戎 輝， 王文揚(yáng)， 高夕冉

（1.中國(guó)汽車技術(shù)研究中心，天津 300300；2.河北工業(yè)大學(xué)，天津 300132）

車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)

戎 輝1，2， 王文揚(yáng)1， 高夕冉1

（1.中國(guó)汽車技術(shù)研究中心，天津 300300；2.河北工業(yè)大學(xué)，天津 300132）

介紹車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)的組成，闡述車載終端、后臺(tái)系統(tǒng)以及軟件應(yīng)用等各部分功能。

車聯(lián)網(wǎng)；車載T-BOX；后臺(tái)系統(tǒng)；手機(jī)APP

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程的加快，很多國(guó)家進(jìn)入了汽車化社會(huì)的時(shí)代，而汽車化社會(huì)帶來的諸如交通阻塞、交通事故、能源消費(fèi)和環(huán)境污染等社會(huì)問題正在日趨惡化。在探索既維護(hù)汽車化社會(huì)，又緩解其所帶來的問題的過程中，借助現(xiàn)代化科技改善交通狀況，以達(dá)到 “保障安全、提高效率、改善環(huán)境、節(jié)約能源”為目的的 “智能交通系統(tǒng)”概念便逐步形成，而車聯(lián)網(wǎng)正是實(shí)現(xiàn)智能交通的一個(gè)重要技術(shù)手段?，F(xiàn)有的車載系統(tǒng)技術(shù)存在很多的改進(jìn)空間，無法滿足日益增長(zhǎng)的客觀需求。所以需要一個(gè)改進(jìn)的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上對(duì)所有車輛的屬性信息和靜、動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行提取和有效利用，以及根據(jù)不同的功能需求，對(duì)所有車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)管和提供綜合服務(wù)。

1 車聯(lián)網(wǎng)功能介紹

以車輛、服務(wù)平臺(tái)作為終端，依托無線通信技術(shù)，通過實(shí)現(xiàn)車與路、車與車主、車主與車主、車主與第三方服務(wù)商的有效連接，從而為車輛提供多種服務(wù) （如遠(yuǎn)程起動(dòng)車輛、打開空調(diào)、調(diào)整座椅等）以及對(duì)車輛的有效監(jiān)控。

2 車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成

如圖1所示，車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)主要包含3部分：車載終端T-BOX、后臺(tái)系統(tǒng)及手機(jī)APP。

圖1 車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)組成

2.1 車載終端T-BOX

汽車?yán)锩嬗型ㄐ殴δ艿暮凶?，主要?shí)現(xiàn)車內(nèi)網(wǎng)和車際網(wǎng)的通信，也實(shí)現(xiàn)車載娛樂、安全防護(hù)、信息收集與傳遞等功能。

T-BOX系統(tǒng)框圖如圖2所示，關(guān)鍵組成包括處理器部分、存儲(chǔ)器部分、編譯碼器部分、音頻部分、電源部分、WIFI／藍(lán)牙部分、GPS部分、4G通信部分等。

圖2T-BOX系統(tǒng)框圖

T-BOX采用雙處理器，主處理器采用的是Freescale Cortex A9 imx6芯片，主頻高達(dá)800 MHz；從處理器采用的是Freescale MPC5604B芯片，主頻高達(dá)48MHz。車輛起動(dòng)時(shí)，兩路CAN將數(shù)據(jù)傳送給從處理器，從而存儲(chǔ)在FRAM中，主處理器上電工作時(shí)，從處理器將數(shù)據(jù)傳遞給主處理器，從而將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在隨機(jī)存儲(chǔ)器LPDDR3，程序存儲(chǔ)在EMMC中。

音頻編解碼器Audio Codec，將用戶的數(shù)字音頻流進(jìn)行編碼發(fā)送給計(jì)算機(jī)程序，然后再解碼成語(yǔ)音朗讀給用戶，如語(yǔ)音操作車輛等。

T-BOX內(nèi)置定位模塊，通過收取GPS／北斗衛(wèi)星信號(hào)，得知車輛所在位置信息，也可用作導(dǎo)航功用。

4G通信模塊采用的是華為公司的ME909Au-821芯片，包含LTE-FDD、LTE-TDD、HSPA+、TD-SCDMA和GSM 5種制式，通過操作SIM卡，設(shè)置移動(dòng)、聯(lián)通等多家運(yùn)營(yíng)商的通信。

無線功能模塊可選擇性強(qiáng)，由表1可看出，頻段上GPS和BT／WIFI的頻段隔離度較大，彼此的影響較小，且可以根據(jù)可選的模塊和價(jià)格，考慮是否采用GPS、WIFI、BT復(fù)用，但當(dāng)前主要的集成方案是GPS+陀螺儀+加速度，BT+WIFI的組合方式。

表1 無線部件組合方案

2.2 后臺(tái)系統(tǒng)

上位機(jī)監(jiān)控中心主要包含遠(yuǎn)程監(jiān)控終端以及監(jiān)控管理平臺(tái)。平臺(tái)是由下位機(jī)報(bào)送相關(guān)數(shù)據(jù)，通過上位機(jī)實(shí)現(xiàn)車輛行駛過程的監(jiān)控管理。其中下位機(jī)通過GPRS將相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)送至上位機(jī)，由上位機(jī)分析并結(jié)合GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛行駛記錄的監(jiān)控、查詢統(tǒng)計(jì)、報(bào)表、數(shù)據(jù)分析等功能。

為應(yīng)對(duì)日益突出的燃油供求矛盾和環(huán)境污染問題，世界主要汽車生產(chǎn)國(guó)紛紛加快部署，將發(fā)展新能源汽車作為國(guó)家戰(zhàn)略，加快推進(jìn)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，同時(shí)大力發(fā)展和推廣應(yīng)用汽車節(jié)能技術(shù)。節(jié)能與新能源汽車已成為國(guó)際汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，未來10年將迎來全球汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期。目前中國(guó)汽車產(chǎn)銷規(guī)模已居世界首位，預(yù)計(jì)在未來一段時(shí)期仍將持續(xù)增長(zhǎng)，必須抓住機(jī)遇，抓緊部署，加快培育和發(fā)展節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)由汽車工業(yè)大國(guó)向汽車工業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變。相對(duì)于傳統(tǒng)車輛，新能源車輛使用電力作為其能量供給源，下面針對(duì)新能源汽車的后臺(tái)系統(tǒng)做一下介紹。

使用新能源車輛信息實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控系統(tǒng)，記錄新能源車輛行駛時(shí)的電池、電機(jī)的電壓、電流、溫度等相關(guān)狀態(tài)參數(shù)，以及整車控制器等設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，構(gòu)建上述相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析、研究，一方面可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出技術(shù)改進(jìn)方案；另一方面，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的安全隱患，通過監(jiān)控系統(tǒng)向駕駛員預(yù)警，避免出現(xiàn)安全事故，保證車輛安全、可靠運(yùn)行。

1）遠(yuǎn)程監(jiān)控終端 遠(yuǎn)程監(jiān)控終端采集車輛的位置、時(shí)間、狀態(tài)等信息，通過網(wǎng)絡(luò)傳送給平臺(tái)，平臺(tái)再解析收到的數(shù)據(jù)信息，在PC終端實(shí)時(shí)顯示車輛的狀態(tài)、位置等信息，若有故障會(huì)及時(shí)報(bào)警，這些數(shù)據(jù)也會(huì)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中備份。

2）監(jiān)控管理平臺(tái) 解析來自終端的數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)顯示，還可以實(shí)時(shí)追蹤車輛，在線的、離線的、軌跡回放等。主要功能模塊如圖3所示。本監(jiān)控管理平臺(tái)可以兼容純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車等多種新能源車型。以純電動(dòng)汽車為例，本文介紹遠(yuǎn)程終端監(jiān)控范圍。

圖3 監(jiān)控管理平臺(tái)功能模塊

監(jiān)控純電動(dòng)汽車的數(shù)據(jù)范圍有溫度和重要參數(shù)，如電機(jī)溫度、電池包、車速、整車控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)和歷史數(shù)據(jù)等。

整車控制系統(tǒng)分為故障、狀態(tài)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、電池包溫度、電池單體電壓5個(gè)選項(xiàng)，每個(gè)選項(xiàng)中有自己的參數(shù)，故障中主要參數(shù)有：水泵工作狀態(tài)、DCDC工作狀態(tài)、空調(diào)工作狀態(tài)、手／腳制動(dòng)狀態(tài)和蓄電池狀態(tài)等。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只有故障、狀態(tài)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)3個(gè)選項(xiàng)，故障中的主要參數(shù)有：電機(jī)控制器通信、控制器過熱、IGBT、超速、電機(jī)過熱／過流、電機(jī)過載等。

電池管理系統(tǒng)包含故障、狀態(tài)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、電池包溫度、電池單體電壓5個(gè)選項(xiàng)，故障類型有電池溫度過高或過低、充電電流過大、放電電流過大等。

“新能源數(shù)據(jù)走勢(shì)”功能通過內(nèi)部軟件分析，根據(jù)用戶設(shè)置的車牌號(hào)，區(qū)域起始終止時(shí)間呈現(xiàn)出一個(gè)折線圖，清晰地觀察出走勢(shì)。

2.3 軟件應(yīng)用

通過車載診斷單元OBD可以讀取到車輛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳遞到云服務(wù)器平臺(tái)中進(jìn)行運(yùn)算與處理，最后在智能手機(jī)上顯示出來。手機(jī)APP分為如下3個(gè)版本：用戶、技術(shù)或售后人員和管理者。

2.3.1 用戶

用戶是自己?jiǎn)蝹€(gè)車輛的層面，通過手機(jī)可以查看車輛的基本信息、遠(yuǎn)程控制車輛、自檢車輛狀況、位置追蹤等，主要功能如下。

1）信息周期顯示 水溫、蓄電池電壓、車速、行駛里程、平均油耗、胎壓狀態(tài)等。

2） 查詢 前照燈狀態(tài)、車門狀態(tài)、車／天窗狀態(tài)、空調(diào)狀態(tài)、后備廂狀態(tài)等。

3）自檢類 蓄電池電壓過低、蓄電池故障、 水溫過高、防凍液液位過低、超速、油量過低等。

4）遠(yuǎn)程控制 遠(yuǎn)程開啟空調(diào)，遠(yuǎn)程點(diǎn)亮前照燈（夜間找車），遠(yuǎn)程控制喇叭 （日間找車），遠(yuǎn)程控制車窗、車門，遠(yuǎn)程起動(dòng)，遠(yuǎn)程鎖車等。

5）位置追蹤 位置查詢、軌跡查詢等。

2.3.2 技術(shù)或售后人員

技術(shù)或售后人員位于每一輛車的層面，通過手機(jī)也可以顯示車輛的信息，比用戶顯示的信息更詳盡，同時(shí)還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷、找車、故障報(bào)警等，主要功能具體如下。

1）信息周期顯示 水溫、蓄電池電壓、車速、行駛里程、平均油耗、胎壓狀態(tài)和電機(jī)溫度等。

2）查詢類 前照燈狀態(tài)、車門狀態(tài)、車／天窗狀態(tài)、空調(diào)狀態(tài)、后備廂狀態(tài)等。

3）自檢類 蓄電池電壓過低、蓄電池故障、水溫過高、防凍液液位過低、超速和油量過低等。

4）位置追蹤 位置查詢、軌跡查詢等。

5）遠(yuǎn)程故障診斷 即車的什么部位發(fā)生了什么故障，故障碼是什么。如：車輛的燃油供給系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)和油路工作情況等。

6）找車、故障報(bào)警 用戶車輛被盜，主動(dòng)將情況上報(bào)給服務(wù)中心，通過定位、警報(bào)等一系列措施尋回車輛。用戶車輛有警情，同樣主動(dòng)上報(bào)給服務(wù)中心處理。

2.3.3 管理者

管理者或領(lǐng)導(dǎo)是所有車輛的層面，主要是統(tǒng)計(jì)類的數(shù)據(jù)，如實(shí)時(shí)在線車輛數(shù)量、出現(xiàn)故障車輛的數(shù)量、車輛行駛里程排序、車輛數(shù)量／地區(qū)、車健康狀態(tài)與所在地區(qū)的關(guān)系、車輛平均行駛里程、車輛一般行駛多少里程容易發(fā)生什么樣的故障等，頁(yè)面顯示見圖4。

圖4 管理者移動(dòng)設(shè)備功能界面

3 結(jié)束語(yǔ)

車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星定位、通信、傳感等技術(shù)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，使汽車及駕駛?cè)四軌蚺c外部進(jìn)行雙向信息傳遞，并開展道路救援、遠(yuǎn)程診斷、導(dǎo)航指引、娛樂等服務(wù)?？上攵嚶?lián)網(wǎng)的應(yīng)用，使交通駕駛行為更加安全，減少交通事故的發(fā)生，有利于人們的生活。

本文介紹了車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)的組成，基于各部分功能的詳盡描述。隨著車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，將進(jìn)一步深入細(xì)化、優(yōu)化車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)的各部分功用，使服務(wù)更便利。

［1］ 張立成.面向車聯(lián)網(wǎng)的車載智能終端研究與實(shí)現(xiàn)［D］.長(zhǎng)安大學(xué)，2012.

［2］ 白文江.基于Android平臺(tái)的移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)研究［J］.太原大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（3）：117-120.

［3］ 孫仁云，付百學(xué).汽車電器與電子技術(shù)（第2版）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［4］ 王藝，鄧佳佳，林毅.適用于車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)［J］.電信科學(xué)，2012（6）：1-6.

（編輯 楊 景）

Introduction of Internet of Vehicle System

RONG Hui1，2，WANG Wen-yang1，GAO Xi-ran1
（1.China Automotive Technology Research Center，Tianjin 300300；2.Hebei University of Technology，Tianjin 300132，China）

This paper introduces components of the internet of vehicle system，its terminal，background system，software applications and their functions.

internet of vehicles；T-BOX；background system；mobile phone application

U463.6

A

1003－8639（2016）10－0019－03

2016-08-30

戎輝 （1981-），男，河北邯鄲人，高級(jí)工程師，博士，研究方向?yàn)槠囯娮印⑿履茉?、智能網(wǎng)聯(lián)；王文揚(yáng)（1980-），男，河北秦皇島人，高級(jí)工程師，碩士，研究方向?yàn)槠囯娮?、新能源、智能網(wǎng)聯(lián)；高夕冉 （1992-），女，天津人，助理工程師，碩士，研究方向?yàn)槠囯娮?、新能源、智能網(wǎng)聯(lián)。