戎 輝， 王文揚， 高夕冉

（1.中國汽車技術(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)平臺系統(tǒng)

戎 輝1，2， 王文揚1， 高夕冉1

（1.中國汽車技術(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)平臺系統(tǒng)的組成，闡述車載終端、后臺系統(tǒng)以及軟件應(yīng)用等各部分功能。

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

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)化進程的加快，很多國家進入了汽車化社會的時代，而汽車化社會帶來的諸如交通阻塞、交通事故、能源消費和環(huán)境污染等社會問題正在日趨惡化。在探索既維護汽車化社會，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)正是實現(xiàn)智能交通的一個重要技術(shù)手段?，F(xiàn)有的車載系統(tǒng)技術(shù)存在很多的改進空間，無法滿足日益增長的客觀需求。所以需要一個改進的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，來實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)平臺上對所有車輛的屬性信息和靜、動態(tài)信息進行提取和有效利用，以及根據(jù)不同的功能需求，對所有車輛的運行狀態(tài)進行有效監(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)平臺作為終端，依托無線通信技術(shù)，通過實現(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) （如遠程起動車輛、打開空調(diào)、調(diào)整座椅等）以及對車輛的有效監(jiān)控。

2 車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成

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

圖1 車聯(lián)網(wǎng)平臺系統(tǒng)組成

2.1 車載終端T-BOX

汽車里面有通信功能的盒子，主要實現(xiàn)車內(nèi)網(wǎng)和車際網(wǎng)的通信，也實現(xiàn)車載娛樂、安全防護、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、存儲器部分、編譯碼器部分、音頻部分、電源部分、WIFI／藍牙部分、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800 MHz；從處理器采用的是Freescale MPC5604B芯片，主頻高達48MHz。車輛起動時，兩路CAN將數(shù)據(jù)傳送給從處理器，從而存儲在FRAM中，主處理器上電工作時，從處理器將數(shù)據(jù)傳遞給主處理器，從而將數(shù)據(jù)存儲在隨機存儲器LPDDR3，程序存儲在EMMC中。

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

T-BOX內(nèi)置定位模塊，通過收取GPS／北斗衛(wèi)星信號，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、聯(lián)通等多家運營商的通信。

無線功能模塊可選擇性強，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)可選的模塊和價格，考慮是否采用GPS、WIFI、BT復(fù)用，但當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 后臺系統(tǒng)

上位機監(jiān)控中心主要包含遠程監(jiān)控終端以及監(jiān)控管理平臺。平臺是由下位機報送相關(guān)數(shù)據(jù)，通過上位機實現(xiàn)車輛行駛過程的監(jiān)控管理。其中下位機通過GPRS將相關(guān)數(shù)據(jù)報送至上位機，由上位機分析并結(jié)合GIS技術(shù)，實現(xiàn)對車輛行駛記錄的監(jiān)控、查詢統(tǒng)計、報表、數(shù)據(jù)分析等功能。

為應(yīng)對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)國紛紛加快部署，將發(fā)展新能源汽車作為國家戰(zhàn)略，加快推進技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，同時大力發(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)型升級的重要戰(zhàn)略機遇期。目前中國汽車產(chǎn)銷規(guī)模已居世界首位，預(yù)計在未來一段時期仍將持續(xù)增長，必須抓住機遇，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)，促進汽車產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，實現(xiàn)由汽車工業(yè)大國向汽車工業(yè)強國轉(zhuǎn)變。相對于傳統(tǒng)車輛，新能源車輛使用電力作為其能量供給源，下面針對新能源汽車的后臺系統(tǒng)做一下介紹。

使用新能源車輛信息實時采集和監(jiān)控系統(tǒng)，記錄新能源車輛行駛時的電池、電機的電壓、電流、溫度等相關(guān)狀態(tài)參數(shù)，以及整車控制器等設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，構(gòu)建上述相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫。通過對數(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)改進方案；另一方面，能夠及時發(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、可靠運行。

1）遠程監(jiān)控終端 遠程監(jiān)控終端采集車輛的位置、時間、狀態(tài)等信息，通過網(wǎng)絡(luò)傳送給平臺，平臺再解析收到的數(shù)據(jù)信息，在PC終端實時顯示車輛的狀態(tài)、位置等信息，若有故障會及時報警，這些數(shù)據(jù)也會存儲到數(shù)據(jù)庫中備份。

2）監(jiān)控管理平臺 解析來自終端的數(shù)據(jù)，并實時顯示，還可以實時追蹤車輛，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)控管理平臺可以兼容純電動汽車、混合動力汽車等多種新能源車型。以純電動汽車為例，本文介紹遠程終端監(jiān)控范圍。

圖3 監(jiān)控管理平臺功能模塊

監(jiān)控純電動汽車的數(shù)據(jù)范圍有溫度和重要參數(shù)，如電機溫度、電池包、車速、整車控制系統(tǒng)、電機驅(qū)動系統(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個選項，每個選項中有自己的參數(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／腳制動狀態(tài)和蓄電池狀態(tài)等。

電機驅(qū)動系統(tǒng)只有故障、狀態(tài)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)3個選項，故障中的主要參數(shù)有：電機控制器通信、控制器過熱、IGBT、超速、電機過熱／過流、電機過載等。

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個選項，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”功能通過內(nèi)部軟件分析，根據(jù)用戶設(shè)置的車牌號，區(qū)域起始終止時間呈現(xiàn)出一個折線圖，清晰地觀察出走勢。

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時數(shù)據(jù)，通過移動互聯(lián)網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳遞到云服務(wù)器平臺中進行運算與處理，最后在智能手機上顯示出來。手機APP分為如下3個版本：用戶、技術(shù)或售后人員和管理者。

2.3.1 用戶

用戶是自己單個車輛的層面，通過手機可以查看車輛的基本信息、遠程控制車輛、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）遠程控制 遠程開啟空調(diào)，遠程點亮前照燈（夜間找車），遠程控制喇叭 （日間找車），遠程控制車窗、車門，遠程起動，遠程鎖車等。

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，通過手機也可以顯示車輛的信息，比用戶顯示的信息更詳盡，同時還可以進行遠程故障診斷、找車、故障報警等，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)動機電控系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和油路工作情況等。

6）找車、故障報警 用戶車輛被盜，主動將情況上報給服務(wù)中心，通過定位、警報等一系列措施尋回車輛。用戶車輛有警情，同樣主動上報給服務(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)計類的數(shù)據(jù)，如實時在線車輛數(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，頁面顯示見圖4。

圖4 管理者移動設(shè)備功能界面

3 結(jié)束語

車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用計算機、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外部進行雙向信息傳遞，并開展道路救援、遠程診斷、導(dǎo)航指引、娛樂等服務(wù)?？上攵?，車聯(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，將進一步深入細化、優(yōu)化車聯(lián)網(wǎng)平臺系統(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現(xiàn)［D］.長安大學(xué)，2012.

［2］ 白文江.基于Android平臺的移動應(yīng)用開發(fā)研究［J］.太原大學(xué)學(xué)報，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，高級工程師，博士，研究方向為汽車電子、新能源、智能網(wǎng)聯(lián)；王文揚（1980-），男，河北秦皇島人，高級工程師，碩士，研究方向為汽車電子、新能源、智能網(wǎng)聯(lián)；高夕冉 （1992-），女，天津人，助理工程師，碩士，研究方向為汽車電子、新能源、智能網(wǎng)聯(lián)。