置上数值的改变，确定每个操作状态对应的字段数值。

本发明实施例还提供了一种车辆CAN总线数据解析方法，该方法包括：对车辆CAN总线数据进行预处理，确定车辆CAN总线数据中每个状态值字段；该方法还包括：

监听车辆CAN总线数据中每个状态值字段；

以预定时间间隔采集车辆CAN总线数据中每个状态值字段数值，且，同时选择状态连续的车辆信息以所述预定时间间隔进行真实物理值的采集；

将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行拟合，确定车辆信息与拟合程度最高的状态值字段相对应。

本发明实施例还提供了一种车辆CAN总线数据解析装置，该装置包括：

第一预处理模块，对车辆CAN总线数据进行预处理，确定车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；

第一监听模块，监听车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；

第一处理模块，选择状态离散的车辆信息对应的操作进行操作状态的改变，如果所述操作状态改变的频率与所监听的一多值数据字段数值改变频率一致，则，确定该操作与所述多值数据字段相对应；

将所述操作再次进行操作状态的改变，根据该多值数据字段位置上数值的改变，确定每个操作状态对应的字段数值。

本发明实施例还提供了一种车辆CAN总线数据解析装置，该装置包括：

第二预处理模块，对车辆CAN总线数据进行预处理，确定车辆CAN总线数据中每个状态值字段；

第二监听模块，监听车辆CAN总线数据中每个状态值字段；

第二处理模块，以预定时间间隔采集车辆CAN总线数据中每个状态值字段数值，且，同时

选择状态连续的车辆信息以所述预定时间间隔进行真实物理值的采集；

将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行拟合，确定车辆信息与拟合程度最高的状态值字段相对应。

由上述的技术方案可见，本发明实施例对于多值数据字段，该方法包括：对车辆CAN总线数据进行预处理，确定车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；该方法还包括：监听车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；选择状态离散的车辆信息对应的操作进行操作状态的改变，如果所述操作状态改变的频率与所监听的一多值数据字段数值改变频率一致，则，确定该操作与所述多值数据字段相对应；将所述操作再次进行操作状态的改变，根据该多值数据字段位置上数值的改变，确定每个操作状态对应的字段数值。从而实现本发明解析车辆CAN总线数据对应字段的具体功能含义的目的。

附图说明

图1为本发明实施例一提出的车辆CAN总线数据解析方法的流程示意图。

图2为本发明实施例三提出的与实施例一相对应的车辆CAN总线数据解析装置的结构示意图。

图3为本发明实施例四提出的车辆CAN总线数据解析方法的流程示意图。

图4为本发明实施例六提出的与实施例四相对应的车辆CAN总线数据解析装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

由于CAN总线协议的专有性，各车厂CAN总线协议的实现方式都各不相同，且对外保密。一条CAN总线数据可能是控制命令，也可能是反映车辆状态信息，或者只是周期性地反馈心跳数据(也可能是多种情况杂糅)。

在一条CAN总线数据中，数据部分最多有8个字节(64个bit)。协议设计者可能使用了其中某些字节，甚至只使用其中某几个bit来设计功能。

本发明CAN总线协议逆向方案，能够解析车辆CAN总线数据对应字段的具体功能含义。对于多值数据字段，能够解析出其对应的操作，以及每个操作状态对应的字段数值。对于全值数据字段的状态值字段，能够解析出其对应的车辆信息。

本发明根据CAN总线数据特征，将CAN总线数据划分为三类：单值数据字段、多值数据字段、全值数据字段。其中全值数据字段可以进一步细分为状态值字段、计数器值字段、校验值字段三类。

单值数据字段，就是至始至终都为同一个数值的数据，这样的数据往往是用作填充，没有推断功能的必要。

多值数据字段，就是只可能在某几个数值中变化的数据，这样的数据往往是用作控制，状态显示等表示某些状态离散的车辆信息。比如车门的开和关；比如雨刷的状态：静止、慢刷、快刷等。

全值数据字段，就是能够遍历一个范围数值的数据，这样的数据往往是表示某些状态连续的车辆信息，比如车速、燃油量等；或者是计数器，比如用作心跳数据；又或者只是用作校验值。

在CAN总线数据字段类别中，单值数据字段和多值数据字段很好判断。难点主要在于区分出全值数据字段中的状态值字段、计数器值字段和校验值字段这三类。

而全值数据字段中，计数器值字段和校验值字段的特征相对明显，所以使用排除法的方式来区分出状态值字段，即如果数据不属于计数器值字段，也不属于校验值字段，则认为是状态值字段。下面详细介绍计数器值字段与校验值字段的特征。

计数器值字段的特征：随时间递增或递减，最低有效位的比特反转率(bit从0变为1，或者从1变为0的概率)为1，并且低有效位的比特反转率是更高一级有效位的两倍。下面举例解释，比如使用两个字节来表示计数器值，即一共使用了16个bit。这个数值将从0x0000累加到0xFFFF，然后进入下一次循环。假设我们拿到了一个循环的数据，共65536条，则第16个bit值(最低有效位)一共反转了65535次，比特反转率为1；第15个bit值一共反转了32767次，比特反转率为0.5；第14个bit的反转率为0.25，以此类推。当然，我们不一定能获取一整个循环的数据；但是没有关系，只要数据出现了计数器的特征，就能够分割出计数器的边界。右边界(最低有效位)在比特反转率为1的位置，标定右边界之后再往左推断左边界，只要高bit的反转率是低bit反转率的一半，则说明高bit还在计数器数据的边界内，还能继续往左推断左边界。迭代执行，逐bit往左推断，直到高bit的反转率不再是低bit的一半，此时的低bit则作为计数器字段的左边界(最高有效位)。

校验值字段的特征：与反应车辆状态信息的数据，还有计数器字段相比，校验值字段具有明显的随机数特征。理论上，校验值字段的每个bit，都具有0.5的比特反转率。在数据足量的情况下，校验值字段所有bit的比特反转率分布应该呈现以0.5为期望的正态分布。

实施例一

基于上述分析，本发明实施例一提出的一种车辆CAN总线数据解析方法，其流程示意图如图1所示，该方法包括：

步骤11、对车辆CAN总线数据进行预处理，确定车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；

本步骤对车辆CAN总线数据进行预处理，可以是对车辆CAN总线数据进行离线处理，也可以是在线处理。离线预处理，需要收集样本CAN总线数据，进行确定；在线预处理，直接对当前车辆CAN总线数据进行预处理即可。

本步骤确定车辆CAN总线数据中每个多值数据字段，能够确定每个帧ID下的多值数据字段位置。同理，对于任一帧ID，步骤12中监听时，只需监听该帧ID对应的多值数据字段位置即可。

步骤12、监听车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；

步骤13、选择状态离散的车辆信息对应的操作进行操作状态的改变，如果所述操作状态改变的频率与所监听的一多值数据字段数值改变频率一致，则，确定该操作与所述多值数据字段相对应；

本步骤能够确定所选择的操作对应某一多值数据字段。例如，雨刷器操作对应帧ID为666的第5字节，其中，第5字节为多值数据字段。

步骤14、将所述操作再次进行操作状态的改变，根据该多值数据字段位置上数值的改变，确定每个操作状态对应的字段数值。

例如，雨刷器操作包括4个状态，静止，正常，快刷，慢刷。本步骤可以确定出静止状态对应的十六进制字段数值为00，正常状态对应的十六进制字段数值为20，快刷状态对应的十六进制字段数值为60，慢刷状态对应的十六进制字段数值为80。

一可选实施例中，如果所述操作状态改变的频率与所监听的多个多值数据字段数值改变频率一致，则，将所述操作按照预定频率进行操作状态的改变；如果所述操作状态改变的频率与所监听的一多值数据字段数值改变频率一致，则，确定该操作与所述多值数据字段相对应。

一可选实施例中，确定车辆CAN总线数据中每个多值数据字段，具体包括：

将车辆CAN总线数据中相同帧ID的CAN总线数据划分为同一数据集；

以字节为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，统计每个字节存在不同数值的个数，以确定每个字节所属多值数据字段。

其中，所述统计每个字节存在不同数值的个数，以确定每个字节所属多值数据字段，具体包括：当字节存在不同数值的个数不大于预定个数时，确定所述字节为多值数据字段。

实施例二

本发明实施例二车辆CAN总线数据解析方法，包括以下步骤：

步骤21、将车辆CAN总线数据中相同帧ID的CAN总线数据划分为同一数据集；

一可选实施例中，一个车辆有多个控制元件，不同帧ID表示不同控制元件的数据特征。假设车辆CAN总线数据有10000条，以其中的20条CAN总线数据进行示例，如表1所示。

表1

上述表1数据为16进制表示法。为解析车辆CAN总线数据，根据帧ID对车辆CAN总线数据进行分类，将相同帧ID的数据划分到同一数据集，以便进行后续解析。例如，在表1的10000条数据中，帧ID为666的数据有1000条，因此，将帧ID为666，表示雨刷器的数据特征的1000条CAN总线数据划分到同一数据集。如表2所示；

表2

步骤22、以字节为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，统计每个字节存在不同数值的个数，以确定每个字节所属多值数据字段；

一可选实施例中，在一条CAN总线数据中，数据部分最多有8个字节(64个bit)。本步骤将同一数据集的CAN总线数据以字节为单位进行切割，可以确定出每个字节所属多值数据字段。

在相同数据集中，遍历j条CAN总线数据，统计每个字节存在不同数值的个数，每条CAN总线数据包含n个字节，

当数组arr[n]＝1时，表示第n个字节至始至终都为同一个数值，则将其划分为单值数据字段；

当数组arr[n]≤25时，表示第n个字节不同数值的个数不到字节范围的10％，则将其划分为多值数据字段；

当数组arr[n]>25时，将其划分为全值数据字段。

其中，一个字节＝8bit，8个bit表示的范围为0-255，共256个数值。由于多值数据字段，就是只可能在某几个数值中变化的数据，这样的数据往往是用作控制，或者是表示某些状态离散的车辆信息。比如车门的开和关；比如雨刷的状态：静止、慢刷、快刷等。所以本实施例中，根据经验将本字节数值变化的个数不到256个数值的10％的字节定义为多值数据字段。具体的，也可以根据实际应用调整预定个数的限定。

例如，对于每条CAN总线数据包含8个字节，第一字节存在不同数值的个数为1，属于单值数据字段；第二字节存在不同数值的个数为1，属于单值数据字段；第5字节存在不同数值的个数为20，属于多值数据字段。第三、四字节存在不同数值的个数分别为100和120，则第三、四字节属于全值数据字段；第六、七、八字节存在不同数值的个数分别为120、130和140，则第六、七、八字节属于全值数据字段。

步骤23、监听车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；

例如，监听帧ID为666的第5字节的多值数据字段；

监听帧ID为777的第4字节的多值数据字段；

监听帧ID为888的第3字节的多值数据字段。

步骤24、选择状态离散的车辆信息对应的操作进行操作状态的改变，如果所述操作状态改变的频率与所监听的一多值数据字段数值改变频率一致，则，确定该操作与所述多值数据字段相对应。

在一可选实施例中，选择雨刷器操作将雨刷器从静止改变到正常状态，如果状态改变的频率与所监听的帧ID为666的第5字节的多值数据字段数值改变频率一致，则确定雨刷器操作与帧ID为666的第5字节的多值数据字段相对应。

如果状态改变的频率与所监听的帧ID为666的第5字节的多值数据字段数值改变频率，以及帧ID为777的第4字节的多值数据字段数值改变频率都一致，此时，无法确定雨刷器操作对应哪个多值数据字段，则将雨刷器操作状态的改变频率进行调整，分别选择每隔1s从静止改变到正常状态，每隔2s从静止改变到正常状态，每隔3s从静止改变到正常状态。此时，如果每隔2s从静止改变到正常状态的频率与所监听的帧ID为666的第5字节的多值数据字段数值改变频率一致，则确定雨刷器操作与帧ID为666的第5字节的多值数据字段相对应。

步骤25、将所述操作再次进行操作状态的改变，根据该多值数据字段位置上数值的改变，确定每个操作状态对应的字段数值。

将雨刷器进行操作状态改变，如果从静止改变到正常状态，帧ID为666的第5字节的多值数据字段位置上的数值从00改变到20，则确定静止状态对应的十六进制字段数值为00，正常状态对应的十六进制字段数值为20。再例如，如果从静止改变到快刷状态，帧ID为666的第5字节的多值数据字段位置上的数值从00改变到60，则确定快刷状态对应的十六进制字段数值为60。

实施例三

基于相同的发明构思，本发明实施例三提供的一种车辆CAN总线数据解析装置，结构示意图如图2所示，该装置包括：

第一预处理模块201，对车辆CAN总线数据进行预处理，确定车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；

第一监听模块202，监听车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；

第一处理模块203，选择状态离散的车辆信息对应的操作进行操作状态的改变，如果所述操作状态改变的频率与所监听的一多值数据字段数值改变频率一致，则，确定该操作与所述多值数据字段相对应；

将所述操作再次进行操作状态的改变，根据该多值数据字段位置上数值的改变，确定每个操作状态对应的字段数值。

所述第一处理模块203，具体用于，如果所述操作状态改变的频率与所监听的多个多值数据字段数值改变频率一致，则，将所述操作按照预定频率进行操作状态的改变；如果所述操作状态改变的频率与所监听的一多值数据字段数值改变频率一致，则，确定该操作与所述多值数据字段相对应。

所述第一预处理模块201，确定车辆CAN总线数据中每个多值数据字段，具体用于：

将车辆CAN总线数据中相同帧ID的CAN总线数据划分为同一数据集；

以字节为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，统计每个字节存在不同数值的个数，以确定每个字节所属多值数据字段。

所述第一预处理模块201，统计每个字节存在不同数值的个数，以确定每个字节所属多值数据字段，具体用于：

当字节存在不同数值的个数不大于预定个数时，确定所述字节为多值数据字段。

实施例四

基于上述分析，本发明实施例四提出的一种车辆CAN总线数据解析方法，其流程示意图如图3所示，该方法包括：

步骤31、对车辆CAN总线数据进行预处理，确定车辆CAN总线数据中每个状态值字段；

本步骤对车辆CAN总线数据进行预处理，可以是对车辆CAN总线数据进行离线处理，也可以是在线处理。离线预处理，需要收集样本CAN总线数据，进行确定；在线预处理，直接对当前车辆CAN总线数据进行预处理即可。

本步骤确定车辆CAN总线数据中每个状态值字段，能够确定每个帧ID下的状态值字段位置。同理，对于任一帧ID，步骤32中监听时，只需监听该帧ID对应的状态值字段位置即可。

步骤32、监听车辆CAN总线数据中每个状态值字段；

步骤33、以预定时间间隔采集车辆CAN总线数据中每个状态值字段数值，且，同时选择状态连续的车辆信息以所述预定时间间隔进行真实物理值的采集；

本步骤监听数据的采集和真实物理值的采集时间间隔相同，起始和结束时间点也是相同的。

步骤34、将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行拟合，确定车辆信息与拟合程度最高的状态值字段相对应。

一可选实施例中，在拟合之前，该方法进一步包括：将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行归一化处理。之所以进行归一化处理，是为了屏蔽真实物理值与车辆CAN总线数据之间的差异，因为真实物理值可能需要经过公式运算转化成车辆CAN总线数据，这个转化会对拟合带来干扰。通过归一化处理，物理值与字段值的数值都被映射到0～1的范围内，此时根据数据变化趋势的相似程度，即可推断出全值数据字段对应的物理意义。

一可选实施例中，所述将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行拟合，确定车辆信息与拟合程度最高的状态值字段相对应，具体包括：计算每个状态值字段与车辆信息的误差平方和，确定车辆信息与偏差最小的状态值字段相对应。

一可选实施例中，确定车辆CAN总线数据中每个状态值字段，具体包括：

将车辆CAN总线数据中相同帧ID的CAN总线数据划分为同一数据集；

以字节为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，统计每个字节存在不同数值的个数，以确定每个字节所属全值数据字段；

以比特为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，获取以字节为单位的各个全值数据字段对应每个比特的比特翻转率；将相邻字节的全值数据字段进行合并后，计算各合并后的全值数据字段对应每个比特的比特翻转率权重；根据所述权重对各合并后的全值数据字段进行子字段切割，以确定每个全值数据子字段的边界；根据切割后各个全值数据子字段对应每个比特的比特翻转率特征，对各个全值数据子字段进行分类；

其中，根据所述权重对各合并后的全值数据字段进行子字段切割，以确定每个全值数据子字段的边界，具体包括：

当前一比特的比特翻转率权重小于后一比特的比特翻转率权重，则确定所述前一比特和后一比特属于不同的全值数据子字段；

当前一比特的比特翻转率权重不小于后一比特的比特翻转率权重，则确定所述前一比特和后一比特属于同一全值数据子字段；

其中，根据切割后各个全值数据子字段对应每个比特的比特翻转率特征，对各个全值数据子字段进行分类，具体包括：

根据低有效位的比特翻转率是高有效位比特翻转率的两倍，确定所述全值数据子字段为计数器值字段；

或者，根据全值数据子字段每个比特的比特翻转率分布呈现以0.5为期望的正态分布，确定所述全值数据子字段为校验值字段；

或者，如果所述全值数据子字段既不属于计数器值字段，也不属于校验值字段，则确定所述全值数据子字段为状态值字段。

实施例五

本发明实施例五车辆CAN总线数据解析方法，包括以下步骤：

步骤51、将车辆CAN总线数据中相同帧ID的CAN总线数据划分为同一数据集；

步骤52、以字节为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，统计每个字节存在不同数值的个数，以确定每个字节所属全值数据字段；

一可选实施例中，在一条CAN总线数据中，数据部分最多有8个字节(64个bit)。本步骤将同一数据集的CAN总线数据以字节为单位进行切割，可以确定出每个字节所属全值数据字段。需要注意的是，可能全值数据字段有的功能会被划分在了多个数据字段中，所以需要对全值数据字段进行进一步地合并和切割。

在相同数据集中，遍历j条CAN总线数据，统计每个字节存在不同数值的个数，每条CAN总线数据包含n个字节，当数组arr[n]>25时，将其划分为全值数据字段。

步骤53、以比特为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，获取以字节为单位的各个全值数据字段对应每个比特的比特翻转率；将相邻字节的全值数据字段进行合并后，计算各合并后的全值数据字段对应每个比特的比特翻转率权重；根据所述权重对各合并后的全值数据字段进行子字段切割，以确定每个全值数据子字段的边界；根据切割后各个全值数据子字段对应每个比特的比特翻转率特征，对各个全值数据子字段进行分类；

1)、以比特为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，获取以字节为单位的各个全值数据字段对应每个比特的比特翻转率。

本实施例中，遍历相同数据集中，j条CAN总线数据，将步骤22确定出的全值数据字段，计算全值数据字段每个bit的比特翻转率。这里，全值数据字段以字节为单位，但是可能全值数据字段有的功能会被划分在了多个字节中，所以需要对全值数据字段进行进一步地合并和切割，以准确定义全值数据字段的字节数。

对于以字节为单位的全值数据字段中的任一第i个比特，遍历j条CAN总线数据，如果第j条CAN总线数据第i个比特的值不同于第j-1条CAN总线数据，则将比特翻转次数+1，在遍历j条CAN总线数据结束后，所得的比特反转次数除以总条数j，则得到第i个比特的比特翻转率。

例如，第三字节对应第17至24比特，每个比特对应的比特翻转率分别为0、0、0.002、0.013、0.086、0.155、0.296、0.612。其中，以第19比特的比特翻转率0.002为例，遍历1000条CAN总线数据后，比特翻转次数为2，比特翻转率＝2/1000＝0.002。

第四字节对应第25至32比特，每个比特对应的比特翻转率分别为0、0、0.004、0.025、0.082、0.178、0.332、0.69。

第六字节对应第41至48比特，每个比特对应的比特翻转率分别为0.007、0.015、0.031、0.062、0.125、0.25、0.5、1。

第七字节对应第49至56比特，每个比特对应的比特翻转率分别为0.494、0.513、0.493、0.513、0.501、0.495、0.49、0.484。

第八字节对应第57至64比特，每个比特对应的比特翻转率分别为0.498、0.523、0.53、0.505、0.503、0.494、0.503、0.504。

2)、将相邻字节的全值数据字段进行合并得到长度为m的比特翻转率数组。

例如，将相邻的三四字节合并，得到比特翻转率数组brr[0、0、0.002、0.013、0.086、0.155、0.296、0.612、0、0、0.004、0.025、0.082、0.178、0.332、0.69]，数组长度m为16；

将相邻的六七八字节合并，得到比特翻转率数组brr[0.007、0.015、0.031、0.062、0.125、0.25、0.5、1、0.494、0.513、0.493、0.513、0.501、0.495、0.49、0.484、0.498、0.523、0.53、0.505、0.503、0.494、0.503、0.504]，数组长度m为24。

3)、计算各合并后的全值数据字段对应每个比特的比特翻转率权重。

比特权重数组W[]，

举例4bit的计数器值字段的比特反转率数组brr[]＝[0.125,0.25,0.5,1]，故其比特权重数组W[]＝[3,2,1,0]。

举例4bit的校验值字段的比特反转率数组可能为brr[]＝[0.54,0.39,0.44,0.51]，故其比特权重数组W[]＝[1,1,1,1]。

同理，三四字节对应的长度为16的比特权重数组，以及六七八字节对应的长度为24的比特权重数组，计算原理与上述相同。

4)、根据所述权重对各合并后的全值数据字段进行子字段切割，以确定每个全值数据子字段的边界。

当W[i]<W[i+1]，说明第i+1个比特属于另一全值数据字段，是另一全值数据字段的最高有效位；

当W[i]≥W[i+1]，则说明第i个bit和第i+1个bit属于同一全值数据字段。

例如，第3字节的24比特对应的比特翻转率为0.612，第4字节的25比特对应的比特翻转率为0，则W[24]＝1，W[25]＝∞，因此，第3字节的24比特和第4字节的25比特属于不同的全值数据子字段。第3字节和第4字节属于不同的全值数据子字段。

再例如，第6字节的48比特对应的比特翻转率为1，第7字节的49比特对应的比特翻转率为0.494，则W[48]＝0，W[49]＝1，因此，第6字节的48比特和第7字节的49比特属于不同的全值数据子字段。第6字节和第7字节属于不同的全值数据子字段。

但是，第7字节和第8字节每个比特的比特翻转率分布呈现以0.5为期望的正态分布，每个比特对应的权重都为1，因此，第7字节和第8字节属于同一全值数据子字段。

5)、根据切割后各个全值数据子字段对应每个比特的比特翻转率特征，对各个全值数据子字段进行分类。

全值数据子字段进一步划分为三类：

如果低有效位的比特翻转率是高有效位比特翻转率的两倍，则确定所述全值数据子字段为计数器值字段；

如果全值数据子字段每个比特的比特翻转率分布呈现以0.5为期望的正态分布，则确定所述全值数据子字段为校验值字段。

如果既不属于计数器值字段，也不属于校验值字段则确定所述全值数据子字段为状态值字段。

例如，字节3为一个状态值字段，字节4为一个状态值字段，字节6为一个计数器值字段，字节7-8合并为一个校验值字段。

本步骤可以确定出状态值字段所在位置。

步骤54、监听车辆CAN总线数据中每个状态值字段；

例如，500个帧ID中，每个帧ID都对应有状态值字段。

步骤55、以预定时间间隔采集车辆CAN总线数据中每个状态值字段数值，且，同时选择状态连续的车辆信息以所述预定时间间隔进行真实物理值的采集；

例如，车辆信息以车速为例，以1秒为预定时间间隔，采集600秒数据，也就是说，监听数据中每个状态值字段都采集600个状态值字段数值，同时车速采集600个真实物理值。

步骤56、将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行归一化处理。

以某个状态值字段的600个数据举例。先对这600个数据同时加上或减去一个数，使得这600个数据中最小的那个数为0(其它数据都为正数)；再找出这600个数据中最大的那个数A，对这600个数据同时除以A；至此，这600个数据的值就都处于0～1的范围内。后续步骤都是对归一化处理之后的数据进行计算分析。

步骤57、计算每个状态值字段与车辆信息的误差平方和，确定车辆信息与偏差最小的状态值字段相对应。

对于任一个状态值字段，与车辆信息的误差平方和公式表示为：

从而可以确定出车辆信息，例如车速，油量等对应具体哪个状态值字段，从而达到解析车辆CAN总线数据对应字段的具体功能含义的目的。

实施例六

基于相同的发明构思，本发明实施例六提供的一种车辆CAN总线数据解析装置，结构示意图如图4所示，该装置包括：

第二预处理模块401，对车辆CAN总线数据进行预处理，确定车辆CAN总线数据中每个状态值字段；

第二监听模块402，监听车辆CAN总线数据中每个状态值字段；

第二处理模块403，以预定时间间隔采集车辆CAN总线数据中每个状态值字段数值，且，同时选择状态连续的车辆信息以所述预定时间间隔进行真实物理值的采集；将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行拟合，确定车辆信息与拟合程度最高的状态值字段相对应。

所述第二处理模块403，将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行拟合，确定车辆信息与拟合程度最高的状态值字段相对应，具体用于：

计算每个状态值字段与车辆信息的误差平方和，确定车辆信息与偏差最小的状态值字段相对应。

在拟合之前，所述第二处理模块403还用于：将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行归一化处理。

所述第二预处理模块401，确定车辆CAN总线数据中每个状态值字段，具体用于：

将车辆CAN总线数据中相同帧ID的CAN总线数据划分为同一数据集；

以字节为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，统计每个字节存在不同数值的个数，以确定每个字节所属全值数据字段；

以比特为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，获取以字节为单位的各个全值数据字段对应每个比特的比特翻转率；将相邻字节的全值数据字段进行合并后，计算各合并后的全值数据字段对应每个比特的比特翻转率权重；根据所述权重对各合并后的全值数据字段进行子字段切割，以确定每个全值数据子字段的边界；根据切割后各个全值数据子字段对应每个比特的比特翻转率特征，对各个全值数据子字段进行分类；

其中，根据所述权重对各合并后的全值数据字段进行子字段切割，以确定每个全值数据子字段的边界，具体包括：

当前一比特的比特翻转率权重小于后一比特的比特翻转率权重，则确定所述前一比特和后一比特属于不同的全值数据子字段；

当前一比特的比特翻转率权重不小于后一比特的比特翻转率权重，则确定所述前一比特和后一比特属于同一全值数据子字段；

其中，根据切割后各个全值数据子字段对应每个比特的比特翻转率特征，对各个全值数据子字段进行分类，具体包括：

根据低有效位的比特翻转率是高有效位比特翻转率的两倍，确定所述全值数据子字段为计数器值字段；

或者，根据全值数据子字段每个比特的比特翻转率分布呈现以0.5为期望的正态分布，确定所述全值数据子字段为校验值字段；

或者，如果所述全值数据子字段既不属于计数器值字段，也不属于校验值字段，则确定所述全值数据子字段为状态值字段。

综上，本发明的有益效果为：

本发明车辆CAN总线数据解析方法，针对多值数据字段和全值数据字段中的状态值字段，采用不同的处理方式进行功能逆向，对于多值数据字段，能够解析出其对应的操作，以及每个操作状态对应的字段数值。对于全值数据字段的状态值字段，能够解析出其对应的车辆信息。从而达到解析车辆CAN总线数据对应字段的具体功能含义的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种车辆控制器局域网络CAN总线数据解析方法，其特征在于，该方法包括：对车辆CAN总线数据进行预处理，确定车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；该方法还包括：

监听车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；

选择状态离散的车辆信息对应的操作进行操作状态的改变，如果所述操作状态改变的频率与所监听的一多值数据字段数值改变频率一致，则，确定该操作与所述多值数据字段相对应；

将所述操作再次进行操作状态的改变，根据该多值数据字段位置上数值的改变，确定每个操作状态对应的字段数值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述操作状态改变的频率与所监听的多个多值数据字段数值改变频率一致，则，将所述操作按照预定频率进行操作状态的改变；如果所述操作状态改变的频率与所监听的一多值数据字段数值改变频率一致，则，确定该操作与所述多值数据字段相对应。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定车辆CAN总线数据中每个多值数据字段，具体包括：

将车辆CAN总线数据中相同帧ID的CAN总线数据划分为同一数据集；

以字节为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，统计每个字节存在不同数值的个数，以确定每个字节所属多值数据字段。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述统计每个字节存在不同数值的个数，以确定每个字节所属多值数据字段，具体包括：

当字节存在不同数值的个数不大于预定个数时，确定所述字节为多值数据字段。

5.一种车辆控制器局域网络CAN总线数据解析方法，其特征在于，该方法包括：对车辆CAN总线数据进行预处理，确定车辆CAN总线数据中每个状态值字段；该方法还包括：

监听车辆CAN总线数据中每个状态值字段；

以预定时间间隔采集车辆CAN总线数据中每个状态值字段数值，且，同时选择状态连续的车辆信息以所述预定时间间隔进行真实物理值的采集；

将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行拟合，确定车辆信息与拟合程度最高的状态值字段相对应。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行拟合，确定车辆信息与拟合程度最高的状态值字段相对应，具体包括：

计算每个状态值字段与车辆信息的误差平方和，确定车辆信息与偏差最小的状态值字段相对应。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在拟合之前，该方法进一步包括：将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行归一化处理。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，确定车辆CAN总线数据中每个状态值字段，具体包括：

将车辆CAN总线数据中相同帧ID的CAN总线数据划分为同一数据集；

以字节为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，统计每个字节存在不同数值的个数，以确定每个字节所属全值数据字段；

以比特为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，获取以字节为单位的各个全值数据字段对应每个比特的比特翻转率；将相邻字节的全值数据字段进行合并后，计算各合并后的全值数据字段对应每个比特的比特翻转率权重；根据所述权重对各合并后的全值数据字段进行子字段切割，以确定每个全值数据子字段的边界；根据切割后各个全值数据子字段对应每个比特的比特翻转率特征，对各个全值数据子字段进行分类；

其中，根据所述权重对各合并后的全值数据字段进行子字段切割，以确定每个全值数据子字段的边界，具体包括：

当前一比特的比特翻转率权重小于后一比特的比特翻转率权重，则确定所述前一比特和后一比特属于不同的全值数据子字段；

当前一比特的比特翻转率权重不小于后一比特的比特翻转率权重，则确定所述前一比特和后一比特属于同一全值数据子字段；

其中，根据切割后各个全值数据子字段对应每个比特的比特翻转率特征，对各个全值数据子字段进行分类，具体包括：

根据低有效位的比特翻转率是高有效位比特翻转率的两倍，确定所述全值数据子字段为计数器值字段；

或者，根据全值数据子字段每个比特的比特翻转率分布呈现以0.5为期望的正态分布，确定所述全值数据子字段为校验值字段；

或者，如果所述全值数据子字段既不属于计数器值字段，也不属于校验值字段，则确定所述全值数据子字段为状态值字段。

9.一种车辆控制器局域网络CAN总线数据解析装置，其特征在于，该装置包括：

第一预处理模块，对车辆CAN总线数据进行预处理，确定车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；

第一监听模块，监听车辆CAN总线数据中每个多值数据字段；

第一处理模块，选择状态离散的车辆信息对应的操作进行操作状态的改变，如果所述操作状态改变的频率与所监听的一多值数据字段数值改变频率一致，则，确定该操作与所述多值数据字段相对应；

将所述操作再次进行操作状态的改变，根据该多值数据字段位置上数值的改变，确定每个操作状态对应的字段数值。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一处理模块，具体用于，如果所述操作状态改变的频率与所监听的多个多值数据字段数值改变频率一致，则，将所述操作按照预定频率进行操作状态的改变；如果所述操作状态改变的频率与所监听的一多值数据字段数值改变频率一致，则，确定该操作与所述多值数据字段相对应。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一预处理模块，确定车辆CAN总线数据中每个多值数据字段，具体用于：

将车辆CAN总线数据中相同帧ID的CAN总线数据划分为同一数据集；

以字节为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，统计每个字节存在不同数值的个数，以确定每个字节所属多值数据字段。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一预处理模块，统计每个字节存在不同数值的个数，以确定每个字节所属多值数据字段，具体用于：

当字节存在不同数值的个数不大于预定个数时，确定所述字节为多值数据字段。

13.一种车辆控制器局域网络CAN总线数据解析装置，其特征在于，该装置包括：

第二预处理模块，对车辆CAN总线数据进行预处理，确定车辆CAN总线数据中每个状态值字段；

第二监听模块，监听车辆CAN总线数据中每个状态值字段；

第二处理模块，以预定时间间隔采集车辆CAN总线数据中每个状态值字段数值，且，同时

选择状态连续的车辆信息以所述预定时间间隔进行真实物理值的采集；

将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行拟合，确定车辆信息与拟合程度最高的状态值字段相对应。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块，将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行拟合，确定车辆信息与拟合程度最高的状态值字段相对应，具体用于：

计算每个状态值字段与车辆信息的误差平方和，确定车辆信息与偏差最小的状态值字段相对应。

15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，在拟合之前，所述第二处理模块还用于：将采集的每个状态值字段信息和采集的车辆信息进行归一化处理。

16.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第二预处理模块，确定车辆CAN总线数据中每个状态值字段，具体用于：

将车辆CAN总线数据中相同帧ID的CAN总线数据划分为同一数据集；

以字节为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，统计每个字节存在不同数值的个数，以确定每个字节所属全值数据字段；

以比特为单位，遍历同一数据集的CAN总线数据，获取以字节为单位的各个全值数据字段对应每个比特的比特翻转率；将相邻字节的全值数据字段进行合并后，计算各合并后的全值数据字段对应每个比特的比特翻转率权重；根据所述权重对各合并后的全值数据字段进行子字段切割，以确定每个全值数据子字段的边界；根据切割后各个全值数据子字段对应每个比特的比特翻转率特征，对各个全值数据子字段进行分类；

其中，根据所述权重对各合并后的全值数据字段进行子字段切割，以确定每个全值数据子字段的边界，具体包括：

当前一比特的比特翻转率权重小于后一比特的比特翻转率权重，则确定所述前一比特和后一比特属于不同的全值数据子字段；

当前一比特的比特翻转率权重不小于后一比特的比特翻转率权重，则确定所述前一比特和后一比特属于同一全值数据子字段；

其中，根据切割后各个全值数据子字段对应每个比特的比特翻转率特征，对各个全值数据子字段进行分类，具体包括：

根据低有效位的比特翻转率是高有效位比特翻转率的两倍，确定所述全值数据子字段为计数器值字段；

或者，根据全值数据子字段每个比特的比特翻转率分布呈现以0.5为期望的正态分布，确定所述全值数据子字段为校验值字段；

或者，如果所述全值数据子字段既不属于计数器值字段，也不属于校验值字段，则确定所述全值数据子字段为状态值字段。

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