狄振華

摘要：目前，汽車保有量在不斷的提高，以此導(dǎo)致的交通道路車輛管理問題在不斷的提高，比如交通事故、偷車盜車及停車?yán)щy等。文章實(shí)現(xiàn)了基于WebSocket協(xié)議的車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)為車聯(lián)網(wǎng)的分支研究方面，是集合現(xiàn)代通訊技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、地理信息技術(shù)及總線技術(shù)，并且將互聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛狀態(tài)信息通過數(shù)據(jù)包到監(jiān)控中心中傳輸，實(shí)現(xiàn)車輛監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：WebSocket協(xié)議;車聯(lián)網(wǎng);監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）09-0113-04

汽車保有量不斷增加，汽車安全問題變得越來越重要，對于汽車主動(dòng)安全監(jiān)控方面的研究開始備受重視。隨著人工智能與工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，為解決車聯(lián)網(wǎng)及汽車主動(dòng)安全監(jiān)控等問題打下了良好基礎(chǔ)，促進(jìn)了車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及主動(dòng)安全監(jiān)控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。車聯(lián)網(wǎng)屬于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到汽車領(lǐng)域的內(nèi)容，指的是將獨(dú)立車輛作為基礎(chǔ)初始信息來源，通過車聯(lián)網(wǎng)及車載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)作為支撐，根據(jù)事先的選定的通信協(xié)議及數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，在車輛和車輛、道路及互聯(lián)網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)無線方式通訊及信息交換，以此實(shí)現(xiàn)交通及車輛等管理的控制，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)信息及服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化、一體化及智能化。以此表示，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展會(huì)使交通控制、汽車行駛等朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化及現(xiàn)代化的方向發(fā)展。所以，對車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

文章基于WebSocket協(xié)議實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，創(chuàng)建車聯(lián)網(wǎng)檢測系統(tǒng)。圖1為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，主要包括車載系統(tǒng)及監(jiān)測系統(tǒng)兩方面。車載系統(tǒng)主要包括通信系統(tǒng)、顯示及操作系統(tǒng)及車載定位系統(tǒng)，主檢測系統(tǒng)主要包括監(jiān)測及操作系統(tǒng)、通信系統(tǒng)。

車載系統(tǒng)通過車載GPS及北斗定位接收系統(tǒng)獲得車輛位置信息，并且將車輛位置信息和其他的信息利用無線通信網(wǎng)絡(luò)到監(jiān)控臺(tái)中傳輸，監(jiān)控臺(tái)實(shí)現(xiàn)全部車載系統(tǒng)在某時(shí)間中信息的整合，展現(xiàn)主檢測系統(tǒng)地圖調(diào)用界面，并且使部分信息到車聯(lián)網(wǎng)范圍中界面進(jìn)行展現(xiàn)。此系統(tǒng)能夠使全部車輛預(yù)警信息及位置信息的共享在同個(gè)車聯(lián)網(wǎng)車載系統(tǒng)中。利用LabVIEW對檢測及顯示軟件進(jìn)行編寫，從而有效實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)共享及監(jiān)控。

2車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1車載終端的設(shè)計(jì)

車載終端屬于分布式車載智能安防終端，主要目的就是實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸物流企業(yè)主動(dòng)的安全監(jiān)控。此儀器主要是分布在汽車上的各種傳感器、油箱主控機(jī)、貨箱探測器、方向盤探測器和遙控器構(gòu)成。能夠利用無線、有線兩種方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，此儀器主要目的就是全車主動(dòng)防盜警示、非正常駕駛預(yù)警、雙向主動(dòng)限速、重大交通事故自動(dòng)報(bào)警及救援和車輛運(yùn)輸安全監(jiān)管。儀器主要原理為：根據(jù)儀器中的GPS模塊、GPRS模塊、傳感器組及無線電模塊、嵌入式微處理器等，對得到的傳感信息及空間數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分析和計(jì)算，并且以儀器自身的算法實(shí)現(xiàn)安全狀態(tài)的自主判斷，以此能夠?qū)崿F(xiàn)車輛主動(dòng)安全防護(hù)及架空。儀器中的GPRS模塊能夠?qū)崿F(xiàn)上位機(jī)無線數(shù)據(jù)通信聯(lián)系，最終利用GSM網(wǎng)絡(luò)以短信息的方式和指定手機(jī)相互練習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全報(bào)警及監(jiān)控。

2.2感知層的設(shè)計(jì)

感知層屬于數(shù)據(jù)源收集模塊結(jié)構(gòu)，在感知層中能夠有效實(shí)現(xiàn)工程車輛數(shù)據(jù)收集，此數(shù)據(jù)主要包括工程車地理位置和速度，主要包括數(shù)據(jù)庫所收集的故障報(bào)警、現(xiàn)場數(shù)據(jù)等，在感知層安裝指定數(shù)據(jù)庫和儀表，將各種參數(shù)信息進(jìn)行展現(xiàn)，數(shù)據(jù)主要指的是車輛運(yùn)維記錄、保養(yǎng)維護(hù)及故障數(shù)據(jù)記錄等數(shù)據(jù)。在感知層模塊中添加滿足VPDN網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)哪K，本文在前端系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)過程中使用具備雙核處理器主從式雙處理器架構(gòu)，此種架構(gòu)模式在實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)過程中利用獨(dú)立構(gòu)造模型。主處理器使用數(shù)據(jù)收集和無線遠(yuǎn)程收集，通過處理器能夠保證抽取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、人機(jī)交互功能。其次，對于不同廠家及公司設(shè)計(jì)工程車，利用功能模塊獨(dú)立化之后，對處理器和通信協(xié)議的完整性進(jìn)行保證，方便后期系統(tǒng)升級(jí)及維護(hù)。

在感知層設(shè)計(jì)過程中，通過DSP芯片實(shí)現(xiàn)主處理器，DSP芯片的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力比較高，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過程中具有良好的性能。其中ADSO-BF548芯片的外設(shè)接口便于系統(tǒng)升級(jí)及擴(kuò)展，此種芯片的性能比較高，而且在后期系統(tǒng)升級(jí)過程中還能夠?qū)⒕幋a新能充分展現(xiàn)出來。系統(tǒng)使用ARM實(shí)現(xiàn)從處理器工作，此芯片能夠?qū)崿F(xiàn)高效編程及實(shí)時(shí)調(diào)試功能，能夠在工業(yè)系統(tǒng)控制中收集不同傳感器數(shù)據(jù)。處理器工作具備外圍電路支撐，此電路主要包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、總線接口及電源支撐。ADSP能夠?yàn)橥獠繑?shù)據(jù)來源提供擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，通過EBIU實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，芯片還使用信號(hào)線獨(dú)占方式實(shí)現(xiàn)DDR存儲(chǔ)管理。

2.3數(shù)據(jù)收集設(shè)計(jì)

此系統(tǒng)中車輛參數(shù)收集過程主要是利用OBD II標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議實(shí)現(xiàn)開發(fā)，其主要的硬件核心為TL718芯片。此標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的過程較為簡單，首先對TL718芯片實(shí)現(xiàn)換行格式、回顯格式等簡單幀格式的初始化設(shè)置，大部分都是利用默認(rèn)值。在實(shí)現(xiàn)初始化之后，根據(jù)ISO文檔中的描述服務(wù)模式及參數(shù)號(hào)實(shí)現(xiàn)Request命令得到相應(yīng)的Answer數(shù)據(jù)。針對不同Answer數(shù)據(jù)幀計(jì)算處理方式各不相同。

在獲得數(shù)據(jù)過程中，OBD II標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議獲得數(shù)據(jù)的時(shí)候一切都具有完整規(guī)定文檔，其主要包括所有參數(shù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)、數(shù)據(jù)字節(jié)計(jì)算折合方法和最終數(shù)值單位，從而使開發(fā)難度得到降低。圖2為數(shù)據(jù)收集流程。

2.4監(jiān)控服務(wù)端通信

監(jiān)控服務(wù)端通信主要包括SMS及GRPS兩部分的通信，其中的GPRS通信指的是利用socket套接字實(shí)現(xiàn)的，SMS通信指的是利用串口實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)用程序一般通過SOCkte對網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)請求，或者實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接受請求的相應(yīng)。

Socket技術(shù)能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)程序進(jìn)程并發(fā)通信問題的解決提供了良好途徑，套接字利用遠(yuǎn)程端口及本地端口創(chuàng)建連接并且相互通信，所以此信息是socket網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)。圖3為socket原理的結(jié)構(gòu)。首先，服務(wù)端實(shí)現(xiàn)端口偵聽的開啟，如果偵聽到外界連接請求，從而能夠和發(fā)起請求客戶端創(chuàng)建連接。服務(wù)端在得到客戶端連接以后就能夠與客戶端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

在服務(wù)端開始實(shí)現(xiàn)端口偵聽的時(shí)候，首先通過客戶端實(shí)現(xiàn)TcpClient類型創(chuàng)建，然后能夠在tcpListener實(shí)例中實(shí)現(xiàn)AccepTCPCIient（）方法得到和客戶端連接，其返回對象屬于client值。主要代碼為：

2.5車聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)

根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成元素實(shí)現(xiàn)的功能，劃分成為三個(gè)層次網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)結(jié)構(gòu)，信息感知層為最底層，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集和融合處理，網(wǎng)絡(luò)傳輸層為中間層，實(shí)現(xiàn)分布式終端信息利用互聯(lián)網(wǎng)的有向傳輸，應(yīng)用層為最高層，也就是車聯(lián)網(wǎng)上位機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)終端數(shù)據(jù)處理功能。

GPRS和Internet連接的設(shè)計(jì)模型：GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成指的是GSM基站中的GPRS網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，此設(shè)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要利用移動(dòng)通信調(diào)試解調(diào)器通過撥號(hào)方式，和當(dāng)?shù)谿PRS業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無線通信的創(chuàng)建，并且進(jìn)人到GPRS網(wǎng)絡(luò)中，之后利用GPRS網(wǎng)關(guān)和Inter-net相互連接，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。

系統(tǒng)通信協(xié)議棧：此系統(tǒng)使用四層次通信協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，第一層為物理層，使用GPRS協(xié)議，ARM嵌人式微處理器通過AT指令，利用GPRS撥號(hào)方式創(chuàng)建系統(tǒng)中GPRS網(wǎng)絡(luò)和GPRSModem網(wǎng)絡(luò)物理通信，也就是GPRS信道。第二層為鏈路層，使用PPP協(xié)議。系統(tǒng)遠(yuǎn)程登錄到Internet，并且得出GPRS網(wǎng)關(guān)所分配的IP地址，利用PPP協(xié)議使原始GPRS物理層連接改造成為無差錯(cuò)數(shù)據(jù)鏈路。第三層為網(wǎng)絡(luò)層，利用IP協(xié)議方式，使接人Intemet中的終端相互聯(lián)系，此終端的IP地址不同，利用IP路由進(jìn)行選擇和辨別，就能夠使系統(tǒng)和接人Internet中的每個(gè)IP終端數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)。第四層為傳輸層，也就是使用TCP協(xié)議方式為數(shù)據(jù)傳輸提高功能可靠及面向連接的服務(wù)。圖4為系統(tǒng)通信協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)。

2.6系統(tǒng)測試

在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之后對系統(tǒng)進(jìn)行測試，系統(tǒng)功能最終實(shí)現(xiàn)邊調(diào)試邊修改和完善的過程。在實(shí)驗(yàn)測試的過程中主要包括SIM卡、車載終端、PC機(jī)、車載電源。在測試過程中，在三輛車中安裝系統(tǒng)，開啟監(jiān)控客戶端軟件實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。通過測試，監(jiān)控界面中能夠?qū)⑵鋵?shí)時(shí)位置和車輛參數(shù)展現(xiàn)出來，在三輛車運(yùn)行的過程中，圖標(biāo)也會(huì)隨車移動(dòng)。通過長時(shí)間測試表示，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，滿足實(shí)際需求。

3結(jié)語

設(shè)計(jì)基于webSocket協(xié)議的車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠感知車輛運(yùn)行情況，對于網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中的貨運(yùn)車輛進(jìn)行監(jiān)控及管理，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程車輛指揮、跟蹤定位、安全防盜及事故救援等。通過次系統(tǒng)，能夠降低交通事故、財(cái)產(chǎn)損失的幾率，使管理效率得到提高。以上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能夠在多種車輛中使用。