pg电子网站pg电子网站本发明涉及一种数据挖掘系统以及数据挖掘方法，特别是涉及一种针对 CAN (Control Ier Area Network控制器局部网)通信网络中的数据进行远程挖掘的数据挖掘系统以及数据挖掘方法。
汽车随着由ECU (Electronic Control Unit电子控制单元)部件数量的不断增力口，电控单元之间的数据通信以及故障诊断等功能正日益成为汽车工业与应用技术的焦点。CAN作为目前应用最为广泛的串行总线系统，其不同的链路层和应用层协议的复杂性和差异性是CAN网络内部与外界进行信息交换的最大难题与障碍。由于各汽车部件和整车厂商的企业标准和技术差异性的存在，标准化组织和CAN-BUS协会对CAN的标准化和规范化研究并不能从根本上解决车内网络系统与外界进行数据和控制交互的标准和规范。目前有很多针对单独某种CAN通信协议的系统(如在线诊断系统)或者针对某种车型中的某种协议下的某种特定数据的远程采集系统(如远程采集公交车中J1339协议下的速度数据)，其共同特点都是系统封闭式的，只能针对某种特定CAN网络和特定系统。
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术不能从根本上解决车内网络系统与外界进行数据控制交互的问题以及远程数据采集系统只能针对某种特定CAN网络和特定系统而无法实现通用的数据采集的缺陷，提供一种车内CAN网络得以与外界进行数据控制交互的、能实现通用数据采集的数据挖掘系统以及数据挖掘方法。一般来讲，CAN通信网络的远程数据挖掘侧重于对不同的链路层和应用层协议的识别和有选择的数据过滤，要求数据挖掘方法有以下特点要求适用于不同的物理层、链路层和应用层协议。要求对数据进行远程有选择、按条件的挖掘。要求对挖掘对象与条件可以远程动态配置。要求对数据的高效挖掘和实时传输。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的 一种数据挖掘系统，其包括多个E⑶，所述E⑶通过CAN总线连接并构成CAN网络， 其特点在于，该数据挖掘系统还包括数据挖掘终端，该数据挖掘终端用于挖掘CAN网络中符合用户预设条件的数据，并且该数据挖掘终端通过CAN总线接入该CAN网络中，其中，该数据挖掘终端还包括配置模块，用于配置数据挖掘条件以及数据结构和数据类型；识别模块，用于识别CAN网络的物理层、链路层和应用协议层；存储器，用于存储所配置的数据挖掘条件以及按照所配置的数据结构和数据类型存储挖掘所得的数据，
其中，该配置模块分别与该识别模块和存储器相连。优选地，所述配置的数据挖掘条件包括条件代码、条件参数，其中，条件代码指明挖掘条件，配置的数据类型包括数据ID、字节地址、位地址和数据长度，该数据结构为链表数据结构。优选地，所述配置的数据挖掘条件还包括与条件参数相对应的控制命令。优选地，该存储器还包括数据ID存储单元，用于存储数据ID以及数据ID指针；配置存储单元，用于存储字节地址、位地址和数据长度，条件代码、条件参数，以及与条件参数相对应的控制命令的控制命令指针；控制命令存储单元，用于存储与条件参数相对应的控制命令，其中，所述数据ID指针指向配置存储单元中相对应的数据类型，所述控制命令指针指向控制命令存储单元中与条件参数相对应的控制命令。优选地，该识别模块还包括物理层识别单元，用于识别CAN网络的物理层；链路层识别单元，用于识别CAN网络链路层协议；应用层识别单元，用于识别CAN网络应用层协议。优选地，该数据挖掘终端还包括分别与配置模块和存储器相连的显示单元，该显示单元用于显示所配置的数据挖掘条件以及按照所配置的数据结构和数据类型存储的挖掘所得的数据。优选地，该数据挖掘系统还包括控制中心，该控制中心用于发送配置指令至该数据挖掘终端以及接收该数据挖掘终端回传的挖掘所得的数据，其中，该数据挖掘终端根据该配置指令配置数据挖掘条件以及数据结构和数据类型，该数据挖掘终端还包括与配置模块相连的通信模块，该通信模块用于与该控制中心进行通信，接收来自控制中心的配置指令以及将挖掘所得的数据发送至控制中心。本发明还提供一种使用如上所述的数据挖掘系统进行数据挖掘的方法，其特点在于，其包括以下步骤S1、配置模块配置数据挖掘条件以及数据结构和数据类型；&、识别模块识别CAN网络的物理层、链路层和应用协议层；&、按照数据挖掘条件挖掘CAN网络内符合用户预设条件的数据；、、存储挖掘所得的数据。优选地，该存储器还包括数据ID存储单元、配置存储单元和控制命令存储单元， 步骤S1还包括以下步骤Sn、配置数据挖掘条件，包括配置条件代码、条件参数，其中，条件代码指明挖掘条件，配置数据类型，包括配置数据ID、字节地址、位地址和数据长度；S12、创建数据ID指针和控制命令指针并通过将数据ID指针指向配置存储单元中相对应的数据类型、控制命令指针指向控制命令存储单元中与条件参数相对应的控制命令来建立数据类型和数据挖掘条件之间的链表关系。优选地，步骤&中通过识别波特率来识别CAN网络的物理层，识别波特率的步骤还包括以下步骤
S21、设定一个CAN网络的接收波特率；、以所设定的接收波特率进行采样并判断是否出错，若是，进入步骤若否， 进入步骤、；S23、重新设定接收波特率并返回步骤S22 ；S24、根据不出错时的CAN网络的接收波特率完成CAN网络的物理层识别。优选地，步骤&还包括以下步骤S31、根据CAN网络应用层协议获得CAN网络中的数据ID ；S32、在数据ID存储单元寻找是否存在与该CAN网络中的数据ID相对应的数据ID， 若找到对应的数据ID，则进入步骤S33 ；若未找到对应的数据ID，返回步骤S31 ；S33、提取步骤S32中找到的数据ID存储单元中的数据ID对应的数据ID指针指向的配置存储单元中的数据类型和数据挖掘条件；S34、遍历该CAN网络中的数据ID对应的数据以及该数据的数据类型；S35、将步骤S33中提取的数据类型和步骤、中遍历的数据类型相比较，若数据类型相同，则进入步骤^5 ；若数据类型不同，则返回步骤S31 ；S36、判断步骤、中遍历的数据是否符合步骤S33中提取的数据挖掘条件，若是，则进入步骤S37 ；若否，则返回步骤S31 ；S37、对符合步骤S33中提取的数据挖掘条件的步骤、中遍历的CAN网络数据进行数据挖掘。优选地，步骤^中所述的数据类型相同是指CAN网络中的数据的字节地址、位地址和数据长度与配置存储单元中的字节地址、位地址和数据长度相符。优选地，步骤&6中所述的是否符合数据挖掘条件是指CAN网络中的数据是否符合配置存储单元中的条件代码指明的挖掘条件以及CAN网络中的数据是否符合配置存储单元中的条件参数。优选地，步骤之后步骤S37之前还包括以下步骤Spi、判断配置存储单元中是否存在与条件参数相对应的控制命令指针，若是，进入步骤、；若否，进入步骤Sp2、根据配置存储单元中的控制命令指针提取该控制命令指针指向的控制命令存储单元中的控制命令；Sp3向CAN网络发送步骤&所提取的控制命令。优选地，该数据挖掘系统的数据挖掘终端还包括一显示单元，步骤、之后还包括以下步骤SQ、显示挖掘所得的数据。优选地，该数据挖掘系统还包括一控制中心，该数据挖掘终端还包括一通信模块， 其中步骤S1之前还包括以下步骤&、控制中心通过通信模块发送配置指令至该数据挖掘终端。优选地，步骤、之后还包括以下步骤&、通过该通信模块将挖掘所得的数据发送至该控制中心。本发明的积极进步效果在于本发明从实际应用中提取客观需要的数据的角度着手，使得CAN网络内部和外界可以进行基于配置的按条件获取与控制，为封闭的CAN网络打
7开了一条广阔的数据获取与控制通道。本发明的数据挖掘方法尤其适用于对CAN通信网络的远程数据挖掘，如车辆监控服务系统通过GPS (Global Positioning System全球定位系统)定位技术与基于无线通信网络的远程数据动态挖掘技术，对车辆机内状态数据结合位置信息进行更深层次的数据分析与挖掘，帮助建立一个准确、实时的信息平台，为全面监控车辆状况、科学决策、及时响应提供可靠的手段。
图1为本发明的一实施例的数据挖掘系统的结构框图。图2为本发明的另一实施例的数据挖掘系统的结构框图。图3为本发明的数据挖掘终端中存储器的数据存储结构示意图。图4为本发明的数据挖掘方法的流程图。图5为本发明的数据挖掘方法中识别CAN网络物理层的步骤中采样点和各个位时间片段之间的关系示意图。图6为本发明的数据挖掘方法中识别CAN网络物理层的具体步骤流程图。图7A和7B为CAN网络中扩展帧和基础帧的示意图。图8A和8B为本发明的数据挖掘方法中识别CAN网络的应用层协议的两种常用协议识别方法流程图。图9为本发明的数据挖掘方法中具体的挖掘数据的步骤流程图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。首先，参考图1和图2，介绍本发明的数据挖掘系统。参考图1，本发明的数据挖掘系统包括多个E⑶21，所述E⑶21通过CAN总线，此外该数据挖掘系统还包括数据挖掘终端1，该数据挖掘终端1用于挖掘CAN网络2中符合用户预设条件的数据，并且该数据挖掘终端1通过CAN总线中，此时，该数据挖掘终端1也作为CAN网络2中的一个节点，而CAN网络2中的多个E⑶21也是CAN网络2中的节点，其中，该数据挖掘终端1还包括配置模块11，其用于配置数据挖掘条件以及数据结构和数据类型；识别模块12，其用于识别CAN网络的物理层、链路层和应用协议层；存储器 13，其用于存储所配置的数据挖掘条件以及按照所配置的数据结构和数据类型存储挖掘所得的数据，其中，该配置模块11分别与该识别模块12和存储器13相连。进一步地，该识别模块12还包括物理层识别单元121，用于识别CAN网络的物理层；链路层识别单元122，用于识别CAN网络链路层协议；应用层识别单元123，用于识别 CAN网络应用层协议。本领域技术人员可以根据实际需要对数据挖掘条件和数据类型进行配置以及选择合适的数据类型，在本发明中，可以选择例如，所述配置的数据挖掘条件包括条件代码、 条件参数，其中，条件代码指明挖掘条件，配置的数据类型包括数据ID、字节地址、位地址和数据长度，该数据结构为链表数据结构。为了使得本发明的数据挖掘系统更为人性化，操作更为简便，所述配置的数据挖掘条件还包括与条件参数相对应的控制命令。这样，在符合数据挖掘条件之后能根据挖掘所得的数据以及与条件参数相对应的控制命令对CAN网络中的某些节点进行自动控制。参考图3，该存储器还包括数据ID存储单元，用于存储数据ID以及数据ID指针； 配置存储单元，用于存储字节地址、位地址和数据长度，条件代码、条件参数，以及与条件参数相对应的控制命令的控制命令指针；控制命令存储单元，用于存储与条件参数相对应的控制命令，其中，所述数据ID 指针指向配置存储单元中相对应的数据类型，所述控制命令指针指向控制命令存储单元中与条件参数相对应的控制命令。在图3中以弯曲的箭头表示各类指针的指向，这是本领域技术人员所熟知的。优选地，为了方便用户查看，该数据挖掘终端1还包括分别与配置模块11和存储器13相连的显示单元(图未示)，该显示单元用于显示所配置的数据挖掘条件以及按照所配置的数据结构和数据类型存储的挖掘所得的数据。参考图2，该数据挖掘系统还包括控制中心(图未示)，该控制中心用于发送配置指令至该数据挖掘终端1以及接收该数据挖掘终端1回传的挖掘所得的数据，其中，该数据挖掘终端1根据该配置指令配置数据挖掘条件以及数据结构和数据类型，该数据挖掘终端 1还包括与配置模块11相连的通信模块14，该通信模块14用于与该控制中心进行通信，接收来自控制中心的配置指令以及将挖掘所得的数据发送至控制中心。参考图4-图N，介绍使用如上所述的数据挖掘系统进行数据挖掘的方法。参考图4，本发明所述的数据挖掘方法包括以下步骤S1、配置模块配置数据挖掘条件以及数据结构和数据类型；&、识别模块识别CAN网络的物理层、链路层和应用协议层；&、按照数据挖掘条件挖掘CAN网络内符合用户预设条件的数据；、、存储挖掘所得的数据。优选地，步骤S1还包括以下步骤Sn、配置数据挖掘条件，包括配置条件代码、条件参数，其中，条件代码指明挖掘条件，配置数据类型，包括配置数据ID、字节地址、位地址和数据长度；S12、创建数据ID指针和控制命令指针并通过将数据ID指针指向配置存储单元中相对应的数据类型、控制命令指针指向控制命令存储单元中与条件参数相对应的控制命令来建立数据类型和数据挖掘条件之间的链表关系。配置数据挖掘条件、数据结构和数据类型的步骤中本领域技术人员可以根据自身需要以及挖掘对象选择合适的数据类型和数据结构，并且由实际需要确定数据挖掘条件。 例如，根据CAN通信数据帧的8字节定长特性，以及嵌入式系统资源紧凑的特性，本发明中采用紧凑的配置数据类型，采取以位为单位的数据长度、以及链表数据结构来表示。配置数据类型的定义详见表1-表4。表1基本数据类型
1.一种数据挖掘系统，其包括多个ECU，所述ECU通过CAN总线连接并构成CAN网络， 其特征在于，该数据挖掘系统还包括数据挖掘终端，该数据挖掘终端用于挖掘CAN网络中符合用户预设条件的数据，并且该数据挖掘终端通过CAN总线接入该CAN网络中，其中，该数据挖掘终端还包括配置模块，用于配置数据挖掘条件以及数据结构和数据类型； 识别模块，用于识别CAN网络的物理层、链路层和应用协议层； 存储器，用于存储所配置的数据挖掘条件以及按照所配置的数据结构和数据类型存储挖掘所得的数据，其中，该配置模块分别与该识别模块和存储器相连。
2.如权利要求1所述的数据挖掘系统，其特征在于，所述配置的数据挖掘条件包括条件代码、条件参数，其中，条件代码指明挖掘条件，配置的数据类型包括数据ID、字节地址、 位地址和数据长度，该数据结构为链表数据结构。
3.如权利要求2所述的数据挖掘系统，其特征在于，所述配置的数据挖掘条件还包括与条件参数相对应的控制命令。
4.如权利要求3所述的数据挖掘系统，其特征在于，该存储器还包括 数据ID存储单元，用于存储数据ID以及数据ID指针；配置存储单元，用于存储字节地址、位地址和数据长度，条件代码、条件参数，以及与条件参数相对应的控制命令的控制命令指针；控制命令存储单元，用于存储与条件参数相对应的控制命令，其中，所述数据ID指针指向配置存储单元中相对应的数据类型，所述控制命令指针指向控制命令存储单元中与条件参数相对应的控制命令。
5.如权利要求1所述的数据挖掘系统，其特征在于，该识别模块还包括 物理层识别单元，用于识别CAN网络的物理层；链路层识别单元，用于识别CAN网络链路层协议； 应用层识别单元，用于识别CAN网络应用层协议。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的数据挖掘系统，其特征在于，该数据挖掘终端还包括分别与配置模块和存储器相连的显示单元，该显示单元用于显示所配置的数据挖掘条件以及按照所配置的数据结构和数据类型存储的挖掘所得的数据。
7.如权利要求1-5中任意一项所述的数据挖掘系统，其特征在于，该数据挖掘系统还包括控制中心，该控制中心用于发送配置指令至该数据挖掘终端以及接收该数据挖掘终端回传的挖掘所得的数据，其中，该数据挖掘终端根据该配置指令配置数据挖掘条件以及数据结构和数据类型，该数据挖掘终端还包括与配置模块相连的通信模块，该通信模块用于与该控制中心进行通信，接收来自控制中心的配置指令以及将挖掘所得的数据发送至控制中心。
8.一种使用如权利要求1所述的数据挖掘系统进行数据挖掘的方法，其特征在于，其包括以下步骤S1、配置模块配置数据挖掘条件以及数据结构和数据类型； &、识别模块识别CAN网络的物理层、链路层和应用协议层； S3、按照数据挖掘条件挖掘CAN网络内符合用户预设条件的数据；S4、存储挖掘所得的数据。
9.如权利要求8所述的数据挖掘方法，其特征在于，该存储器还包括数据ID存储单元、 配置存储单元和控制命令存储单元，步骤S1还包括以下步骤Sn、配置数据挖掘条件，包括配置条件代码、条件参数，其中，条件代码指明挖掘条件， 配置数据类型，包括配置数据ID、字节地址、位地址和数据长度；S12、创建数据ID指针和控制命令指针并通过将数据ID指针指向配置存储单元中相对应的数据类型、控制命令指针指向控制命令存储单元中与条件参数相对应的控制命令来建立数据类型和数据挖掘条件之间的链表关系。
10.如权利要求9所述的数据挖掘方法，其特征在于，步骤&中通过识别波特率来识别 CAN网络的物理层，识别波特率的步骤还包括以下步骤S21、设定一个CAN网络的接收波特率；、以所设定的接收波特率进行采样并判断是否出错，若是，进入步骤；若否，进入步骤S24 ；523、重新设定接收波特率并返回步骤S22；524、根据不出错时的CAN网络的接收波特率完成CAN网络的物理层识别。
11.如权利要求9所述的数据挖掘方法，其特征在于，步骤&还包括以下步骤531、根据CAN网络应用层协议获得CAN网络中的数据ID；532、在数据ID存储单元寻找是否存在与该CAN网络中的数据ID相对应的数据ID，若找到对应的数据ID，则进入步骤S33 ；若未找到对应的数据ID，返回步骤S31 ；533、提取步骤S32中找到的数据ID存储单元中的数据ID对应的数据ID指针指向的配置存储单元中的数据类型和数据挖掘条件；534、遍历该CAN网络中的数据ID对应的数据以及该数据的数据类型；535、将步骤S33中提取的数据类型和步骤、中遍历的数据类型相比较，若数据类型相同，则进入步骤&6 ；若数据类型不同，则返回步骤S31 ；536、判断步骤、中遍历的数据是否符合步骤S33中提取的数据挖掘条件，若是，则进入步骤S37 ；若否，则返回步骤S31;537、对符合步骤S33中提取的数据挖掘条件的步骤、中遍历的CAN网络数据进行数据挖掘。
12.如权利要求11所述的数据挖掘方法，其特征在于，步骤中所述的数据类型相同是指CAN网络中的数据的字节地址、位地址和数据长度与配置存储单元中的字节地址、位地址和数据长度相符。
13.如权利要求11所述的数据挖掘方法，其特征在于，步骤中所述的是否符合数据挖掘条件是指CAN网络中的数据是否符合配置存储单元中的条件代码指明的挖掘条件以及CAN网络中的数据是否符合配置存储单元中的条件参数。
14.如权利要求13所述的数据挖掘方法，其特征在于，步骤之后步骤^之前还包括以下步骤Spi、判断配置存储单元中是否存在与条件参数相对应的控制命令指针，若是，进入步骤 SP2;若否，进入步骤^ ；Sp2、根据配置存储单元中的控制命令指针提取该控制命令指针指向的控制命令存储单元中的控制命令；SP3向CAN网络发送步骤、所提取的控制命令。
15.如权利要求8-14任意一项所述的数据挖掘方法，其特征在于，该数据挖掘系统的数据挖掘终端还包括一显示单元，步骤&之后还包括以下步骤Sq、显示挖掘所得的数据。
16.如权利要求8-14任意一项所述的数据挖掘方法，其特征在于，该数据挖掘系统还包括一控制中心，该数据挖掘终端还包括一通信模块，其中步骤S1之前还包括以下步骤&、控制中心通过通信模块发送配置指令至该数据挖掘终端。
17.如权利要求16所述的数据挖掘方法，其特征在于，步骤\之后还包括以下步骤 &、通过该通信模块将挖掘所得的数据发送至该控制中心。
本发明公开了一种数据挖掘系统，其包括多个ECU，ECU通过CAN总线连接并构成CAN网络，该数据挖掘系统还包括数据挖掘终端，该数据挖掘终端通过CAN总线接入该CAN网络中，用于挖掘CAN网络中符合用户预设条件的数据。本发明还公开了一种数据挖掘方法。本发明从实际应用中提取客观需要的数据的角度着手，使得CAN网络内部和外界可以进行基于配置的按条件获取与控制，为封闭的CAN网络打开了一条广阔的数据获取与控制通道。本发明的数据挖掘方法尤其适用于对CAN通信网络的远程数据挖掘，为全面监控车辆状况、科学决策、及时响应提供可靠的手段。
发明者励建东, 张亮, 张曙晖, 曹必涛, 潘日虎 申请人:上海大潮电子技术有限公司
