车载无线通讯技术

2024-05-06

车载无线通讯技术（精选9篇）

车载无线通讯技术第1篇

1 车载无线通讯技术的含义及技术分析

1) 车载无线通讯技术的含义。车载无线通讯技术作为一种新型通讯技术, 其结合了无线通讯技术、汽车技术, 以及对计算机技术、电子技术的运用, 融合了多种应用系统, 应运而成的一种新型通讯技术。车载无线通讯技术实现了对汽车行驶状况进行的实时监测, 实现了车内无线移动办公, G PS导航及全球定位, 满足人们车内娱乐、环境参数采集、车辆的指挥调度, 以及汽车行驶过程中的路线导航等多种功能。其中, 语音识别模块、安全报警模块、媒体播放模块、数据采集模块、地理信息系统模块、行车状态记录模块、车载导航模块、无线通信模块八个部分组成了车载无线通讯技术, 汽车获取的全部数据, 由车载信息中心进行处理和协调, 之后信息中心会传输回正确的回应。

2) 车载无线通讯的技术分析。信息时代的发展, 带动了消费需求增长, 让高频段的车载无线通讯技术广泛的运用。在这个发展过程中, 超宽带不断地发展壮大, 以其高效的传输率, 良好的抗干扰力, 严谨的保密性, 成为与蓝牙相提并论的技术, 且超宽带必定会得到车辆的普遍运用。其次, 车外通讯模式对W i M A X的需求不断的增加, 因为W i M A X在高速数据的运用过程中, 为车外通讯提供良好的移动性。再有, W i-Fi技术, 是高速无线数据较早的一门技术, 它可以在100米范围内, 与接入点设备进行高速连接, 因此W i-Fi技术将会在车路通讯模式普及, 目前较多新平台可以支持比较多的W i-Fi标准, 因此也能够支持较多无线网路间的兼容性。现阶段, D SR C技术已在电子收费系统中得到运用, 在不断地发展中, D SR C技术会给车辆带来更完备的交通信息。

2 车载无线通讯技术的应用

随着车载无线通讯技术的普及, 依据通讯距离的长短, 将车载无线通讯技术分为车内、车外、车间、车路通讯四个部分。

2.1 车载无线通讯技术的车内通讯

车内通讯模式指的是在十米距离以内, 在车辆内部空间的通讯, 运用无线传输方式进行信息传输, 通讯范围局限于车辆内部空间。无线传输方式传播速度迅速, 抗噪性能强, 在语音通话和设备接口方面使用比较普遍, 具体体现在目前最为广泛使用的蓝牙技术, 蓝牙技术是比较成熟的无线传输方式。

2.2 车载无线通讯技术的车外通讯

车外通讯模式指的是车辆和外部通讯设备, 进行的信息资源交换过程中, 是车外通讯的应用范围, 车外通讯与车内通讯、车间通讯以及车路通讯相比较, 车外通讯的通讯范围覆盖面是最广、最长的一种, 可达到数百公里的距离。车外通讯技术主要用来进行车辆在行驶过程中的导航, 以及G PS全球定位功能, 无论汽车处于行驶速度的任何状态下, 都不会影响信息的传输。目前, 人们运用较广泛的车外通讯技术类型有:2G、3G、G PR S、蜂窝系统、G PS全球定位系统等。

2.3 车载无线通讯技术的车间通讯

车间通讯模式指的是在多动点之间进行的一种双向传输, 车间通讯的功能, 是在车辆遇到危险或者出现意外情况时, 能够第一时间发出警报提醒, 及时做好预防工作, 阻止车辆意外事故的发生。所以, 安全性以及实时性必须达到相当高的要求, 才能满足车间通讯技术的需求。当前车辆普遍使用的有专用短程通信技术, 以及微波技术和红外技术等, 都是现阶段比较成熟的车间通讯技术。

2.4 车载无线通讯技术的车路通讯

车路通讯模式指的是车辆和外部设施的无线通讯, 外部设施指的是一些交通标识等, 主要有车辆的指挥调度、电子收费系统、环境参数的采集等。现阶段运用最广泛的比较成熟的技术有:专用短程通信技术、微波技术、红外技术等。事实上, 车路通讯模式和车间通讯模式, 属于同一种技术, 但应用模式不同, 两者的通讯距离都可达到数百公尺或者是一公里左右。

3 车载无线通讯技术的发展前景

目前, 科学技术不断地向前发展进步, 车载无线通讯技术也会进一步发展, 车载无线通讯技术的产业链也势必会越来越完善, 其产业链包含了车载单元、芯片和数据供应商等。车载无线通讯技术的发展趋势, 在保障安全驾驶的同时, 进一步提升驾驶员的舒适度, 充分享受到电子科技的优势。

1) 蓝牙技术、嵌入式技术的发展。第一, 就目前对蓝牙技术的运用来讲, 蓝牙技术终将代替线缆和红外线技术的应用, 由于线缆容易缠绕在一起, 红外线容易受阳光的影响, 蓝牙技术很好的解决了这些问题。同时, 蓝牙技术支持无线汽车的通信功能, 比如车门可以通过遥控钥匙来打开, 还有利用蓝牙技术和车内的检测系统进行数据上的交换。第二, 目前大多数的新款车辆中, 嵌入式技术的集成度逐渐提高, 嵌入式技术集成度的提升, 也将带动车载无线通讯技术网络通信能力, 以及提高车载无线通讯技术的可靠性和实时性。

2) 车载通讯技术的发展。车载无线通讯技术与一般的电子产品相比较, 电子产品在使用新技术的前提下, 使用期限会滞后使用3到5年, 而车载通讯技术可以运行10年以上不需要维护, 除了车载通讯技术成本高以外, 还由于其具有相当高的可靠性, 所以我们必须保障车载通讯的可靠性, 做好使用前的检验。车载无线通讯技术的发展与城市中的交通设施建设, 以及交通信息广播的完善是密切相关的, 所以若要加强车载无线通讯技术发展, 必须加大力度投资交通设施、相关电子设备以及汽车计算平台, 加快车载无线通讯技术从实验到实际的进化步伐。现阶段, 我国的车载通讯技术的运用仍处于基础阶段, 无法完全满足人们日益增长的需求, 所以车载通讯技术之后的发展, 要更趋向于车辆的办公、安全、舒适度等。

4 结语

总之, 目前的车辆功能不断创新, 逐渐向多样化和集成化发展, 车辆的信息传输、通讯功能也要不断地满足人们的需求, 传统的线束物理连接是无法达到这一要求的, 因此, 车载通讯技术终将会成为主导, 发展前景良好。

参考文献

[1]周剑寒.简述车载无线通讯技术的应用以及发展前景[J].通讯世界, 2014.

车载无线组网方案第2篇

行进中的车队常常需要建立数据网络连接，构建车载无线局域网络成为首选，然而，由于车队行进中有以下许多特殊性，使得一般的网络构架和设备选型难以满足应用的需要：

1、车队行进中，不仅颠簸震动严重，而且常遇到高温、高寒、高海拔等恶劣地质环境以及各种恶劣气候条件，对设备稳定性要求很高

2、车队中车辆相对位置经常变动，无法使用高增益定向天线

3、行进速度不同，车队的排列顺序经常变化，网络中心位置不固定

4、行进中某些车辆可能超出网络连接的空间范围，当重新进入网络时，需要有自动建立连接的功能。

采用wuhe的MESH“网状网”无线网络设备，完全可以满足这种需求。该产品采用抗冲击铝压铸外壳全密封结构设计，适应各种恶劣环境条件：

◆采用符合军标的器件，可靠性高

◆可全天候工作

◆低温可达零下40度

◆海拔可到5000米

◆宽电压范围，交流100V～240V，直流12V到24V均可正常工作，

MESH “网状网”产品采用了最新的无线网络技术。与通常的“星型”网络和“树型”网络不同，“网状网”无线网桥之间可以利用无线信号形成“网状”的连接形态。任何两台无线网桥之间可以直接建立无线链路，在没有无线链路可以直接构成连接的时候，也可以自动寻找第三台无线设备间接构成连接。甚至，可以通过若干台“中转”建立连接。

“网状网”无线网络产品，组网方式非常灵活，完全消除了通常无线网络的所谓“必须有中心基站”的布局限制，网络结构可以根据需要自动灵活变更，非常适合于车队这种灵活机动的应用模式需求。

利用“网状网”无线网络设备建立的无线网络系统，当任何一个节点的网络设备出现故障而失效时，网络会自动重新建立路由体系，保证网络畅通。因而大大提高整体网络的生存能力。而若某个结点由于运动而脱离原来的无线网络范围，当其重新进入覆盖范围时，可以自动重新连接进入网络。

车载无线通讯技术第3篇

美国汽车巨头克莱斯勒近日宣布，已成功研发出车载无线感应充电技术，并将在2013年款Dodge Dart中加载该项技术。克莱斯勒集团所研发的业界首个车载无线充电系统，为那些经常在外面也要使用电子设备的客户提供了一个完美的解决方案。据悉，无线充电系统位于车辆中控面板下方，中控台前面。该装置是一个内置式的充电网，当用户将他们iPhone、黑莓、Android或MP3兼容播放器等移动设备置于该装置上，便可进行激活，在车辆启动后便会开始充电。若要对其他无线产品进行充电，则需要一个独立的手机套。车载无线感应充电系统的安装使用费为 199.99美元，搭载有该系统的2013款Dodge Dart将于2012年下半年上市。克莱斯勒集团(Chrysler Group LLC)Mopar汽车部件生产部门的首席执行官皮埃特罗·戈尔利耶(Pietro Gorlier)表示，“Mopar汽车部件生产部门寻求每一个可能，让我们的客户生活更加方便。我们所研发的业界首个车载无线充电系统，目的在于为那些经常在外面，但是也要使用电子设备的客户提供了一个完美的解决方案。”

摘自：http://www.cnbeta.com/

点评：伴随着车辆在大众之间的普及，人们对于车载应用的需求也在逐步加强，看移动应用市场有多少车载APP就知道车载装置的火热程度。此次克莱斯勒集团所研发的业界首个车载无线充电系统，对于未来的汽车行业可谓影响深远。而且，利用车辆行驶过程中进行充电，也是既环保又节能，对于不方便携带众多充电设备的商务人士，可以说是一个绝佳的选择。未来也很有可能在大众生活中普及。

节能环保球形洗衣机

目前市场上节能洗衣机正在不断得到推广，但洗衣机耗电及含磷洗衣粉带来的污染，仍然是城市生活不可忽然的一个污染源头。基于当下的状况能有一款环保轻便的洗衣机成为主妇的迫切需求。目前，一款太阳能光伏动力的环保洗衣机问世，有别于传统以依靠电源运转的特质，该产品有着令人过目难忘的独特外形，除了光伏提供电力之外，它还可以通过太阳能为洗衣水加温。独特圆桶外形为搅洗的衣服提供360度的旋转清洗，使衣物更加清洁。

车载无线通讯技术第4篇

1 关键技术分析

1.1 3G无线车载视频监控技术

就目前来看, 我国基本上已经实现了第三代移动通信技术的研发和应用, 所谓第三代移动通讯技术就是3G无线网络信息传播技术, 是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术, 目前已经被应用于手机同通讯和网络通讯中。从类型上看, 由于基准站的不同, 目前在中国3G存在三种标准:CDMA2000, WCDMA, TD-SCDMA。

而将3G技术应用于汽车运行的监控和管理中, 即为3G无线车载视频监控系统, 这种系统从构成上看, 分为前端车载监控系统、无线网络、监控视频平台服务器, 每一个系统中的服务器的功能是不同的, 三者相互连接, 共同组成了3G无线车载视频监控系统。共同为车辆运行状况的监控提供可靠数据和录像资料。前端车载监控系统包含3G无线车载网络摄像机、网络录像机、外接摄像头;无线网络包含前端移动传输 (EDGE/CDMA 1X) 和后台指挥中心以太网网络车载摄像机CDMA1X/TD-SCDMA.CDMA2000.WCDMA网络;监控平台包含监控软件及GIS、流媒体、数据库、应用服务器等。

3G无线车载视频监控系统的主要功能是能够对车辆内的图像进行实时监控, 拍照, 录像, 回放和调取传送图像, 这样也就保证了车辆运行时的各种数据和影像资料能够被自动的储存和发送, 能够为有关部门的管理工作提供可靠的参考依据, 又因为其具有实时性, 所以可以为有关安全监管部门的工作提供便利, 便于其在威胁公路运行安全的状况发生时, 及时的做出相应的反应。同时, 为了使视频资料更加清晰和可分辨, 系统中采用了双码流技术, 本地录像可采用CIF、D1分辨率, SD卡120M/小时, 网络传输采用CIF分辨率, 有助于进一步的提高系统的使用性能, 保证监控资料的准确性和辨识度。

1.2 图像压缩技术

由于在汽车运行的过程中, 3G无线车载视频监控系统的实现要依靠前端车载系统来完成各种资料的实时搜集, 所以要克服车辆运行中由于移动而产生的各种干扰因素, 保证图像的完整性和辨识度。所以, 为了适应移动设备, 同时也为了提高数据传输速度、降低网络数据流量、保证监控的实时性, 有必要对车载端摄像头采集的数据进行编码压缩, 就目前应用于网络设备中的各种压缩技术来看, H.264标准无论是功能还是操作都更加适合该3G无线车载视频监控系统。所以, 在前端车载系统的数据和图像采集的过程中我们要采用H.264标准将摄像头采集的图像系列压缩编码成流媒体。H.264的编解码流程主要包括五个部分:帧间和帧内预测、变换和反变换、量化和反量化、环路滤波、熵编码。通过该流程, 使得H.264具有极高的视频压缩比。在同等图像质量条件下, H.264的压缩比是MPEG-4的1.5~2倍, 有助于大幅度的提高图像的辨识度, 首先, 帧间和帧内预测的目的在于清楚的分析该画质中的各种像素构成和基本成像布局, 其次, 变换和反变换的作用则是在掌握了图像的基本构成的基础上通过合适的压缩方式对图像进行初级的格式处理, 使其符合压缩文件的格式, 再次, 量化和反量化的主要作用就是在格式确定的前提下, 对现有的图像文件进行内存的确定, 再者, 环路滤波的主要功能是通过专门的环路滤波器将画质中的低频升级, 能够较为全面的转换为高频信号, 最后, 熵编码就是将整个过程中的原图像的编码完全复制不丢失的过程, 也是最后的信息码显示过程, 因为在视频编码中, 熵编码的主要功能就在于把一系列用来表示视频序列的元素符号转变为一个用来传输或是存储的压缩码流。通过上述五个流程, 即可实现视频资料的流畅转换。

从设备上看, 目前主要使用的3G视频格式有QCIF (176*144/dpi) 、CIF (352*288/dpi) 以及4CIF (704*576/dpi) 四种。但是出于对3G车载无线视频监控系统的具体应用的考虑, 以及车辆运行的特点, 笔者认为基于实际的需求选择CIF格式更加合适, 因为其体积小, 稳定性较高, 能够较好的适应车辆的运行环境。采用该设备后, 可以得到的原始的每帧图像的大小为352×288×24=2 433 024bit, 即2 433 024/1 024=2 376kbit, 选择H.264的250:1的压缩比例的话, 压缩后的图像大小就为2 376/250=9.5kbit, 那么按照3G网络在车辆运动中的速度要求144kbit/s, 这样每秒可传帧的数量为15~16帧, 这样就能实现较为满意的监控效果 (影像播放达不到15帧/s时将产生明显跳跃感) 。

2 关键技术在车载终端上的应用

通过对上述关键技术的分析, 我们要认真的布设车载终端的设备, 使其能够最大限度的发挥系统监控优势, 提供高质监控资料, 下文中笔者将从两个方面对关键技术在车载终端设计上的应用进行探讨。

2.1 车载终端硬件设计

根据车载系统的布局设计, 在车载模块终端部分, 一般由这样四个设备和仪器组成:即ARM处理器、GPS模块、3G无线数据发送模块以及防暴摄像头。首先, ARM处理器作为整个终端的CPU, 负责调配和控制各个模块的工作, 其主要功能是通过GPS获取车辆当前的位置信息, 通过防暴摄像头获取车辆情况和司机驾驶状况, 把这些视频或图像数据信息以H.246标准格式压缩, 并整合成能由串口发送出去的特定格式, 最后由3G无线模块发送到无线网络, 最终通过INTER-NET或PSTN (公共陆地网络) 网络传回监控中心主机。其次, GPS模块则是根据全球卫星定位系统来实时监测汽车的所处位置, 再次, 3G无线数据发送模块的主要功能是将实时的定位信息和采集图像发送给处理终端, 最后, USB摄像头的主要功能为图形采集。

2.2 车载终端程序设计

车载端是一个基于ARM的Linux系统平台, 其任务主要包括获取GPS定位数据和视频采集数据, 图像或者视频的压缩编码, 将定位数据和视频、图像数据通过串口输送到3G模块缓冲区, 最后通过无线网络发送出去。首先, 要根据CPU与外围设备的具体引脚连接重新裁剪的编译linux内核驱动。其次, 调用linux内核中关于视频设备的API接口 (即Video4Linux) 编写摄像头采集数据的应用程序。最后, 3G无线网络的通信部分主要涉及到的是AT指令的应用。在选择可靠性强的TCP方式连接。

结语

综上所述, 该系统将视频监控和地理信息系统结合在一起, 以3G宽带无线网络为连接工具, 提供了一套车辆视频监控和定位的解决方案。随着中国3G网络的开通, 带宽限制的问题已经迎刃而解, 此外H.264编/解码器软硬件实现, 该系统会提供质量更高、价格更便宜的移动视频监控。

参考文献

[1]萧如方.无线网络装置的设定方法, 2004-03-17.

无线车载传真机,新的“蓝海”项目第5篇

本产品采用无线技术, 与手机相连接, 只要能拨打手机的地方就能发送传真, 大大解决了人们因身处户外而无法及时接发传真的苦恼。本产品荣获了国家11项专利。

产品特点

1.便捷。无论是行驶的车里、船舶上还是远离城市的野外, 只要能拨打手机的地方就能接收传真, 实现移动商务办公。

2.多功能。集通话、传真、复印、打印等多功能。

3.收发成功率达到100%。

4.体积适中。与传统的传真机大小相似。

5.经济。使用数据传输无需漫游通讯费。同时无需要办理专用的无线传真卡。

6.适用范围广。只要是中国移动、中国联通、中国电信的标配手机都能使用。

市场分析

传真机在现代商务活动中使用的频率越来越高, 据中国办公用品协会介绍, 传真机是消费额度和消费频率最高的办公用品之一, 每年大约能产生上千亿元的销售额。但是现有的传真机存在一些弊端, 如不能移动办公, 若办理移动办公, 费用昂贵等, 而本产品的出现有效解决了这些难题。目前市面上尚无同类产品, 本产品属于一个真正意义上的蓝海项目, 具有广阔的市场空间。

投资条件及效益估算

最低投资规模10万元, 其中首批提货量不能少于20台, 进货价约为市场销售价的6—7折, 目前市场零售价在4500—5180元/台。

注:因地区差异以及经销商级别的区别, 以上数据仅供投资者参考, 具体细节可与项目方详谈。

投资建议

车载无线通讯技术第6篇

随着汽车客运事业发展,营运人员在营运过程中的安全以及管理也越来越被重视。由于存在乘客与营运人员经常因逃票、服务态度等问题而产生纠纷、客运过程中交通事故双方的责任鉴定比较模糊、车内盗窃事件缺乏有力的证据以及车辆失窃和司机酒驾等问题,本文提出基于ARM Linux的3G无线车载视频监控系统,可有效减少上述事件的发生,给予车乘人员以及车辆安全保障。此系统在Linux操作系统下,利用嵌入式开发板S3C2440搭建硬件环境,通过USB摄像头以及GPS模块采集车内实时的视频和位置信息,视频数据通过H.264的高效压缩编码,既可以得到高压缩比又拥有高质量流畅的图像,可以大大减少需要传输的数据量,并且将3G无线网络作为传输媒介,既可以解决传统有线网络对运动中的监控不能实现的问题,提供更加灵活的组网方式,满足不能架设线路的监控点的监控需求,还可以提供比GPRS和CDMA更宽的数据传输带宽,满足移动视频监控的要求。最终监控终端通过Web浏览器可以实时监控车辆内部的视频画面以及车辆所在的位置速度等信息。

1 系统的总体设计

3G无线视频监控系统主要由车载移动监控终端、网络传输、远程客户端3部分组成。系统的总体结构如图1所示。整个视频监控系统采用B/S结构[1]。车载移动监控终端主要包括S3C2440平台上运行的GPS数据采集以及视频采集、视频的编码、嵌入式Web服务器、流媒体服务器。网络传输以TCP/IP协议为基础构建,实现RTP、RTCP、HTTP、TCP、UDP等传输协议。远程客户端实现车辆位置以及视频数据的接收、视频流的解码播放、网络状况反馈等功能。系统工作原理为:通过USB摄像头获取实时车辆内情况和司机驾驶状况,通过GPS定位模块获取GPS数据(经纬度、高度、时间、速度),并传送给ARM处理器,处理器对接收数据进行H.264编码并将编好码的NAL单元传送给流媒体服务器,流媒体服务器对压缩好的数据进行RTP封装并通过内部总线送到内置的boa服务器,并根据RTCP反馈回来的控制信息对H.264编码器和视频采集速率进行控制。Boa小型嵌入式服务器结合CGI技术来实现监控端和客户端的交互。远程客户端通过无线网络与boa服务器连接,采用ActiveX技术实现视频数据的接收、RTP报文的解封装、发送RTCP反馈信息、H.264视频解码、Web浏览器的显示。

2 系统的硬件组成及选型设计

2.1 车载移动终端

车载移动终端的组成如图2所示,主要由4部分组成:ARM处理器、GPS模块、3G无线数据发送模块、图像采集模块。主控处理器芯片选用三星公司推出的16/32位RISC微处理器S3C2440A,S3C2440A采用ARM920t内核,0.13μm的CMOS标准宏单元和存储器单元,最高运行频率达到400 MHz,它的低功耗、简单、考究和全静态是专门为需要考虑花费和功耗的应用设计的,特别适用本系统。S3C2440A提供了丰富的片内资源,支持Linux。集成在芯片上的功能有:16 KB的指令和数据Cache、LCD控制器、AC97音频接口、摄像头接口、DMA控制器、PWM定时器、MMC接口等。它能完成整个系统的调度工作,在系统上电时配置所有需工作芯片的功能寄存器,完成视频流的编码,并通过3G无线网络向监控终端发送视频码流。

GPS模块使用u_blox公司的LEA-5H。LEA-5H具有50个通道的u-blox引擎,一百多万个有效相关器,热启动和辅助启动首次定位时间小于1s,-160dBm的SuperSense捕获和跟踪灵敏度,运行限制速度515ms。系统通过该模块实时接收定位信息,保证中心控制模块可以实时处理定位数据。

图像采集模块的硬件资源选用了带USB接口的中星微摄像头。该款摄像头造价低廉,成像效果好,体现出了较好的性价比。与此同时。主板还预留了多个外围接口,以便扩展功能。

无线通信模块采用SIMCOM公司的SIM5218模块。无线SIM5218是一款WCDMA/HSDPA/GSM/GPRS/EDGE模块解决方案,支持下行速率达7.2 Mb/s和上行速率为5.76 Mb/s的数据传输服务,这对视频和图像等数据量相对较大的信号传输而言是非常理想的选择。同时,它还具有丰富的接口包括UART,USB 2.0,GPIO,I2C,GPIO,GPS,摄像头传感器和内嵌SIM卡等。在费用方面,3G因为是借助分包交换的技术,所以,网络使用的费用是以消费者的数据传输量来定。

2.2 监控中心

车辆监控中心由显示屏幕、监控服务器、主控工作台、路由器和存储器等硬件组成。按功能区分,其基本功能模块有数据接收模块、解码模块、显示模块和存储模块等。由于监控中心硬件可采用通用器件,故不需要进行专门的选型设计。

3 系统软件实现

系统选择Linux操作系统。Linux具有源代码开放、成本低廉、内核可裁减性强等特点,且集成有TCP/IP协议,对网络的支持是相对于其他操作系统的优势。基于ARM Linux的视频监控终端的软件设计主要完成三方面的工作:第一在硬件上搭建一个软件平台,搭建嵌入式Linux软件开发平台需要完成UBOOT移植、嵌入式Linux操作系统内核移植以及嵌入式Linux操作系统的设备驱动程序的开发等工作;第二在软件平台的基础上,借助交叉编译工具,开发视频监控终端上运行的采集、压缩、流媒体服务器程序;第三监控中心运行的接收、解压缩、显示程序。

3.1 S3C2440A的Linux平台的搭建

构建嵌入式Linux开发平台需要先构建交叉编译环境。一套完整的交叉编译环境包括主机和目标机。在开发中主机是一台装有Centos 5.5操作系统的PC机,目标机是基于S3C2440A的视频监控终端。选用的嵌入式Linux内核源代码包版本号为2.6.28,交叉编译器是GCC 4.3.2。编译内核之前首先要配置内核,裁减掉冗余的功能模块。具体步骤如下:

(1)通过命令make menuconfig,对内核进行配置,选择YAFFS文件系统,支持NFS启动,启用USB设备支持模块,包括USB设备文件支持模块、USB主控制器驱动模块等。此外,USB摄像头属于视频设备,还需要启用Video4Linux模块;

(2)用make dep命令生成内核程序间依赖关系;

(3)make zlmage命令生成内核映像文件;

(4)make modules和make modules_install命令生成系统可加载模块。这样就生成了zlmage内核映像文件,把它下载到目标平台的FLASH中。

本设计采用USB外置摄像头,在内核配置时要求以模块形式动态加载。首先要完成驱动程序驱动中需要提供基本的I/O操作接口函数open、read、write、close的实现,对中断的处理实现,内存映射功能以及对I/O通道的控制接口函数ioctl等,并把他们定义在struct file_operations中。接着把USB驱动程序编译成可以动态加载的模块。

3.2 车载移动终端软件设计

3.2.1 GPS模块程序设计

GPS接收机GPS15L输出数据格式符合NMEA-0183标准。NMEA-0183协议是由美国国家海洋电子协会制定的一种串行通信的数据协议,所有输入输出信息均为一行ASCII字符。它的一条消息称为语句(Sentence),每条语句都以“$”开始,以回车换行符(<CR><LF>)结束,中间是用逗号分隔的若干个域。一条NMEA-0183语句包含以下5个部分:起始符,固定字符“$”,表示语句开始;标识符域,表示一条语句的全部数据域的特定格式,长度可变;数据域,包含各种类型的数据,各数据之间用逗号分隔,数据域可以为空,但用来分隔数据的逗号不可省略;校验和,以“{”开始,由2个字符的十六进制数组成;结束符,固定字符<CR><LF>,表示语句结束。NMEA-0183语句中最常见的几种格式有GPGGA(Global Positioning System Fix Data)、GPRMC、GPGSV、GPVTG等,它们包含的信息不尽相同。本设计中采用的是GPGGA输出语句,它包含了主要的GPS定位数据。获取GPS数据流程图如图3所示。

由图3可以看出,GPS模块启动后首先对串口的初始化也就是对GPS模块的初始化,包括设置波特率、数据位、校验位等;然后后开始接收GPS数据,即从串口读数据,并将读到的数据保存到BUF中,接着进入数据的解析和提取阶段,判断BUF[5]是否等于“c”以判断是否为MYMGPRMC,若是,则开始提取经纬度、时间等信息并存入结构体GPS_DATA中。

3.2.2 视频采集模块设计与实现

视频采集模块是通过嵌入式Linux操作系统调度V4L(Video4Linux)及影像设备驱动程序来完成视频采集。V4L是Linux影像系统与嵌入式影像的基础,是Linux kernel里支持影像设备的一组API。在Linux操作系统中,外部设备被作为设备文件来管理,从而使得对外部设备的操作就转变成对设备文件的操作。其采集流程如图4所示。

主要过程如下:

(1)打开视频设备。调用函数int open(const char*pathname,int flags),若返回值为-1,表示打开失败,否则,表示所打开设备的文件描述符。

(2)读取设备信息。Ioctl(cam_fp,VIDIOC_QUERYCAP,&cap)函数来取得设备文件的属性参数并存储存于cap结构中,其中cam_fp指的是打开的视频设备文件描述符。

(3)选择视频的输入方式。通过ioctl(cam_fp,VIDIOC_S_INPUT,&chan)函数设置视频设备的输入方式,其中chan的数据结构类型是V4L2_input,用来指定视频的输入方式。

(4)设置视频帧的格式。通过ioctl(cam_fp,VIDIOC_S_FMT,&fmt)函数设置视频的帧格式,其中fmt的数据结构类型是V4L2_format,用来指定视频的宽度、高度、像素大小等。

(5)读取视频数据。通过read(cam_fp,g_yuv,YUV_SIZE)函数,把摄像头一帧的数据存放到g_yuv中,其中YUV_SIZE指的是每帧数据的大小。

(6)关闭视频设备。通过close(cam_fp)函数来实现视频设备的关闭。根据流程图可对其进行相应操作。当摄像头通过USB接口连接后,程序中调用V4L API对设备文件的读操作read(),即可完成视频数据采集到内存中,视频数据可用图4形式保存,也可压缩后封装进数据包。本文是先将采集数据进行H.264压缩后再封装进数据包,并传输到监控PC进行处理。

3.2.3 视频压缩模块设计

因视频采集模块采集的视频数据信息量非常大,为了提高数据传输速度、降低网络数据流量、保证监控的实时性,有必要对车载摄像头采集的数据压缩编码。文中采用H.264硬编码方式(硬编码具有不占用CPU资源,运算速度快等优点,从而满足视频数据实时性的要求)将摄像头采集的图像系列压缩编码成流媒体。具体编码的过程如图5所示。

(1)创建H.264编码结构。调用SsbSipH264Encodehlit(width,height,frame_rate,bitrate,gop_num)函数实现,其中width表示图像的宽度,height表示图像的高度,frame_rate表示帧频,bitrate表示比特率或码率,gop_num表示两个相离关键帧之间最多包含多少个帧(B或P帧)。

(2)初始化H.264编码结构,调用SsbSipH264Encode Exe(handle)函数。

(3)获取视频输入地址,调用SsbSipH264EncodeGetInBuf(handle,0)函数来实现,该函数返回视频输入的首地址,存放在p_inbuf中。

(4)输入视频数据,调用memcpy(p_inbuf,yuv_buf,frame_size)函数实现,p_inbuf存放需要编码的数据,yuv_buf存放原始视频数据,frame_size表示数据的大小。

(5)编码视频数据,对p_inbuf内容进行H.264编码,调用SsbSipH264EncodeExe(handle)函数实现。

(6)输出已编码的数据,调用SsbSipH264EncodeGetOutBuf(handle,size),该函数返回已编码图像的首地址,size表示已编码图像的大小。

(7)关闭硬编码设备,调用SsbsipH264Encode DeInit(handle)函数实现的。

3.2.4 嵌入式服务器boa移植

Linux支持boa、HTTPD、THTTPD等几种Web服务器,其中boa Web服务器更适合于嵌入式系统,因为它是一个单任务、支持CGI(Common Gateway Interface,通用网关接口)功能的Web服务器,只能依次完成用户的请求,而不会fork出新的进程来处理并发出连接请求,可执行代码只有约60K。

首先进入boa源码目录的src子目录,执行命令./con-figure生成Makefile文件,然后修改Makefile文件找到CC=gcc,将其改成CC=arm-linux-gcc,再将CPP=gcc-E改成CPP=arm-linux-gcc-E,并保存退出。然后运行make进行编译,得到的可执行程序为boa,之后执行命令arm-linux-strip boa,将调试信息去掉,得到的最终程序。第二步完成boa的配置,使其能够支持CGI程序的执行。Boa需要在/etc目录下建立一个boa目录,里面放入boa的主要配置文件boa.conf,主要文件的含义有:AccessLog/var/log/boa/access_log访问日志文件。如果没有以/开始,则表示从服务器的根路径开始;VerboseCGILogs是否记录CGI运行信息,如果没有注释掉,则记录,注释掉则不记录;DocumentRoot/var/wwwHTML文档的主目录,如果没有以/开始,则表示从服务器的根路径开始;DirectoryMaker/usr/lib/boa/boa_indexer当HTML目录没有索引文件时,用户只指明访问目录时,boa会调用该程序生索引文件给用户,因为该过程比较慢最好不执行,可以注释掉;ScriptAlia/cgi-bin//var/www/cgi-bin/指明CGI脚本的虚拟路径对应的实际路径。一般所有的CGI脚本都要放在实际路径里,用户访问执行时输入站点+虚拟路径+CGI脚本名。对boa.conf进行修改的必须要保证是使其他的辅助文件和设置必须和boa.conf里的配置相符,不然boa就不能正常工作。另外还需要创建日志文件所在目录/var/log/boa,创建HTML文档的主目录/var/www,将mime.types文件拷贝到/etc目录,创建CGI肢本所在目录/var/www/cgi-bin/。

3.2.5 CGI程序的设计

CGI提供了一个Web服务器的外部程序通道,运行在服务器上,由浏览器输入触发,是Web服务器和系统中其他程序的连接通道。CGI程序就是符合这种接口的程序。服务器接收到用户的请求,并将数据送给CGI程序。CGI程序接收到数据后,启动编写好的应用程序,并按照用户提供的数据执行。应用程序执行完成后,返回执行结果,并通过Web服务器传送给用户浏览器显示。

CGI模块程序的设计主要包括如下几部分:Web服务器的配置、HTML页面的编写、CGI脚本实现。

(1)Web服务器的配置

嵌入式Web服务器采用boa,其配置是以文本的形式提供,放在文件系统中的/etc/httpd/conf/目录下面,其主要配置在以上的boa服务器移植中讲述过了。

(2)HTML页面的编写

因为系统的设计的主要方向是能够通过USB摄像头进行实时监控。所以为了实现简单化,抛开一些不必要复杂的选择项。主要的HTML页面有登录界面、注册界面和监控界面。这些HTML放在嵌入式文件系统的/var/www目录下。

(3)CGI脚本实现

实现动态Web页面的第二步是用C编写CGI程序,CGI程序分为以下几部分:根据POST方法或GET方法从提交的表单中接收数据;URL编码的解码;用printf()函数来产生HTML源代码,并将经过解码后的数据正确地返回给浏览器。

3.2.6 远程视频数据接收模块设计

目前流行的浏览器有IE、FireFox、Chrome等,对于普通的文本及HTML文件支持的GIF、JPEG等格式的图片都可以轻松的显示,但对于实时视频数据,这些普通浏览器无法正常的显示。所以实时视频数据接收模块主要完成的工作是视频数据的接收、RTP报文的解封装、发送RTCP反馈信息、H.264视频解码和Web浏览器的显示。

本系统采用ActiveX控件技术,嵌入在Web页面中,来完成视频数据的接收、RTP协议、解码和最后的显示工作。最重要的一点,系统采用双缓冲技术,来满足视频的解码速度的问题,实现实时播放。具体流程图如图6所示。

4 系统的测试与结论

本文设计了一种基于ARM S3C2440的嵌入式视频监控系统,首先通过USB采集中星微摄像头作为服务器,实现利用V4L2技术对USB摄像头进行数据采集,并将数据送入H.264编码模块进行数据的压缩,压缩后的数据经过视频服务器RTP封装打包,最后通过嵌入式Web服务器与远程视频监控客户端进行交互。本系统在实际的运营网络中进行了测试,目标定位信息接收速率为1次/s,动态定位精度小于等于10m;能实现动态视频传输,且视频传输流畅,图像最大分辨率可达VGA(640×480像素),视频传输的质量优于基于2.5G网络的车辆监控系统(图像最大的分辨率为320×240像素,且基本上只能传输静态图像)。

摘要：为了加强客运服务中心对长途车辆在客运过程的监管,提出了基于ARM Linux的3G无线车载视频监控系统。该系统基于ARM Linux嵌入式系统与ARM处理器,通过USB摄像头采集车内视频数据,由GPS定位模块获取车辆的位置数据,然后将采集的数据经过H.264压缩成适合网络传输的形式。最终通过3G无线发射模块经过具有宽带传输能力的3G移动通信网络传输给监控服务中心,监控服务中心可以看到车内清晰流畅的视频画面以及车辆所在位置。

关键词：GPS,3G,视频监控,H.264,RTP

参考文献

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[3]李至秦,胡平.基于3G网络的车载视频监控终端的实现[J].煤炭技术,2011,30(5):153-155.

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[5]苏义鑫,胡杰.基于ARM的视频监控终端的设计与实现[J].世界电子元器件,2008,10(4):77-78.

[6]丁鹤洋,李太君,徐瑛.3G无线视频监控系统的设计与实现[J].通信技术,2012,45(2):72-76.

[7]赵春媛,李萌,韩会山,等.基于ARM9的无线视频监控系统设计与实现[J].计算机工程与设计,2012,33(2):195-196,198.

[8]张兰云,张高伟.基于ARM9和Linux的GPS定位数据的采集与处理[J].自动化仪表,2008,29(10):14-17.

[9]马资道,张正炳.基于ARM-Linux的网络视频监控终端软件实现[J].计算机测量与控制,2011,19(2):456-458,464.

车载无线通讯技术第7篇

文中应用GPRS技术和嵌入式实时操作系统Itron, 设计并实现了车载系统的无线通信模块, 最后给出了实验结果, 表明该系统具有较好的实时性和稳定性。

1 GPRS技术与Itron简介

1.1 通用分组无线业务GPRS技术

通用分组无线业务 (GPRS, General Packet Radio Service) 是第二代移动通信向第三代移动通信的过度技术, 是在现有GSM系统上发展出来的一种新的电信承载业务, 目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。它在GSM网络无线侧增加PCU (分组控制单元) 作为分组接入和控制单元, 在网络侧增加SGSN (GPRS服务支持节点) 实施用户接入管理。采用了众多协议类型和接口方式, 如帧中继协议、IP协议以及Um接口、Gn接口、Gb接口等, 并引入了其它分组支持单元 (如GGSN、DNS等) , 将电路交换和数据交换结合起来, 实现系统资源的有效利用, 拓展系统功能和业务, 具有永远在线、高速传输、按流量计费等特点[1]。

典型的GPRS网络结构中, 移动台 (GPRS手机、车载机等) 通过无线接口连接到BTS (基站收发系统, Base Transceiver Station) 。BSC (基站控制器, Base Station Controller) 管理多个BTS, 并对无线信道的建立、跳频和越区切换等进行处理。SGSN (GPRS服务支持节点, Service GPRS Support Node) 通过Gb接口连接到BSC管理移动数据, 如用户身份识别、加密、压缩等, 通过Gn接口与GGSN (GPRS网关支持节点, Gateway GPRS Support Node) 相连, 提供IP数据报到无线单元的传输通路和协议转换等功能。GGSN是GPRS的无线网关, 支持TCP/IP协议, 负责GPRS网络与外部数据网的连接。归属位置寄存器 (HLR) 、访问位置寄存器 (VLR) 和设备识别登记器 (EIR) 是GPRS网络中的数据库, 存储移动台位置等信息。

1.2 Itron简介

目前国际和国内比较流行的的嵌入式操作有WindRiver公司的VxWorks、ATI的Nucleus、iTron和WinCE以及嵌入Linux。相比而言, Itron具有以下优点:

(1) 实时性。

Itron对于实时性的思路是:嵌入式系统在硬件优化和软件效率之间折衷考虑。Itron规范对应该通过微控制器硬件层次结构标准化的特征标志, 和应该根据硬件及其功能性质优化的成份, 都做了明确的区分。影响实时应用中响应时间的因素, 一般都与作业转换功能和中断处理例行程序有关。Itron规范规定, 在规定的高速作业转换时间上, 可以将寄存器换出。也可以在发生外部中断时旁路RTOS启动运行一个中断处理程序[2]。

(2) 可移植性。

通过平台可快速移植和使用方便Itron 的最大优点。由于嵌入式软件行业非常分散, 在全世界有50多个软件厂家, 如果有一个像Itron这样的标准, 嵌入式软件产品只要稍加修改就可用于以后的应用, 而无须考虑开发者使用的是什么样的微处理器。

(3) 推广能力。

对于把RTOS用在工业实时控制上, Window CE还不够成熟, VxWorks价格昂贵, Linux实时性太差, Itron则没有这些的缺点, 适合推广。

2 关键技术剖析

车载机通过串口与GPRS Modem通信, GPRS Modem有内置的GPRS 模块可连接到GPRS网络, GPRS网关可连接到Internet。这样在Internet上的服务器就可以与车载机建立连接和传输数据。车载机CPU采用日立SH7709A, 操作系统为基于Itron4.0标准的Norti4.0, 实时性能强。车载系统无线数据通信的难点主要是GPRS模块的初始化设置及车载机与GPRS网关之间建立PPP连接。

2.1 GPRS模块设置

GPRS模块主要有法国Wave公司的WISMO系列和西门子公司的S系列。本系统采用Wave公司的M1206B模块, 在通信之前, 必须要设置GPRS模块。Itron提供了mdn_snd_dat、mdn_rcv_dat API 与GPRS Modem进行通信, 用于发送和接受AT命令和数据, 下面使用AT命令设置GPRS模块。

(1) 设置通信波特率, 可以使用AT+IPR=115 200命令, 把波特率设为115 200 b/s或其它合适的波特率, 默认的通信速度为9 600 b/s;

(2) 设置接入网关, 通过AT+CGD CONT=1、“IP”、“CMNET”命令设置GPRS接入网关为移动梦网。只有开通GPRS服务的SIM卡才有此功能;

(3) 设置移动终端的类别, 通过AT+CGCLASS=“B”设置移动终端的类别为B类, 即同时监控多种业务;但只能运行一种业务, 即在同一时间内只能使用GPRS上网, 或者使用GSM语音通信;

(4) 测试GPRS服务是否开通, 使用AT+CGACT=1, 1命令激活GPRS功能。如果返回OK, 则GPRS连接成功;如果返回Error, 则意味着GPRS失败。这时应检查一下SIM卡的GPRS业务是否已经开通, GPRS模块天线是否安装正确等问题[3]。

2.2 建立PPP连接

2.2.1 车载机与GGSN之间PPP协议剖析

PPP (Point-to-Point Protocol点到点协议) 是为在同等单元之间传输数据包的简单链路层协议[4]。这种链路提供全双工操作, 并按照顺序传递数据包。PPP协议中提供了一整套方案来解决链路建立、维护、拆除、上层协议协商、认证等问题。PPP协议包含这样几个部分: (1) 链路控制协议LCP (Link Control Protocol) , 用于建立链路、测试链路、关闭链路、协商选项; (2) 认证协议, 最常用的包括口令验证协议PAP和挑战握手验证协议CHAP; (3) 网络控制协议NCP (Network Control Protocol) , 用于配置网络层协议, 如IPCP协议用于配置IP网络。

PPP协议的帧格式都以01111110作为开始和结束标志, 协议域指明了有效载荷域中是哪一种分组, 例如:LCP为0xC021, PAP为0xC023, IPCP为0x8021等。

图1为PPP状态迁移图, 它显示了一条线路从被建立、使用, 一直到被关闭的全过程[5,6]。一个典型的PPP 连接建立过程分为3个阶段:创建、配置阶段, 认证阶段和配置网络层协议阶段。

下面对车载机与GGSN之间建立PPP连接的各个阶段进行详细分析。Configure-Request帧列出建议的选项和值, Configure-Ack帧表示所有的选项均被接受, Configure-Nak帧表示有些选项没有被接受。

(1) 创建、配置PPP链路。

图2为创建、配置PPP链路的时序图。在成功拨号后, GGSN首先会发送一个LCP REQ帧, 车载机发送一个LCP Nak帧来拒绝GGSN的默认配置, 并发送LCP REQ来协商选项。协商选项有数据帧的最大有效载荷长度、允许身份认证和选择认证协议、NCP协议、允许在正常操作过程中监视线路质量, 以及选择各种头部压缩选项等。GGSN提供CHAP和PAP认证方式, 选择PAP为认证协议和IPCP为网络控制协议, 并进入下一阶段。

(2) 认证过程。

在认证阶段, 客户端将自己的身份发送给远端的接入服务器, 该阶段使用一种安全验证方式避免第3方窃取数据或冒充远程客户接管与客户端的连接。在认证完成之前, 禁止从认证阶段前进到网络层协议阶段。PAP认证过程的时序图, 如图3所示。车载机发送给GGSN的用户名和密码都为空, GGSN进行PAP认证, 如果认证失败, 认证者应该跃迁到链路终止阶段。这一阶段, 只有链路控制协议、认证协议和链路质量监视协议的包是被允许的, 收到的其他包必须被丢弃。

(3) 配置网络层协议。

认证完成后, PPP将调用在链路创建、配置阶段选定的网络控制协议 (NCP) , 车载机与GGSN使用IP协议, 所以使用IPCP来配置IP网络。图4为IPCP过程, 其中:

(1) 车载机按照自己希望的IP地址请求GGSN分配该IP;

(2) 如果GGSN无法提供该IP, 则返回Nak, 同时提供可能的IP;

(3) 车载机按照GGSN提供的可能IP进行再次请求。

这样, 经过以上3个阶段后, 建立起一条完整的PPP链路, 中心端服务器就可以与车载机进行TCP/IP通信了, 当不再需要这条链路时, 通过Terminate-类型的帧可以将它关闭。

2.2.2 Itron的PPP使用

Itron提供了丰富的API用于建立PPP连接、TCP/IP通信[2]。如图5所示, 使用PPP必须遵循一定的顺序, 并且要设置好建立PPP连接所需的各种参数。

设置好GPRS模块之后, 就可以使用Itron API在车载机与GGSN之间建立PPP连接。Itron提供结构体t_ppp_ini用于保存PPP的各种参数, 如线路类别、重试次数、用户名和密码、回调函数、拨号号码、GPRS Modem参数等。设置好这些参数后, 首先调用ppp_ini函数进行PPP的初始化;然后调用dial_connect函数进行连接, 再调用tcp_ini函数进行tcp/ip协议栈的初始化, 接着调用ppp_start成功后, GGSN就会给车载机分配一个IP地址, 这样车载机与服务器可进行TCP/IP通信。这个地址被保存在default_ipaddr结构中, 每次拨号切断时, 必须清空该结构的IP地址, 防止TCP/UDP使用错误地IP地址。Itron为TCP/UDP提供许多API, 用于创建端点、建立连接、发送和接受数据等。最后, 当终止通信时, 调用ppp_end、dial_disconnect切断连接。另外, 这些函数在实际操作中经常会调用失败, 所以必须做好重试功能和出错处理。

3 实验结果

本系统在北京和南京两地已取得较好的实验结果, 根据GPRS网络的流量选取几个有代表的时间进行多次测试, 包括失败时重传和重试。表1为拨号、建立PPP连接、建立TCP连接、传输1 kB的6次测试结果及平均时间。本系统半分钟或1分钟自动搜集车辆的信息, 从表中数据可以看出本系统实时性强, 能满足车辆的动态监控等功能。

4 结束语

文中采用GPRS技术和嵌入式实时操作系统Itron设计, 并实现了车载系统的无线通信模块, 剖析了该系统的关键技术。GPRS具有覆盖范围广、永远在线、高速传输、按流量计费等优点, 极大提高了该系统的实时性和稳定性。该系统的实现经验对于其它系统也有一定的借鉴意义, 如电力远程抄表, 水利实时水情、工情监测等。

摘要：介绍了GPRS原理和嵌入式实时操作系统Itron。设计并实现了车载系统无线通信模块。给出了GPRS模块的初始化设置方法, 探讨了车载机和GPRS网关之间建立PPP连接的流程。实验结果表明, 该系统具有良好的性能。

关键词：GPRS,Itron,PPP,车载系统

参考文献

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[3]黄承安, 张跃.微控制器的GPRS无线上网[J].单片机与嵌入式系统应用, 2003 (12) :25-27.

[4]RFC.The Point to Point Protocol (PPP) [Z].USA:RFC1661, 1994.

[5]AndrewS Tanenbaum.计算机网络[M].潘爱民, 译.北京:清华大学出版社, 2004.

车载无线通讯技术第8篇

基于无线CPU设计的车载定位终端是一款先进的车辆定位系统,它依托全球卫星定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、全球移动通信系统(GSM)/通用分组无线业务(GPRS)无线通讯及计算机网络和信息处理等技术,通过授权手机短信或GPRS通道接收指令并发送相应的信息,实时掌握车辆的位置和相关的状态数据.主要功能有车辆定位、定时回传、紧急报警、移动报警、超速报警、电话功能、复位功能和授权功能.

1 工作原理

车载定位终端通过GPS模块将所获取的当前车辆的速度、经度、纬度、方向和时间等信息按照自定义传输协议格式封装成数据包,通过GPRS和Internet上传至服务器.服务器将该数据包解析处理后通过广域网或局域网上传至GIS监控终端并将数据存储到数据库.GIS监控终端是显示和控制车辆定位的平台,能够在电子地图上实时显示当前车辆的地理位置和速度等信息,同时可以下传定时回传、移动报警和超速报警等控制指令.在车辆遇到紧急情况时,按下紧急报警按钮后车载定位终端将车辆当前位置信息和报警信息发送至服务器,监控终端显示车辆位置和报警信息并及时发送控制指令.授权手机通过GSM网络与车载定位终端建立语音连接、发送控制指令并接收相应的信息,实现电话功能、复位功能、报警功能和授权功能.工作原理框图如图1所示.

2 硬件设计

车载定位终端主要由无线CPU通讯模块和GPS定位模块组成,终端以Q24Plus 无线CPU通讯模块为核心,配备LEA5S GPS定位模块.Q24Plus是Wavecom公司的GSM/DCS 四频模块,具有GPRS 功能,主要为语音传输、短消息和数据业务提供无线接口.LEA-5S GPS模块是u-blox 公司的高灵敏度、高精度的GPS定位模块,体积小,功耗低,性价比较高.由于系统采用了无线CPU模块,使得控制部分和无线通信部分合二为一,简化了系统设计,提高了系统的可靠性.车载定位终端硬件结构框图如图2所示.

车载定位终端由Q24Plus无线CPU控制,其核心部分主要包括PPP及TCP/IP协议栈、GSM/GPRS控制、GPS控制及外围接口控制.CPU首先完成对GPRS、GPS及外围接口的初始化工作,然后通过GSM模块与通讯服务器建立起TCP连接,实现和服务器之间的数据交互与控制,最后将采集到的GPS数据经过处理后发送到服务器.CPU对GSM/GPRS的控制主要通过OPEN AT软件向内嵌的GSM通讯模块发送AT命令实现,可实现语音通话、短信收发、GPRS网络连接等功能.在该系统设计中,CPU可以像一般通用CPU一样,通过控制I/O口电平输入输出状态,对外围接口的状态进行读取和控制,实现系统工作状态指示、GPS复位和紧急报警功能.CPU通过串行口UART2接收GPS定位信息、设置GPS采样周期、选择GPS输出数据和设置通讯波特率.

3 软件设计

车载定位终端软件开发采用Wavecom公司用于在无线CPU上开发嵌入式应用程序的Open AT开发平台,编程语言为ANSI标准C语言.Open AT开发工具包括串口管理器、目标监视工具、终端仿真器和远程应用程序执行工具.串口管理器用来配置串口和管理串口与GPS车载定位终端的通信,目标监视工具用来记录在无线CPU 中运行的嵌入式应用程序所返回的信息,防止将错误的应用程序下载到无线CPU中.终端仿真器用来模拟Windows系统中的超级终端与车载定位终端的通信,通过终端仿真器可以直接与车载定位终端进行交互操作.执行远程应用程序后可以在目标监视工具和终端仿真器中对应用程序进行跟踪和调试[1].

车载终端软件采用模块化设计,程序主要由主程序、一个系统管理模块和若干个子模块构成.由于Open AT是基于事件的开发平台,系统的主程序仅负责初始化和启动系统管理模块,系统管理模块则负责完成对各个子模块的启用和调用,同时对车载终端的资源及逻辑做出规划.子模块主要完成一些单一的基本功能,主要有网络通信模块、协议解释模块、SMS模块、语音通信模块、GPS控制模块和外围I/O模块.其中网络通信模块负责网络连接的建立、保持、断开、网络状态的检测及数据的收发和缓冲.协议解释模块负责终端通信协议的解释、数据的编码和解码.SMS模块负责短信息的收发、编码和解码.语音通信模块负责来电报告、拨打电话、接听电话、音量和麦克增益控制.GPS控制模块负责与GPS模块的通信,包括控制指令和接收GPS数据,与GPS模块的数据交换通过串行口UART2完成.

外围I/O模块负责输入输出接口和LED的状态及控制.图3为系统管理模块初始化程序流程图.

在系统管理模块的定时器中断处理函数中实现报警检测、网络检测、SMS检测、来电检测等功能.定时器中断处理函数流程图如图4所示.

4 结束语

经过软、硬件联调和装车试验,该系统性能稳定可靠,定位精确,能够实现对车辆的防盗、防劫、防超速和车辆位置的实时监控,保证车辆和驾驶员的安全.如果将系统用于运输企业,可加强车队车辆管理,提高车辆利用效率,降低车辆运营成本.随着汽车保有量的扩大、社会治安的严峻性和车队运输成本增加等问题的出现,运输企业和私家车用户越来越重视对车辆的动态监管和减少车辆失窃等问题,该系统应用前景十分广阔,可应用于私家车辆、企事业单位车辆管理、公共交通管理、汽车租赁行业及物流行业.

摘要：介绍了车载定位终端的主要功能,叙述了系统工作原理和Open AT开发工具的组成,详细论述了车载定位终端的硬件设计和系统软件模块化设计,阐述了主程序、系统管理模块和各子模块的功能,给出了工作原理框图、硬件结构框图、系统管理模块初始化程序流程图及定时器中断处理函数流程图.

关键词：无线CPU,车载定位终端,OpenAT

参考文献

[1]洪利,杜耀宗.Q2406无线CPU嵌入式开发技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006:114-118.

[2]鲍远律,刘振安.卫星定位、交通监控与数字地图[M].北京:国防工业出版社,2006.

车载无线通讯技术第9篇

无线车载电台是一种具备接收和发射功能, 可以用来与其他人联络的常规通信工具。与手机相比, 车载电台不依赖现有的电信网络, 彼此联络不需要费用。而更重要的是, 车载电台的使用地点不受限制, 即使在手机完全没有信号的环境下, 装载有车载电台的车辆之间依然可以保持联系, 而且车载电台的功率较大, 在空间无阻隔的地方, 两车相距几十公里依然可以联络。

一、通信频段及无线车载电台的选择

1. 通信频段的选择。

公司拥有无线通讯VHF频段及UHF频段的部分频率资源, 对比频率资源特点可以发现, U段比V段通话质量好, 电波传播的穿透性强, 信号稳定, 干扰少。良好的通话质量可以减少通话双方的误解和重复次数, 提高通话效率, 为保障通信畅通提供保证。因此, 公司最终选择了UHF频段频率资源。

2. 无线车载电台的选择。

电台设备选择了摩托罗拉GM3688无线车载电台, 这是因为GM3688车载电台提供语音压扩技术和强大的4W前启动扬声器, 能够保证话音的高清晰度, 有效抵御高噪声环境的干扰。并且, 其外接附件端口采用即插即用模式, 可以方便地扩展车载电台功能, 无需烦琐地拆装与重新接线, GPS模块、数据调制解调器和其他众多装置均可根据业务发展的需要随时加装, 方便地扩展对讲设备的功能。

二、无线车载电台设备的安装条件

1. 安装使用无线车载电台应遵守国家相关法律法规。

虽然车载电台的使用本身较为简单, 但由于车载电台的使用需要占用无线频率资源, 使用不当会干扰正常的无线通讯。因此, 使用车载电台必须严格遵守国家的相关法律法规。按照我国《刑法》规定, 擅自设置、使用无线电台, 或者擅自占用频率, 干扰无线电通信, 构成“扰乱无线电通信管理秩序罪”, 后果严重的可以判处3年以下有期徒刑、拘役或者管制, 并处或者单处罚金。

2. 采购合适的无线车载电台。要根据实际需要采购无线车载电台, 同时兼顾公司的采购能力及产品的价格、性能等。

3. 选择合理的通信频段。

目前使用的电台基本上是指频率在U段的电台, 这个频率段在世界范围内都是给业余无线电爱好者使用的, 而且发射天线较短, 便于携带安装。另一频率段是V段, 但由于天线较长, 不适合车载电台。

4. 选择合适的无线车载电台电源。

无线车载电台发射功率大, 取电方便, 可以直接接在汽车电源上, 并且操作简单, 一般采用信道式, 每个信道预置固定的频率值。

三、无线车载电台设备的安装

无线车载电台主要包括电源、主机、天线3个部分。对不同部位应采取正确的安装方法。

1. 电源的安装。

无线车载电台是一种大功率用电设备, 发射时需要很大的电流, 因此, 安装在拖车上的电源线必须要全部接有保险。由于车辆行驶颠簸, 车辆的金属边缘容易把电源线外皮磨破, 造成短路、打火, 甚至会引起火灾, 因此, 必须将车载电台的电源线扎紧, 固定在不易接触到的地方, 并且在穿过防火墙板的小孔时应有塑料护套, 以保证安全。

2. 主机的安装。

无线车载电台的主机在发射时需要很大的电流, 散热很重要, 因此, 电台主机需要用附带的架子支起来, 并且安装在车内空气能够自然对流的地方, 以利于散热。

3. 天线的安装。

无线车载电台发射天线的基本功能是把从馈线取得的能量朝所需的方向发出去。垂直放置的发射天线的半波对称振子具有平放的“面包圈”形, 其最大发射方向在水平面上, 可以使发射信号沿水平方向实现最大距离传输。另外, 天线的馈线应短一些, 以减少发射能量在传输过程中的消耗。

四、无线车载电台设备的使用要求

1. 无线车载电台设备具有通话方便、快捷的特点, 在使用时应做到语言规范、简洁, 不使用不文明语言。

2. 每次行车前需对无线车载电台设备进行检查, 离车前关闭设备电源。

3. 为避免电磁干扰或电磁兼容引起的问题, 在贴有“关闭通讯设备”标识的场合应关闭无线车载电台设备。

比如, 在加油站、医院或其他使用仪器设备的场合。在易燃易爆物周围, 使用无线车载电台设备有可能会产生小的火花, 存在很大的火灾隐患, 因此, 必须关闭无线车载电台设备。

4. 车载电台设备在使用中出现接收发射效果严重下降的情况

时, 不能盲目发射测试或加大功率发射, 而应立即查找原因, 尤其是检查天线系统。天线吸盘由于行车中的拉扯, 馈线可能发生断路情况, 这时候通常接收不到远一些的信号, 此时发射则等同于没有接天线, 严重时会造成电台损毁。

五、无线车载电台设备日常保养中应注意的问题