车载网络的特点精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇车载网络的特点，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词 AD Hoc网络 车辆管理 应用

中图分类号：TN915.03 文献标识码：A

0引言

随着车辆的不断普及，汽车已经成为人们离不开的交通工具，与此同时交通事故越来越频发，道路交通安全问题越来越受到人们的关注，另一方面，信息技术的不断发展，也为加强对公路车辆管理提供了一种新的思路和方法。车载AD Hoc网络（VANET）正是在这样的背景下出现的。它通过结合全球定位系统（GPS）和无线通信网络，为处于高速运动中的车辆提供一种高速率的数据接入网络，进而可为车辆的安全行驶、计费管理、交通管理、数据通信等提供极大的便利。

1车载Ad Hoc网络的特点

车载Ad Hoc网络是Ad Hoc网络在汽车上的应用，不仅具备Ad Hoc 网络的主要特点，同时还具备了不少Ad Hoc所没有的新特点，主要有以下几个方面：

1.1地形的限制影响

在移动Ad Hoc网络中，节点的移动通常是随机且不受周围地形的影响，然而在车载Ad Hoc网络中汽车节点的运动却会受到不同场景中地形的限制。道路的静态形状使得车辆移动只能沿着车道做单向或双向移动，具有一维性。

1.2网络拓扑结构变化快

在高速公路上汽车的移动速度是非常快的，汽车的这一特点使得无线覆盖半径变得相对较小。汽车节点的高度动态性使得汽车Ad Hoc 网络的拓扑结构变化快速，这个特征给路由的管理带来了很大的不便。此外，高速移动性还会导致网络拓扑结构变化快，路径寿命短。

1.3无线信道质量不稳定

由于受到路边建筑、道路情况和车辆相对速度等多重因素的影响，导致节点无线传输范围受限，使得在物理位置上处于无线覆盖范围内的节点有时候无法直接通信，使得现有Ad Hoc路由协议应用于车载Ad Hoc网络时性能严重下降。

1.4 GPS（全球定位系统）的结合

车载Ad Hoc网络不是一个封闭的网络，而是一个开放的网络，它可以结合GPS（全球定位系统）等外部网络，从而得到丰富的外部信息。比如自身所处的地理位置、道路路况、路口位置等，给车主的行车判断提供了充足的依据。

2车载 Ad Hoc 网络在高速公路车辆管理中的应用

车载Ad Hoc网络由于其突出的作用，已在高速公路车辆管理中得到了广泛的应用，具体而言集中在下面三个方面：

2.1 高速公路交通安全应用

高速公路由于其高速性、封闭性等特点，保证行车安全非常重要，同时也非常困难，车载Ad Hoc网络的引入比较好的解决了这方面的问题。

（1）事故现场预警

在高速公路上行车，由于车速非常快，留给司机们的反映和判断时间是非常有限的，尤其是当前方发生事故时，如果再遇上路况不好，那么司机们的预警时间就更短了。而利用车载Ad Hoc网络，司机们就可以及时获得必要的事故信息，从而给他们预留了足够的反映和采取措施的时间，避免发生二次事故，造成更大的人员伤亡和财产损失。

（2）高速公路路口

高速公路路口是高速公路交通事故多发的一个地段之一。车载Ad Hoc网络在这方面可以通过提前预警等方式告知周围车辆的不同动向，从而让司机提高警惕，采取必要的措施进行防范。

（3）拥堵的道路

高速公路虽然一般能够做到畅通无阻，使司机能比较快的到达目的地。但有时候高速公路也会出现拥堵的情况，车载Ad Hoc网络能够及时提供必要的信息让司机们了解当前道路的拥堵情况，并提供其他道路的路况以提供司机们参考。

2.2 交通状况查询

高速公路行驶对交通状况的要求比其他路面更高。利用车载Ad Hoc网络，司机们可以及时了解各条高速公路的路面情况、车辆密度、拥堵情况等信息，有利于司机们选择所需的路线和时间。

2.3 信息服务应用

现在人们对行车的要求已不仅仅局限在安全性方面。在其他相关的环节如高速公路缴费以及办公、娱乐等也提出了不少新的要求，车载Ad Hoc网络都有涵盖这些功能。

3结语

随着人们行车安全意识的提高，车载Ad Hoc网络越来越受到人们的重视，在高速公路车辆管理中应用也越来越广泛。它通过车辆之间信息的即时沟通与交流，大大提高了车辆在高速公路行车的安全性，同时也提高了道路的利用率。随着车载Ad Hoc网络的不断完善和与时俱进，它将带给人们更多方便。

参考文献

[1] 郝建军，罗涛，乐光新.车载Ad Hoc网络[J].中兴通讯技术，2009.6.

篇2

【关键词】无线自组网 车载自组网 路由协议

1 车载自组网主要特点

车载自组网是极其特殊的移动自组织 网络 ，它同样存在一般无线自组网所固有的问题，如隐藏点问题、暴露点问题、信道捕获问题等。不过也带有自身独特的特性。

车载自组网的主要特点包括：由于节点高速移动性(速度大致在5}42m/s之间)，导致网络拓扑结构变化快，路径寿命短。

（1）无线信道质量不稳定，受多种因素影响，其中包括路边建筑、道路情况、车辆类型和车辆相对速度等。

（2）节点通过发动机可以提供源源不断的电力支持，车辆的承载空间也可以确保天线的尺寸和其他额外的通信设备，同时还具有强大的 计算 能力和存储能力等。

（3）节点移动具有一定的 规律 性，只能沿着车道单/双向移动，具有一维性。

道路的静态形状使得车辆移动是受限制的，车辆轨道一般可预测。

2 车载自组网路由研究

2.1传统无线自组网路由协议

到目前为至，根据自组网的特性研究人员已经提出了一些路由协议。这些移动自组网的路由协议，可以根据不同的分类原则，从多个角度加以分类：

(1)表驱动型路由(table driven),按需驱动型路由(on demand-driven)和混和型路由(hybrid)。

(2)平面型路由(flat)和层次型路由(hierarchical)。

(3)单路径型路由(single-path)和多路径型路由(multi-path)。

(4) gps辅助型路由(gps assisted)和非gps辅助(non-gfs assisted)型路由。

在以上这几种自组网路由协议分类中，表驱动型路由、按需驱动型路由和混和型路由的分类方式是目前使用的最为普遍的。

2.2车载自组网路由协议设计面临的问题

在车载自组网中，网络节点能量有限且一般没有能量补充，因此路由协议需要高效利用能量;同时由于wsns节点数目通常很大，节点只能获取局部的网络拓扑结构信息，路由协议还要能在局部网络信息的基础上选择合适的路径。

因此移动自组网路由协议，如aodv, dsr等，并不适合车载自组网，这主要是由于以下几个原因：

（1）频繁而可预测的拓扑变化。由于车载自组网络中车辆运动的绝对和相对速度快(在大多数道路情况下，车辆的运行速度超过801cm/h，甚至更高)，车载自组网的拓扑结构变法十分频繁。

（2）通信链路生命期短。观察和实验结果显示，即使假定车辆的信号范围是500米，通信链路的有效生命周期也仅平均为1分钟。并且，如果消息的传递需要多跳完成，有效传输时间将进一步被减小。

（3）频繁的网络分隔。由于车载自组网络的高速移动性，网络会被频繁地分割(或重新组合)成很多部分。一个车辆很有可能无法与离它不是很远的另一车辆通信。

（4）有限的冗余度。在车载自组网络中，系统的冗余能力，或者临时性地，或者功能性地受到了限制。

（5）丰富的资源。在车载自组网中，节点往往没有这些硬件资源的限制，而对协议其它方面的性能有更高的要求。

2.3分布式路由协议

根据数据传输的紧急程度不同，我们可以把适合vanets中的路由协议分为两类，一类是和安全相关的紧急应用中的消息分发机制，一类是非紧急应用的路由协议。消息分发传递的数据是突发的、少量的，通信时间短，而且通常没有固定的消息接收者，这类通信要求数据传递时延小、可靠性高。经典路由算法的路由建立需要较长的时间，不适合紧急消息分发。非紧急应用的路由协议往往用来在车辆间实现资源的共享，或者通过车载自组网向车辆提供internet接入服务。这种数据通信的持续时间较长，能够容忍一定的时延和数据丢失。

（1）dpp路由

dpp路由协议处理高速路车载自组网的消息传播。其主要思想是把高速路上的车辆划分为簇，每个簇都有一个簇头和一个簇尾，簇内节点的数据根据目的地的方向分别被传给簇头或簇尾。簇头和簇尾负责转发收到的数据给下一个相邻簇，并保存数据直到收到对数据被正确接收的确认。

（2）sar(sgaially aware routing )路由

算法的主要思想是利用静态的数字地图数据构建 网络 的拓扑图，然后根据图算法找到从源节点到目的节点的一条路径。数据包根据发现的路径，采用源路由方法，被传递到目的节点。此外，如果车辆找不到前向数据的邻居节点，它采用下面三种方法之一来恢复路由:①缓存该数据一定的时间然后重新发送；②放弃源路由，采用贪婪前向算法；③重新根据数字地图 计算 另一条路径。

（3）cblr路由

cblr路由算法假设所有的车辆能够通过gps获得自身的位置，它把网络划分为多个簇，每个簇由一个簇头和多个在簇头通信范围内的成员组成。簇头和簇成员通过下面的方法产生：车辆广播一个消息，如果它收到簇头的回复，则把自己作为簇头的成员;如果没有收到，则其自身成为簇头。簇头为了维持自己的簇，每隔一定的时间发送一消息通知成员。

（4）osr路由

gsr，其主要的目的是解决城市中障碍物的问题。gsr要求车辆装备有gps设备和当前车载自组网工作区域的数字地图。服务请求者根据的dijkstra算法在数字地图上找出从服务请求者到目的节点的最短路径，然后数据按照这条路径来路由数据包。

3 结束语

随着人们对个人通信要求的提高，人们越来越希望有一种更安全、高效率的方式移动到目的地。目前，虽然一些新的策略已经被引入到车载无线自组网路由协议的设计中，如充分挖掘用户需求，使用位置、能量信息等，在一定程度上解决了vanets路由协议的自适应性和自配置性问题，但总的说来，车载自组网中路由研究还处于探索阶段，还需要对各种车载网环境中的路由问题进行全面的分析和设计。

参考 文献 ：

[1]史美林，英春.自组网路由协议综述[j].通信学报，2001，22.

[2]程伟明.无线移动自组网及其关键技术[j].数据通信，2002，3.

篇3

关键词：车载网络；发动机电控系统；故障诊断

一、引言

为了实现很多系统的信息共享，很多汽车厂商把车上的各控制单元通过网线连接起来，形成车载网络系统。当车载网络系统故障引起电控发动机故障时，如何少走弯路，快速判断故障原因，找出故障所在，不仅是学校在校师生教学的难点，也是很多汽车修理厂技师面临的一个难题。本文以通用车系（雪佛兰科鲁兹）为例，介绍基于车载网络系统故障的电控发动机故障诊断方法和思路。

二、通用车系（雪佛兰科鲁兹）车载网络系统的特点

通用雪佛兰科鲁兹车载网络系统主要包括高速GMLAN、低速GMLAN、底盘扩展总线、线性互联网(LIN)四部分。由于发动机电控系统属于高速GMLAN范畴，故本文只讨论高速GMLAN。高速GMLAN通过网线（双绞线）把车身控制模块、电子控制模块、动力转向控制模块、自动变速器控制模块、发动机控制模块串联在一起，网络两端的电子控制单元内，有终端电阻，目的是防止信号反射造成信号干扰，如图所示。电子控制单元串联使各模块能实现快速信息传输和共享，但相比电子控制单元并联，有个明显的缺陷：如果其中一个控制模块损坏或某一段网线出现故障（开路）会导致整个网络系统无法传输信息而瘫痪。在雪佛兰科鲁兹发动机电控系统中，发动机控制模块K20正常工作与否受车身控制模块K9控制，由高速GMLAN网络示意图可知，如果车身控制模块K9、电子控制模块、动力转向控制模块、自动变速器控制模块或他们之间的网线故障均会影响发动机电控系统工作。

三、通用车系（雪佛兰科鲁兹）车载网络系统（高速GMLAN）故障现象

对于通用车系（雪佛兰科鲁兹）车载网络系统发生故障时，一般都有一些明显的故障特征：其一，整个车载网络不工作或多个控制单元ECU有故障，导致起动机不能运转，进而影响发动机起动。其二，通过专用的故障诊断设备与个别或多个控制单元ECU通信，现象变现为无法与诊断设备连接通讯。

四、通用车系（雪佛兰科鲁兹）车载网络系统故障的故障诊断与排除的方法

当人们通过上述故障现象初步判断出是车载网络故障引起发动机电控系统故障时，可以通过下面步骤作进一步判断，并进行故障排除：第一，通过测量终端电阻的方法确定是否为车载网络系统故障。由通用雪佛兰科鲁兹高速GMLAN网络示意图可知，网络两端的电子控制单元内，有终端电阻。通过发动机故障诊断接口的4和16号脚，可以测量终端电阻的阻值，正常应为60Ω左右；如果测出的阻值大于60欧姆（120欧姆左右），则可以确定为该网络出现网线开路或者某电子控制单元损坏导致内部开路[1]。第二，通过专用的故障诊断设备读取网络上各发动机电子控制模块数据确定故障范围。由通用雪佛兰科鲁兹高速GMLAN网络示意图可知，如果读不到某个控制单元的数据，则可以判断该控制单元之前的控制单元及其网络线有问题。举个例子：如果通过专用的故障诊断设备不能读取Q6控制电磁阀总成（自动变速器控制单元）的数据，则说明该控制单元之前的控制单元（包括车身控制模块、电子制动控制模块、动力转向控制模块）及其网络线都可能有问题。通过再进一步读取身控制模块、电子制动控制模块、动力转向控制模块的数据，这时，如果身控制模块、电子制动控制模块都可以读到数据，则可以把故障范围锁定在动力转向控制模块及其网线上[2]。第三，通过万用表测通断、示波器读取波形或更换控制单元的方法确定故障点。通过步骤2，人们可以把故障范围缩小到某个控制单元及其网络线，那到底是控制单元故障还是其网络线故障，还需进一步判断。一种方法是直接更换控制模块，如果故障消除，则说明是控制模块故障；另一种方法是通过万用表测量或通过示波器读取波形的方法来判断网络线是否正常，如果网线正常则是控制单元故障[3]。

五、结束语

总之，装载有车载网络的发动机电控系统的诊断是十分复杂的，需要人们在学习工作中不断地总结经验，这样才能够提高故障诊断效率，达到事半功倍的效果。

参考文献：

[1]谭本忠.通用车系维修经验集锦[M].北京：机械工业出版社出版.

[2]刘威.汽车CAN网络系统故障分析及诊断方法研究[J].科技与企业，2013(14):120-121.

篇4

关键词：汽车单片机；车载网络技术；问题；改革

一、引言

随着电子技术的迅猛发展，各行各业都在埋头于机电一体化的发展，汽车行业也不例外。如今电子控制技术已经应用在汽车车身的各个部分，如电控发动机、自动变速器、电子转向助力、定速巡行自动控制、防抱死制动等，动辄拥有数百个电子元件、数以捆计的汽车线路，这就涉及如何选择和应用单片机和车载网络，使汽车的各个零部件能够协调工作，电控系统更加优化。对于高职院校汽车类专业的学生来说，学习相关知识是十分必要的，因此，各大高职院校都相继开设汽车单片机与车载网络技术这门课程。

二、主要问题

汽车单片机与车载网络技术这门专业课程，理论性和实践性都很强，在重视理论教学的同时，必须加强实践训练。根据目前课程推行现状，发现以下问题。

1.学生自身问题

随着高职院校职业教育“宽进严出”的政策实施和职业教育社会化，高职院校普遍存在生源质量差的情况。学生知识基础差、学习意识淡薄，而汽车单片机与车载网络技术这门课程综合了计算机原理、汽车电工电子技术、汽车电控发动机和自动变速器等重难点的专业知识，即使本着“深入浅出”的教学理念，想让高职院校学生将本门课程知识掌握起来也并非易事。

2.教材的内容及选择问题

基于学生现状，高职院校选择教材出现一定的难度。纵观目前市场上本门课程的教材，有的理论性较强、实践性较弱；有的单片机和车载网络两部分内容分配不合理，大部分热菀MCS-51系列单片机为基础，但大量篇幅的讲解，使得教材缺乏与现代汽车电子技术发展相结合的新内容；还有的将单片机和车载网络分成两本书进行讲解，可能会出现一门课程要选两本教材的现象，给教学带来不便。与此同时，课时的限制和教材内容的滞后，使学生难以掌握最新的知识。

3.实训设备与教材的匹配问题

在选择实训设备的时候同样存在问题。目前开发汽车单片机与车载网络技术教学实训设备的厂家较少，高职院校的选择余地小，选择了教材后再来选择实训设备就更加具有局限性，因为能和所选教材完全匹配的实训设备几乎没有，因此存在实训设备与教材不匹配的问题。

4.教学的创新性问题

虽然本门课程最终向着一体化课程的目标前进，但由于课程性质问题，需要先将理论讲透，再进行实训，因此，要以理论教学为主，以实训教学为辅。学习过程中，学生学习理论知识时往往似懂非懂，而受限于自身综合素质及教材内容的教师，也没有进行创新性的教学模式开发，导致学生在实训环节处于模仿状态，很难真正理解知识。

三、教学改革的思路

学生自身问题是高职院校普遍存在的问题，但问题不是理由，教师要正视问题，结合高职院校学生的特点去实行本门课程的教学改革，以利于学生掌握应知应会知识，做合格的职业人才。

1.教学内容的改革

教师应充分研究学生的知识基础及学习特点，本着“理论够用”的原则，精讲细讲，结合大量的实训项目进行训练，同时注意观察学生的上课状况，结合现在汽车行业对高职人才的需求，不断修正，逐步确定有针对性的教学内容。如果现有教材不符合要求，一定要敢于改革，编写符合本校本专业的教材。

2.实训设备的改革

在教学内容的选择上，一定要充分考虑实训环节的设计，以便于和现有实训设备结合起来，使实训设备发挥最大效用。同时，各高校应充分支持相关专业，购买或开发最适合专业需求的实训设备。

3.教学方法的改革

教师应充分研究学生特点，不断创新，精心设计教学环节。理论课上，充分利用现代多媒体教学技术，不断设计有趣的问题，提高学生学习注意力，引导学生不断深入学习。实训课上，根据实训设备的情况、学生的学习情况及人数进行合理分组，使每个学生都能有足够机会和时间进行实训。教师应在一旁及时辅导，发现有偷懒的学生及时进行教育，发现实训过程中出现问题及时进行疏导，使学生能扎实地学知识。

总之，一门课程的教学研究与改革应与时俱进，不断深入进行。因此，各高校应利用多元化、多层级的教学模式培养现代汽车企业需要的职业人才。

参考文献：

[1]刘新磊.车载网络技术课程教学改革探讨与实践[J].科技视界，2016（2）.

[2]南金瑞，金狄，刘波澜.汽车单片机及车载总线技术[M].北京：北京理工大学出版社，2013（8）.

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关键词:CDMA-1X;数据采集;车载移动;交通监控

中图分类号:TP393 文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)03-617-02

Research and Design of the Automotive Mobile Police Traffic Management System

LIAO Li-tao, ZHOU Xiang, JIANG Fa, LIU Qi-fan

(Directly under Jiangxi Province Public Security Bureau Traffic Police Corps Detachment 3 Battalion 2, Jingdezhen 333000, China)

Abstract: Considering the characteristics and the requirements of police work, this paper provides practical and advanced system solutions of the automotive mobile police traffic management system, based on CDMA-1X wireless communication technology and automotive mobile monitoring equipment as the terminal equipment. The network structure and the software framework of this system are designed. This system employs computer technology, data-base technology, and wireless communication technology, combines the police internal network with a rich of database information system. The system realizes the wireless extension of the police information network to improve traffic management.

Key words: CDMA-1X; data collection; automotive mobile; traffic surveillance

为了适应新形势下的公安交通管理工作,针对公安交通管理工作的移动性、突发性和紧急性等特点,公安交通管理信息系统势必要向移动方向延伸,建立方便、快捷、高效的移动警务系统四个部分,才能更好地为交通管理工作服务。车载移动公安交通管理系统作为公安交通管理信息系统一个核心的系统,充分发挥了移动通信技术所特有的随时、随地、随心的特点,满足了交通外勤警务人员在交通执勤等方面需要适时进行信息交互的工作需要。

车载移动公安交通管理系统主要功能是使交警能在现场监控超速、快速辨别假机动车牌证、假驾驶证、走私机动车、盗抢机动车、非法拼装机动车等的违法违章现象,有效地遏制各种违章、违法行为,提高交通管理水平。另外,路面执勤民警在交通违章业务处理时,可以通过目前的车载移动公安交通管理系统实现违章信息的实时上传,从而大大简化了违章业务处理的流程,提高警务处理的效率。

1 系统整体构成及工作模式

车载移动公安交通管理系统分为前端超速检测系统、车辆拦截系统、移动警务查询系统和后端信息系统三个部分。其中,超速检测系统完成测速检测、车牌号码识别、拍照、车辆记录等工作;车辆拦截系统通过对行驶的车辆进行车牌判断,对黑车名单中的车辆或需拦截的车辆等进行拦截和查处;移动警务查询系统可以对各种相关信息进行迅速的查询,随时随地获得公安业务信息的支持, 特别是图片及相关信息的传输应用;信息系统存储车辆行驶记录、黑车名单、违规信息、车载设备的定位信息、执行交警人员的数据及执勤情况等数据,并与公安网络系统进行信息交互,通过统一消息机制实现与公安网络系统的无缝集成。

车载移动公安交通管理系统的基本工作模式是利用前端超速检测系统收集行驶车辆的车速和车牌号码等信息,向信息系统上传行驶车辆信息;车辆拦截系统对收集的行驶车辆信息进行判断过滤,如果有异常情况向信息系统上传异常信息并提醒现场交警及时处理;现场交警利用移动警务查询系统对异常情况等现场数据进行查询比对,完成现场处理工作。

2 系统的网络结构

系统的网络结构是车载移动公安交通管理系统的各种设备的物理布局及系统层次的逻辑布局。系统的核心组成部分由cdma 1x车载移动终端设备、统一消息服务器、 数据查询服务器和信息系统服务器四大部分组成。如图1所示。

基于公安系统内部已有的大量成熟的信息管理系统和数据库等基础上,我们仅需要在原来的网络结构上添加相应的设备,部署相应的系统,即可实现车载移动公安交通管理系统。车载移动公安交通管理系统实现信息采集、分析处理、控制执行等工作的“移动化、集成化、可视化、网络化”管理,实现真正意义上的移动警务信息系统,为公安交通管理指挥中心和相关部分的工作提供有力支持。

车载移动终端设备负责车载移动公安交通管理系统的车牌识别、车辆测速、车辆拦截和数据传输等工作。现场交警通过与车载移动终端设备的交互,实现移动警务办公。

统一消息服务器与cdma 1x无线互联网关通过安全加密层连接,同时通过专线直接连接到公安局的查询服务器上。基于统一消息机制的消息服务器对于控制指令及事件类信息利用统一的消息机制将公安各业务系统进行集成,各子系统在工作过程中将对其他系统的功能请求转化为统一消息发往平台的消息服务器,由查询服务器将该功能请求转发到功能提供方,并将请求结果返回到功能请求方。统一消息服务器能够响应车载移动终端设备发送过来的查询请求,将请求提交给查询服务器,由查询服务器对各业务数据库进行查询,查询结果由查询服务器返回到统一消息服务器,由统一消息服务器反馈给车载移动终端设备。

查询服务器负责解析统一消息服务器发来的查询请求,调用相应的查询对各业务数据库进行查询,查询结果由查询服务器返回到统一消息服务器。

由于公安部门工作的特殊性和保密性,数据安全是本系统所要考虑的首要问题,由于车载移动公安交通管理系统将公安部门工作由传统的内部网延伸到了移动CDMA网络,保障系统的信息安全是整个系统设计的前提。该系统的网络结合数据加密,备份冗余等一系列安全技术措施,提供多种安全保障,主要包括物理隔离、数据加密、身份验证和CDMA网络的安全保证等措施来保障系统的安全运行。

3 系统的软件体系结构

车载移动公安交通管理系统由三个层次构成:前端系统数据采集层、分析处理层、应用层。如图2所示。

前端系统数据采集层:主要由识别、测速、拍照、录像和传输五个模块组成,采用移动视频监控技术完成车牌识别以及基于车牌识别的视频测速,利用CDMA等移动接入技术和公共移动通信网络完成数据传输。

分析处理层:经过采集层的数据采集,对收集的数据进行数据过滤和比对,实现交通数据关联及警务影响分析等功能。

应用层:经过分析处理后的交通数据,可以在应用层中进行呈现,包括:超速车辆列表、途经黑车名单列表、交通违规通知,同时可以进行超速车辆统计与查询,上级指挥中心的出警通知列表,车管所车辆信息查询,还可以打印罚单,并在公安信息系统中。

4 系统的模块设计

系统核心模块包括具有识别、测速、拍照、录像和传输等功能的前端采集模块,巡防警力定位、报替信息联动模块、交警、巡警模块、公共信息模块和交通数据关联模块等信息系统功能模块。

前端采集模块:前端采集系统的核心模块,利用视频测速设备实现可对分布于前端监控点内的过往机动车辆实现自动测速、车牌识别,并实现对所有过往车辆的图片自动记录存档,有效避免诸如雷达测速、线圈测速造成的误触发和系统不稳定性,系统具有对光线的全天候自动适应功能,可实现24小时的不间断监测。

车载移动公安交通管理系统的信息系统软件实现信息系统功能模块。信息系统软件安装在市级公安局,是实现整个系统功能的主要部分,共分为5个模块。

巡防警力定位模决:通过移动运营商的CDMA 1X定位系统和电子地图,实现全方位的巡防警力定位监控。

报警信息联动模块:接收指挥中心的出警命令或与报警联动,将现场情况与已有数据库中数据进行对比,发现可疑情况,并将相关信息送到指定的报警联动岗亭。

交警、巡警模块:根据交通业务管理的特点,需要迅速、准确、快捷地处理各类违法违规事件。交警、巡警模块方便交警的现场处理,其包含的功能有交通违章处理、车管所车辆信息查询、被盗抢车辆信息查询、驾驶员信息查询等。

公共信息模块:针对交警警种的特点,为交警提供常用信息支持。

交通数据关联模块:根据前端收集的交通信息,分析过滤出有效的交通数据与公安系统已有的数据进行关联,为公安系统上层的决策系统提供数据支持。

5 结束语

随着“科技强警”策略的逐步深入实施,先进的移动通信技术、移动视频监控技术和公安内部网络中丰富的数据库信息系统相结合而产生的交警移动警务系统是目前公安信息系统建设的热点。在公安现有系统的基础上,本文给出了可行的、先进的、以基于CDMA-1X无线网络通讯技术为基础、车载移动监控设备为终端设备的车载移动公安交通管理系统整体方案,设计出本系统的网络结构和体系架构。车载移动公安交通管理系统对预警、布控、监视、跟踪、鉴定等公安手段提供有力的信息和网络服务,十分适合公安警务快速响应、及时行动的特点,实现了公安信息网络的延伸。

参考文献:

[1] 谢希仁.计算机网络[M].北京:电子工业出版社.2004.

[2] 杨钧,李江平,王京.道路交通科学管理概论[M].北京:中国人民公安大学出版社,2008.

[3] 警务通.加速移动警务信息化[J].中国新通信,2007,9(4).

[4] 江沸菠,王玲,刘辉.移动警务信息系统的设计与实现[J].信息安全与通信保密,2006(11).

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摘 要：无线视频传输系统（WLAN）是实现列车与地面通信的重要传输手段，本文通过分析WLAN系统的特点，重点研究天津地铁1号线的实施该系统的可行性。

关键词：地铁；无线视频传输系统WLAN；AP天线

中图分类号：TD65 文献标识码：A

1 研究背景

2006年6月，天津地铁1号线正式开通试运营。2008年8月为配合北京奥运会的安全召开地铁公司在车厢内加装了相应的电视监视系统，但是根据实际需要，指挥行车的调度员无法在线实时观看到列车内的图像信息，在车厢内出现问题时无法第一时间掌握现场情况，这就迫切要求天津地铁1号线采取无线视频传输技术将图像传送到控制中心，为指挥行车提供可靠的安全保障。

2 基于AP天线的WLAN性能方案

2.1 系统功能及轨旁AP布设策略

无线视频传输系统即WLAN系统是实时传输系统作为传输网络的延伸，为天津地铁1号线提供地面与列车之间的通信，无线视频传输系统车地无线通信能够保证列车在高速行驶的情况下，能够以有效带宽不低于10Mbps的速率在列车和运营控制中心服务器间双向传输视频影像，同时保证车载AP同轨旁AP切换时做到“0”丢包。

目前基于WLAN在隧道内的覆盖方式有两种：一种是AP的信号通过漏缆进行传输，还有一种是AP信号通过天线进行无线传播，本次研究的是采用信号通过天线进行无线传播的方式。在沿轨道设置无线接入点（AP）、设置控制中心的无线控制器，以及车载的无线单元和天线。控制中心无线控制器通过传输网络实现与轨道无线接入点相连，在列车上设置车载无线网桥，以达到在全线范围内实时无缝的列车与地面间的图像和数据传递，并实现快速切换。

在区间和站台根据无线信号覆盖的要求设置分布式数据接入交换单元，实现与车载数据控制单元之间的无线数据通信。各轨旁AP通过光纤收发器，以100M光纤与车站交换机相连接，经车站数据控制器对数据进行处理后，通过通信传输系统提供的通道与控制中心连接。

2.2 无线传输网络结构

车地无线双向数据传输网络是整个宽带传输网重要组成部分，无线双向数据传输网络采用AP架构组网方案，主要组成包括有无线管理交换机、无线管理工作站、铺设在轨旁及车辆段的无线基站（AP）和天线、车载无线网桥及天线以及车载交换机等部分，方案符合WLAN 802.11a标准。无线双向数据传输网络中无线系统硬件包括有AP和无线管理交换机。无线管理交换机和AP之间不需直接互联，可以透过IP网络（可由交换机、路由器或其它网络设备组成）互通。

轨旁AP在直线隧道一般每间隔200米布设一个，在弯道或地面根据实际情况采用每间隔50米、100米布设一个，AP采用定向天线，双向无线双向数据传输网络的无线系统采用标准为802.11a。

2.3 车载局域网

车载局域网络由车载无线单元、车载交换机组成，车载视频控制器、车载监控设备等接入该网络。车载无线单元提供移动列车与轨旁AP的实时无缝连接，用以实现车载视频设备与控制中心和车站的连接。车载交换机采用工业交换机，实现各节车厢互联，每趟列车车头车尾分别设置无线网桥，同轨旁AP实现互相冗余的车地无线通信。

在地铁列车车头、车尾分别安装一台10端口工业以太网交换机，与车辆提供的以太网接口构成列车内小型局域网，为车载信息显示及车载图像监控提供传输通道。车载局域网采用链网结构，在车头、车尾设置两套独立的无线接收装置，保证在局域网发生断点故障时顺利切换。

3 技术难点分析

3.1 网络链路分析

轨旁AP与车载AP之间无线使用 802.11a用于覆盖列车运行沿线。12路1M监控流，从列车通过无线信号至分布式数据接入交换单元再经车站上传至控制中心。同时无线传输网络必须提供满足系统功能需求，并留有需求带宽25%以上的冗余量，根据以上带宽计算分析，总带宽需求为12Mbps+3Mbps=15Mbps，因此，车地无线双向数据传输网必须提供15Mbps的有效带宽。

3.2 越区切换要求

由于无线网络承载的是视频信号，视频显示不能出现明显断点、失帧、抖动、马赛克等，故要求列车即使在高速运行下，也要保持无线链路不能中断。当车载AP从一个轨旁AP的覆盖范围移动到下一个轨旁AP的覆盖范围时，将发生切换。小区之间的无线切换操作是自动的，并且对于列车操作来说是透明的。

通常802.11a的越区切换时间在500ms到2s之间（包括重新鉴权和其他以安全为目的额外开销），在切换期间，车载AP可能与轨旁AP失去连接（也就是说，通信中断）。为达到零切换时间，采用WLAN基于预测的切换技术（简称，WHFT）。WHFT算法与标准802.11a切换算法的不同在于：WHFT允许车载AP在与旧AP（如APn）脱离前与新AP（如APn+1）建立连接，即在中断前连接。再加上相邻AP彼此重叠足够的区域，就能够实现零切换时间。所有与切换有关的处理，在列车运行在相邻AP重叠区域内都会完成，而重叠区域的大小应该按照列车全速运行来设计，最快切换时延可以小于5ms，可以做到“0”丢包切换。

3.3 无线网络抗干扰能力分析

由于无线信号在传播过程中会存在多个通过不同路径到达接收点的信号分量，使得到达接收点的信号分量在相位和幅度上发生了变化。当所有在接收点的信号分量叠加后，合成信号的幅度就会减小或增加，同时导致严重的符号间干扰，其结果是产生多径衰落，造成通信的不稳定。而地铁沿线很容易产生多径信道。IEEE 802.11a要求采用正交频分复用（OFDM）的技术，将高速数据流分配到数十个相互正交的子载波上，而在每个子载波上是窄带调制，使得信号传输对于多径效应具有选择性衰落。其次，在高速移动环境中，由于发送机与接收机之间的相对运动，会导致接收信号的频率偏移，出现误码。根据理论计算，2.4GHz的802.11a应用频段所引起的频偏在±250Hz以内，这就要求提供的系统频率容量达到±1kHz即可正常使用。

结语

通过在地铁隧道内设置AP天线，在列车内设置相应的交换设备，可以构建成天津地铁1号线无线视频传输系统，实现系统的可用性。对于需要传输15M带宽以及具有抗干扰能力的的需求，需要在软件上采用正交频分复用，确保系统的可靠性。

参考文献

[1]宋文伟.关于铁路运输高速无线数据传输的研究[J].世界轨道交通，2008.

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一、应用于武广高铁GSM-R通信系统的特点

GSM-R(Globle System of Mobile foRRailway)专门针对铁路移动通信的需求而推出的专用通信系统，由国际铁路联盟(UIC)和欧洲电信标准化组织制定技术标准，并被许多欧洲国家采纳。它基于GSM并在其功能上有所超越，是成熟的通过无线通信方式实现移动话音和数据传输的一种技术体制。

(一)铁路GSM-R相对公网GSM有着特殊的需求

用户级别不同(语音呼叫，包括：组呼、群呼、增强多优先级与强拆)。功能寻址(调度)。基于位置的寻址(机车呼叫前方车站、后方车站)。高速列车运行情况下的移动通信。大量特殊的数据业务需求(列控、车次号等)。

(二)武广高速铁路GSM-R无线网络采用单层交织冗余覆盖

在列控系统中,无线闭塞中心(RBC)与车载设备无线连接中断,主要是由于GSM-R的无线网络连接失效,即车载ATP(列控车载系统)与BTS(基站)的连接中断,可能是ATP或BTS发生了故障,其中BTS故障的影响可能性大,因为它的故障会造成整个BTS无线网络覆盖区域内的无线连接中断,导致ATP无线连接超时由CTCS-3级转入CTCS-2级控车，影响该区段内的所有列车运行。武广高铁对无线连接失效采取的技术方案是采用单层交织冗余覆盖，铁路沿线由一层无线网络进行覆盖，但在系统设计时加密基站，使得两相邻基站的场强相互覆盖到对方站址，这样可保证在非连续基站故障的情况下，GSM-R网络仍能够正常工作。而且采用不同路由的奇偶数基站保护“环型”结构，在这种无线网络结构下，基站单点故障时不会出现无线网络覆盖盲区，只有连续基站故障或BSC(基站控制器)故障时才会影响无线覆盖，因而系统可靠性很高;同时由于基站加密，覆盖电平较高，抗干扰能力也较强。保证了动车350km/h运行速度车-地之间双向数据传输安全。

(三)CTCS-3级高速运行情况下的移动通信

使CRH3(中国铁路高速)型动车组在武广高速铁路上以350km/h的速度安全运行。基于承载CTCS-3业务的GSM-R系统确保行车安全。今天武广高铁采用GSM-R通信网络创造了CRH3型动车运行时速394公里的世界记录。

二、在武广高铁GSM-R通信网络的功能及其应用

我国GSM-R铁路数字移动通信系统由：网络交换子系统(NSS)、基站子系统(BSS)、运行和维护操作支持子系统(OSS)三个子系统构成。

(一)GSM-R系统网络结构见下图

(二)GPRS在GSM-R网络中的重要作用

GPRS(通用分组无线业务)高效、低成本、资源配置灵活，特别适用于间断、突发性、频繁、数据量小的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。将GPRS分组交换模式引入到GSM-R网络中,GSM-R在数据传输上产生了由电路交换到分组交换的质的飞跃,数据传输速率从原来的9.6kb/s提高到最大传输速率171.2kb/s(理论上)。GPRS方式的数据传输链路，可以为铁路运输行车指挥提供数据通信业务，包括列车控制系统信息传输、机车同步控制信息传输、调度命令传输、调车无线机车信号和监控信息传输、无线车次号传输、进站停稳信息及接车进路信息的传输等数据通信通信业务。在高铁CTCS-3级模式下，车载设备通过GSM-R无线通信GPRS子系统向RBC发送司机选择输入和确认的数据(如车次号)，列车固有性质数据(列车类型、列车最大允许速度、牵引类型等)，车载设备在RBC的注册、注销信息，定期向RBC报告列车位置、列车速度、列车状态(正常时)和车载设备故障类型(非正常时)信息，列车限制性信息以及文本信息等。

三、中国铁路GSM-R网络的规划

铁道部按国家《中长期铁路网规划》在全国建设三个移动汇接交换中心(TMSC)，分别设在北京、武汉、西安。采用铁路专用900MHz工作频段，885-889MHz(移动台发，基站收)，930-934MHz(基站发，移动台收)。共4MHz频率带宽。在全国18个铁路局所在地以及拉萨设置共计19个MSC(移动交换中心),GSM-R核心网络采用二级网络结构。建立全国铁路统一的GSM-R移动通信平台,在铁路内部实现全国漫游,加快高速铁路信息化建设,实现高速铁路跨越式发展。

参考文献：

[1]钟章队,李旭,蒋文怡.铁路综合数字移动通信系统.中国铁道出版社,2003.

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关键词：汽车 车载网络 应用 探析

中图分类号：U463.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

在传统汽车中，控制信息的交换是依靠开关、继电器等电子器件之间的点对点传输的，点与点传输需要使用电线束，电气信号的种类也仅限于模拟信号和开关信号。随着汽车自动化程度的提高，使用的电子器件数量也在快速的增加，这种依靠电线束带来的最大问题是电器接插件数量的激增，电器接插件容易存在接触不良等问题，使整个汽车的控制系统稳定性大幅降低，不仅增大了装配和维修的难度，同时也加大了汽车的整车成本[1]。为了解决汽车自动化程度提高和控制系统稳定性的矛盾，20世纪80年代，业界引入了车载网络，使用车载网络降低线束的使用量，能提高控制系统的稳定性，对于控制整车的成本也具有积极的作用[2]。笔者结合自身的工作实践，对现代汽车车载网络技术进行了分析和探讨，以期推动车载网络技术的发展。

1 常见的车载网络技术

车载网路技术的发展和应用大幅的简化了汽车线路，降低了线束的用量，同时车载网络技术也提高了信息传输的速度，增强了汽车控制系统的稳定性和可靠性[3]。不同的汽车制造商发展了很多的车载网络技术，不同类型的车载网络需要通过网关进行信号的解析交换，使不同的网络类型能够相互协调，保证车辆各系统正常运转[4]。

控制器局域网（CAN）是国际上应用最广泛的网络总线之一，其数据信息传输速度最大可达1Mbit/s，采用双绞线作为传输介质，属于中速网络，在现实应用中能向控制器局域网中接入很多的电子器件，大幅降低线束用量，目前控制器局域网主要应用于汽车电子信息中心、故障诊断等，具有较高的抗电磁干扰特性，在汽车整车中多应用于发动机电控单元、ABS电控单元、组合仪表电控单元等[5]。

局部连接网络（LIN）信息传输速度较低为20Kbit/s，它属于低速网络，在现实应用中常作为一种辅助总线，辅助CAN总线工作，其访问方式为单主多从，目前主要应用于转向盘、车门、座椅、空调系统、防盗系统等。局部联结网络的先进之处在于数字信号代替了之前的模拟信号，满足了汽车对低速网络的需求。

多媒体定向系统传输具有较高的数据传输速度，在低成本的条件下棋数据传输速度可达24.8Mbit/s，采用塑料光缆作为传输介质，属于高速网络，主要应用于对数据传输速度较高的汽车多媒体系统，例如连接车载导航器、无线设备、车载电话等。由于使用的是塑料光纤，其信号比较可靠，维护也比较简单。

线控技术最初源于航空航天领域，线控技术使用电子器件将控制单元和执行器连接起来，大大减少了机械连接装置和液压连接装置的使用。线控技术属于高速网络，在汽车的安全性系统中有重要应用，线控系统能通过传感器感知车轮的转向角度，通过ECU判断并进行数据处理，提高了车轮转向的安全性。线控制动系统通过导线也能对汽车制动情况进行感知，使汽车制动系统的反应的速度和感知灵敏度得到大幅度提高。

D2B总线技术是针对汽车多媒体和通信需求开发的一种车载网络技术，采用光纤为传输介质，传输速度快，属于高速网络，可连接多媒体设备、语音电控单元等。D2B总线技术使用光纤进行数据传输，应用范围广，传输信号稳定性强，不受电磁、广播、辐射等干扰。

2 车载网络的应用

车身系统的部件分布在汽车装置的各处，如果使用线束则线束较长，容易受到广播、电磁等其他信号的干扰，为了避免其他信号的干扰，在工程实践应用中通常采用降低通信速度来解决，由于车身系统组成复杂，使用了大量的人机接口的模块，相应的节点数量也比较大，通信速度控制难度不大，但是会提高汽车整车的组装成本，目前车载网络技术在车身系统的应用主要是利用直连总线和辅助总线来完成信号的传递。

控制器局域网（CAN）的数据总线上一般连接有中央控制单元、四个车门的控制单元和车前车后各有一个控制单元等七个控制单元，实现对中控门锁、电动车窗、照明、空调系统等部件的控制。其网络形式为星状形式，单一控制单元的故障不影响整个网络的使用，其他控制单元仍能够收发数据，提高了控制系统的稳定性。

动力传动系统作为汽车控制系统的核心，需要对汽车的启动、运行、停止、拐弯等进行监测和控制，这对数据传输速度有较高的要求，需要使用高速网络。现代汽车的动力CAN数据总线一般连接发动机、ABS/EDL和自动变速器三块电脑，CAN数据总线能同时传输10组数据，在动力传动系统中要求数据传递尽可能的快，所以常使用高性能的发送器，以便于点火系统间数据高速度传输。

安全系统是指汽车的安全气囊启动系统，目前已成为小型汽车的标准配置，安全系统要实现对驾乘人员的有效保护，必须要多外界的碰撞等突况做出快速的反应，由于汽车的安全气囊设置较多，感知外界碰撞强度的碰撞传感器也较多，所以对通信速度和传输可靠性要求较高。

信息系统是近年来在汽车上应用较多的新技术，主要是为了满足驾乘人员的车载电话、音响、倒车雷达、多媒体等功能的使用，由于需要的通信容量大、速度快，所以一般使用光纤，其传输速度能有效满足汽车信息系统的要求。

3 车载网络技术的发展趋势

3.1 汽车线控技术的发展

汽车线控技术的应用有效解决了传统的机械连接和液压连接反馈时间长，装置结构复杂等缺点，使用线控技术可以有效的减少液压和机械控制装置，提高控制系统的稳定性和灵敏度，有利于为汽车的重新设计和布局优化提供空间。目前线控技术在汽车控制和汽车制动系统中已经得到了广泛使用，未来在汽车的远程控制、防抱死等领域将发挥积极的作用。

3.2 汽车光纤技术的发展

汽车光纤技术具有通信容量大、传输速度快、抗干扰能力强等特点，能有效满足动力传输系统对数据传输高速度的要求，能满足信息系统传输容量大的需要，必将在未来的汽车控制系统中得到应用。同时，光纤传输技术允许有较高的数据传输速率和较高的信噪比，在汽车发动机实时控制、车辆状态监测和通断负载的开关控制等方面有重要的应用。

4 结语

综上所述，汽车车载网络技术的发展和应用符合汽车自动化、智能化和节能化的发展方向，提高了汽车控制系统的灵敏度和稳定性，为汽车的布局优化和重新设计提高了空间，并且大大降低了整车制造成本，提升了现代汽车的技术水平。

参考文献

[1] 许信冬.浅谈车载网络技术对汽车的影响[J].无线互联科技，2015（8）：141-144.

[2] 唐维新，唐楚峰，钟新宝.汽车车载网络技术及其应用[J].邵阳学院学报：自然科学版），2006，3（1）：31-34.

[3] 张卓，盖敏慧，王刚，等.车载网络的发展现状与应用[J].车辆与动力技术，2011（2）：60-65.

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关键词： 车载监控终端；监控中心；GPRS

中图分类号：TP315 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）08-0139-02

0引言

传统的车载监控终端普遍通过SMS短信息业务向监控中心传送数据，通信很频繁，几秒钟一次，费用很高。另外，短信利用信道命令时隙来传送，没有专门的数据通道，所以在命令时隙繁忙的时候很可能出现信息延时或丢失的情况，无法实现实时监控。为了解决这一问题，引入了GPRS技术，GPRS技术具有按流量计费、永远在线、接入迅速、实时数据传输等特点，而且传输速度达到了115kb/s，远远超过了GSM网络的9.6kb/s，其高效的传输速率为以后的功能扩展提供了有利条件，如音频传输，视频监控等功能。

1车辆监控系统工作原理及流程

首先，车载终端设备上的GPS卫星数据采集模块采集到GPS定位数据，数据拆包后得到车辆的坐标位置、时间等有效信息，该信息被重新封装后，由GPRS无线通信模块发送到GPRS无线通信网上。GPRS网络根据相应的协议在车载终端和和监控中心之间建立一条数据通路。监控中心通过GIS数据库和WebGTS技术把传送来的车辆位置信息显示在电子地图上。同时，监控终端可以通过该数据通路向车载终端发送控制指令和调度信息。

2基于GPRS的通信平台的设计与研究

2.1 车载监控终端的结构设计与工作流程车载监控终端由中央处理单元、GPRS模块、GPS模块、键盘、液晶显示等部分组成。如图1所示。

GPS模块接收卫星发送的导航电文，得出当前车辆的经纬度、速度及GPS卫星时间等信息。中央处理单元将这些的信息和车辆状态信息一起封装，再通过GPRS模块传送到GPRS网络，最后传送到监控中心。另外，GPRS模块也可以通过GPRS网络接收来自监控中心的调度信息和控制命令。

2.2 车载监控终端GPRS通信链路的建立

2.2.1 GPRS系统工作原理GPRS是在GSM基础上发展而来的，它采用分组交换技术，能兼容GSM网络并能更加有效的在网络上高速传输数据和信令。

GPRS在工作时，通过对路由的管理来进行寻址及建立数据连接，这里主要涉及到发送数据的路由建立。车载终端产生的数据单元（PDU）经过SNDC处理，生产SNDC数据单元，再经过LLC层生产LLC帧，然后发送到GSM网络中该车载终端所在的SGSN，SGSN再把数据传送到GGSN，GGSN把数据解封，转换格式，最后传送到监控中心。

2.2.2 建立GPRS通信链路该设计使用的GPRS无线通信模块是西门子MC 35 GPRS MODEM，通过串口与中央处理单元进行连接。它们之间的通信协议是AT指令集。

硬件之间通过串口进行通讯，串口驱动层主要实现打开、关闭、读、写操作。对串口的读写如下：

读串口：

int ReadComm(void* pData, int nLength)

{

DWORD dwNumRead; // 串口收到的数据长度

ReadFile(hComm, pData, (DWORD)nLength, &dwNumRead, NULL);

return (int)dwNumRead;

}

写串口：

int WriteComm(void* pData, int nLength)

{

DWORD dwNumWrite; // 串口发出的数据长度

WriteFile(hComm, pData, (DWORD)nLength, &dwNumWrite, NULL);

return (int)dwNumWrite;

}

然后在串口函数的基础上编写GPRS模块驱动函数。微控制器通过串口控制GPRS模块，进行设置等操作。通过微控制器发送AT指令给GPRS模块，检测设备是否正常，并且对GPRS设备进行初始化。

检查设备是否正常代码：

・・・・・・

WriteComm("AT\r", 3);

ReadComm(ans, 128);//ans为数组名

if (strstr(ans, "OK") == NULL)

return FALSE;

・・・・・・

设置PDU模式：

WriteComm("AT+CMGF=0\r", 10);

ReadComm(ans, 128);

PPP协议的实现。GGSN与GPRS模块之间的通信遵守PPP协议。其过程遵守LCP（Link Control Protocol）、PAP（Password Authentication Protocol）、IPCP（Internet Protocol Control Protocol）等协议。其中LCP协议用于建立、构造、测试链路的连接。PAP协议处理密码验证。IPCP协议用于设置网络协议环境，并分配IP地址。一旦协商完成，链路就已经创建。登录GGSN并传输数据。GPRS模块用AT指令通信。

实现GPRS模块GPRS通信的控制指令如下：

AT+CGATT=1，若反馈OK，则表明成功。GPRS模块只有连接到GPRS网络后，才能使用GPRS的相关服务。

AT+CGDCONT=1， “IP”， “CMNET”，GPRS模块开通TCP/IP服务；反馈OK。1是标识符，IP表明GPRS模块和网络之间的数据是以IP包的形式进行的。CMNET是中国移动的网络接入点。

AT+CGQREQ，协商Qos服务质量，可以根据实际需要进行设置。

ATD*9***1#，通过AT指令进行拨号，若返回CONNECT，则进入数据传输模式，这时数据是以PPP帧的格式进行传输的，GPRS模块也应该以PPP帧格式进行回答。然后就进入PPP协商会话阶段，当成功协商后，将会动态分配到一个固定虚拟IP地址。然后通过GPRS网关支持节点（GGSN）就可以连接到网络上了。

3监控中心的通信服务器的设计与实现

3.1通信服务器的设计监控中心是通信平台的核心，通信服务器负责上传接收到的车辆终端GPS数据和的下达指令。在GPRS通信网络上，通信服务器采用TCP/IP协议和车载终端进行连接。TCP是面向连接的通信协议，通信双方以全双工方式进行数据传输，提高了通信效率。TCP采用超时重传和捎带确认机制，适用于对安全性，可靠性较高的数据进行传输。

通信服务器主要完成三项工作。与车载终端通信，收发无线数据信息；加密发往车载终端和解密发往监控终端的数据帧和通信协议的转换；修改数据库。因此通信服务器主要有两个功能，数据处理和网络传输。

3.2 服务器端GPRS通信协议GPRS通信协议的格式如表1所示。其中信息内容包括：车辆的经度、维度、GPS时间、车辆状态等信息。

4通信性能与分析

通过实际测试，验证了数据传输的实时性和成功率。数据传输有一定时延，时延包括GPS信号在GPRS模块中的处理时间，GPRS数据包在网络中的传输时间，接收端处理时间三部分。当车载终端在盲区时或信息繁忙时可能出现信息丢失或延时。实验时随机取点500个，通信时延和成功率如表2所示。实验表明成功率达到了98.8%。

5结语

经过实验数据分析，该车载监控终端的GPRS数据传输稳定性可靠，实时性好。该平台具有覆盖范围广，操作简单，通信费用低，传输速度快等优点，达到了预期的结果。该车载监控终端可广泛应用与物流，银行运钞车，出租汽车等领域。

参考文献：

[1]高旭巍,吴振宇.采用GPRS技术的车载卫星定位系统.公路交通科技[J].2005,22(8):127-130.

[2]Bates R J著,朱洪波译.通用分组无线业务（GPRS）技术与应用[M].北京:人民邮电出版社,2004.

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关键词： 车载导航系统； 电子地图； 拓扑结构； 路径规划； 限制搜索区域

中图分类号： TN96?34； TM417 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）13?0133?04

Abstract： The increasing quantity of motor vehicles brings huge pressure for traffic， environment， energy， etc. An improved path planning algorithm is proposed， which is called capsule?like restricted searching area path planning algorithm. This method can greatly reduce the searching range of traditional path planning methods， and ensure the success rate of shortest path planning by means of setting the dynamic searching parameter. The ellipse restricted area algorithm and improved algorithm are deeply compared and studied by taking the road network data of the topology structure as the experimental platform. The high efficiency and stability of the improved algorthm were verified by experiment. The preliminary design scheme of the vehicle?mounted navigation system with center mo?nitoring is given， which is composed of monitoring center subsystem， vehicle?mounted subsystem and communication subsystem.

Keywords： vehicle?mounted navigation system； electronic map； topology structure； path planning； restricted searching area

仅仅通过道路基础设施建设来解决交通问题，已经不能满足快速增长的机动车数量对交通的需求，而智能交通系统的出现大大改善了交通状况，合理利用现有道路资源，就可以大幅度提高路网的使用率和使用质量，从而达到减少交通堵塞现象的目的。车载导航系统，作为ITS的关键组成部分之一，不仅能够为用户准确地提供一条前往目标地点的合理道路，还使得单个车体与城市交通系统网络有机融合，从而能够顺利避开堵塞的道路，使得外出效率大为提高。

1 车载导航系统电子地图的实现

1.1 电子地图中道路网络数据模型

道路网络的数据模型是生成具有拓扑结构道路网络的基础。车载导航电子地图是由点、线和面三个基本元素组成。整个道路网络的表示一般采用Arc?Node模型，该模型的特点是易于表达实际路网的拓扑关系，且形式简洁。考虑到实际电子地图的面是由弧段组成，故可以将路网归结为节点和弧段两个基本元素的组合。Arc?Node模型的基本原理是在一定的精度范围之内，采用以直代曲的思想，由连续的小段直线代替和逼近真实的道路曲线，这样就形成了Arc?Node数据模型，其形式化定义为：

式中：为路网；为路网的节点集；为路网的有向路段集；和为路段的起点和终点；为路段的属性集，可表示为距离、时间和花费等。

同时，根据实际交通网络的特点，做如下的分析假设：所有的边都是线段，对于弯曲弧度数较大的路段，可通过在该路段上插入一系列节点使该路段由一些弧度较小的路段构成，把弧度较小的路段假设为一条线段。如图1所示，节点1和2之间的路径弧度较大，在原路径上插入节点3和4，将原路段分割成弧度相对较小的三个路段。边长通常是双向可通的，边的权值为正值。

网络中有较多的节点和边，与节点相关联的边数为常数，且远小于网络中总的节点数。

1.2 导航电子地图中折线网络拓扑化算法实现

算法实现的原理可以简单的描述为：依据折线道路网络的组成特点及Arc?Node数据模型，由给定的折线道路网络生成表示其拓扑结构的Arc?Node数据模型。生成过程基本可以分成两个步骤：第一步是完善给定的折线道路网络数据，即对1.1节中介绍的道路网络的几个情况进行相应的处理；第二步是在第一步的基础上，由完善后的折线数据网络数据生成表示其拓扑结构的Arc?Node数据结构。整个算法流程如图2所示。

2 车载导航系统路径规划搜索算法

2.1 椭圆限制搜索区域路径规划算法

椭圆限制区域的最短路径算法思想如下：以起始点和终点为焦点，以为长轴长画一个椭圆，然后在椭圆区域内的站点间寻找最短路径。其中，为起始点到终点的欧式距离，是一个与城市路网信息有关的统计参数。所以，椭圆限制区域的最短路径算法是依赖于城市的统计参数的，统计数据表明对于北京路网的值为1.417。构造椭圆限制区域的方法如下：

（1） 建立直角坐标系：轴为轴为与其垂直的方向。

（2） 以起始点为圆心，的连线为半径，作圆该圆内的区域就是传统最短路径规划算法Dijkstra算法的搜索区域。

（3） 以起始点终点为焦点，作椭圆椭圆内的区域就是椭圆限制搜索区域路径规划算法的搜索区域。其中椭圆的长半轴与椭圆相交于点和点形成的椭圆阴影区域就是算法的搜索范围。

椭圆限制搜索区域路径规划算法的实现步骤比较简单，具体如下：输入起始点终点完成道路的网络数据加载及程序运行环境设置等；根据起始点构造椭圆限制搜索的区域；在构造的限制搜索区域内，调用Dijkstra算法进行最短路径计算；输出起始点和终点之间的最短路径。

2.2 改进的限制搜索区域路径规划算法

胶囊形限制搜索区域路径规划算法的原理与椭圆限制搜索区域路径规划算法类似，搜索起始点到终点的最短路径时，只需要考虑中间胶囊形阴影部分的路段和节点，该胶囊形限制搜索区域路径规划算法的搜索范围比Dijkstra搜索算法和椭圆限制搜索区域算法都大大缩小；并且以线段作为上下边界的限制，在一定程度上减少了判定节点是否落在限制区域内时椭圆算法需要进行的大量乘积和开方运算，从而提高了整个搜索过程的效率。具体的搜索区域设置方法如下：

（1） 轴为轴为与其垂直的方向，以起始点为原点建立一个直角坐标系；

（2） 以起始点为圆心，的连线为半径，作圆该圆内的区域就是传统最短路径规划算法Dijkstra算法的搜索区域；

（3） 以起始点终点为焦点，作椭圆椭圆内的区域就是椭圆限制搜索区域路径规划算法的搜索区域。其中椭圆的长半轴与椭圆相交于点和点

（4） 分别以起始点终点为圆心，线段AS（DK）为半径作两个半圆EAF和VKG，连接点和点形成了如图3所示的阴影的胶囊形限制区域，该区域即为改进算法的路径规划搜索范围。

由上面提到的道路路网统计参数可知，椭圆限制搜索区域路径规划算法搜索的成功建立在95%的置信水平之上，也就是还有5%的可能性，实际最短路径上的节点落在限制区域之外，这就可能导致搜索的失败，胶囊形限制搜索区域路径规划跟椭圆限制搜索区域路径规划存在同样可能导致搜索失败的情况，因此就必须通过调节半圆的参数半径扩大搜索范围，保证搜索成功，提高算法的可靠性。修正后的算法步骤如下：

第1步：输入搜索起始点和终点完成拓扑化路网数据加载及程序运行环境设置等；

第2步：根据起始点构造初始胶囊形限制区域算法的搜索区域，阈值半径为

第3步：在构造完成的胶囊形限制区域中调用Dijkstra算法，进行最短路径规划，若搜索成功则转步骤5，否则继续；

第4步：设置动态变化参数以起始点终点为圆心，以上一次搜索的阈值半径加上为半圆半径构造新的胶囊形限制搜索区域，如图4中虚线包围区域所示，构造完成后转第3步；

第5步：输出搜索得出的最短路径，算法结束。

3 中心监控式车载导航系统初步设计

3.1 中心监控式车载导航系统构成

中心监控式车载导航系统除具有导航功能外，通过借助通信网络，还能够采集信息、分析信息，路径规划在中心根据实时交通情况完成。实际应用时，通常需要根据车载终端的具体需要进行配置，通常至少应包含监控中心子系统、车载子系统和通信子系统三部分。

监控中心子系统：系统接收车载子系统发送的车辆速度、位置、报警等信息，然后在导航电子地图拓扑路网基础上对车辆状态进行实时显示、并且进行车载子系统的路径查询、数据分析处理要求。处理完成之后，并对系统和车载子系统进行参数设置及控制。

车载子系统：车载子系统负责与监控中心子系统通信，把车辆位置信息、报警状态发送给监控中心子系统，同时接收监控中心子系统的反馈指令对车辆进行相关控制。车载子系统结构组成如图5所示。

通信子系统：中心监控式车载导航系统的关键部分之一。选择正确的通信方式，连接车载子系统和监控中心子系统十分重要。首先必须考虑到通信系统网覆盖范围，其次还必须考虑车辆行驶过程中可能遭遇的恶劣环境影响。

3.2 中心监控式车载导航工作原理

车载GPS接收机接收定位卫星发来的定位数据，并且根据4颗不同卫星发来的星历数据计算出自身所处地理位置的坐标，该坐标数据通过符合GSM标准的无线模块，采用SMS形式，由车载终端将车辆的位置状态、报警器输入信息发送至GSM网，GSM网将接收到的车辆定位信息通过互联网或者通信接发设备送至中心控制子系统，以便监控中心及时掌握车辆的动态位置信息，进一步控制车载终端。其中的定位信息传输功能实现所需软件为通信服务器软件，主要完成车辆和监控中心之间的数据传输与通信，实现数据收发、编码、解码、数据入库等工作。监控中心则完成车辆位置信息的可视化、车辆行驶的最优路径规划及各种控制指令的发送等功能。基于GPS和GSM短消息业务的中心监控式车载导航系统的工作示意图如图6所示。

3.3 中心监控式车载导航软件实现

中心监控式车载导航系统的软件设计具有良好的人机交互界面和数据处理能力。首先构建一个客户端/服务器结构，数据库安装在控制中心子系统上，数据库管理采用结构化查询语言，客户端采用Windows操作系统，应用程序采用VC 2010进行开发。中心监控式导航监控中心软件设计通常要考虑5个功能模块组成：

地图显示模块：为达到对车辆监控的目的，能够显示车辆轨迹、车速等；

信息点管理模块：信息点被分类存储后，在管理用户界面中体现，用户可以对信息点数据库进行管理，如删除、添加或修改等；

数据显示模块：解码信息显示于终端；

指令下载模块：将路径导航指令实时下载到车载终端；

系统隐私保护模块：车辆管理数据库，存有车辆的电子编号用于计算机检索和处理，保证车辆信息的安全。

4 实验验证及结果分析

为了验证提出的胶囊形限制搜索区域路径规划算法的有效性和可靠性，使用125 000比例尺下MapInfo格式的北京2011年交通图作为电子地图数据源（该地图道路网络共有97 773个地理特征数量），在WIN 7平台Microsoft Visual Studio 2010编程环境下对椭圆限制搜索区域以及胶囊形限制搜索区域最短路径规划算法的性能进行测试。为了简洁，这里用SF1表示椭圆限制搜索区域路径规划算法；SF2表示胶囊形限制搜索区域路径规划算法。

为了保证两种算法的可靠性，反复给定不同的搜索起点和终点，对比各种算法的搜索时间和规划路径长度等实验数据。考虑到论文篇幅的限制，这里仅给出起点编号为797，终点编号为2 195情况下的算法的实际路径规划结果图。图7表示算法SF1路径规划结果，图8表示算法SF2路径规划结果。

两种算法的性能对比如表1所示。表中ST表示测试给定的起点，DT表示测试的目标终点；分别表示算法SF1，SF2在相同情况下所用的搜索时间（单位：s）。分别表示算法SF1，SF2在相同情况下所规划出的最短路径长度（单位：m）。

由表1可以看出，在相同的起点和终点下，在搜索的高效性方面，启发式搜索算法SF2明显比传统算法SF1优越很多，提出的改进路径规划方法比算法SF1的搜索效率有20%左右的提升；改进算法SF2，通过设置动态参数避免了此种情况的发生，很好的保证了搜索的可靠性。综上所述，可见本文提出的改进路径规划算法在搜索效率和搜索可靠性方面都具有相当的优越性。

5 结 论

本文在拓扑化路网数据基础上，提出了一种改进的路径规划算法――胶囊形限制搜索区域路径规划算法。该方法在很大程度上减少了传统路径规划方法的搜索范围，再通过设置动态搜索参数保证了路径规划的成功率。并且以拓扑结构路网数据为实验载体，对椭圆限制区域算法及提出的改进算法进行了深入的对比和研究，通过实验验证了改进算法的高效性和稳定性。最后，给出了中心监控式车载导航系统的初步设计方案。

参考文献

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篇11

目前国内高校车辆工程专业网络通信类课程教学普遍存在以下问题:

(1)课时比重偏低,缺乏对新概念、新技术的介绍;

(2)设备陈旧,缺乏实用性实验的开设;

(3)科研活动参与率低,未形成完善的创新培养体系;因此,在培养体系、课程平台、教学模式等方面对车辆工程专业网络通信类课程进行全新的探讨,既可以作为对“机电结合,特色分流”交叉教学的补充和深化,也可以通过车辆工程专业“以点带面,见贤思齐”,带动其他专业学生对网络通信类课程的兴趣和创新能力的培养。

2培养体系的改革

现有网络通信类的课程教学以车载CAN和LIN网络理论的认识为主,实验教学则以演示性和验证性内容为主。但是,传统的车载网络已失去原有的主导地位。针对“以车为本兼顾网络”的原则,需要逐步扩大网络通信类的广度和深度,鼓励学生立足本专业课程,学科交叉,勇于探索。通过车辆工程专业导论和认知实习,重点在于拓宽学生视野,初步建立学生对车载网络知识体系的感性认识。展示本专业前期积累的各项成果,如飞思卡尔智能小车等,为后续知识体系交叉学习打下基础。在验证、巩固和加深理论教学的基础上,选择车辆外围相对独立、功能简单,但系统结构较为完整的网络通信类实验项目,力求学生能在课程实验中能加深对车载网络通信理论知识的理解,掌握车载网络算法优化等方面的基本技能。以课程设计、竞赛的形式,选择适当的课题展开具有实际工程应用的综合训练。围绕汽车行业生产、研发过程中具有实际工程意义的问题进行选择,力求实现能正常运行的实验室样机,提高学生在车载网络通信及优化方面的综合能力。

3课程平台的改革

围绕培养体系的三个层次,对车辆工程专业的课程体系进行了创新性规划,在专业基础课中增设网络通信类基础课程,整合优化成“大机械类基础课程平台”,并配合车辆工程专业主干课,适当增设专业特色选修课,引导学生进行机械设计方向和车载网络通信方向的分流。在先修机械类、通信类公共课程的基础上,以学生的专业兴趣为主要依据,搭建“车载网络特色课程平台”。对原有的课程体系进行调整,既要增设网络通信类课程,还要兼顾原有机电类课程的设置。相互支撑,构建车载网络特色课程群,通过车辆机械与电子信息学科体系的交叉,实现创新型、综合型人才培养的目标。

3.1基础平台

通过增设通信原理、计算机网络等基础课程,结合相应的课程实习,将通信网络类课程融入到基础课程平台中。以主题会议、专家报告等方式向低年级学生介绍行业前沿技术以及网络在汽车中具体应用,形成直观的认知,增强学生的兴趣。由于总课时的限制,通信网络类基础课程以小课时、重实践、多交叉的形式进行调整。由于机械类课程在车辆工程总课时中占有较大的比重,因此网络通信类的课程根据“不同方向不同要求”的原则进行压缩。在总课时不变的前提下,压缩课时量,以增设相关网络通信课程。需要注意的是,在总学时不变的前提条件下,如果不进行专业分流,势必会造成机械类课程与电子信息类课程在学时分配上发生冲突。面向高年级学生进行专业分流,形成车辆与通信互为支撑、优势互补的格局。创新性的将部分学生引导到车载网络通信方向,有效缓解机械与通信类课时冲突的问题。

3.2特色平台

围绕新能源汽车、车载网络等汽车行业重点研究方向,设置课题研究小组,由教授或副教授担任负责人,配备2-3位中级职称的教师和实验室教师,团队结构合理,知识体系交叉,阶梯分工明确形成结构合理的学术团队。鼓励不同专业方向的学生进行自由组合,选择部分动手能力强的学生参加科研课题研究,为学生的科技创新提供支持。创新平台的课程覆盖了车辆、机械、通信等领域,涉及汽车电子、新能源和通信网络等多个方向,满足车辆工程本科专业学生的兴趣要求。团队结构合理,知识体系交叉,阶梯分工明确;对部分优秀本科生,仿照研究生的培养方式实行导师指导的培养制度,进入实验室协助配合研究生完成相应的课题研究,实现导师负责、研究生协助的双导师培养制度。

4教学模式的构建

教师在课程中的教学质量直接影响到学生的学习兴趣和创新能力的培养。网络通信类课程的改革,要求教师同时具备车辆工程和网络通信的知识,既能将教学内容从机械知识结构拓展到网络通信领域,也能够将网络通信领域的最新技术应用到车辆工程中。但我国高校中在机械工程和电子信息领域中的“双师型”教师数量明显不足,缺乏具有实践经验的中高级技术人员。为了充实教学队伍,可以聘请汽车行业有经验的技术人员作为兼职教师。同时,支持和鼓励教师深入企业学习新技术。鼓励学生将新想法、新创意,以发明专利、科技创新竞赛的形式实现。对构思新颖的选题给予必要的科研经费和指导,同时设定创新学分,进一步推动创新研究。

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关键词：地铁；通信领域；WLAN技术

中图分类号：U231 文献标识码：A

（一）地铁中WLAN组网方式

在地铁通信系统中用WLAN进行组网的时候，应该采用轨旁AP和车载AP的合理组合方式进行设置。无线网络系统主要由设置在车辆段和沿区间的轨旁AP及天线、设置在控制中心的无线控制器及管理设备，以及设置在列车的车载AP及天线、交换机、车载控制服务器等设备组成。无线接入点（AP）与车站接入层以太网交换机通过单模光缆采用光纤收发器相连，控制中心的无线控制器通过GE链路与控制中心的以太网交换机相连。

无线网络系统作为有线网络信息传送的延伸，提供地面与列车的通信，可采用基于 IEEE 802.11a/g/n/ac标准的2.4GHz或5.8G频段无线通信技术，实现全线区间车地之间和地车之间信息实时、无缝的传输。

根据AP和天线的性能，以及现场的情况合理的选择AP的位置和数量，以保证WLAN系统的无线信号能够在全线无缝覆盖，场强满足车地通信需求，达到无线网络提供的双向传输的有效带宽在列车80km/h行驶速度下不低于15Mb/s。

（二）车载局域网

在地铁通信领域中，列车上无线AP、无线网桥、（车载乘客信息及闭路电视监控系统）接口服务器、车载控制服务器、硬盘录像机、视频编码器、摄像头等车载设备经位于各车厢的工业交换机接入车载局域网。每组列车内组建基于屏蔽双绞线的以太网，交换机设置于车头车尾及车厢，组成冗余环网结构，为车载无线AP及车载视频服务器提供接入，车载无线网桥可以有效地实现地铁高速运行中轨旁AP和车载AP的无缝连接，从而确保在无线局域网发生信号强度变化的时候，能及时的进行切换。通过AP实现车地无线传输即通过车载播放控制设备进行解码后，在本列车的所有显示屏上实时播放控制中心乘客信息系统下发的有关信息，同时实现列车内视频监视图像传递到控制中心。

（三）分析WLAN技术性能

地铁闭路电视监控系统需要可以在控制中心进行随机调取地铁运行列车摄像头拍摄到的车厢内部实际视频图像，因此地铁WLAN系统就需要能够把运行的地铁列车车厢内部图像信息传送到车站，然后通过传输系统网络输送到控制中心。因此，需要充分满足以下标准：第一，这种方式建立的网路系统具有一定的安全性和稳定性，可以符合地铁通信领域的不同业务需要，保证有线设备能够没有单点故障，保证无线网络之间可以进行冗余备份；第二，通过利用WLAN技术传输和处理的视频数据和信息不会出现失帧、抖动、断点以及马赛克等问题，而且在播放附带音频的时候，不会出现滑码或者噪音。第三，为了给乘客信息系统以及电视监控系统给提供符合要求的视频图像，在使用802.11系列进行数据传输的时候，应该保证最小有效宽带大于等于15Mbps。第四，需要满足地铁在80km/h运行的时候，可以正常传递视频图像数据信息。第五，无线设备应该具备相应的抗干扰能力；第六，形成的无线网络应该保证容易管理和扩展。

（四）分析网络链路

在地铁通信领域中，一般地铁运营都会要求WLAN网络为乘客信息系统的信息及车载视频监控系统的视频图像的上传提供传输通道：①为列车传送1路标清晰数字音视频信息，视频编码采用MPEG-2、MPEG-4或H.264格式，每路占用带宽一般为4-6Mbps。即通过不低于6Mb/s带宽的传输通道将1路数字视频信息传送给列车。②为地铁运营人员能在控制中心能看到通过车地无线网络上传的网络视频图像，尽量保证监控图像不出现马塞克和滞屏现象，视频图像的压缩格式采用MPEG-4或H.264，每路视频图像占带宽为512Kbps-1.5Mbps（可调），图像质量达到D1（720*576），每列车按上传2路视频图像，共占最高带宽为3Mbps；在紧急情况下列车上所有监控图像12路（一般不考虑司机室的2路图像上传）同时上传，采用CIF格式或MPEG4，要达到监控图像质量要求，每路至少需要512Kbps，12路总需要6Mbps。

（五）WLAN主要技术标准应用分析

目前WLAN技术已经广泛应用于地铁或轨道交通行业，包括信号系统以及车地无线网络：① IEEE802.11a工作在5GHz频段上，使用OFDM调制技术可支持54Mbps的传输速率；② IEEE802.11g工作在2.4GHz频段上，使用OFDM调制技术可支持54Mbps的传输速率；③IEEE802.11n工作在2.4GHz或5GHz频段上，使用 MIMO OFDM调制技术可支持最高300Mbps的传输速率；④IEEE802.11ac工作在5GHz频段上，使用 MIMO OFDM调制技术可支持最高500Mbps的传输速率；⑤其他专用无线网络技术如：华为TD-LTE或烽火RailView技术。因此，基于IEEE802.11设备的优点在于与目前普遍的信号车地无线系统及民用通信系统干扰小；IEEE802.11g设备虽然价格低，但与地铁信号无线及民用的WIFI信号干扰风险比较大；其他专用无线网络技术封闭专一、为受限使用的频率，不容易申请，对其带宽的使用也就有限制；IEEE802.11n或IEEE802.11ac设备价格比较高，目前地铁应用开通的业绩比较少。

结语

总而言之，地铁通信领域中WLAN技术应用研究已经逐渐成为未来发展的重要方向和趋势，在IEEE802.11模式下的WLAN具有投入速度快、传输带宽、传输距离近以及容量大等特点，可以实时的、准确的为乘客提供各种信息，不断满足地铁运行过程中的实际需求。

参考文献

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三网融合的目的在于建设以及融合全数据的国际骨干网络。而且，三网融合后既支持音视频服务，还能够结合传统行业，开展精确广告投放、远程教育以及交通查询等多领域的服务。三网融合还要处理好数据存储、再处理、传输以及软件开发等内容。

所以，三网融合最为关键的部分就在于通过何种方式处理海量的视频数据，处理、调用数据及与数据互动。如何能够实现设备、信息渠道以及内容的多样化成为了至关重要的问题。问题的解决办法就是通过云计算平台所具备的强大功能，更便捷地随时融合、传输以及调用数据的能力和计算能力。在此基础上要形成全国性的三网融合网络，最大程度地进行资源整合。从这个意义上来讲，三网融合变成现实的关键在于云计算的充分运用。

借助于三网融合，现行的生活方式将会发生很大的改变，如最为常见的就是手机、电脑屏以及电视等三屏融合。统一的全国性网络的基础就是三网融合，它将最大限度度整合资源，最大幅度地避免重复安装以及所带来的资源浪费。

LED技术与节能减排战略

地球上有限的能源和资源是人类开展各项活动的物质前提。经济社会的发展，人们的生活水平也正在逐步提高，人们开始更多的关注生活质量的提高，因此越来越多的人将目光转向了节能环保、可持续发展的问题上。

1显示屏、交通讯号显示光源的应用

LED具备了相当多的技术优势，在室内、半户外、户外等地点，LED显示屏均包含了单色、双色、全彩等颜色类型，且具有抗震好、耐冲击、省电和寿命长等特点。交通信号灯就是最常见的LED，一般交通信号灯都使用亮度较高的LED，这样既能够保证行车安全，还可以在很大程度上节约资源能源。所以，LED交通信号灯的发展有着广阔的前景，目前正在以相当快的速度代替原先的交通信号灯。

2LED在汽车上的应用

LED等相比于传统的白炽灯，反应速度更为迅速，可及时提醒司机，避免追尾事故的发生。目前在发达国家，已在中央后置高位刹车灯采用了LED技术，并可随意组合各种汽车尾灯，除此之外，汽车仪表板及其他照明部分的光源都可运用超高亮度LED灯代替。

3LED背光源的应用

LED最大的特点是高效侧发光，这样的特点使得LED有了比平常灯具更长的使用时间，同时，LED能够将电能充分的转化为光，从而降低了能耗。最后，LED不受外界干扰，能够独立的进行工作，提高了稳定性。而随着当今时代的不断进步，人们对于低能耗的小型灯有了更多需求，这样LED的特点更加的明显，从而促进了LED的进一步发展。

4LED照明光源

目前LED光源的应用已从局部应用向多方面发展，而早期的LED照明光源由于发光效率低，只作为指示灯应用在室内家电、通讯设备、计算机等方面。我国现正在大力推进LED照明产业，LED灯、手电筒等家用LED产品也走进千家万户。

电子技术在汽车上的应用及发展趋势

电子技术在现代洗车行业的应用越来越为广泛。今天的汽车行业已步入了电脑控制时代，在未来的三至五年内，电子装置用在汽车上的成本将占到汽车整体成本的25%，未来的汽车将向着智能化方向发展。

1现代汽车电子技术应用现状

（1）电子技术在发动机上的应用

1）电子点火装置:主要由传感器、微机、执行机构等几个部分构成，可将传感器送来的各种数据进行整合计算，进行点火时刻的调节，既可以减少能耗，同时能够保护环境，且新型发动机电子控制装置有着智能控制、自诊断操作等优点。

2）电子控制喷油装置:近年来，汽车行业的快速发展也将机械式或机电混合式燃油喷射等系统推向淘汰，目前多采用的是电控燃油喷射装置，其将对发动机最佳工况时的供油控制进行计算并编程程序，存在微机中。当发动机再次工作时，就会根据程序进行运行，对供油量进行调整，保证发动机处在工作的最佳状态。除了以上提及的，该套程序的编写还可被应用于电动油泵、怠速控制等方面。在正常情况下，运用电子控制装置，不仅能够使发动机的能耗能够节约15%以上，还能在更大程度保护环境。

（2）电子技术在底盘上的应用

1）电控自动变速器（ECAT）:ECAT是控制变速器换挡的最佳选择对于转动系统的电子控制装置，要求尽可能保持发动机的低转速工作，并能随时适应瞬间的工况变化。

2）电子转向助力系统:电子转向助力系统采用蓄电池和电动机作为动力，用直流电机替代液压助力缸。随着汽车行业的兴起，汽车生产厂家对于汽车的安全性越来越重视，在安全气囊、安全带控制等方面都大量采用了新的电子技术。

2汽车电子技术应用的发展趋势

随着人们对于汽车的需求量越来越大，并且对于汽车的要求也越来越高，汽车内部的电子技术正向着微型集成电路、超微型磁体及超高效电机的方向发展，这样的发展对于集成控制的需求就会越来越高，这也为汽车业今后的发展提供了道路。汽车电子技术在未来的突破集中在一下几个方面：

（1）传感器技术

汽车电子技术的发展正向着高精度、高可靠性、低成本的传感器应用发展。未来的智能化既要能提供用于信号的监测，还要自动进行非线性方面的的校正，同时拥有高抗电磁干扰，并且结构紧凑、易于安装。

（2）汽车车载电子网络

电控器件在汽车上的应用越来越广，使得车载电子设备间的数据传输变得尤为重要，以分布式控制系统为基础的汽车车载电子网络将在未来迅速发展。

车载电子网络中的核心是微处理器，它要求微处理器精确检测出待测量，用于监测汽车部件的运转情况、蓄电池电压、车胎胎压、车速等。车载电子网络需要新型的数据传输系统也用到了电子技术。车用计算机对容量和计算速度的要求更高。车载电子网络中庞大而复杂的信息交换与控制系统将光导纤维当成该传输网络的介质，可有效解决网络中的磁干扰问题。车载电子网络需要相应的系统软件。车载电子网络的实现使得所需的软件总数及功能都将有更为严格的要求。在系统中要求各种处理器独立运行，可以控制和改善汽车的性能。同时各处理器要与计算机协同工作，完成汽车的显示及车况控制工作。

结语

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【关键词】 高速列车 智能化 系统 介绍

6月25日，我国首列智能化高速列车样车在南车青岛四方机车车辆股份有限公司竣工下线。首次实现了物联网、传感网、列车控制网络、车载传输网络的多网融合，形成自检测、自诊断、自决策能力的智能化高速列车。本文主要介绍高速列车的智能化系统。

1 列车智能化系统架构

1.1 概述

列车智能化系统中采用的两大核心技术就是物联网与传感网技术。物联网技术被誉为信息技术领域新的革命，采用以标签识别、无线传感、无线网络传输、云计算等为特征的物联网技术，建立物与物、物与人直接的有机连接，形成庞大的智慧系统。采用物联网技术可以对智能列车的所有零部件进行全生命周期的管理，所有的零部件从出厂到淘汰都可以进行档案追踪与管理，借助检修基地的管理数据库，可以实现零件共享，维修提醒等功能。传感网技术解决了复杂工况下，高速列车运行动态数据全息化的问题。可以全面掌握高速列车实时运行状态，将包括温度、应力、加速度、电流、电压在内的传感器信息统一进行实时采集，进行去噪、去重、加密等预处理，然后通过网络汇聚至列车车载数据中心。车载数据中心根据定义的规则对数据进行再次的分析。对列车设备或者路况产生的异常情况进行预警或告警，对数据进行存储，根据数据的重要性与敏感度，定义数据老化策略。对重要和敏感的数据进行二次表达，并且进行压缩，将之传送至地面数据中心进行处理。地面数据中心主要进行数据存储，虚拟3D展现等工作。

1.2 车载物联网系统

车载物联网系统主要用于关键器件零部件生命周期管理。通过手持式RFID识别设备，采集部件的各种信息（包括生产日期、系统名、部件位置、检修信息、大修信息等等），通过USB或者通过无线的方式，经过车载环网，将其送入车载数据中心。数据中心对该类数据进行过滤，合并等操作以后，转入车载数据库进行存储。同时数据中心将数据转发至地面系统，通过公网或者铁路专用网实现物联网系统的后台整合。车载物联网系统由如下几种设备组合构成：抗金属RFID双频电子标签、手持式RFID采集器、物联传感节点、车载后台数据中心。RFID双频电子标签（Intag系列）由网新集团为铁路系统定制。可工作于金属环境下，能同时工作于HF和UHF频段。其工作的频率为UHF：920MHz～925MHz，HF：13.56MHz+-7KHz。能达到IP68的防尘、防水等级，在恶劣的电磁干扰工况下依然具有极佳的读写性能。RFID双频电子标签可存储列车零部件的初始化信息（静态信息）、检修信息（动态信息）、大修信息（动态信息）和私有信息（静态信息）。

手持式RFID采集器主要由铁路相关工作现场人员使用，能适应多种恶劣气候环境、机械环境和电磁环境。检修人员可利用该设备对列车零部件进行检修，检修的结果可通过无线和有线网传至后台数据中心和地面数据中心，从而可以形成完整的列车零部件履历。借助该类履历信息而形成的专家系统，可以为列车部件采购、维修、运营的智能决策提供坚实的技术支撑。该手持式RFID采集器由网新集团为铁路系统单独开发设计，功耗较低，具有极高的防水等级和抗震等级，能满足各种恶劣工况下的使用。

传感物联节点所构成的车载感知环网是车载物联网、传感网的核心通路。通过前端的无线接口，将收集到的物联网信息进行去重，过滤异常数据，合并等操作。而后采用实时或者分时上报的策略，将数据通过环网传至后台数据中心。同时，物联传感节点还可以接入列车TCN总线，例如MVB，ARCNET等。将列车原有的控制信息和状态信息进行采集后，将数据进行格式统一化处理，然后将其通过环网送入后台数据中心处理。为了保证环网在发生故障时依然可以提供服务，节点设计了多重冗余保护策略，包括主备控制系统保护、电源冗余保护、风扇冗余保护以及MRP环网故障保护。

车载后台数据中心将接收到的物联网信息再次进行分析，将具体的部件履历信息与新增的标签信息进行映射关联，提供友好的UI界面表达及各种用户友好的客户搜索条件后，将数据进行存储和转发。由于后台数据中心需要处理和过滤的数据量非常巨大，因此需要提供各种数据QOS（quality of service，服务质量分类）转发策略、日志策略和缓存优先级策略。将数据进行严格分类，按存储时间分成永久存储和可老化存储，按重要性和敏感度可以分成不同的转发优先级。对于较高优先级的数据保证其拥有较高的转发性能和较大的网络带宽，对于较低优先级的数据则根据预先定义的策略可以进行丢弃或者延迟转发。为了保证后台数据中心在发生故障的情况下依然拥有较高的可用度，设备需要提供多重保护。具体包括电源冗余保护、主备控制系统1+1备份保护等。

1.3 车载传感网系统

车载传感网系统解决了复杂工况下，高速列车运行动态数据全息化的问题。可以全面掌握高速列车实时运行状态，将包括温度、应力、加速度、电流、电压在内的传感器信息统一进行实时采集，将数据格式化统一处理以后，进行去噪、去重、加密等预处理，然后通过网络汇聚至列车后台数据中心。后台数据中心根据定义的规则对数据进行再次的分析。对列车设备或者路况产生的异常情况进行预警或告警，对数据进行存储，根据数据的重要性与敏感度，定义数据老化策略。对重要和敏感的数据进行二次表达，并且进行压缩，将之传送至地面数据中心进行处理。 地面数据中心主要进行数据存储，虚拟3D展现等工作。

车载传感网系统由多类型传感器族、物联传感节点、车载后台数据中心等设备组合构成。多类型传感器族主要由数量众多的传感器组成。从传感采集的信息分，可以分成温度、加速度、应力、电流、电压、气压等。从传感器系统架构分可以分成模拟量型传感器和数字型传感器。网新集团构建的车载传感器族具有高稳定、大量程、高精度的特点，能满足在恶劣的电磁、振动环境下稳定可靠的工作。

为了响应铁道部提出的列车“谱系化”的目标，网新集团针对不同的列车外部运行环境，比如高寒地带、高温地带，进行传感器家族的系列化。以温度传感器为例，网新集团针对上述需求考虑设计几款不同子类型的传感器，能够满足特定环境下的量程需求和可靠性需求。对于其余类型的传感器，均采用这样的设计开发思路。

物联传感节点所构成的车载感知环网是车载物联网、传感网的核心通路。通过前端模拟量、数字量和开关量接入，将采集到的原始的传感信息进行去重和基于频谱分析的去噪，并将上述异构数据进行数据格式统一化。处理完以后的数据，根据预先定义的分时或者实时策略，发送至后台数据中心。

列车工况十分复杂，客室、转向架、车头等场合环境迥异。因此对于不同的传感器需要设置不同的噪声过滤算法。网新集团与几大主机密切合作，在离散数字信号分析方面有比较深厚的积累，并且已形成一系列创新型的滤波处理算法。

车载后台数据中心将接收到的传感信息再次进行分析。根据预先定义好的各种参数，当分析之后的数据越过预警门限，则系统进行预警。当数据越过报警门限，则进行报警。列车司机根据数据中心分析得出的结论，例如采取制动等安全措施。对于某些比较关键的告警信息，将实时地传递给地面数据中心，以供地面指挥人员进行分析和命令之用。

2 网新系列产品介绍

2.1 Intag抗金属电子标签（图1）

INTAG系列电子标签是网新集团为铁路系统专门定制的工业级抗金属双频标签。严苛工况下，具有优秀的抗金属，抗震动，防水，防尘性能。部分性能指标如下：

（1）双频标签工作频率：UHF：920MHz～925MHz。HF：13.56MHz ±7KHz。（2）内存容量：标签内存容量：1～2Kbits。（3）读写距离（与网新手持式读写器配合）：UHF：读距离大于1m；UHF：写距离0m～ 0.8m。HF：读距离0cm～5cm。HF：写距离0cm～5cm。（4）通信协议：UHF：ISO18000-6C。HF：ISO 14443A，15693。

2.2 网新车载传感器族（图2）

网新集团凭借在城市轨道交通以及铁路领域多年的技术积累，为高速列车研制了车载传感器族。技术上具有大量程，高精度，高分辨率，抗扰度好的特点。此外，网新设计的传感器在恶劣的铁路工况中表现出性能稳定，鲁棒性好的特点，深受用户赞誉。（表1）

2.3 车载智能采集终端SA735（图3）

车载智能采集终端SA735是网新集团为南车集团定制的小型化传感接入产品，是物联传感节点的一种设备类型。具有被动散热设计，高防水防尘（达到IP67），高耐振等技术特点。主要应对传感器分布比较密集的场所的接入需求。部分性能参数和规格：

供电电压：70～125V（DC100V）；模块输入功率：

绝缘电阻：10MΩ以上；即DC100V电源正负线对机壳（地）之间的绝缘电阻，由500V兆欧表测量。

耐压试验：电源正负线对机壳（地），用50Hz工频1200V保持1min。

2.4 手持式RF设别设备RT320i（图4）

手持式RF设别设备RT320i主要用于采集高速列车零部件的物联网标签信息。 提供大修，检修等记录的查询录入，数据管理，文件传输，日志记录，错误校验等功能。 主要用于智能列车检修，零部件全生命周期管理等。主要技术指标如下：

（1）工作频率范围：UHF 920MHz～925MHz，HF：13.56 MHz +-7KHz。（2）调制方式：移幅键控的调制方式（ASK）。（3）通信协议：ISO18000-6C，ISO14443A（或ISO 15693）。（4）信道带宽及信道占用带宽（99%能量）：250kHz。（5）信道中心频率：fc（MHz）=920.125+M×0.25（M为整数，取值为0-19）。（7）工作模式：跳频扩频方式，每跳频信道最大驻留时间2秒。（7）发射功率：见表2。（8）邻道功率泄漏比：40dB（第一邻道），60dB（第二邻道）。（9）标签识别能力：具有单标签与多标签识别功能，正常环境下，识别率≥99.9%。（10）通信接口：蓝牙；USB；（11）工作方式：触发方式；命令方式。（12）电源适应性：充电变压器AC（100～240）V，50Hz。（表2）

3 结语

以列车为核心的高速铁路，需要线路、供电、运控、调度等各种高新技术的系统集成，是一个复杂巨系统，其发展也会带动信息通讯、电力电子、材料化工、机械制造、自动控制等多学科、多行业的发展，是世界各国科学技术和制造产业创新能力、综合国力以及国家现代化程度的集中体现和重要标志之一。其中，列车的运行安全智能化保障，列车的智能化管理与智能化维修，是高速铁路技术的核心。

参考文献：