[发明专利]一种车辆内CAN数据帧信号提取方法与装置

权利要求书

1.一种车辆内CAN数据帧信号提取方法，其特征在于，包括：

在车辆正常状态下采集CAN总线上的数据帧，记录各数据帧的接收时间戳；

根据所述数据帧，进行数据预处理，确定各标识符ID的数据帧各比特位组成的布尔矩阵X_ID；

根据所述布尔矩阵，确定数据帧各比特位的翻转频率bf；

根据所述各比特位的翻转频率bf，确定该标识符ID数据帧的编码格式， 包括：

根据数据帧内各个字节的起止比特位翻转频率确定该数据帧的编码格式，其中编码格式为Motorola和Intel格式；

(a)对于Intel格式的跨字节的信号，具有如下特征：

bf[8×j]＞bf[8×j+15]＞0,(j＝[0,1,2,3,4,5,6])

(b)对于Motorola格式的跨字节的信号，具有如下特征：

0＜bf[8×j+7]＜bf[8×j+8],(j＝[0,1,2,3,4,5,6])

统计各数据帧的比特位翻转频率满足(a)和(b)的个数，若符合特征(a)的个数多于符合特征(b)的个数，则该数据帧的编码格式为Intel格式，否则为Motorola格式；

根据所述各比特位的翻转频率bf和编码格式，确定各信号的起止边界，包括：

对于编码格式为Intel的数据帧，翻转各个字节的顺序，即：

bf_new[8×j:8×j+8]＝bf[56-8×j:64-8×j],(j＝[0,1,2,3,4,5,6,7])

对于编码格式为Motorola的数据帧，其字节顺序不变，即：

bf_new＝bf

根据更新后的各比特位翻转频率bf_new，按照比特位翻转频率递增的顺序进行信号的分割；最终完成信号的提取。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆正常状态包括车辆静止、开关车门、车辆正常行驶和车辆倒车；所述数据帧包括标准帧或者扩展帧，数据帧格式为标识符ID、帧长度和数据段；所述CAN总线为车辆内OBD接口所连接的CAN总线。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据预处理包括：

检查同一标识符ID的帧长度字段值是否一致，不一致则舍弃该标识符ID的所有数据帧；

检查帧长度字段与数据段长度是否一致，不一致则只舍弃该数据帧。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各标识符ID的数据帧各比特位组成的布尔矩阵X_ID，矩阵大小为I×J，I为所采集的该ID的数据帧个数，J为该数据帧数据段的二进制位宽。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定数据帧各比特位的翻转频率bf，包括：

对数据帧布尔矩阵相邻两行的数据进行异或操作，得到该ID数据帧的异或矩阵XOR_ID，即：

其中X_ID,i、X_ID,i+1分别为布尔矩阵X_ID中的第i、i+1行数据；

根据所述异或矩阵XOR_ID，确定该ID中每一个比特位的翻转频率bf，计算公式为：

其中XOR_ID[i,j]为异或矩阵XOR_ID中的第i行第j列数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据提取的所述数据帧中各信号的边界，确定其信号的编码值，并根据编码值建立各个信号的时间序列，完成信号数值的提取。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，提取信号后，利用皮尔逊相关系数计算各信号序列的两两之间相关程度，根据信号间相关程度，采用层次聚类方法对信号进行聚类，完成相似信号子集的提取。

8.一种车辆内CAN数据帧信号提取装置，其特征在于，包括：

数据采集单元，用于在车辆正常状态下采集CAN总线上的数据帧；

数据预处理单元，用于根据所述数据帧，确定各标识符ID的数据帧各比特位组成的布尔矩阵X_ID；

信号分割单元，用于根据所述布尔矩阵，确定数据帧各比特位的翻转频率bf；根据所述各比特位的翻转频率bf，确定该标识符ID数据帧的编码格式， 包括：

根据数据帧内各个字节的起止比特位翻转频率确定该数据帧的编码格式，其中编码格式为Motorola和Intel格式；

(a)对于Intel格式的跨字节的信号，具有如下特征：

bf[8×j]＞bf[8×j+15]＞0,(j＝[0,1,2,3,4,5,6])

(b)对于Motorola格式的跨字节的信号，具有如下特征：

0＜bf[8×j+7]＜bf[8×j+8],(j＝[0,1,2,3,4,5,6])

统计各数据帧的比特位翻转频率满足(a)和(b)的个数，若符合特征(a)的个数多于符合特征(b)的个数，则该数据帧的编码格式为Intel格式，否则为Motorola格式；

根据所述各比特位的翻转频率bf和编码格式，确定各信号的起止边界， 包括：

对于编码格式为Intel的数据帧，翻转各个字节的顺序，即：

bf_new[8×j:8×j+8]＝bf[56-8×j:64-8×j],(j＝[0,1,2,3,4,5,6,7])

对于编码格式为Motorola的数据帧，其字节顺序不变，即：

bf_new＝bf

根据更新后的各比特位翻转频率bf_new，按照比特位翻转频率递增的顺序进行信号的分割；

信号提取单元，用于根据所述各信号的起止边界，建立各信号的时间序列，测量各信号的相关程度，确定相似信号聚类子集。