導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇車載網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：車載電子處理單元（EPU） CAN網(wǎng)絡(luò) EtherCAT網(wǎng)絡(luò) 擴(kuò)展功能模塊

中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（c）-0154-04

隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，各種車載電子產(chǎn)品越來(lái)越多地進(jìn)入到汽車?yán)?，從而提高了汽車的智能化程度和乘車的舒適性。然而由于沒(méi)有統(tǒng)一的平臺(tái)接口，使得這些車載電子產(chǎn)品沒(méi)有通用性和兼容性，也無(wú)法方便實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的維修升級(jí)。為此，我們首次提出了車載電子處理單元（EPU，Electronic Processing Unit）的概念，EPU實(shí)際就是一臺(tái)開放式可擴(kuò)展的車載電腦公共平臺(tái)，但它有別于普通的車載電腦，EPU只集成了基本硬件功能和系統(tǒng)操作平臺(tái)，其他電子產(chǎn)品（如倒車攝像頭等）作為擴(kuò)展功能模塊掛接在EPU擴(kuò)展的CAN網(wǎng)絡(luò)或EtherCAT網(wǎng)絡(luò)上，并通過(guò)開放式的通信協(xié)議，將這些擴(kuò)展功能模塊與EPU組成一個(gè)完整的車載電子處理單元系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互用、資源共享。車載電子處理單元公共平臺(tái)的開放性和可擴(kuò)展性體現(xiàn)在各擴(kuò)展功能模塊以及各種軟件的自由添加更換，它允許第三方，包括汽車擴(kuò)展功能模塊制造商在其上開發(fā)軟件或硬件產(chǎn)品，以提供更加豐富，更為強(qiáng)大，更加實(shí)時(shí)的功能和特性。

1 車載電子處理單元系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

車載電子處理單元系統(tǒng)主要是由車載電子處理單元（EPU）、CAN網(wǎng)絡(luò)和EtherCAT網(wǎng)絡(luò)組成，其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。其他可擴(kuò)展、可增減的擴(kuò)展功能模塊通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)或EtherCAT網(wǎng)絡(luò)與車載電子處理單元（EPU）連接，組成一個(gè)完整的車載電子處理單元系統(tǒng)。

1.1 車載電子處理單元（EPU）

車載電子處理單元（也稱為基本系統(tǒng)）是車載電子處理單元系統(tǒng)中的核心部件。車載電子處理單元（EPU）包括主控制板、電源、觸摸液晶顯示器和揚(yáng)聲器幾部分。主控制板以中央處理器（CPU）為核心，集成了基本的硬件功能模塊，包括DDR3存儲(chǔ)器、FLASH存儲(chǔ)器、固態(tài)硬盤、擴(kuò)展了USB接口、OTG接口、SD卡、標(biāo)準(zhǔn)RJ45接口，并內(nèi)置了WIFI模塊、藍(lán)牙模塊、麥克風(fēng)、AM/FM收音模塊、GPS模塊和蜂鳴器，同時(shí)還擴(kuò)展了OBD-II接口以及以太網(wǎng)接口和CAN總線接口。主控制板通過(guò)OBD-II接口與電子控制單元（ECU）連接，以獲取汽車運(yùn)行和故障數(shù)據(jù)。因此，車載電子處理單元（EPU）已在汽車上實(shí)現(xiàn)了基本的車載電腦功能，通過(guò)在其上安裝相應(yīng)的公共軟件系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)如：GPS導(dǎo)航、影音播放、AM/FM收音以及車載辦公等功能。

車載電子處理單元主控制板采用了CortexTM-A9架構(gòu)的飛思卡爾i.MX6Q四核處理器芯片作為主處理器。i.MX6Q是飛思卡爾新推出的一款汽車級(jí)的處理器芯片，專用于車載娛樂(lè)系統(tǒng)。它基于ARM CortexTM-A9架構(gòu)，40nm工藝制程，最高運(yùn)行頻率可達(dá)1.2GHz，具有ARMv7TM、Neon、VFPV3和Trustzone支持。處理器內(nèi)部為64/32位總線結(jié)構(gòu)，32/32KB一級(jí)緩存，1M二級(jí)緩存，可以實(shí)現(xiàn)12000DMIPS（每秒運(yùn)算12億條指令集）的高性能運(yùn)算能力，并自帶3D圖形加速引擎，88M的圖像多邊形生成率，像素填充率為1.066G 像素/秒，2D圖形加速，最大支持4096x4096 pixels分辨率。視頻編碼支持MPEG-4/H.263/H.264，達(dá)到1080p@30fps，解碼MPEG2/VC1/Xvid等視頻達(dá)到1080p@30fps，支持高清HDMI TV輸出。

1.2 車載電子處理單元系統(tǒng)的CAN網(wǎng)絡(luò)

對(duì)于數(shù)據(jù)通訊量較小、成本要求較低、實(shí)時(shí)性要求較高的擴(kuò)展功能模塊（如超聲波倒車?yán)走_(dá)、中控鎖模塊、胎壓監(jiān)測(cè)模塊、防盜防劫持報(bào)警模塊、遙控接收等功能模塊），車載電子處理單元（EPU）通過(guò)CAN總線接口c它們相連接，組成CAN網(wǎng)絡(luò)；CAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率在1Mbps以下。

⑴CAN網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

CAN（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，可以歸屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，通常稱為CAN bus，即CAN總線，是目前國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的開放式現(xiàn)場(chǎng)總線之一。與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，它在汽車領(lǐng)域上的應(yīng)用最為廣泛，世界上一些著名的汽車制造廠商，都采用了CAN總線來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。

CAN總線的特點(diǎn)：

多主機(jī)方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活；

網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)（信息）可分成不同的優(yōu)先級(jí)，可以滿足不同的實(shí)時(shí)要求；

采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機(jī)制，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)；

可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)；

直接通信距離長(zhǎng)；

抗干擾能力強(qiáng)；

采用總線結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，可掛接多個(gè)節(jié)點(diǎn)，接口簡(jiǎn)單；

采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)；

每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低；

通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導(dǎo)纖維，一般采用廉價(jià)的雙絞線即可，無(wú)特殊要求；

節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。

⑵車載電子處理單元的CAN總線接口

如圖2所示是車載電子處理單元（EPU）的CAN總線接口，該接口采用ISO1050芯片，它是一款隔離型的CAN總線驅(qū)動(dòng)器，可提高CAN網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力。

⑶擴(kuò)展功能模塊的CAN總線接口

如圖3所示是擴(kuò)展功能模塊的CAN總線接口，CAN總線接口電路是由CAN總線收發(fā)器MCP2515芯片和CAN總線驅(qū)動(dòng)器ISO1050芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖中功能電路是指實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體功能的電路，CPU控制功能電路的運(yùn)行，獲取功能電路的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與其他模塊的通訊。

1.3 車載電子處理單元系統(tǒng)的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)

對(duì)于數(shù)據(jù)通訊量較大、處理能力較強(qiáng)、實(shí)時(shí)性要求較高的擴(kuò)展功能模塊（如倒車攝像頭、行車攝像頭、車內(nèi)攝像頭、數(shù)字功放、數(shù)字電視、GSM模塊、3G模塊、4G模塊、CD/DVD播放器、汽車黑匣子等功能模塊），車載電子處理單元（EPU）系統(tǒng)通過(guò)EtherCAT實(shí)時(shí)以太網(wǎng)接口與它們相連接，組成EtherCAT網(wǎng)絡(luò)。EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到100Mbps，且實(shí)時(shí)性高。車載電子處理單元用作EtherCAT的主站，而各擴(kuò)展功能模塊作為從站掛接在EtherCAT網(wǎng)絡(luò)上。

⑴EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

EtherCAT是一種實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，它充分利用了以太網(wǎng)的全雙工特性。使用主從模式介質(zhì)訪問(wèn)（MAC），主站發(fā)送以太網(wǎng)幀給各從站，從站從數(shù)據(jù)幀中抽取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)插入數(shù)據(jù)幀中。主站使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)物理層器件，從站使用專用EtherCAT從站控制器ESC（EtherCAT Slave Controller）。

EtherCAT的主要特點(diǎn)：

通信方式靈活，可實(shí)現(xiàn)主/從、從/從通訊；

通信周期短，實(shí)時(shí)性高；

通訊實(shí)時(shí)性采用分布時(shí)鐘機(jī)制實(shí)現(xiàn)，同步時(shí)間快；

可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播等多種傳送方式接收數(shù)據(jù)；

直接通信距離長(zhǎng)；

通信速率為100Mb/s；

可掛接節(jié)點(diǎn)數(shù)量多；

兼容TCP/IP。

從以太網(wǎng)的角度來(lái)看，一個(gè)EtherCAT網(wǎng)段就是一個(gè)以太網(wǎng)設(shè)備，它接收和發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的ISO/IEC8802.3以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。但是，這種以太網(wǎng)設(shè)備并不局限于一個(gè)以太網(wǎng)控制器及相應(yīng)的微處理器，它可由多個(gè)EtherCAT從站組成，如圖4所示是一個(gè)非冗余的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)。這些從站可以直接處理接收的報(bào)文，并從報(bào)文中提取或插入相關(guān)的用戶數(shù)，然后將該報(bào)文傳輸?shù)较乱粋€(gè)EtherCAT從站。最后一個(gè)EtherCAT從站發(fā)回經(jīng)過(guò)完全處理的報(bào)文，并由第一個(gè)從站作為響應(yīng)報(bào)文將其發(fā)送給主站。

⑵車載電子處理單元（主站）的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)接口

EtherCAT主站使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)控制器，如圖5所示。通信控制器完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路的介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC，Media Access Control）功能，物理層芯片PHY是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)編碼、譯碼和收發(fā)，它們之間通過(guò)一個(gè)MII（Media Independent Ineterface）接互數(shù)據(jù)。MII是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)物理層接口，定義了與傳輸介質(zhì)無(wú)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)電氣和機(jī)械接口，使用這個(gè)接口將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層完全隔離開，提高通信的可靠性。因此，車載電子處理單元作為EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的主站，i.MX6Q CPU已集成了以太網(wǎng)通信控制器芯片和MII接口，可以與PHY直接連接。

⑶擴(kuò)展功能模塊（從站）的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)接口

擴(kuò)展功能模塊作為EtherCAT從站設(shè)備，需要實(shí)現(xiàn)EtherCAT通信和應(yīng)用控制兩部分電路，如圖6所示，其硬件結(jié)構(gòu)主要由物理層器件、從站控制器ESC 、CPU和相應(yīng)功能電路四部分組成。其中，從站物理層包括PHY芯片和光纖接口電路；從站通信控制器芯片ESC負(fù)責(zé)處理EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通訊，并使用雙端口實(shí)現(xiàn)與EtherCAT主站或其他從站的數(shù)據(jù)通信，從站CPU可直接從ESC讀取控制指令或讀寫數(shù)據(jù)，因此，EtherCAT網(wǎng)絡(luò)與從站CPU響應(yīng)時(shí)間無(wú)關(guān)，從站CPU性能選擇取決于功能模塊的控制任務(wù)需求，可以使用8位、16位的單片機(jī)及32位的高性能CPU，功能電路是指擴(kuò)展功能模塊的具體實(shí)現(xiàn)電路，它與從站CPU相連并直接由CPU負(fù)責(zé)控制操作。

2 車載電子處理單元系統(tǒng)通訊協(xié)議

由EtherCAT數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)可知，EtherCAT子報(bào)文數(shù)據(jù)域長(zhǎng)度為32～1486 字節(jié)，此長(zhǎng)度作為車載電子處理單元系統(tǒng)應(yīng)用層協(xié)議定義的范圍，如圖7所示是EtherCAT網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議的基本格式，格式先定義了11位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、并預(yù)留了1位保留位、4位數(shù)據(jù)類型，這三部分共計(jì)16位，占用2個(gè)字節(jié)，接著是8位功能碼，剩余為數(shù)據(jù)域，其最大可使用字節(jié)長(zhǎng)度為1486-3=1483字節(jié)。

在CAN 2.0B總線協(xié)議規(guī)范中， 定義了一種具有29位標(biāo)識(shí)符ID的擴(kuò)展幀格式。電子處理單元系統(tǒng)的CAN網(wǎng)絡(luò)使用這種擴(kuò)展格式數(shù)據(jù)幀，并對(duì)CAN報(bào)文的29位標(biāo)識(shí)符ID和8字節(jié)數(shù)據(jù)域做出了具體定義。其中，標(biāo)識(shí)符ID 定義為ID28為1位保留位，ID27-ID20為8位目的地址，ID19-ID12為8位源地址， ID11-ID8為4位數(shù)據(jù)類型，ID7-ID0為8位功能碼，數(shù)據(jù)域第一字節(jié)分為三部分：先定義2位的段標(biāo)識(shí)，接著是3位保留位，再是3位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，第2字節(jié)為8位分段編號(hào)/數(shù)據(jù)，根據(jù)段標(biāo)識(shí)的不同，該字節(jié)可作為段編號(hào)或數(shù)據(jù)使用，后48位（共6字節(jié)）為數(shù)據(jù)，這樣每幀最多可傳送7字節(jié)的數(shù)據(jù)。由于分段編號(hào)占用8位，最多可分256段，而分段數(shù)據(jù)每幀最多可傳送6字節(jié)，這樣CAN報(bào)文數(shù)據(jù)長(zhǎng)度最多為6*256=1536字節(jié)，大于EtherCAT網(wǎng)絡(luò)單幀傳送數(shù)據(jù)最大值1483字節(jié)，從而解決了EtherCAT網(wǎng)絡(luò)與CAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)互傳的問(wèn)題。

3 車載電子處理單元系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

車載電子處理單元系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為車載電子處理單元、EtherCAT網(wǎng)絡(luò)和CAN網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能模塊三種類型。其中，車載電子處理單元操作系統(tǒng)使用Linux3.0.35+QT4.8.5，并首先移植了IGH開源源碼ethercat-1.5.2主站協(xié)議棧，再按車載電子處理單元系統(tǒng)通訊協(xié)議要求設(shè)計(jì)通訊程序、系統(tǒng)界面和應(yīng)用程序。各擴(kuò)展功能模塊根據(jù)實(shí)際功能需求選取相應(yīng)性能CPU芯片，并按車載電子處理單元系統(tǒng)通訊協(xié)議要求設(shè)計(jì)通訊程序和相應(yīng)功能設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。

4 結(jié)語(yǔ)

該文提出了一種開放式可擴(kuò)展的車載電腦公共平臺(tái)系統(tǒng)：車載電子處理單元（EPU）系統(tǒng)，它規(guī)范了車載電子產(chǎn)品的連接接口和通訊協(xié)議，結(jié)束車載電子產(chǎn)品五花八門，雜亂無(wú)章的局面，并為汽車電子工業(yè)提供了全新的商機(jī)和更加廣闊的發(fā)展空間，對(duì)未來(lái)汽車的發(fā)展和汽車電子工業(yè)的發(fā)展具有積極的推動(dòng)作用，車載電子處理單元（EPU）系統(tǒng)項(xiàng)目在實(shí)際實(shí)施中取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 郇極，劉艷強(qiáng).工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線EtherCAT驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007，29（11）：79-82.

篇2

針對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)通信中存在車輛隱私性保護(hù)問(wèn)題，提出一個(gè)K匿名鏈隱私保護(hù)機(jī)制。在查詢節(jié)點(diǎn)處構(gòu)建k匿名空間，并將包含此k個(gè)車輛的最小邊界矩陣作為位置數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中構(gòu)造一條匿名鏈來(lái)混淆身份信息與位置信息的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而大大降低被攻擊成功的概率。通過(guò)對(duì)該機(jī)制安全性及仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，該機(jī)制能很好地保護(hù)車載網(wǎng)絡(luò)中車輛的位置隱私，提高了車載網(wǎng)絡(luò)通信的安全性及隱私性。

關(guān)鍵詞：位置隱私；匿名空間；K匿名鏈；Chord；車載網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TP393.08

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

車載網(wǎng)絡(luò)（Vehicular Network）指的是依賴于能夠靈活移動(dòng)的載具而存在的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)（Ad Hoc Network），它創(chuàng)造性地將自組織網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于車輛間通信，使司機(jī)能夠在超視距的范圍內(nèi)獲得其他車輛的狀況信息（如車速、方向、位置、剎車板壓力等）、實(shí)時(shí)路況[1]及本地化的服務(wù)信息[2]。車載網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)非常多，成員分布區(qū)域廣，流動(dòng)性大，車載網(wǎng)絡(luò)的信息發(fā)送本質(zhì)上是以廣播的形式發(fā)送，同時(shí)由于車輛網(wǎng)絡(luò)的相對(duì)局部性，車載網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的建立的關(guān)系往往持續(xù)時(shí)間非常短，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓浅？??；谝陨咸攸c(diǎn)，車載網(wǎng)絡(luò)非常容易受到安全攻擊，而且相對(duì)來(lái)說(shuō)，車載網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性攻擊是非常敏感的，車載網(wǎng)絡(luò)的安全性直接關(guān)系到車輛駕駛的交通安全性。所以在部署車載網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，車載網(wǎng)絡(luò)的安全性必須得到充分的保障。

隨著車載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的不斷發(fā)展，在道路交通變得更加便利的同時(shí)，車載網(wǎng)絡(luò)中車輛隱私性保護(hù)問(wèn)題越來(lái)越受到關(guān)注。如果允許第三人利用車載網(wǎng)絡(luò)收集車輛行駛信息，駕駛員的個(gè)人隱私必定會(huì)受到侵害。所以隱私性保護(hù)是車載網(wǎng)絡(luò)中非常重要的問(wèn)題。對(duì)于隱私性保護(hù)在車載網(wǎng)絡(luò)中的研究，目前已經(jīng)有很多研究方案：利用群簽名的方案[3]、基于ID的簽名的方案[4]、基于假名的簽名方案[5]、假數(shù)據(jù)方案[6]、基于空間變換的匿名方案[7]、基于匿名鏈的位置隱私保護(hù)方案[8]等。其中，假名簽名方案已經(jīng)得到一定范圍的認(rèn)可，但大多數(shù)假名簽名方案都采用預(yù)置一定數(shù)量的假名，每個(gè)假名僅使用一段時(shí)間就更換，使用完后需要向證書授權(quán)機(jī)構(gòu)（Certificate Authority， CA）請(qǐng)求一組新的假名，這在降低效率的同時(shí)大大增加了竊聽的概率；基于匿名鏈的位置隱私保護(hù)方案只是隱藏了身份信息和位置息的關(guān)聯(lián)關(guān)系，保留了精確的位置數(shù)據(jù)，這就大大增加了被惡意攻擊者攻擊成功的概率。

本文所討論的車載網(wǎng)絡(luò)指的是狹義上的車載網(wǎng)絡(luò)，即完全由交通車輛形成的車載網(wǎng)絡(luò)。主要針對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)中車輛間的網(wǎng)絡(luò)通信隱私性保護(hù)問(wèn)題，提出一種新的K匿名鏈隱私保護(hù)機(jī)制，以增強(qiáng)車載網(wǎng)絡(luò)通信的隱私性及安全性。

為了解決車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的隱私性保護(hù)問(wèn)題，徐建等[8]提出基于匿名鏈的位置隱私保護(hù)方法，但是這種方法只是隱藏了身份信息和位置信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系，保留了精確的位置數(shù)據(jù)，無(wú)法滿足高匿名性的要求。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本文提出一種K匿名鏈機(jī)制，主要由兩部分組成：移動(dòng)車輛和LBS服務(wù)器。移動(dòng)車輛可分為發(fā)送者節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和接收者節(jié)點(diǎn)。發(fā)送者節(jié)點(diǎn)先構(gòu)建K匿名空間，并將此匿名空間連同查詢信息一起發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)上形成一條通向接收者匿名鏈，由接收者向LBS服務(wù)器[11]發(fā)起查詢，經(jīng)LBS服務(wù)器處理得到的候選結(jié)果集直接發(fā)送給發(fā)送者，由移動(dòng)車輛對(duì)候選結(jié)果進(jìn)行求精。圖2表示K匿名鏈機(jī)制原理。

圖2中Chord環(huán)上的節(jié)點(diǎn)（AD1～AD6）稱為簇頭節(jié)點(diǎn)，其中AD2、AD6分別為AD1的后繼和前驅(qū)節(jié)點(diǎn)，S代表發(fā)送者節(jié)點(diǎn)，R代表接收者節(jié)點(diǎn)，整個(gè)Chord環(huán)就是由簇頭節(jié)點(diǎn)及其前驅(qū)或后繼節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。在上文中已經(jīng)提及到，Chord環(huán)上的節(jié)點(diǎn)并不代表單一用戶，而是表示了一簇車輛，例如以AD2為簇頭節(jié)點(diǎn)的簇包含Node3、Node4、Node5三個(gè)簇成員。

以圖2為例，當(dāng)發(fā)送者節(jié)點(diǎn)S提出查詢請(qǐng)求并要求k為4時(shí)，首先會(huì)通知本簇的簇頭節(jié)點(diǎn)AD1，之后AD1通知簇中成員Node1、Node2和S共同構(gòu)建k=4的匿名集合，形成匿名空間；接下來(lái)AD1會(huì)在其后繼簇中隨機(jī)選擇n個(gè)簇，并向該n個(gè)簇的簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送選擇節(jié)點(diǎn)信息。如圖2中以AD2、AD3為簇頭節(jié)點(diǎn)的簇為被選擇的后繼簇。簇頭節(jié)點(diǎn)AD2、AD3依據(jù)節(jié)點(diǎn)間的連通性分別從本簇中選擇若干個(gè)簇成員作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，如圖2，發(fā)送者節(jié)點(diǎn)S會(huì)根據(jù)AD2返回的簇成員節(jié)點(diǎn)的信息計(jì)算其與簇成員節(jié)點(diǎn)間的連通性，從而可以選擇Node3作為S的下一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。同樣，Node3會(huì)選擇Node4作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，Node4選擇Node6作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。之后通過(guò)簇頭節(jié)點(diǎn)將這些轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的信息發(fā)送給AD1，AD1再將這些節(jié)點(diǎn)信息發(fā)送給S。S通過(guò)得到的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的地址信息以及公鑰對(duì)其進(jìn)行反向加密，由S確定構(gòu)建匿名鏈的順序，并且這個(gè)順序只有S知道，之后S根據(jù)這個(gè)順序?qū)D(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)建匿名鏈。匿名鏈構(gòu)建完成后，AD1將K匿名空間及查詢請(qǐng)求一并發(fā)送到匿名鏈上進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，最后由接收者R向LBS服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求。經(jīng)處理過(guò)的查詢請(qǐng)求由LBS服務(wù)器直接發(fā)送給AD1，然后由AD1發(fā)送給S，由S自己對(duì)查詢結(jié)果進(jìn)行求精。至此，整個(gè)K匿名鏈機(jī)制查詢過(guò)程完成。

值得說(shuō)明的，是簇中成員節(jié)點(diǎn)的身份信息由簇頭節(jié)點(diǎn)來(lái)維護(hù)，并復(fù)制到所有的簇成員節(jié)點(diǎn)中，簇與簇之間通過(guò)簇頭獲知所有各個(gè)簇中成員節(jié)點(diǎn)的身份信息。為了加強(qiáng)系統(tǒng)的容錯(cuò)性，簇頭節(jié)點(diǎn)由簇成員節(jié)點(diǎn)周期性地輪流承擔(dān)負(fù)載，當(dāng)簇頭節(jié)點(diǎn)的負(fù)載達(dá)到一定的閾值就會(huì)引發(fā)簇頭節(jié)點(diǎn)的選舉，閾值由簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送或接收到的信息數(shù)量來(lái)測(cè)量。同樣，操作的通信開銷也是通過(guò)傳播的信息量來(lái)測(cè)量[12]，其數(shù)量級(jí)為O（log N），其中N為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的總數(shù)目。

3安全性分析

本文提出的K匿名鏈機(jī)制中的K匿名空間隱藏了發(fā)送者的真實(shí)位置，而匿名鏈則隱藏了車輛身份信息與位置信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系。因此，攻擊者的目標(biāo)是獲取發(fā)送者的真實(shí)的位置信息及其匿名鏈隱藏的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

假設(shè)攻擊者是一個(gè)全局攻擊者，即攻擊者可以獲取LBS服務(wù)器數(shù)據(jù)，并且在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)內(nèi)有同伙惡意節(jié)點(diǎn)。在一個(gè)包含n個(gè)車輛及c個(gè)惡意節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中，為了簡(jiǎn)化討論本文只考慮一種靜態(tài)模型，即不考慮車輛的加入或者離開。在構(gòu)造匿名鏈過(guò)程中，一些惡意節(jié)點(diǎn)可能被選為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，這些惡意節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)匿名鏈中轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的順序以及匿名鏈所允許的最大長(zhǎng)度K值推測(cè)出攻擊者想要的信息。下面分別從發(fā)送者節(jié)點(diǎn)和接收者節(jié)點(diǎn)角度來(lái)分析K匿名鏈的安全性。

由以上分析可知，匿名鏈最大長(zhǎng)度K取值越大，相應(yīng)的j與x的取值范圍將增大，從而能夠分別提高發(fā)送者節(jié)點(diǎn)及接收者節(jié)點(diǎn)的匿名程度，增加了惡意節(jié)點(diǎn)的攻擊難度。從以上公式可看出，發(fā)送者節(jié)點(diǎn)的匿名程度明顯高于接收者節(jié)點(diǎn)的匿名程度。這主要是由于發(fā)送者節(jié)點(diǎn)在發(fā)送查詢請(qǐng)求前形成了K匿名空間，隱藏了發(fā)送者節(jié)點(diǎn)的真實(shí)位置。同樣，惡意節(jié)點(diǎn)的數(shù)量會(huì)導(dǎo)致匿名程度的變化。當(dāng)匿名鏈最大長(zhǎng)度一定時(shí)，惡意節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加會(huì)導(dǎo)致發(fā)送者節(jié)點(diǎn)和接收者節(jié)點(diǎn)的匿名程度下降；反之，它們的匿名程度會(huì)提高。

4仿真實(shí)驗(yàn)與分析

5結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)當(dāng)前匿名鏈對(duì)移動(dòng)車輛隱私性保護(hù)不足，提出了一種K匿名鏈機(jī)制。對(duì)發(fā)送連續(xù)位置查詢請(qǐng)求的車輛進(jìn)行了K匿名保護(hù)，并通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)傳遞包含查詢節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的K匿名空間及其查詢請(qǐng)求構(gòu)建匿名鏈。在保證查詢節(jié)點(diǎn)K匿名的條件下，隱藏了其身份信息與位置信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而提高了車載網(wǎng)絡(luò)中車輛的匿名強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，在同等條件下，K匿名鏈機(jī)制的匿名效果要明顯好于匿名鏈的匿名效果，進(jìn)一步完善了車載網(wǎng)絡(luò)的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]常促宇，向勇，史美林.車載自組網(wǎng)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].通信學(xué)報(bào)，2007，28（11）：116-126.

篇3

關(guān)鍵詞：車載、移動(dòng)應(yīng)急指揮、功能要求、系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

Abstract: in this paper, the car mobile emergency command platform application analysis, functional requirements, system design and product selection points are discussed.

Keywords: car, mobile emergency command, function requirements, system design key points

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1、 需求及現(xiàn)狀分析 近年來(lái)政府各部門，軍隊(duì)，武警，公安，石油石化、煤炭等行業(yè)都高度重視應(yīng)急指揮能力的建設(shè)，車載移動(dòng)應(yīng)急指揮平臺(tái)作為固定指揮所功能的延伸與完善具有機(jī)動(dòng)性高、生存能力強(qiáng)、部署方便迅速、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，在各類突發(fā)事件的應(yīng)急指揮中扮演著越來(lái)越重要的角色。一個(gè)現(xiàn)代化的車載移動(dòng)應(yīng)急指揮平臺(tái)不僅是一個(gè)指揮調(diào)度中心，而且是一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心、通訊中心、監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)中心、信息制作中心。車載移動(dòng)應(yīng)急指揮平臺(tái)可以說(shuō)是系統(tǒng)內(nèi)各類信息的綜合應(yīng)用點(diǎn)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)的集成應(yīng)用、各部門數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用、實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及圖像的顯示、指揮決策系統(tǒng)的結(jié)果輸出及（包括使用通訊工具調(diào)度指令）等。

由于車載移動(dòng)應(yīng)急指揮平臺(tái)系統(tǒng)組成復(fù)雜、設(shè)備種類繁多、通訊手段多樣（幾乎涉及到通訊的全領(lǐng)域）、電磁環(huán)境復(fù)雜、設(shè)備密度大、系統(tǒng)間抗干擾要求高。目前不少此類系統(tǒng)平臺(tái)存在以下問(wèn)題：1、整體規(guī)劃設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成布局不合理，使用操作不便；2、在整車選型時(shí)沒(méi)有考慮車輛動(dòng)力與配載配重問(wèn)題，造成整車超重或者車后部過(guò)重，影響車輛駕駛的操控性和機(jī)動(dòng)性和平穩(wěn)性3、設(shè)備性能搭配不合理，綜合布線不規(guī)范，造成整個(gè)系統(tǒng)效率低下4、沒(méi)考慮到在設(shè)備密度大、電子環(huán)境復(fù)雜的情況下各子系統(tǒng)間相互干擾的問(wèn)題造成各子系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，抗干擾性能低下

2、系統(tǒng)要求 車載移動(dòng)應(yīng)急指揮平臺(tái)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)一旦發(fā)生緊急事件，可迅速部署到突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)的二級(jí)安全區(qū)域，短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星、移動(dòng)3G等的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入，在指揮車內(nèi)就可以對(duì)突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行視頻和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)狀況，可現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)語(yǔ)音直接指揮，并可以把現(xiàn)場(chǎng)的圖像及數(shù)據(jù)同步回傳到后方總部，與總部進(jìn)行電話、傳真及視頻會(huì)議等形式的溝通。具體歸納為以下功能：

a、通過(guò)車載或便攜無(wú)線自組網(wǎng)系統(tǒng)或衛(wèi)星系統(tǒng)、移動(dòng)3G系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)連接，以及與現(xiàn)場(chǎng)各類技術(shù)人員的無(wú)線通話；提供與突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)和電話接入功能

b、提供突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控；

c、提供突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)；

d、通過(guò)衛(wèi)星等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)車載移動(dòng)應(yīng)急指揮平臺(tái)與后方總部的電話、傳真、視頻對(duì)話功能；

e、現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)應(yīng)急預(yù)案；

f、能夠獨(dú)立提供動(dòng)力和電源，具備一定的野外生存能力

3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及產(chǎn)品選型原則 車載移動(dòng)應(yīng)急指揮平臺(tái)一般由衛(wèi)星通信、短波通信、超短波通信、微波通信、現(xiàn)場(chǎng)音視頻圖像采集、綜合指揮調(diào)度、無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)、集中控制、裝載車輛以及安全保障等子系統(tǒng)組成。

在整個(gè)車載移動(dòng)應(yīng)急指揮平臺(tái)的設(shè)計(jì)一般都是根據(jù)國(guó)家和相關(guān)行業(yè)的技術(shù)規(guī)范以及用戶的具體需求進(jìn)行整體設(shè)計(jì)和載車改造的，系統(tǒng)的實(shí)際使用效果很大程度上取決于最初的規(guī)劃設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的選擇。由于應(yīng)急指揮有其特殊性，在設(shè)計(jì)及產(chǎn)品選型中要注意以下要點(diǎn)

a、整個(gè)系統(tǒng)要能夠統(tǒng)一組網(wǎng)，兼容互聯(lián)。在設(shè)計(jì)選型是要考慮到各個(gè)子系統(tǒng)相互之間，各子系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間能夠?qū)崿F(xiàn)同一組網(wǎng)，兼容互聯(lián)的能力。實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)之間，子系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)之間功能相互兼容不沖突，充分發(fā)揮整個(gè)系統(tǒng)的效能。

b、要有極高的可靠性。要考慮到車載使用環(huán)境（震動(dòng)、溫度、濕度、空間、重量）對(duì)產(chǎn) 品選型的限制，在整體設(shè)計(jì)時(shí)考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性、產(chǎn)品電源適應(yīng)性、減震、散熱、輕量化、隔音隔熱、防濕熱、防霉菌、防煙霧。選擇經(jīng)過(guò)大量實(shí)際應(yīng)用檢驗(yàn)過(guò)的，性能不斷改進(jìn)后的，適應(yīng)車載及野外使用且低能耗的產(chǎn)品。

c、要有極高的安全性。設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮車體物理安全（防雷、漏電和過(guò)壓保護(hù)、抗砸，防水等）、網(wǎng)絡(luò)通信安全、信息安全、設(shè)備及人身安全。

d、要有極高的電磁兼容性車載移動(dòng)應(yīng)急指揮平臺(tái)具有設(shè)備繁雜、連接復(fù)雜、工作頻率覆蓋寬、型號(hào)形式多、結(jié)構(gòu)空間小的特點(diǎn)。要做到：

1）對(duì)電臺(tái)等通信設(shè)備要采用屏蔽性能優(yōu)良的接插件和屏蔽電纜；

2）電源線和信號(hào)線分開布線，信號(hào)線按高低頻分離的方法實(shí)現(xiàn)三線分離；

3）高頻電纜走線盡量短而且相互不交叉，各類電臺(tái)的高頻饋線相隔不小于50-70mm；

4）車載發(fā)電機(jī)供電電纜與其他電纜之間間隔不小于300mm，且線徑截面積要大；

5）利用電磁干擾的距離衰減特性，根據(jù)設(shè)備不同工作頻率，按照模擬、數(shù)字、射頻不同區(qū)域安裝的方式，合理布局設(shè)備與器件的安裝；

e、要有極好的可維修性 設(shè)備和系統(tǒng)部署要便于維修維護(hù)，部件要具備標(biāo)準(zhǔn)化可互換性，主要設(shè)備和系統(tǒng)要具有自檢和預(yù)警功能。

f、要具備良好的保障性設(shè)計(jì) 可迅速的開設(shè)、開通、撤收及轉(zhuǎn)移。

g、要有充分的車輛平衡性設(shè)計(jì) 為了保證行車安全，必須嚴(yán)格控制載車平臺(tái)的最大總質(zhì)量、質(zhì)心高度及前后橋、左右輪的負(fù)載均衡。

篇4

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)汽車；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；以太網(wǎng)

中圖分類號(hào)：U285，TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-2550（2017）03-0034-05

Research of the network architecture of the intelligent and connected vehicle

GUO Li-li， JIAN Shao-peng， CHEN Xin， CHEN Xiao-hua

（ BAIC Group New Technology Institute， Beijing101300， China ）

Abstract： The traditional auto network types and network architecture characteristics are analyzed in the paper. The characteristics of intelligent and connected of the vehicle and the challenge to traditional auto network architecture are combined with. The Ethernet network architecture， and how to use the Ethernet network architecture in the intelligent and connected vehicle， and the classification of auto Ethernet application protocol are introduced. The problem of amounts of data transmission in intelligent and connected vehicles is solved.

Key Words： the intelligent and connected vehicle； network architecture； Ethernet

汽電子部件的增多、汽車智能網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展、用戶對(duì)汽車娛樂(lè)系統(tǒng)功能需求的提高，使得汽車上有大量的數(shù)據(jù)需要傳輸，采用傳統(tǒng)的汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案已不能滿足需求。

1 汽車網(wǎng)絡(luò)介紹

汽車網(wǎng)絡(luò)，是指將汽車上的所有電子傳感器、電子執(zhí)行器、電子控制單元（ECU）連接在一起的通信形式。汽車功能簡(jiǎn)單、每輛汽車上ECU數(shù)量少的情況下，可通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊。隨著汽車功能的增多，汽車上傳感器、執(zhí)行器、ECU數(shù)量增多，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信已不滿足需求。1991年，第一輛取代點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，通過(guò)CAN總線傳輸?shù)能囕d網(wǎng)絡(luò)在奔馳S級(jí)汽車上誕生。經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，幾乎每輛汽車上都裝配有車載總線網(wǎng)絡(luò)，車載總線網(wǎng)絡(luò)以CAN、LIN總線網(wǎng)絡(luò)為主，部分高端汽車搭載MOST、FlexRay總線等。

2 傳統(tǒng)汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2.1 傳統(tǒng)汽車網(wǎng)絡(luò)總線類型

車載總線按照傳輸類型不同分為CAN、LIN、MOST、FlexRay。

CAN（Controller Area Network），汽車最常用的車載總線類型，具有低成本、可靠的錯(cuò)誤檢測(cè)和處理機(jī)制、基于仲裁式發(fā)送方式、最大傳輸8Byte數(shù)據(jù)等特點(diǎn)，可應(yīng)用于車身電子部件控制、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、底盤電子控制等。

CAN FD（CAN with Flexible Data rate）是CAN的升級(jí)，CAN FD總線彌補(bǔ)了CAN總線帶寬的制約缺陷。CAN FD數(shù)據(jù)場(chǎng)部分最大傳輸速率5Mbps，最大數(shù)據(jù)長(zhǎng)度64Byte。

LIN（Local Interconnect Network）總線，是一種低成本、低速率的主從式串行通信總線。在不需要CAN總線帶寬和多功能的場(chǎng)合，如電動(dòng)門窗、座椅調(diào)節(jié)、電動(dòng)天窗、電動(dòng)雨刮、部分傳感器信號(hào)采集等，使用更低成本的LIN總線是對(duì)CAN總線通信的一種補(bǔ)充。

FlexRay起源于“X-By-Wire”的一種基于“時(shí)間觸發(fā)”協(xié)議的高性能、高可靠性實(shí)時(shí)總線。FlexRay報(bào)文最大可傳254Byte數(shù)據(jù)，可以在精確的時(shí)間內(nèi)（可達(dá)1us）發(fā)送至目標(biāo)地址。FlexRay總線傳輸速率可達(dá)10M，主要應(yīng)用于對(duì)安全實(shí)時(shí)性要求較高的線控轉(zhuǎn)向、線控剎車等系統(tǒng)。

Most （Media Oriented System Transport）是面向媒體系統(tǒng)的傳輸總線，采用光纖作為傳輸介質(zhì)，最大傳輸速率150Mbps，傳輸可靠性低，主要應(yīng)用于娛樂(lè)系統(tǒng)（CD/DVD、導(dǎo)航等）。

2.2 傳統(tǒng)汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)類型

傳統(tǒng)汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以CAN總線為主， LIN總線為輔，如圖1，典型雙CAN網(wǎng)段汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，分車身CAN（B-CAN）和動(dòng)力底盤CAN（P-CAN），B-CAN和P-CAN通過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，B-CAN選用LIN網(wǎng)絡(luò)作為輔助網(wǎng)絡(luò)。

部分汽車動(dòng)力底盤系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)選用FlexRay總線，娛樂(lè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)選用MOST總線。如圖2，車輛主網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為車身CAN（B-CAN）、動(dòng)力底盤CAN（P-CAN）和一路MOST總線，P-CAN、B-CAN和MOST網(wǎng)段通過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。MOST總線實(shí)現(xiàn)娛樂(lè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸，F(xiàn)lexRay總線作為動(dòng)力底盤CAN的補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)線控轉(zhuǎn)向控制功能。

3 智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車的特點(diǎn)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的特點(diǎn)是智能化和網(wǎng)聯(lián)化。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的目地是增強(qiáng)乘員的舒適性、優(yōu)化乘員的安全性、提供最現(xiàn)代的信息娛樂(lè)服務(wù)及更便利的汽車服務(wù)。

智能化，分為：對(duì)外界環(huán)境感知的智能化（含行人監(jiān)測(cè)、路標(biāo)監(jiān)測(cè)、前方車輛碰撞預(yù)警等）、對(duì)駕駛員狀態(tài)感知智能化（駕駛疲勞監(jiān)測(cè)等）、車輛控制的智能化（自適應(yīng)巡航、自動(dòng)泊車）、娛樂(lè)信息系統(tǒng)的智能化、汽車軟件升級(jí)智能化等。感知智能化意味著車輛上配備更多智能化的探測(cè)設(shè)備，如：高清攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)。車輛控制智能化意味著車輛有大量的控制相關(guān)的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)需要交互。娛樂(lè)信息系統(tǒng)智能化意味著車輛上有更多高清音視頻數(shù)據(jù)。

網(wǎng)聯(lián)化即車聯(lián)網(wǎng)：可通過(guò)網(wǎng)聯(lián)化實(shí)現(xiàn)智能交通、大數(shù)據(jù)、云等。網(wǎng)聯(lián)化意味著將汽車眾多的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)、車輛故障數(shù)據(jù)、車輛采集的外界環(huán)境感知數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸給外界媒體或云端。3GPP會(huì)議上定義的5G三大場(chǎng)景：eMBB（3D/超高清視頻等大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)），mMTC（大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)） 和 URLLC（無(wú)人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等需要低時(shí)延高可靠連接的業(yè)務(wù)）。以及工信部[2016]450號(hào)文件《關(guān)于同意車載信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟開展智能交通無(wú)線電技術(shù)頻率研究批復(fù)》，中國(guó)將5905-5925MHz作為L(zhǎng)TE-V2X的研究實(shí)驗(yàn)工作頻段。意味著汽車的網(wǎng)聯(lián)之路是必然趨勢(shì)。

3.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車對(duì)傳統(tǒng)汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的挑戰(zhàn)

汽車的智能網(wǎng)聯(lián)化意味著車輛上有高于傳統(tǒng)汽車百倍、千倍、萬(wàn)倍的數(shù)據(jù)需要傳輸，需要更高帶寬的車載網(wǎng)絡(luò)來(lái)適應(yīng)大數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)的CAN總線常用傳輸速率500kbps，最大傳輸速率1Mbps；新型CANFD總線最大傳輸速率5Mbps； FlexRay總線，傳輸速率可達(dá)10Mbps，但價(jià)格昂貴，除了奧迪、寶馬，多數(shù)汽車廠商未使用；MOST總線采用價(jià)格昂貴的光纖，僅寶馬等少數(shù)車廠應(yīng)用。急需一種廉價(jià)、可靠、高帶寬的車載網(wǎng)絡(luò)，解決大數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。

3.3 應(yīng)用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的新型總線以太網(wǎng)

引進(jìn)并改進(jìn)成熟民用以太網(wǎng)，承擔(dān)汽車大數(shù)據(jù)傳輸，成為必然趨勢(shì)。如圖4，未來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將以以太網(wǎng)作為主網(wǎng)絡(luò)，娛樂(lè)系統(tǒng)和輔助駕駛系統(tǒng)選用以太網(wǎng)充當(dāng)子網(wǎng)絡(luò)，兼容傳統(tǒng)動(dòng)力底盤系統(tǒng)CAN（P-CAN）及車身舒適系統(tǒng)CAN（B-CAN）子網(wǎng)絡(luò)。輔助駕駛系統(tǒng)選用以太網(wǎng)傳輸高清攝像頭、高精度雷達(dá)的大數(shù)據(jù)，娛樂(lè)系統(tǒng)選用以太網(wǎng)傳輸音視頻影音數(shù)據(jù)。車輛的相關(guān)數(shù)據(jù)（車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)、道路環(huán)境高清視頻數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)）可通過(guò)Telematics模塊或V2X（Car2X）方式等傳輸?shù)酵饨缭贫?、基站、?shù)據(jù)控制中心等。車輛的娛樂(lè)系統(tǒng)控制器可通過(guò)Wi-Fi、藍(lán)牙等方式下載音視頻，使乘客在汽車上就可以享受家庭影院的效果[1] 。

3.4 基于以太網(wǎng)的汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)用發(fā)展過(guò)程

以太網(wǎng)在汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上的引進(jìn)是一個(gè)由點(diǎn)到面發(fā)展的過(guò)程，可分兩代進(jìn)行發(fā)展。

第一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖5所示，在輔助駕駛系統(tǒng)和娛樂(lè)系統(tǒng)中引進(jìn)汽車以太網(wǎng)，應(yīng)用以太網(wǎng)傳輸高清攝像頭、雷達(dá)、音視頻數(shù)據(jù)，動(dòng)力底盤系統(tǒng)和車身系統(tǒng)使用傳統(tǒng)CAN、CAN-FD進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。使用中央網(wǎng)關(guān)進(jìn)行輔助駕駛、娛樂(lè)系統(tǒng)、動(dòng)力底盤系統(tǒng)、車身系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交互，中央網(wǎng)關(guān)兼有CAN、CAN-FD、Ethernet數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能。Telematics模塊布置在娛樂(lè)系統(tǒng)域，具有4G、5G網(wǎng)絡(luò)收發(fā)功能，可通過(guò)Telematics模塊下載或上傳車載數(shù)據(jù)。用于實(shí)現(xiàn)智能交通功能的V2X模塊布置在PTCAN，V2X模塊可通過(guò)LTE-V2X網(wǎng)絡(luò)接收基站或其它車輛發(fā)生的DSRC或ITS數(shù)據(jù)。

第二代智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖6所示，在第一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上引入動(dòng)力底盤域網(wǎng)關(guān)、車身域網(wǎng)關(guān)。動(dòng)力底盤系統(tǒng)和車身系統(tǒng)通過(guò)動(dòng)力底盤域網(wǎng)關(guān)、車身域網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)和其它網(wǎng)段、域之間的數(shù)據(jù)交互，域網(wǎng)關(guān)兼有CAN、CAN-FD、Ethernet數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能。中央網(wǎng)關(guān)僅需支持Ethernet數(shù)據(jù)交互功能即可。

3.5 汽車以太網(wǎng)傳輸協(xié)議

智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)以太網(wǎng)的應(yīng)用主要在三方面：主網(wǎng)絡(luò)、輔助駕駛、娛樂(lè)系統(tǒng)。其中輔助駕駛和娛樂(lè)系統(tǒng)主要傳輸AV數(shù)據(jù)（Audio Video數(shù)據(jù)），主網(wǎng)絡(luò)主要傳輸各域、各網(wǎng)段間交互的汽車數(shù)據(jù)。按照OSI參考模型，結(jié)合汽車應(yīng)用特性，智能網(wǎng)聯(lián)汽車以太網(wǎng)應(yīng)用到的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)如下，如圖7所示：

輔助駕駛、娛樂(lè)系統(tǒng)傳輸AV數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)間需要同步，選用汽車AVB（Audio Video Broadcasting）協(xié)議模型，兩層以太網(wǎng)協(xié)議模型（主要包括Layer1、Layer2）。其中Layer1物理層選用百兆快速以太網(wǎng)，應(yīng)用BroadRCReach技術(shù)采用一對(duì)5類非屏蔽雙絞線。layer2數(shù)據(jù)鏈路層選用AVB特有的IEEE1722、IEEE802.1Qav、IEEE802.1Qat、IEEE802.1AS協(xié)議。802.1Qat流預(yù)留協(xié)議，解決網(wǎng)絡(luò)中A/V實(shí)時(shí)流量與普通異步TCP流量之間的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。IEEE802.1Qav隊(duì)列及轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，確保傳統(tǒng)的異步以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流量不會(huì)干擾到實(shí)時(shí)音視頻流。IEEE1722，音視頻傳輸協(xié)議，定義了局域網(wǎng)內(nèi)提供實(shí)時(shí)音視頻流服務(wù)所需的二層包格式，A/V流的建立、控制及關(guān)閉協(xié)議等。對(duì)應(yīng)于OSI參考模型的3-7層，用于放置A/V音視頻流數(shù)據(jù)，即IEEE1722數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)內(nèi)容。IEEE802.1AS，高精度的時(shí)鐘同步協(xié)議，實(shí)現(xiàn)A/V音視頻流間的時(shí)鐘同步[2，3，4]。

主網(wǎng)絡(luò)，傳輸各域、各網(wǎng)段間交互的車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)。選用七層以太網(wǎng)模型，其中Layer1物理層選用百兆快速以太網(wǎng)，應(yīng)用BroadRCReach技g采用一對(duì)5類非屏蔽雙絞線。layer2數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用通用IEEE802.3協(xié)議。Layer3-7不僅應(yīng)用TCP/IP協(xié)議簇中的IPv4、UDP、TCP、ARP、ICPM，還增加了汽車特有的DoIP、SOME/IP、DHCP、UDS、XCP協(xié)議。其中DoIP實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議的診斷通訊，SOME/IP實(shí)現(xiàn)基于以太網(wǎng)協(xié)議的動(dòng)態(tài)處理及軟件架構(gòu)，DHCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)主機(jī)IP分配，UDS實(shí)現(xiàn)汽車診斷功能，XCP完成基于以太網(wǎng)的標(biāo)定功能。

3.6 新型汽網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)所面臨的挑戰(zhàn)

新型汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在滿足大數(shù)據(jù)傳輸需要的同時(shí)，使越來(lái)越多的汽車電子部件暴露在外。更廣闊的外延帶來(lái)更好的應(yīng)用和體驗(yàn)，也帶來(lái)了更多的攻擊入口。如何進(jìn)行系統(tǒng)綜合防護(hù)及防護(hù)功能的劃分，成為汽車網(wǎng)絡(luò)未來(lái)需要解決的問(wèn)題。建立建全智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息安全管理需求，制定智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和信息安全測(cè)試規(guī)范，建立智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息安全應(yīng)急響應(yīng)體系，成為未來(lái)智能網(wǎng)絡(luò)汽車需要長(zhǎng)遠(yuǎn)解決的問(wèn)題，需要政府、企業(yè)都要積極應(yīng)對(duì)的一場(chǎng)曠日持久戰(zhàn)。

未來(lái)更高清視頻數(shù)據(jù)的傳輸，需要采用千兆及千兆以上以太網(wǎng)傳輸，千兆以太網(wǎng)對(duì)汽車電磁兼容性問(wèn)題是未來(lái)汽車技術(shù)需要解決的。

4 結(jié)語(yǔ)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)未來(lái)會(huì)迎來(lái)眾多挑戰(zhàn)，但任何問(wèn)題和困難都阻擋不了汽車科技的進(jìn)步與技術(shù)的發(fā)展。相反，挑戰(zhàn)會(huì)促進(jìn)汽車技術(shù)的進(jìn)步、汽車安全法規(guī)的完善，給用戶一個(gè)更舒適、更先進(jìn)的駕車體驗(yàn)和乘車感知。

參考文獻(xiàn)：

[1]Assuring Performance， Quality， Reliability and Security of Automotive Ethernet ， Matthias Montag， SPIRENT Communications.

[2]IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks-Time-Sensitive Application in Bridged Local Area Networks. IEEE802.1AS.2011.

篇5

【關(guān)鍵詞】移動(dòng)式 圖像 傳輸 防汛搶險(xiǎn) 應(yīng)用

1 前言

通信技術(shù)的飛速發(fā)展，為社會(huì)各個(gè)行業(yè)提供了前所未有的通信保障方案，解決了先前難以處理的問(wèn)題。例如個(gè)人移動(dòng)通信業(yè)務(wù)，從單方接收數(shù)據(jù)的傳呼發(fā)展到了如今的雙方、甚至多方的視頻語(yǔ)音通話，短短十余年的發(fā)展，已經(jīng)深刻改變了人們的生活和行為方式。另一方面，社會(huì)各領(lǐng)域也對(duì)通信技術(shù)提出了更高的要求。在治河實(shí)踐中，通信保障日益重要，信息化程度的高低已經(jīng)成為衡量黃河治理開發(fā)和管理現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。當(dāng)下我們不僅要求日常工作的語(yǔ)音、辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，而且要求在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程會(huì)商等業(yè)務(wù)功能。事業(yè)的需求和技術(shù)的進(jìn)步互相促進(jìn)，將黃河治理與開發(fā)事業(yè)推向了一個(gè)新的高度。

山東黃河通信網(wǎng)經(jīng)過(guò)幾十年的建設(shè)，有了長(zhǎng)足的發(fā)展，基本建成了寬帶網(wǎng)絡(luò)干支線、語(yǔ)音平臺(tái)、視訊平臺(tái)等功能較完備的寬帶通信網(wǎng)絡(luò)，為目前黃河防汛指揮、調(diào)度及日常工作提供了重要的信息通信保障，基本滿足了山東治黃事業(yè)對(duì)信息傳輸“通達(dá)性、正確性、安全性、實(shí)時(shí)性”的要求。

2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

該系統(tǒng)通過(guò)寬帶多媒體接入設(shè)備，解決車載設(shè)備到中心站及黃河專用通信網(wǎng)內(nèi)音視頻信號(hào)的傳輸。在濼口機(jī)務(wù)站機(jī)房放置一端設(shè)備，連接到機(jī)房?jī)?nèi)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。將用戶端設(shè)備安裝在車內(nèi)，并安裝好吸頂天線。車內(nèi)電源通過(guò)逆變器給車載用戶端設(shè)備供電。可通過(guò)網(wǎng)線和電話線接筆記本電腦和電話。

系統(tǒng)主要技術(shù)特點(diǎn)：覆蓋范圍廣、繞射能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、抗衰落能力強(qiáng)、傳輸速率高、采用無(wú)線寬帶擾碼加密技術(shù)、全數(shù)字信號(hào)處理，系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性、保密性強(qiáng)。

3 系統(tǒng)實(shí)際情況分析

現(xiàn)在多采用的5.8GHz寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)一般為固定使用，僅可在固定時(shí)進(jìn)行圖像和語(yǔ)音數(shù)據(jù)傳輸，從而使拍攝場(chǎng)景有較大的局限性。而該系統(tǒng)采用LP3300寬帶多媒體接入設(shè)備，可以實(shí)時(shí)不間斷地傳遞語(yǔ)音及高清晰的動(dòng)態(tài)視頻圖像，解決了在移動(dòng)中傳輸圖像和語(yǔ)音數(shù)據(jù)的問(wèn)題，且傳輸效果較好，移動(dòng)速度可達(dá)80km/h以上。當(dāng)黃河出險(xiǎn)地點(diǎn)范圍廣、戰(zhàn)線長(zhǎng)時(shí)，利用該系統(tǒng)，可以靈活、機(jī)動(dòng)地深入到出險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)一線，根據(jù)需要移動(dòng)跟拍險(xiǎn)情狀況，并將拍攝畫面及時(shí)傳送至搶險(xiǎn)決策機(jī)構(gòu)。

傳統(tǒng)圖像傳輸系統(tǒng)的車載臺(tái)設(shè)備只能在天線安裝的60°可輻射范圍內(nèi)進(jìn)行信號(hào)接收，從而進(jìn)行圖像傳輸，如果對(duì)天線端設(shè)備角度稍有偏差，就會(huì)影響信號(hào)接收，導(dǎo)致圖像傳輸系統(tǒng)無(wú)法使用。而移動(dòng)式圖像傳輸系統(tǒng)通過(guò)安裝全向天線，在規(guī)定半徑范圍內(nèi)360°均可接收車載臺(tái)傳送的圖像信息。

單兵系統(tǒng)小巧、靈活，通過(guò)技術(shù)人員將其與移動(dòng)式圖像傳輸系統(tǒng)相連接，將車載主設(shè)備的輸出口與用戶端設(shè)備音視頻接口相連接；攝像機(jī)和副設(shè)備隨身攜帶；在離開車載系統(tǒng)200m處進(jìn)行實(shí)時(shí)攝像，畫面通過(guò)車載多媒體設(shè)備和單兵系統(tǒng)傳至中心站和黃河通信專網(wǎng)系統(tǒng)中。通過(guò)單兵系統(tǒng)可以拍攝現(xiàn)場(chǎng)條件較惡劣、地形環(huán)境較復(fù)雜的圖像，可靈活機(jī)動(dòng)地完成搶險(xiǎn)任務(wù)。

4 實(shí)踐與應(yīng)用情況

現(xiàn)在多采用的5.8GHz寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)僅可在固定時(shí)進(jìn)行圖像和語(yǔ)音數(shù)據(jù)傳輸，從而使拍攝場(chǎng)景有較大的局限性。而該系統(tǒng)采用LP3300寬帶多媒體接入設(shè)備，通過(guò)實(shí)際性能測(cè)試，可以實(shí)時(shí)不間斷地傳遞語(yǔ)音及高清晰的動(dòng)態(tài)視頻圖像，解決了在移動(dòng)中傳輸圖像和語(yǔ)音數(shù)據(jù)的問(wèn)題，且傳輸效果較好，移動(dòng)速度可達(dá)80km/h以上。當(dāng)黃河出險(xiǎn)地點(diǎn)范圍廣、戰(zhàn)線長(zhǎng)時(shí)，利用該系統(tǒng)，可以靈活、機(jī)動(dòng)地深入到出險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)一線，根據(jù)需要移動(dòng)跟拍險(xiǎn)情狀況，并將拍攝畫面及時(shí)傳送至搶險(xiǎn)決策機(jī)構(gòu)。

傳統(tǒng)圖像傳輸系統(tǒng)的車載臺(tái)設(shè)備只能在天線安裝的60°可輻射范圍內(nèi)進(jìn)行信號(hào)接收，從而進(jìn)行圖像傳輸，如果對(duì)天線端設(shè)備角度稍有偏差，就會(huì)影響信號(hào)接收，導(dǎo)致圖像傳輸系統(tǒng)無(wú)法使用。而移動(dòng)式圖像傳輸系統(tǒng)通過(guò)安裝全向天線，在規(guī)定半徑范圍內(nèi)360°均可接收車載臺(tái)傳送的圖像信息。

根據(jù)黃河通信專網(wǎng)戰(zhàn)線長(zhǎng)，通信站點(diǎn)多的特點(diǎn)，在沿黃微波站機(jī)房?jī)?nèi)安裝多臺(tái)接入端主設(shè)備及室外天線，并聯(lián)入當(dāng)?shù)匚⒉ㄕ军c(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中和連接當(dāng)?shù)氐恼Z(yǔ)音電話，將車載主設(shè)備的IP地址設(shè)置為當(dāng)?shù)匚⒉ㄕ军c(diǎn)專用通信網(wǎng)段，通過(guò)單兵系統(tǒng)由人員隨身攜帶進(jìn)行實(shí)地?cái)z像，其拍攝畫面通過(guò)單兵系統(tǒng)、車載多媒體設(shè)備傳至通信專網(wǎng)系統(tǒng)中，同時(shí)就可將車載攝像機(jī)拍攝的防汛情況和搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像上傳至黃河專用通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)均可使用聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的電腦通過(guò)瀏覽器或監(jiān)控軟件看到遠(yuǎn)在幾公里或幾百公里外的實(shí)時(shí)圖像，并可與現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行通話，使各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)地掌握情況和進(jìn)行指揮。

5 結(jié)語(yǔ)

移動(dòng)式圖像傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用，在黃河防汛搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)指揮和信息傳輸中發(fā)揮著重要作用，進(jìn)一步提高現(xiàn)代化應(yīng)用水平，提升了黃河防汛抗旱和搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)指揮調(diào)度決策的準(zhǔn)確性、時(shí)效性、科學(xué)性，為推進(jìn)科技治河進(jìn)程奠定良好的基礎(chǔ)。

篇6

系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由攝像機(jī)、云臺(tái)、車載顯示器和車載處理單元組成。攝像機(jī)攝像機(jī)安裝臺(tái)機(jī)車的車頂，由攝像頭和高倍變焦鏡頭組成。利用高倍變焦鏡頭的放大功能將遠(yuǎn)處人工看不到或看不清楚的圖像清晰地采集下來(lái)，傳輸給車載處理單元，并顯示在車載顯示器上。云臺(tái)攝像機(jī)安裝在機(jī)車車頂?shù)脑婆_(tái)上，其作用是在機(jī)車進(jìn)入鐵軌的彎道時(shí)，通過(guò)控制云臺(tái)的轉(zhuǎn)向，使攝像機(jī)始終能采集鐵軌上的圖像。車載處理單元接收攝像機(jī)的圖像，顯示并自動(dòng)識(shí)別鐵軌圖像和鐵軌上的目標(biāo)，根據(jù)目標(biāo)特性進(jìn)行預(yù)警或報(bào)警；同時(shí)根據(jù)圖像控制云臺(tái)轉(zhuǎn)向，使攝像機(jī)始終能拍攝到前方鐵軌的圖像。車載處理單元還前方圖像通過(guò)H.264壓縮后，保存在車載處理單元的存儲(chǔ)器上，方便以后的查詢和分析。車載顯示器車載顯示器顯示前方的圖像和分析結(jié)果，當(dāng)線路上有特殊情況時(shí)，自動(dòng)報(bào)警并提示機(jī)車乘務(wù)員，乘務(wù)員采取相應(yīng)措施。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口和無(wú)線視頻接口（預(yù)留）預(yù)留的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口在地面高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建成后，可以將車上的圖像信息傳輸?shù)降孛妫奖愕孛娌榭?。預(yù)留的無(wú)線視頻接口可以使用便攜攝像頭將故障時(shí)的機(jī)車內(nèi)部圖像通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口傳輸?shù)降孛妫奖愕孛孢M(jìn)行故障診斷和分析。

系統(tǒng)特點(diǎn)

智能化：能夠利用視頻識(shí)別技術(shù)判斷鐵路線路上的目標(biāo)，并根據(jù)目標(biāo)特性進(jìn)行預(yù)警或報(bào)警。數(shù)字化：視頻全數(shù)字化采集、處理和傳輸，集視頻采集識(shí)別功能、靈活的操作性、網(wǎng)絡(luò)功能和遠(yuǎn)程管理（預(yù)留）等全方面功能于一身。網(wǎng)絡(luò)化（預(yù)留）：通過(guò)WAN網(wǎng)絡(luò)，可以傳輸高質(zhì)量的圖象、聲音、控制信號(hào)，非常方便的供管理者隨時(shí)隨地查看機(jī)車圖象或歷史圖像。安全性：采用數(shù)字加密算法保證其傳輸?shù)陌踩浴？煽啃裕翰捎眯阅芸煽?、互相兼容的設(shè)備組成系統(tǒng)，確保系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行。靈活實(shí)用性：整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)貫徹以用戶需求為準(zhǔn)則，面向用戶，非常的人性化，操作方便、實(shí)用性強(qiáng)。可擴(kuò)展性：預(yù)留接口，具有較強(qiáng)的兼容性和可擴(kuò)展性，便于系統(tǒng)的充實(shí)完善和升級(jí)。

系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

篇7

（接上期）

四、各種工況下的CAN總線電阻和信號(hào)電壓值

CAN總線CAN H和CAN L兩根信號(hào)線在各種工作條件下的信號(hào)電壓是變化的，用轉(zhuǎn)換接頭在網(wǎng)關(guān)處測(cè)量CAN_H和CAN L與地之間的電壓，判斷線束的好壞。CAN總線信號(hào)在各種工況下的電壓見表2。測(cè)量總線電阻和信號(hào)電壓，無(wú)需使用示波器，省去了昂貴的檢測(cè)設(shè)備。

五、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障診斷流程圖

本文車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障診斷流程圖僅適用于CAN總線和UN線，不涉及FlexRay總線和MOST總線，也不涉及環(huán)形和星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所用工具和設(shè)備為專用診斷儀、萬(wàn)用表、線束修復(fù)箱、電子維修手冊(cè)，省去了示波器。對(duì)德系車輛進(jìn)行車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障診斷，根據(jù)前面介紹的德系專用診斷儀的特點(diǎn)，按下圖流程進(jìn)行故障診斷（圖8）。

(1)首先應(yīng)用專業(yè)診斷儀，打開其圖示化的網(wǎng)絡(luò)布局圖，觀察該車配置的所有電控單元狀態(tài)，判斷診斷儀能否與這些電控單元通信。

(2)讀取事件存儲(chǔ)器列表，確認(rèn)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是否有故障。

(3)在具體進(jìn)入下一步故障診斷之前，先檢查蓄電池電壓是否正常，車載網(wǎng)絡(luò)電控單元有的在蓄電池電壓低到9V就會(huì)停止工作，而有的則在低到7V才停止工作。蓄電池電壓低，會(huì)導(dǎo)致不同的電控單元在不同的電壓值停止通信。

(4)新安裝的電控單元會(huì)進(jìn)行學(xué)習(xí)，導(dǎo)致偶發(fā)故障，診斷儀進(jìn)行讀取時(shí)會(huì)讀到控制單元不通信的問(wèn)題，斷開蓄電池導(dǎo)線30s后，將會(huì)清除電控單元隨機(jī)存儲(chǔ)的學(xué)習(xí)信息，再用診斷儀重新讀取并清除，消除故障。

(5)選擇診斷儀的汽車自診斷功能，讀取全部事件存儲(chǔ)器，判斷是哪一個(gè)電控單元有故障碼，還是有幾個(gè)電控單元都有故障碼。

(6)對(duì)于有故障碼的電控單元，從易到難、從外到里，先檢查電控單元連接情況，觀察插頭、針腳是否彎曲，是否有異物或出現(xiàn)腐蝕的情況而影響了信號(hào)傳輸。

(7)用示波器檢測(cè)CAN_H和CAN_L，判斷CAN總線的故障是前述9種故障模式中的哪一種。

(8)有些電控單元需要重新初始化、匹配和編碼，電控單元之間才能協(xié)調(diào)一致工作，才能進(jìn)行正常通信。

(9)引發(fā)線束間歇性故障的原因，往往是接頭松動(dòng)、針腳彎曲、導(dǎo)線斷路等原因，但最容易忽略的中央集線器(圖9)，對(duì)于斷開點(diǎn)修復(fù)要避開集線處100mm(圖10)，集線處松動(dòng)會(huì)導(dǎo)致間隙性故障。

(10)當(dāng)用診斷儀讀取到多個(gè)電控單元出現(xiàn)故障碼后，畫出該車網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，利用邏輯環(huán)進(jìn)行故障診斷，找到不能通信的電控單元。

(11)在診斷儀不能與車載網(wǎng)絡(luò)通信的情況下，確認(rèn)診斷藍(lán)牙接頭針腳是否彎曲、松動(dòng)，檢查從蓄電池到網(wǎng)關(guān)電控單元的電源線路、網(wǎng)關(guān)電控單元搭鐵線是否正常。若不正常，予以修復(fù)。

(12)用檢查與CAN總線有關(guān)的功能，如前照燈、警報(bào)功能是否都能工作，來(lái)判斷總線系統(tǒng)是否正常。

(13)當(dāng)檢測(cè)不到終端電阻時(shí)，需要檢查電控單元的連接是否正常、主保險(xiǎn)和主繼電器是否完好、電控單元是否安裝、電控單元接頭是否調(diào)換、從蓄電池到電控單元的電源線路是否正常、線束集成處是否松動(dòng)、電控單元的搭鐵電路是否正常、電控單元內(nèi)部是否損壞。

(14)如果CAN總線沒(méi)有斷路問(wèn)題，在休眠模式下測(cè)量總線靜態(tài)電壓，以判斷是否短路，這樣大大節(jié)省檢測(cè)時(shí)間。如果靜態(tài)電壓為0，參照CAN總線在各種工況下的信號(hào)電壓值（表2），說(shuō)明總線正常。

(15)依次斷開總線上所有電控單元，用電阻120Q代替，再用診斷儀檢測(cè)，看通信是否恢復(fù)，從而找到有問(wèn)題的電控單元。

篇8

關(guān)鍵詞：LTE，WLAN，地鐵車地?zé)o線通信，視頻監(jiān)控，旅客信息系統(tǒng)，

中圖分類號(hào)：U231+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加深，城市人口空前膨脹，公共交通已成為困擾各大城市的頑疾，地鐵作為城市公共交通客運(yùn)系統(tǒng)的重要組成部分，以其大眾化、大運(yùn)量以及安全、舒適、快捷、準(zhǔn)時(shí)的特點(diǎn)成為最受歡迎的交通工具。

地鐵列車上的旅客信息系統(tǒng)依托多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以車載顯示器為媒介向旅客提供信息服務(wù)，包括乘車須知、列車到發(fā)時(shí)間、各類公告、媒體新聞等信息，在火災(zāi)、阻塞及恐怖襲擊等非正常情況下，提供動(dòng)態(tài)緊急疏散提示。

車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)則可實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控各車廂情況，對(duì)于發(fā)生突發(fā)事件時(shí)控制中心了解現(xiàn)場(chǎng)情況具有重要意義。

車地?zé)o線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)車載設(shè)備與地面設(shè)備的互聯(lián)互通，完成車地間旅客信息系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，在地鐵行業(yè)特定環(huán)境下要求該技術(shù)具有大帶寬、高穩(wěn)定性、高抗干擾性等特點(diǎn)。

目前車地通信技術(shù)及應(yīng)用實(shí)現(xiàn)方案

WLAN技術(shù)是目前應(yīng)用較多的車地?zé)o線通信技術(shù)，它是基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)，使用2.4GHz或5GHz射頻波段進(jìn)行無(wú)線連接。在地鐵行業(yè)中，WLAN技術(shù)作為車地?zé)o線通信技術(shù)，提供地面與列車之間的通信，它能夠保證列車在高速行駛的情況下，以有效帶寬不低于10Mbps的速率在列車和運(yùn)營(yíng)控制中心服務(wù)器間雙向傳輸視頻影像，并能保證最低的延遲，同時(shí)保證車載AP同軌旁AP切換時(shí)做到“0”丟包。

車地?zé)o線傳輸系統(tǒng)包括在車輛段和沿軌道設(shè)置的無(wú)線接入點(diǎn)(AP)、設(shè)置在各站機(jī)房?jī)?nèi)的無(wú)線控制器，以及車載的無(wú)線單元和天線。 各車站的無(wú)線控制器通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與軌道無(wú)線接入點(diǎn)相連，在列車上設(shè)置車載無(wú)線網(wǎng)橋，以達(dá)到在全線范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的列車與地面間的圖像和數(shù)據(jù)傳遞，并實(shí)現(xiàn)快速切換。

在區(qū)間和站臺(tái)，根據(jù)無(wú)線信號(hào)覆蓋的要求設(shè)置分布式數(shù)據(jù)接入交換單元，實(shí)現(xiàn)與車載數(shù)據(jù)控制單元之間的無(wú)線數(shù)據(jù)通信。各軌旁AP通過(guò)光纖收發(fā)器，以100M光纖與車站交換機(jī)相連接，經(jīng)車站數(shù)據(jù)控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，通過(guò)通信傳輸系統(tǒng)提供的通道與控制中心連接。在各個(gè)車站和控制中心提供與旅客信息系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的接口，通過(guò)車地?zé)o線傳輸系統(tǒng)，將車載旅客信息系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)和車站及中心的旅客信息系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)。

LTE技術(shù)簡(jiǎn)述

LTE（Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn))是由3GPP組織制定的UMTS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期演進(jìn)，LTE系統(tǒng)引入了OFDM和多天線MIMO等關(guān)鍵傳輸技術(shù)，顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率（峰值速率能夠達(dá)到上行50Mbit/s,下行100Mbit/s），支持成對(duì)或非成對(duì)頻譜，并可配置從1.25 MHz到20MHz多種帶寬，頻譜分配更加靈活，系統(tǒng)容量和覆蓋顯著提升，并能夠?yàn)樽罡?00Km/h高速移動(dòng)的用戶提供大于100kbps的接入服務(wù)。

LTE技術(shù)在車地?zé)o線通信中的具體應(yīng)用

1）控制中心實(shí)現(xiàn)方式

控制中心設(shè)置LTE核心設(shè)備，通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)與中心服務(wù)器和視頻服務(wù)器進(jìn)行通信，車站或隧道相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與中心互聯(lián)，通過(guò)LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接收或下發(fā)相關(guān)視頻數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)中心與列車之間的數(shù)據(jù)傳輸。

2）車站及隧道信號(hào)覆蓋方式

車站站臺(tái)布置LTE基站設(shè)備，以覆蓋站臺(tái)周邊區(qū)域，LTE車地?zé)o線信號(hào)可與其它射頻信號(hào)共用漏纜，射頻信號(hào)可通過(guò)多頻合分路器，與公網(wǎng)或TETRA系統(tǒng)的信號(hào)合路后一起連接到漏纜，

根據(jù)無(wú)線信號(hào)覆蓋的要求在隧道區(qū)間布置天線以保證無(wú)線信號(hào)覆蓋，實(shí)現(xiàn)與車載無(wú)線設(shè)備之間的無(wú)線數(shù)據(jù)通信。各LTE基站通過(guò)百兆以太網(wǎng)接入車站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，通過(guò)通信傳輸系統(tǒng)提供的通道與控制中心連接。為保證系統(tǒng)提供足夠的帶寬，提高用戶的整體寬帶體驗(yàn)，上下行隧道設(shè)計(jì)為兩個(gè)小區(qū)。

3）車載設(shè)備實(shí)現(xiàn)方式

在每列車的車頭、車尾各設(shè)置 1 套車載無(wú)線設(shè)備，通過(guò)車載交換機(jī)與車載控制器和LCD控制器相連，接收由控制中心提供的實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)或向控制中心發(fā)送實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。車頭和車尾的車載終端互相備份，同時(shí)只有一個(gè)終端在收發(fā)數(shù)據(jù)，主備終端在正常情況下，主備之間有心跳檢測(cè)機(jī)制，當(dāng)備終端檢測(cè)到主終端故障時(shí)，備終端接替主終端工作，備狀態(tài)升級(jí)為主狀態(tài)，并將原主狀態(tài)終端重啟。

在列車中心線上安裝車載天線，天線間距2米左右，天線間連線與列車長(zhǎng)度方向一致，采用2個(gè)天線能夠利用LTE的多發(fā)多收技術(shù)，提高信號(hào)接收穩(wěn)定性。

4）段、場(chǎng)信號(hào)覆蓋方式

采用架設(shè)室外天線方式進(jìn)行覆蓋，車庫(kù)內(nèi)部采用吸頂天線覆蓋。

與WLAN技術(shù)相比LTE技術(shù)在地鐵行業(yè)中的優(yōu)勢(shì)

抗干擾能力強(qiáng)

WLAN技術(shù)使用公共頻段，干擾嚴(yán)重，且缺乏高端的抗干擾機(jī)制，LTE使用專用頻段規(guī)避干擾，采用ICIC，IRC等專業(yè)技術(shù)降低干擾，相比WLAN技術(shù)，LTE抗干擾能力大大加強(qiáng)。

對(duì)移動(dòng)性支持更好

WLAN是 IEEE定義的基于802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)技術(shù)，最初設(shè)計(jì)是為用戶提供短距離、低速移動(dòng)狀態(tài)下的無(wú)線接入服務(wù)，其提供熱點(diǎn)覆蓋和抗頻偏機(jī)性能差，傳輸能力受移動(dòng)速度影響非常大。

LTE由3GPP定義的長(zhǎng)期演進(jìn)項(xiàng)目，定位為滿足高速移動(dòng)場(chǎng)景下的寬帶無(wú)線接入需求，其采用AFC（頻率校正技術(shù)）、RRU共小區(qū)、基于頻偏的切換技術(shù)，滿足高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景需求。能夠?yàn)樽罡?00Km/h高速移動(dòng)的用戶提供大于100kbps的接入服務(wù)，特別適用于地鐵車地間的數(shù)據(jù)傳輸需要。

系統(tǒng)穩(wěn)定性好

WLAN技術(shù)發(fā)射功率小，沿線設(shè)備部署密集，故障點(diǎn)多，維護(hù)困難，其內(nèi)部缺乏有效的QoS保障機(jī)制。

LTE采用電信運(yùn)營(yíng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備， 發(fā)射功率大，地鐵隧道內(nèi)有源設(shè)備配置較少或不用配置，其具有較完善的QoS保障機(jī)制，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

參考文獻(xiàn)：

篇9

【關(guān)鍵詞】監(jiān)控；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；高速公路

引言

在新世紀(jì)的環(huán)境條件下，人們的生活水平不斷提高，幾乎每家每戶都有車輛。隨著車輛不斷增加，我國(guó)的高速公路所承擔(dān)的壓力也在不斷的提高，高速公路的管理也變得越來(lái)越復(fù)雜。面對(duì)如此窘境，就必須要優(yōu)化管理方面的體制，無(wú)線局域網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)在目前高速公路的監(jiān)管體系中有著舉足輕重的作用。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)有很多的不完善之處，比如說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面存在盲區(qū)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放會(huì)受到很大的限制、消息的實(shí)時(shí)性比較差以及不能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這樣就會(huì)使高速公路的管理效率低下。而無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了這些問(wèn)題。

1 無(wú)線局域網(wǎng)的概念與特點(diǎn)

1.1 無(wú)線局域網(wǎng)概念

無(wú)線局域網(wǎng)就是利用無(wú)線通信技術(shù)與設(shè)備在一定范圍內(nèi)組建的網(wǎng)絡(luò)。英文全名為Wireless Local Area Networks縮寫為WLAN。它是把無(wú)線通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)一定的科學(xué)技術(shù)結(jié)合到一起所形成的產(chǎn)物。一般可分為獨(dú)立式無(wú)線局域網(wǎng)和非獨(dú)立式無(wú)線局域網(wǎng)，目前，我們所說(shuō)的無(wú)線局域網(wǎng)一般指的都是非獨(dú)立式無(wú)線局域網(wǎng)。它繼承了傳統(tǒng)局域網(wǎng)的各項(xiàng)功能，并且由于它的傳輸媒介比較特殊，所受的限制比較小，用戶可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間都能連接到網(wǎng)絡(luò)。此外，無(wú)線局域網(wǎng)的特點(diǎn)也受到了很多人士的青睞，它具有較低的成本、較高的可靠性、不受地理環(huán)境的限制等許多特點(diǎn)。

1.2 無(wú)線局域網(wǎng)的特點(diǎn)

（1）組建網(wǎng)絡(luò)時(shí)比較靈活

與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)不同，無(wú)線局域網(wǎng)的接入不受網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)位置的影響。一旦建成了無(wú)線局域網(wǎng)，只要是在無(wú)線局域網(wǎng)覆蓋的區(qū)域，就可以任意的接入網(wǎng)絡(luò)。

（2）維修、改造的費(fèi)用低

由于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)靈活性很差，而為了適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展要求，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃者不可避免的預(yù)設(shè)了過(guò)多的利用率較低的信息點(diǎn)。而如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與之前的預(yù)定計(jì)劃不相符合的情況，那么就不得不對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維修和改造，這樣毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)花費(fèi)更多的費(fèi)用。慶幸的是，目前無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)得到了快速的發(fā)展，它的出現(xiàn)可以很好的避免或減少上述情況的發(fā)生。

（3）安裝時(shí)方便、快捷

在傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中，施工時(shí)不得不進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線工作，網(wǎng)絡(luò)布線不僅耗費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)，而且甚至有可能要掘地挖墻，工作量極大。而無(wú)線局域網(wǎng)在建立的過(guò)程中不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線工作，它只需要安裝一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)AP設(shè)備，就能夠使這個(gè)接入點(diǎn)附近的區(qū)域內(nèi)都充滿網(wǎng)絡(luò)。

2 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用方案

基于無(wú)線局域網(wǎng)的高速公路監(jiān)控系統(tǒng)主要由三部分組成：控制中心、路側(cè)設(shè)備以及車載系統(tǒng)，這三者缺一不可。車載系統(tǒng)的主要功能是拍攝高速公路上突發(fā)事故的現(xiàn)場(chǎng)情況；路側(cè)設(shè)備的主要功能是把現(xiàn)場(chǎng)情況準(zhǔn)確、及時(shí)、清楚地傳輸?shù)娇刂浦行摹ｋm然傳統(tǒng)的固定攝像技術(shù)有很多的不完善之處，但是車載系統(tǒng)中的無(wú)線視頻傳輸功能很好的彌補(bǔ)了它的不足之處。這樣，對(duì)于高速公路上發(fā)生的突發(fā)事故，事故的現(xiàn)場(chǎng)情況就可以在第一時(shí)間內(nèi)傳輸至控制中心，這樣就可以進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮。具體的監(jiān)控實(shí)施方案主要有以下幾點(diǎn)：

2.1 對(duì)整個(gè)路段建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

在搭建沿路無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，要選擇合適的地段來(lái)安放無(wú)線路由設(shè)備，使形成的無(wú)線局域網(wǎng)能夠覆蓋整個(gè)路段。這樣就能夠讓用戶隨時(shí)隨地的使用電腦、手持設(shè)備等，使這個(gè)區(qū)域內(nèi)的通信暢通無(wú)阻。無(wú)線路由設(shè)備安放地點(diǎn)的選擇要結(jié)合具體的公路狀況來(lái)定，比如說(shuō)要根據(jù)公路的彎度、坡度、山體遮擋以及路側(cè)建筑物高低情況來(lái)綜合考慮設(shè)備的安放地點(diǎn)。為了要達(dá)到無(wú)線局域網(wǎng)覆蓋全路段的要求，工作人員在安裝天線之前，要觀察公路的狀況、調(diào)整天線安裝的角度、計(jì)算天線的覆蓋范圍，并且使高速公路上的帶寬強(qiáng)度大于1Mbps。

2.2 實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線視頻監(jiān)控信號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸

無(wú)線局域網(wǎng)在傳輸信號(hào)的過(guò)程中，容易受到很多因素的干擾，從而使傳輸數(shù)據(jù)或視頻發(fā)生錯(cuò)誤。雖然IEEE802.11通過(guò)MAC層重傳機(jī)制增加了傳輸時(shí)數(shù)據(jù)的可靠性，但是隨之帶來(lái)的問(wèn)題是，對(duì)于一些實(shí)時(shí)性要求較高的視頻傳輸，它有一定的局限性。無(wú)線信道一旦受到外界條件的干擾，很可能會(huì)增加傳輸時(shí)的錯(cuò)誤率。錯(cuò)誤率增加，重傳次數(shù)就會(huì)相應(yīng)的增加，那么在此過(guò)程中的時(shí)延也會(huì)增加，當(dāng)時(shí)延超出限制范圍時(shí)，就會(huì)使傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)部分或全部丟失，導(dǎo)致視頻質(zhì)量下降?；谝陨蠁?wèn)題，我國(guó)對(duì)于視頻的傳輸已經(jīng)研發(fā)出了一些新的算法與編碼技術(shù)，目的就是為了把無(wú)線視頻傳輸過(guò)程中所帶來(lái)的失真效果最小化，提高傳輸視頻的質(zhì)量。

2.3 建立WIFI電話系統(tǒng)

高速公路上沿路建好的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，除了用于傳輸視頻數(shù)據(jù)之外，還可以用于建立WIFI電話。這樣，工作人員之間就可以使用這個(gè)WIFI電話系統(tǒng)相互聯(lián)系，不僅方便快捷，而且節(jié)省了很多的開銷。最重要的是，它可以滿足實(shí)時(shí)性的要求，這一點(diǎn)在高速公路上遇到突發(fā)事故時(shí)非常重要。

2.4 采集道路的氣象信息

道路氣象采集管理部門在獲取氣象信息的過(guò)程中，首先是通過(guò)氣象信息采集設(shè)備獲取氣象信息，然后再通過(guò)無(wú)線通訊設(shè)備把采集到的氣象數(shù)據(jù)傳輸至氣象中心，在這個(gè)過(guò)程中，無(wú)線通訊技術(shù)不可或缺。并且在傳輸時(shí)氣象數(shù)據(jù)的格式要和氣象觀測(cè)中心的服務(wù)器有很好的兼容性。為了在惡劣的氣象狀況下有一個(gè)事故應(yīng)急措施，那么就必須要有相應(yīng)的氣象信息的支撐，路段監(jiān)控中心通過(guò)VPN虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，在省高速公路氣象服務(wù)中心的幫助下，就可以基本上獲得全省的氣象狀況，從而進(jìn)一步獲得某一路段的具體氣象狀況。然后通過(guò)交通管理部門具體分析，判斷這一路段是否可以通行，如果允許通行，還要通過(guò)信息設(shè)備來(lái)最新的氣象預(yù)警和限速情況。最后再把具體的路況信息發(fā)到省交通管理中心，用其他的相關(guān)信息設(shè)備車輛誘導(dǎo)信息，以引導(dǎo)車輛選擇正確的行駛路段。

篇10

【關(guān)鍵詞】露天煤礦；無(wú)線車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)；應(yīng)用

煤礦企業(yè)的安全問(wèn)題一直是人們廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)把安全生產(chǎn)當(dāng)作管理工作的第一要?jiǎng)?wù)來(lái)抓。由于露天煤礦的作業(yè)面大，作業(yè)范圍廣，地勢(shì)變化大，用肉眼無(wú)法形成全面、有效的監(jiān)控，而無(wú)線車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)將監(jiān)控裝置安裝在作業(yè)車輛上，能夠?yàn)槊旱V安全管理人員提供實(shí)時(shí)的畫面信息，幫助他們直觀的掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的情況，從而促使操作人員提高操作的規(guī)范性，減少安全事故發(fā)生的可能性。

1 無(wú)線車載視頻監(jiān)控傳輸方式

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，信息化技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，加上圖像處理技術(shù)的進(jìn)步，這些技術(shù)應(yīng)用在無(wú)線車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，也使得無(wú)線車載視頻監(jiān)控技術(shù)取得了相應(yīng)的改善。

1.1 2G

2G無(wú)線視頻監(jiān)控是比較傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控技術(shù)。其傳輸過(guò)程主要有CDMA和GSM兩種模式。無(wú)論是那一種模式，其成本價(jià)格都比較低廉，而且覆蓋面積較大，，因此應(yīng)用的比較廣泛。然而2G無(wú)線視頻監(jiān)控的圖像質(zhì)量比較差，CDMA傳輸模式的理論傳輸速率為153.6Kbps，在實(shí)際操作中僅有 60―80Kbps，導(dǎo)致成像比較模糊，不夠流暢，甚至有卡頓現(xiàn)象。而GSM模式的覆蓋面雖然較之CDMA更廣，但其但傳輸速率更慢，成像質(zhì)量更差，所傳輸?shù)囊曨l圖像幀數(shù)較低。2G無(wú)線視頻傳輸技術(shù)的應(yīng)用比較早，發(fā)展的比較成熟，因此在包括煤礦安全生產(chǎn)在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域還是得到了比較普遍的應(yīng)用。

1.2 3g

3G無(wú)線視頻監(jiān)控是在近些年新興的3G技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的監(jiān)控技術(shù)，是利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的3G技術(shù)作為傳輸方式的一種視頻監(jiān)控方法。2009年3G技術(shù)興起至今，關(guān)于3G無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)越來(lái)越多。與傳統(tǒng)的2G無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，3G無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有更高的數(shù)據(jù)傳播能力，其最高傳輸速率可以達(dá)到10Mbps，極大程度的提高了視頻傳輸?shù)某上褓|(zhì)量。基于3G技術(shù)的無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠更好地處理圖像、聲音、視頻等各種形式的數(shù)據(jù)信息，為大范圍視頻的流暢和清晰傳輸提供了技術(shù)保障。

1.3 WiMax

WiMax即全球微波互聯(lián)接入，是新興的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的寬帶無(wú)線接入技術(shù)。WiMax技術(shù)的基礎(chǔ)是IEEE802.16e寬頻無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)在無(wú)線視屏監(jiān)控系統(tǒng)中融入一系列的新技術(shù)，如動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)制、靈活的系統(tǒng)資源參數(shù)及多載波調(diào)制等，使其具備了更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸能力，其數(shù)據(jù)傳輸速率在70―100Mbps之間，與2G和3G無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比有了質(zhì)的飛躍。而且其擁有較為完善的安全控制功能，同時(shí)信號(hào)覆蓋面積大，有效覆蓋半徑可達(dá)50km。但是其成本比較高，而且在現(xiàn)階段獲得全球統(tǒng)一的頻率也有一定的困難。

1.4 無(wú)線網(wǎng)格Mesh

無(wú)線網(wǎng)格Mesh技術(shù)的特點(diǎn)比較鮮明，在近距離內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸速率非常高，有效帶寬可以達(dá)到6Mbps。這種技術(shù)鏈路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、組網(wǎng)靈活、維護(hù)方便。無(wú)線網(wǎng)格Mesh網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)。在無(wú)線網(wǎng)格Mesh網(wǎng)絡(luò)中，任何無(wú)線設(shè)備節(jié)點(diǎn)都可以同時(shí)作為AP和路由器，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送和接收信號(hào)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以與一個(gè)或者多個(gè)對(duì)等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接通信，這要比單跳網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定。使用Mesh技術(shù)可以提供一個(gè)可靠的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

總而言之，2G無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)由于其誕生比較早，技術(shù)理論發(fā)展純熟，因此在煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)中應(yīng)用的最為普遍。但是其成像質(zhì)量差，數(shù)據(jù)傳播不穩(wěn)定，在一定程度上制約了監(jiān)控的效果。而WiMax以及無(wú)線網(wǎng)格mesh技術(shù)目前尚在研發(fā)階段，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到應(yīng)用的程度。相對(duì)而言3G技術(shù)的理論發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)相對(duì)成熟，可以也取得了良好的應(yīng)用效果，能夠很好的滿足露天煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督的需求，因此應(yīng)當(dāng)?shù)玫酱罅Φ耐茝V使用。

2 露天煤礦3G無(wú)線車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

為了保障安全生產(chǎn)工作，加強(qiáng)監(jiān)督，規(guī)范一線工作人員的操作流程，努力避免因操作人員違犯操作規(guī)范、違規(guī)駕駛以及不系安全帶等行為而造成的安全事故，2012年7月勝利露天煤礦在露天煤礦中裝置了基于3G技術(shù)的無(wú)線車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將總計(jì)64臺(tái)無(wú)線監(jiān)控視頻監(jiān)控設(shè)備安裝在一線的作業(yè)車輛上。利用作業(yè)車輛上的監(jiān)控設(shè)備采集圖像信息，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)碼后通過(guò)電信公司的3G網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，最后傳輸至勝利露天煤礦公司的終端接收設(shè)備，并將信息還原以后以視頻圖像的形式呈現(xiàn)在監(jiān)護(hù)器上，從而幫助安全管理人員進(jìn)行監(jiān)管。

該系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：（1）使用電信CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)的3G無(wú)線傳輸技術(shù)接入電信3G網(wǎng)，同時(shí)與2G網(wǎng)兼容，在3G網(wǎng)不穩(wěn)定時(shí)可以切換進(jìn)2G網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而保證了數(shù)據(jù)傳輸不會(huì)中斷；（2）其終端設(shè)備的穩(wěn)定性比較高，能夠在露天煤礦的環(huán)境下平穩(wěn)工作，保證視頻圖像流暢，清晰；（3）使用32G內(nèi)存卡存儲(chǔ)視頻信息，存儲(chǔ)容量較大，存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了視頻信息的回放功能。

勝利露天煤礦所采用的3G無(wú)線車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)外網(wǎng)接入公司內(nèi)網(wǎng)帶寬是20M，數(shù)據(jù)傳輸速率在200―800Kbps之間，丟包率大致在4%上下，隨著外網(wǎng)接入公司內(nèi)網(wǎng)帶寬的進(jìn)一步增加，數(shù)據(jù)傳輸速率將會(huì)更加快捷。眼下，勝利露天煤礦的東西向長(zhǎng)度已經(jīng)達(dá)到2.7公里，南北向?qū)挾葹?.2公里，礦坑深度已經(jīng)開采至176m以下，作業(yè)范圍大，深度長(zhǎng)，在煤礦的開采過(guò)程中，無(wú)法避免的會(huì)出現(xiàn)一些3G信號(hào)的盲區(qū)，導(dǎo)致作業(yè)車輛在盲區(qū)范圍內(nèi)會(huì)無(wú)法傳輸數(shù)據(jù)信息，增大了數(shù)據(jù)丟包的概率，同時(shí)在監(jiān)控設(shè)備上出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，這些都是因露天煤礦的特殊性無(wú)法避免的。一旦作業(yè)車輛離開信號(hào)盲區(qū)，3G無(wú)線車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)立即恢復(fù)正常，重新實(shí)現(xiàn)視頻傳輸功能，成像清晰、穩(wěn)定，能夠滿足煤礦開采的需要。相信隨著3G技術(shù)的進(jìn)一步的發(fā)展，3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的全面展開，基于3G技術(shù)的無(wú)線車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)得到進(jìn)一步的提升。

勝利露天煤礦將3G無(wú)線車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)與既有的GPS車輛智能調(diào)度系統(tǒng)相相結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，共同對(duì)一線作業(yè)車輛進(jìn)行監(jiān)督和控制，取得了理想的監(jiān)管效果。一方面GPS車輛智能調(diào)度系統(tǒng)對(duì)坑下作業(yè)車輛進(jìn)行定位，優(yōu)化車輛調(diào)度，提高了生產(chǎn)效率；另一方面3G無(wú)線車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)讓調(diào)度管理人員實(shí)時(shí)了解作業(yè)車輛操作人員的工作狀態(tài)，加強(qiáng)了安全監(jiān)控，為安全生產(chǎn)提供了保障。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，生產(chǎn)安全是煤礦企業(yè)的立身之本，在露天煤礦中天使用無(wú)線車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效地幫助實(shí)施對(duì)作業(yè)車輛和操作人員的監(jiān)控，是煤礦企業(yè)進(jìn)行安全生產(chǎn)的必要手段。分別以2G、3G、WiMax、無(wú)線網(wǎng)格Mesh技術(shù)為依托，無(wú)線車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以分為多個(gè)不同類型，其中現(xiàn)階段基于3G技術(shù)的無(wú)線車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用前景最為看好，應(yīng)該得到更為廣泛的推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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