[논문]OBD 차량 진단 정보를 위한 IoT 장치 구현

이성희; 이성형; 이상문; 황승훈

doi:10.7840/kics.2016.41.12.1851

OBD 차량 진단 정보를 위한 IoT 장치 구현
IoT Equipment Implementation for OBD Car Diagnostic Information 원문보기

한국통신학회논문지 = The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, v.41 no.12, 2016년, pp.1851 - 1857

이성희 (Div. of Electronics & Electrical Eng, Dongguk University) , 이성형 (Div. of Electronics & Electrical Eng, Dongguk University) , 이상문 (NT Robot) , 황승훈 (Div. of Electronics & Electrical Eng, Dongguk University)

초록
AI-Helper

차량의 OBD 커넥터로부터 획득한 차량 정보를 스마트기기와의 통신을 통해 확인하는 기존의 제품은 차량 내혹은 차량의 근처에서만 통신이 가능할 뿐 외부로 전송하는 기능은 지원하지 않는다. 본 논문에서는 기존의 제품과 달리 OBD를 통해 얻은 차량 정보를 외부로 전송하여 서버에서 관리할 수 있는 OBD 차량 진단 정보 통신을 위한 IoT 장치의 구현에 관해 기술한다.

Abstract AI-Helper

Existing devices are capable of communicating the OBD information only inside or close to the vehicle without supporting the data transmission to a external server. In this paper, we describe the implementation of IoT device, which can communicate the OBD information to the external server....

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

하지만 이러한 제품들은 OBD 정보를 차량 내의 스마트기기 간 통신만 지원할 뿐 외부로 전송하는 기능은 지원하지 않고 있다. 따라서 본 연구를 통해 기존의 개발된 제품들의 방식과 달리 차량 내 OBD 정보를 공공재 AP망을 이용하여 외부로 전송이 가능하도록 하여 개인뿐만 아니라 자동차 회사, 보험회사에 해당 정보를 제공할 수 있는 장치를 구현하여 그 결과를 고찰하고자 한다. 본 논문에서는 전체적인 시스템 디자인, CAN통신과 OBD에 대한 간단한 개념, 연구에 사용된 하드웨어 및 소프트웨어, 세부적인 기술개발 내용, 실험 결과 및 분석에 대해 다뤄 보고자 한다.
본 논문에서는 OBD 차량 진단 정보 통신을 위한 IoT 장치를 구현하기 위한 전체적인 기술개발 내용을 소개하였다. OBD 추출 H/W는 차량에 직접 테스트해 본 결과 정상적으로 작동하였고, 기기 간 시리얼 통신과 Wi-Fi와 AP의 무선통신도 정상적으로 작동하는 것을 확인 하였다.
따라서 본 연구를 통해 기존의 개발된 제품들의 방식과 달리 차량 내 OBD 정보를 공공재 AP망을 이용하여 외부로 전송이 가능하도록 하여 개인뿐만 아니라 자동차 회사, 보험회사에 해당 정보를 제공할 수 있는 장치를 구현하여 그 결과를 고찰하고자 한다. 본 논문에서는 전체적인 시스템 디자인, CAN통신과 OBD에 대한 간단한 개념, 연구에 사용된 하드웨어 및 소프트웨어, 세부적인 기술개발 내용, 실험 결과 및 분석에 대해 다뤄 보고자 한다.

제안 방법

모듈은 CPU에 포팅된 코드에 의해 엔진 RPM와 차량의 속도정보를 차량으로부터 획득하고, 이동거리는 S= v*t라는 공식에 의해 얻어지게 된다. 3가지 차량 OBD 정보를 구분하기 위해 RPM, SPEED, DIS라는 변수를 사용하였다. 실험은 시동만 켜놓는 경우, RPM만 증가시키는 경우, 차량을 이동시키는 경우로 나누어 진행하였다.
OBD모듈의 CPU에 포팅되어 있는 코드는 MPLAB이라는 C언어 기반의 프로그램을 이용하여 제작 및 포팅하였다. Wi-Fi 모듈의 CPU에 포팅되어 있는 코드는 임베디드 C를 이용하여 제작 및 포팅하였다.
Teraterm을 통해 차량의 OBD정보를 컴퓨터로 확인하는 것은 C언어 기반의 Sprintf라는 함수를 이용하여 구현하기 때문에 큰 문제가 되지 않지만, 기기 간 통신을 할 경우 송신측에서 취득한 OBD정보를 그대로 전송하게 되면 수신측에서는 데이터가 RPM정보인지, 속도정보인지 이동거리 정보인지 구분할 수가 없다. 따라서 TLV(Type,Length, Value) Protocol을 적용시켜 세가지 정보를 구분하였고, 적용시킨 Protocol frame구조는 아래 표4와 같다. 3가지 정보는 표 5와 같이 frame^[2]의 Opcode로 구분을 하며 각각의 데이터는frame^[3]-frame^[6]에 채워져 전송된다.
왜냐하면 한번에 30byte를 전송 받아 처리하게 되면 수신부에서 과부하가 발생하여 정상적으로 수신이 되지 않기 때문이다. 따라서 송신부에서 OBD 정보를 송신할 때 delay를 주어 한번에 1 byte 씩 전송함으로써 수신부의 과부하를 줄여 정상적으로 수신되도록 하였다. 한번에 1byte씩 전송하더라도 수신부에서는 전체적으로 frame구조가 유지되며 3가지 정보가 순서대로 정상적으로 수신되는 것을 확인 할 수 있다.
본 연구를 진행함에 있어, 상기 그림 1의 화살표방향으로 순차적으로 진행하였으며, 본 장에서는 각 과정의 연구과정 및 결과에 대해 자세히 살펴보도록 한다.
Wi-Fi 모듈은 무선통신을 이용하여 외부AP로 전송하고, AP와 연결된 서버에서 이 정보를 수신하여 확인 및 관리하는 것이 본 연구의 전체적인 시스템이다. 본 연구에서 사용된 차량 OBD정보는 RPM, 속도, 이동거리이며, 연구는 그림 1의 화살표 방향으로 순차적으로 진행하였다.
시뮬레이션 결과 분석부를 확인하기 위해 OBD 모듈 2개를 이용하여 송신단에서는 OBD 정보를 전송하고, 수신단에서는 Echo코드를 포팅하여 수신한 정보를 그대로 다시 보내도록 설계하였다. 수신측 OBD모듈에 시리얼포트를 연결하여 컴퓨터로 데이터를 확인하여 시리얼 통신의 작동여부를 확인하였다. Teraterm을 통해 차량의 OBD정보를 컴퓨터로 확인하는 것은 C언어 기반의 Sprintf라는 함수를 이용하여 구현하기 때문에 큰 문제가 되지 않지만, 기기 간 통신을 할 경우 송신측에서 취득한 OBD정보를 그대로 전송하게 되면 수신측에서는 데이터가 RPM정보인지, 속도정보인지 이동거리 정보인지 구분할 수가 없다.
기기간 시리얼 통신을 통한 OBD 정보의 작동을 확인하기 전, 우리는 먼저 시리얼통신의 정상 작동 여그림 6. 시뮬레이션 결과 분석부를 확인하기 위해 OBD 모듈 2개를 이용하여 송신단에서는 OBD 정보를 전송하고, 수신단에서는 Echo코드를 포팅하여 수신한 정보를 그대로 다시 보내도록 설계하였다. 수신측 OBD모듈에 시리얼포트를 연결하여 컴퓨터로 데이터를 확인하여 시리얼 통신의 작동여부를 확인하였다.
3가지 차량 OBD 정보를 구분하기 위해 RPM, SPEED, DIS라는 변수를 사용하였다. 실험은 시동만 켜놓는 경우, RPM만 증가시키는 경우, 차량을 이동시키는 경우로 나누어 진행하였다. 실제로 시뮬레이션을 진행한 결과분석은 그림 6과 같다.
차량의 OBD 정보를 획득하기 위해 OBD 모듈을 사용하고, 제대로 된 정보가 획득했는지 확인하기 위해 Teraterm 이라는 터미널 프로그램을 사용하였다.OBD 모듈을 차량의 OBD 단자에 연결하고 시동을걸면 OBD 모듈에 전원이 공급되면서 작동을 시작한다.

대상 데이터

본 연구를 위해 제작한 하드웨어는 OBD모듈과 Wi-Fi모듈이다. 본 장에서는 각 모듈의 간단한 기능과 구성요소에 대해 살펴보고, 자세한 동작원리에 대해서는 다음 장에서 다루도록 한다.
실제로 차량을 이용한 테스트는 본교 캠퍼스에서 진행하였으며, 그 결과는 그림 12, 13, 14와 같다. 그림에 나와 있는 것과 같이 차량의 정보가 서버에서 바르게 나타나는 것을 확인 할 수 있다.
Wi-Fi모듈은 station으로 설정되어 있고, 미리 설정된 SSID와 암호화에 따라 일반 AP와 연결되도록 설정하였다. 실험에 사용된 AP는 iptime에서 제조한 일반 상용품을 사용하였다. 소켓설정이 끝나면 시리얼 통신 설정을 통해 OBD 모듈로부터 데이터를 수신하기 위한 설정을 진행한다.

성능/효과

본 논문에서는 OBD 차량 진단 정보 통신을 위한 IoT 장치를 구현하기 위한 전체적인 기술개발 내용을 소개하였다. OBD 추출 H/W는 차량에 직접 테스트해 본 결과 정상적으로 작동하였고, 기기 간 시리얼 통신과 Wi-Fi와 AP의 무선통신도 정상적으로 작동하는 것을 확인 하였다. 차후에 이 기술을 활용하면 개인,자동차 및 보험회사에서 해당정보를 빅데이터 처리하여 다양한 부가가치를 가진 정보로 새로이 이용할 수 있을 것이다^[8-10].

후속연구

OBD 추출 H/W는 차량에 직접 테스트해 본 결과 정상적으로 작동하였고, 기기 간 시리얼 통신과 Wi-Fi와 AP의 무선통신도 정상적으로 작동하는 것을 확인 하였다. 차후에 이 기술을 활용하면 개인,자동차 및 보험회사에서 해당정보를 빅데이터 처리하여 다양한 부가가치를 가진 정보로 새로이 이용할 수 있을 것이다^[8-10].

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	CAN 통신이란?	CAN 통신 (혹은 CAN bus)은 Controller Area network의 약자로 자동차용 네트워크의 표준이며, 차량 내에서 호스트 없이 ECU등의 마이크로 컨트롤러나 장치들이 서로 통신하기 위한 멀티마스터 방식으로 설계되었다[1]. CAN 통신은 메시지 기반의 프로토콜이며 한 개의 데이터링크를 기준으로 여러 개의 노드들이 하위에 연결되어있는 Serial BUS 시스템이다.
	블루투스를 이용한 차량의 OBD 정보를 확인하는 제품의 문제점은?	이러한 제품들은 OBD 정보를 읽기 위해 블루투스를 이용하여 스마트 폰 및 테블릿 PC 등과 통신하여 자동차 상태 정보를 확인하는 방식이다. 하지만 이러한 제품들은 OBD 정보를 차량 내의 스마트기기 간 통신만 지원할 뿐 외부로 전송하는 기능은 지원하지 않고 있다. 따라서 본 연구를 통해 기존의 개발된 제품들의 방식과 달리 차량 내 OBD 정보를 공공재 AP망을 이용하여 외부로 전송이 가능하도록 하여 개인뿐만 아니라 자동차 회사, 보험회사에 해당 정보를 제공할 수 있는 장치를 구현하여 그 결과를 고찰하고자 한다.
	Wi-FI 모듈로 전송된 OBD 정보 통신을 위한 전체적인 시스템 흐름은 어떻게 되나요?	차량 정보를 OBD 모듈을 통해 획득하고 시리얼통신을 통해 Wi-Fi 모듈로 전송한다. Wi-Fi 모듈은 무선통신을 이용하여 외부AP로 전송하고, AP와 연결된 서버에서 이 정보를 수신하여 확인 및 관리하는 것이 본 연구의 전체적인 시스템이다. 본 연구에서 사용된 차량 OBD정보는 RPM, 속도, 이동거리이며, 연구는 그림 1의 화살표 방향으로 순차적으로 진행하였다.

참고문헌 (10)

Y. Park, CAN communication(2006), Retrieved Aug. 5, 2015, from http://gts2000.co.kr/.
K. Ha, J. Lee, Y. Heo, S. Choi, and M. Shin, "A study of a simulator development generating OBD diagnostic code," in Proc. KIEE Conf., pp. 1157-1158, Pyeongchang, Korea, Jul. 2007.
G. Geraldo, "Differences between on board diagnostic systems (EOBD, OBD-II, OBD-BR1 and OBD-BR2)," 2006 SAE Brasil Congress and Exhibit, Nov. 2006.
D&K ICT, Controller Area Network(CAN) to RS232 Converter User manual(2013), Retrived Aug. 7, 2015, from http://dnkit.co.kr/
Snap-on, Global OBD Vehicle Communication Software Manual, Snap-on Incorporated, (pp. 8, 10, 25), 2013.
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M. Mosko, TLV Packet Format (2014), Retrieved Aug. 30, 2015, from http://www.ccnx.org/
H.-M. Park, S.-H. Park, W. C. Park, and H.-M. Seo, "Implementation of road weather information system supporting intelligent transportation systems based on USN," J. KICS, vol. 35, no. 3, pp. 485-492, Mar. 2010.
H.-S. Seo, H.-U. Kim, D.-G. Noh, and S.-S. Lee, "Algorithm design and implementation for safe left turn at an intersection based on vehicle-to-vehicle communications," J. KICS, vol. 38, no. 2, pp. 165-171, Feb. 2012.
S. Son, T. Kim, Y. Jeon, and Y. Baek, "Smart camera technology to support high speed video processing in vehicular network," J. KICS, vol. 40, no. 1, pp. 152-164, Jan. 2015.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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