導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇車載網(wǎng)絡(luò)的特點，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A 文章編號：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)品越來越多地進入到汽車里，從而提高了汽車的智能化程度和乘車的舒適性。然而由于沒有統(tǒng)一的平臺接口，使得這些車載電子產(chǎn)品沒有通用性和兼容性，也無法方便實現(xiàn)對產(chǎn)品的維修升級。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實際就是一臺開放式可擴展的車載電腦公共平臺，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，其他電子產(chǎn)品（如倒車攝像頭等）作為擴展功能模塊掛接在EPU擴展的CAN網(wǎng)絡(luò)或EtherCAT網(wǎng)絡(luò)上，并通過開放式的通信協(xié)議，將這些擴展功能模塊與EPU組成一個完整的車載電子處理單元系統(tǒng)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)互用、資源共享。車載電子處理單元公共平臺的開放性和可擴展性體現(xiàn)在各擴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，更為強大，更加實時的功能和特性。

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。其他可擴展、可增減的擴展功能模塊通過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存儲器、FLASH存儲器、固態(tài)硬盤、擴展了USB接口、OTG接口、SD卡、標準RJ45接口，并內(nèi)置了WIFI模塊、藍牙模塊、麥克風(fēng)、AM/FM收音模塊、GPS模塊和蜂鳴器，同時還擴展了OBD-II接口以及以太網(wǎng)接口和CAN總線接口。主控制板通過OBD-II接口與電子控制單元（ECU）連接，以獲取汽車運行和故障數(shù)據(jù)。因此，車載電子處理單元（EPU）已在汽車上實現(xiàn)了基本的車載電腦功能，通過在其上安裝相應(yīng)的公共軟件系統(tǒng)，可實現(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的處理器芯片，專用于車載娛樂系統(tǒng)。它基于ARM CortexTM-A9架構(gòu)，40nm工藝制程，最高運行頻率可達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一級緩存，1M二級緩存，可以實現(xiàn)12000DMIPS（每秒運算12億條指令集）的高性能運算能力，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，達到1080p@30fps，解碼MPEG2/VC1/Xvid等視頻達到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)

對于數(shù)據(jù)通訊量較小、成本要求較低、實時性要求較高的擴展功能模塊（如超聲波倒車雷達、中控鎖模塊、胎壓監(jiān)測模塊、防盜防劫持報警模塊、遙控接收等功能模塊），車載電子處理單元（EPU）通過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

CAN（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，可以歸屬于工業(yè)現(xiàn)場總線的范疇，通常稱為CAN bus，即CAN總線，是目前國際上應(yīng)用最廣泛的開放式現(xiàn)場總線之一。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、實時性和靈活性，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總線來實現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測和執(zhí)行機構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。

CAN總線的特點：

多主機方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活；

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

采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機制，當(dāng)兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)；

可以點對點、一點對多點（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；

抗干擾能力強；

采用總線結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，可掛接多個節(jié)點，接口簡單；

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

每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低；

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

節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(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)動器，可提高CAN網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力。

⑶擴展功能模塊的CAN總線接口

如圖3所示是擴展功能模塊的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)動器ISO1050芯片來實現(xiàn)。圖中功能電路是指實現(xiàn)某個具體功能的電路，CPU控制功能電路的運行，獲取功能電路的實時數(shù)據(jù)，并通過CAN網(wǎng)絡(luò)實現(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)

對于數(shù)據(jù)通訊量較大、處理能力較強、實時性要求較高的擴展功能模塊（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EtherCAT實時以太網(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)傳輸速率可達到100Mbps，且實時性高。車載電子處理單元用作EtherCAT的主站，而各擴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

EtherCAT是一種實時工業(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（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。主站使用標準的以太網(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：

通信方式靈活，可實現(xiàn)主/從、從/從通訊；

通信周期短，實時性高；

通訊實時性采用分布時鐘機制實現(xiàn)，同步時間快；

可以點對點、一點對多點（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；

通信速率為100Mb/s；

可掛接節(jié)點數(shù)量多；

兼容TCP/IP。

從以太網(wǎng)的角度來看，一個EtherCAT網(wǎng)段就是一個以太網(wǎng)設(shè)備，它接收和發(fā)送標準的ISO/IEC8802.3以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。但是，這種以太網(wǎng)設(shè)備并不局限于一個以太網(wǎng)控制器及相應(yīng)的微處理器，它可由多個EtherCAT從站組成，如圖4所示是一個非冗余的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)。這些從站可以直接處理接收的報文，并從報文中提取或插入相關(guān)的用戶數(shù)，然后將該報文傳輸?shù)较乱粋€EtherCAT從站。最后一個EtherCAT從站發(fā)回經(jīng)過完全處理的報文，并由第一個從站作為響應(yīng)報文將其發(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主站使用標準的以太網(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)訪問控制（MAC，Media Access Control）功能，物理層芯片PHY是實現(xiàn)數(shù)據(jù)編碼、譯碼和收發(fā)，它們之間通過一個MII（Media Independent Ineterface）接互數(shù)據(jù)。MII是標準的以太網(wǎng)物理層接口，定義了與傳輸介質(zhì)無關(guān)的標準電氣和機械接口，使用這個接口將以太網(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擴展功能模塊（從站）的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)接口

擴展功能模塊作為EtherCAT從站設(shè)備，需要實現(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負責(zé)處理EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通訊，并使用雙端口實現(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)時間無關(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位的單片機及32位的高性能CPU，功能電路是指擴展功能模塊的具體實現(xiàn)電路，它與從站CPU相連并直接由CPU負責(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子報文數(shù)據(jù)域長度為32～1486 字節(jié)，此長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16位，占用2個字節(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位標識符ID的擴展幀格式。電子處理單元系統(tǒng)的CAN網(wǎng)絡(luò)使用這種擴展格式數(shù)據(jù)幀，并對CAN報文的29位標識符ID和8字節(jié)數(shù)據(jù)域做出了具體定義。其中，標識符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位的段標識，接著是3位保留位，再是3位數(shù)據(jù)長度，第2字節(jié)為8位分段編號/數(shù)據(jù)，根據(jù)段標識的不同，該字節(jié)可作為段編號或數(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報文數(shù)據(jù)長度最多為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)互傳的問題。

3 車載電子處理單元系統(tǒng)軟件設(shè)計

車載電子處理單元系統(tǒng)軟件設(shè)計分為車載電子處理單元、EtherCAT網(wǎng)絡(luò)和CAN網(wǎng)絡(luò)擴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)計通訊程序、系統(tǒng)界面和應(yīng)用程序。各擴展功能模塊根據(jù)實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)計通訊程序和相應(yīng)功能設(shè)計應(yīng)用程序。

4 結(jié)語

該文提出了一種開放式可擴展的車載電腦公共平臺系統(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，雜亂無章的局面，并為汽車電子工業(yè)提供了全新的商機和更加廣闊的發(fā)展空間，對未來汽車的發(fā)展和汽車電子工業(yè)的發(fā)展具有積極的推動作用，車載電子處理單元（EPU）系統(tǒng)項目在實際實施中取得了良好的效果。

參考文獻

篇2

一、引言

為了實現(xiàn)很多系統(tǒng)的信息共享，很多汽車廠商把車上的各控制單元通過網(wǎng)線連接起來，形成車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。當(dāng)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障引起電控發(fā)動機故障時，如何少走彎路，快速判斷故障原因，找出故障所在，不僅是學(xué)校在校師生教學(xué)的難點，也是很多汽車修理廠技師面臨的一個難題。本文以通用車系（雪佛蘭科魯茲）為例，介紹基于車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障的電控發(fā)動機故障診斷方法和思路。

二、通用車系（雪佛蘭科魯茲）車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點

通用雪佛蘭科魯茲車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要包括高速GMLAN、低速GMLAN、底盤擴展總線、線性互聯(lián)網(wǎng)(LIN)四部分。由于發(fā)動機電控系統(tǒng)屬于高速GMLAN范疇，故本文只討論高速GMLAN。高速GMLAN通過網(wǎng)線（雙絞線）把車身控制模塊、電子控制模塊、動力轉(zhuǎn)向控制模塊、自動變速器控制模塊、發(fā)動機控制模塊串聯(lián)在一起，網(wǎng)絡(luò)兩端的電子控制單元內(nèi)，有終端電阻，目的是防止信號反射造成信號干擾，如圖所示。電子控制單元串聯(lián)使各模塊能實現(xiàn)快速信息傳輸和共享，但相比電子控制單元并聯(lián)，有個明顯的缺陷：如果其中一個控制模塊損壞或某一段網(wǎng)線出現(xiàn)故障（開路）會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無法傳輸信息而癱瘓。在雪佛蘭科魯茲發(fā)動機電控系統(tǒng)中，發(fā)動機控制模塊K20正常工作與否受車身控制模塊K9控制，由高速GMLAN網(wǎng)絡(luò)示意圖可知，如果車身控制模塊K9、電子控制模塊、動力轉(zhuǎn)向控制模塊、自動變速器控制模塊或他們之間的網(wǎng)線故障均會影響發(fā)動機電控系統(tǒng)工作。

三、通用車系（雪佛蘭科魯茲）車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（高速GMLAN）故障現(xiàn)象

對于通用車系（雪佛蘭科魯茲）車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)生故障時，一般都有一些明顯的故障特征：其一，整個車載網(wǎng)絡(luò)不工作或多個控制單元ECU有故障，導(dǎo)致起動機不能運轉(zhuǎn)，進而影響發(fā)動機起動。其二，通過專用的故障診斷設(shè)備與個別或多個控制單元ECU通信，現(xiàn)象變現(xiàn)為無法與診斷設(shè)備連接通訊。

四、通用車系（雪佛蘭科魯茲）車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障的故障診斷與排除的方法

當(dāng)人們通過上述故障現(xiàn)象初步判斷出是車載網(wǎng)絡(luò)故障引起發(fā)動機電控系統(tǒng)故障時，可以通過下面步驟作進一步判斷，并進行故障排除：第一，通過測量終端電阻的方法確定是否為車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障。由通用雪佛蘭科魯茲高速GMLAN網(wǎng)絡(luò)示意圖可知，網(wǎng)絡(luò)兩端的電子控制單元內(nèi)，有終端電阻。通過發(fā)動機故障診斷接口的4和16號腳，可以測量終端電阻的阻值，正常應(yīng)為60Ω左右；如果測出的阻值大于60歐姆（120歐姆左右），則可以確定為該網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)網(wǎng)線開路或者某電子控制單元損壞導(dǎo)致內(nèi)部開路[1]。第二，通過專用的故障診斷設(shè)備讀取網(wǎng)絡(luò)上各發(fā)動機電子控制模塊數(shù)據(jù)確定故障范圍。由通用雪佛蘭科魯茲高速GMLAN網(wǎng)絡(luò)示意圖可知，如果讀不到某個控制單元的數(shù)據(jù)，則可以判斷該控制單元之前的控制單元及其網(wǎng)絡(luò)線有問題。舉個例子：如果通過專用的故障診斷設(shè)備不能讀取Q6控制電磁閥總成（自動變速器控制單元）的數(shù)據(jù)，則說明該控制單元之前的控制單元（包括車身控制模塊、電子制動控制模塊、動力轉(zhuǎn)向控制模塊）及其網(wǎng)絡(luò)線都可能有問題。通過再進一步讀取身控制模塊、電子制動控制模塊、動力轉(zhuǎn)向控制模塊的數(shù)據(jù)，這時，如果身控制模塊、電子制動控制模塊都可以讀到數(shù)據(jù)，則可以把故障范圍鎖定在動力轉(zhuǎn)向控制模塊及其網(wǎng)線上[2]。第三，通過萬用表測通斷、示波器讀取波形或更換控制單元的方法確定故障點。通過步驟2，人們可以把故障范圍縮小到某個控制單元及其網(wǎng)絡(luò)線，那到底是控制單元故障還是其網(wǎng)絡(luò)線故障，還需進一步判斷。一種方法是直接更換控制模塊，如果故障消除，則說明是控制模塊故障；另一種方法是通過萬用表測量或通過示波器讀取波形的方法來判斷網(wǎng)絡(luò)線是否正常，如果網(wǎng)線正常則是控制單元故障[3]。

五、結(jié)束語

總之，裝載有車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)動機電控系統(tǒng)的診斷是十分復(fù)雜的，需要人們在學(xué)習(xí)工作中不斷地總結(jié)經(jīng)驗，這樣才能夠提高故障診斷效率，達到事半功倍的效果。

參考文獻：

[1]譚本忠.通用車系維修經(jīng)驗集錦[M].北京：機械工業(yè)出版社出版.

篇3

為了在提高性能與控制線束數(shù)量之間尋求一種有效的解決途徑，在20世紀80年代初，出現(xiàn)了一種基于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的車內(nèi)信息交互方式———車載網(wǎng)絡(luò)。

車載網(wǎng)絡(luò)采取基于串行數(shù)據(jù)總線體系結(jié)構(gòu)，這是業(yè)界的共識。在各種串行數(shù)據(jù)總線中，最常見的是PC機上的串口UART，因此最早的車載網(wǎng)絡(luò)是在UART的基礎(chǔ)上建立的，如通用汽車的E&C、克萊斯勒的CCD、福特的ACP、豐田的BENA等車載網(wǎng)絡(luò)都是UART在汽車上的應(yīng)用實例。UART在汽車上的成功應(yīng)用，標志著汽車電器系統(tǒng)在融入汽車電子之后，再一次向汽車網(wǎng)絡(luò)化方向邁進。

由于汽車具有強大的產(chǎn)業(yè)背景，隨后車載網(wǎng)絡(luò)由借助通用微處理器/微控制器集成的通用串行數(shù)據(jù)總線，逐漸過渡到根據(jù)汽車具體情況，在微處理器/微控制器中定制專用串行數(shù)據(jù)總線，如CAN、LIN、Byteflight和FlexRay等都是為汽車定制的專用串行數(shù)據(jù)總線。20世紀90年代中期，美國汽車工程師協(xié)會(SAE)下屬的汽車網(wǎng)絡(luò)委員會，為了規(guī)范車載網(wǎng)絡(luò)的研究設(shè)計與生產(chǎn)應(yīng)用，按網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率將車用總線劃分為A、B、C三類。車載網(wǎng)絡(luò)的分類標志著業(yè)界已接納車載網(wǎng)絡(luò)這一全新的技術(shù)，并使其進入產(chǎn)業(yè)化階段。

現(xiàn)代車載網(wǎng)絡(luò)顯示了在現(xiàn)代汽車中從復(fù)雜的動力系統(tǒng)到簡單的座椅、車燈、車門控制，從集成了全球定位系統(tǒng)(GPS)的車載導(dǎo)航儀到單一的音響喇叭，處處可見網(wǎng)絡(luò)的蹤跡，網(wǎng)絡(luò)已成為各汽車電器/汽車電子之間的信息紐帶。

產(chǎn)業(yè)化進展迅速

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，不但增強了汽車的性能，而且減少了線束的用量。2003年6月在南京菲亞特下線的“派力奧·周末風(fēng)”，由于采用了汽車整體車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而減少了23的線束，降低元件重量2.8千克。在“派力奧·周末風(fēng)”中，車載網(wǎng)絡(luò)將前照燈照明、前/后窗自動玻璃清洗控制、轉(zhuǎn)向燈控制、后風(fēng)窗雨刮器、內(nèi)部照明系統(tǒng)、單點觸電動窗自動升降、電子防盜系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)連為一體。

由于車載網(wǎng)絡(luò)不但增強了汽車性能，而且還降低了整車汽車電器/汽車電子系統(tǒng)的成本。為此收集了一些數(shù)據(jù)，希望從這些數(shù)據(jù)中能反映出車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程和現(xiàn)狀。

近兩年在中國生產(chǎn)，價格在8萬元～20萬元之間，采用車載網(wǎng)絡(luò)的轎車、SUV情況。價格在20萬元以下的轎車屬于普及型轎車，但車載網(wǎng)絡(luò)卻在近兩年在中國生產(chǎn)的普及型轎車中占據(jù)了相當(dāng)大的比重，說明車載網(wǎng)絡(luò)已在轎車中進入產(chǎn)業(yè)化階段，它不再是高檔轎車獨享的專用高級技術(shù)。說明CAN總線已成為普及型轎車車載網(wǎng)絡(luò)的主流。

在車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程中，通信介質(zhì)已日益引起關(guān)注，目前POF已得到大量應(yīng)用。此前德國寶馬汽車公司宣布在2002年3月上市的最高級新款轎車“BMW7”系列中采用了50米POF。它表明大量采用POF車載網(wǎng)絡(luò)的汽車已經(jīng)開始進入實用階段。

數(shù)據(jù)通信對速度的要求是永無止境的。在車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程中，介質(zhì)的通信速度是制約車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和發(fā)展的一個重要因素。POF在汽車上的成功應(yīng)用，不但推動了以Byteflight、FlexRay和MOST等現(xiàn)有的以POF為介質(zhì)的高速車載網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，而且為下一代車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。隨著人類生活空間的拓展，IT融合于汽車之中是未來發(fā)展的必然趨勢，而作為IT裝置之間實施信息交互媒介的網(wǎng)絡(luò)，將會有更多類似于IEEE1394、Bluetooth等IT領(lǐng)域應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)向汽車滲透。

中國機會

隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，面對中國巨大的轎車市場，世界上各大汽車制造商紛紛與國內(nèi)汽車制造廠合作生產(chǎn)轎車，并且所生產(chǎn)轎車的技術(shù)含量正逐漸與世界同步。據(jù)相關(guān)資料報道，近年來在國內(nèi)生產(chǎn)的轎車中，汽車電子在汽車中所占的比例及其汽車電子的技術(shù)含量已超過世界轎車的平均水平。

目前國際汽車工業(yè)廣泛采用系統(tǒng)開發(fā)、項目平臺、全球采購、模塊化供貨等運作方式。最近上海、浙江、廣東已在不同程度上起動了汽車電子產(chǎn)業(yè)。政府的支持、市場的需求為中國汽車電子的發(fā)展提供了良好平臺。車載網(wǎng)絡(luò)是典型的實時嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而中國擁有較多的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員，提供了大量的人才儲備。這是中國汽車電子的發(fā)展機遇，也是具有自主知識產(chǎn)權(quán)車載網(wǎng)絡(luò)在中國的發(fā)展機遇。

在“十五”國家電動汽車重大科技專項支持下，由清華大學(xué)與北京客車廠等單位開發(fā)的燃料電池城市客車、天津清源電動車輛股份有限公司等單位合作研發(fā)的XL純電動轎車、由奇瑞汽車公司等合作單位研發(fā)的純電動轎車都采用了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的車載網(wǎng)絡(luò)。目前中國科學(xué)院電工研究所汽車電子應(yīng)用技術(shù)研究組在電動汽車重大科技專項支持下，專注于具有自主知識產(chǎn)權(quán)的車載網(wǎng)絡(luò)CAN總線塑膠光纖集線器的研發(fā)。賽弗CC6450BY采用了CAN總線標志著車載網(wǎng)絡(luò)在中國自有品牌汽車中的產(chǎn)業(yè)化進程開始了。

而車載網(wǎng)絡(luò)作為連接車內(nèi)機械、電器和電子信息的紐帶，是整車的核心技術(shù)，而國內(nèi)汽車工業(yè)的現(xiàn)狀將注定具有自主知識產(chǎn)權(quán)的車載網(wǎng)絡(luò)的大量運用還需要汽車企業(yè)和相關(guān)技術(shù)開發(fā)商付出大量的努力。

串行數(shù)據(jù)總線特點

在計算機技術(shù)中，數(shù)據(jù)總線分為并行數(shù)據(jù)總線和串行數(shù)據(jù)總線，串行數(shù)據(jù)總線是將數(shù)據(jù)按bit流的方式通過一根或多根通信介質(zhì)實施信息交互的一種數(shù)據(jù)通信方式，它的特點是占用信道少、信息容量大。

日常生活中最常見的電視機紅外線遙控、以太網(wǎng)、ADSL、USB、RS232等都屬于串行數(shù)據(jù)總線范疇。它和電氣信號連接方式的本質(zhì)區(qū)別是信息容量大。由于串行數(shù)據(jù)總線占用信道少，因此它是內(nèi)嵌微處理器/微控制器智能零部件或設(shè)備與外界實施信息交互的主要方式，在通用微處理器/微控制器中一般集成了一種或數(shù)種串行數(shù)據(jù)總線。

·車載網(wǎng)絡(luò)的分類

車載網(wǎng)絡(luò)的分類有兩種方式：一種是基于傳統(tǒng)的SAE總線分類，另一種是新型專用總線。

傳統(tǒng)的SAE總線分類：A類面向傳感器/執(zhí)行器控制的低速網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸位速率通常只有1Kbps-10Kbps，主要應(yīng)用于電動門窗、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明等控制；B類面向獨立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò)，位速率一般為10Kbps-100Kbps，主要應(yīng)用于電子車輛信息中心、故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等系統(tǒng)，以減少冗余的傳感器和其他電子部件；C類面向高速、實時閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)，最高位速率可達1Mbps，主要用于懸架控制、牽引控制、先進發(fā)動機控制、ABS等系統(tǒng)，以簡化分布式控制和進一步減少車身線束。

篇4

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：TP393.08

文獻標志碼：A

0引言

車載網(wǎng)絡(luò)（Vehicular Network）指的是依賴于能夠靈活移動的載具而存在的移動自組織網(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）、實時路況[1]及本地化的服務(wù)信息[2]。車載網(wǎng)絡(luò)的特點是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點非常多，成員分布區(qū)域廣，流動性大，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，同時由于車輛網(wǎng)絡(luò)的相對局部性，車載網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的建立的關(guān)系往往持續(xù)時間非常短，網(wǎng)絡(luò)拓撲變化非常快?；谝陨咸攸c，車載網(wǎng)絡(luò)非常容易受到安全攻擊，而且相對來說，車載網(wǎng)絡(luò)對網(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，車載網(wǎng)絡(luò)中車輛隱私性保護問題越來越受到關(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，駕駛員的個人隱私必定會受到侵害。所以隱私性保護是車載網(wǎng)絡(luò)中非常重要的問題。對于隱私性保護在車載網(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方案[8]等。其中，假名簽名方案已經(jīng)得到一定范圍的認可，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，每個假名僅使用一段時間就更換，使用完后需要向證書授權(quán)機構(gòu)（Certificate Authority， CA）請求一組新的假名，這在降低效率的同時大大增加了竊聽的概率；基于匿名鏈的位置隱私保護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)。主要針對車載網(wǎng)絡(luò)中車輛間的網(wǎng)絡(luò)通信隱私性保護問題，提出一種新的K匿名鏈隱私保護機制，以增強車載網(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)境中的隱私性保護問題，徐建等[8]提出基于匿名鏈的位置隱私保護方法，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)，無法滿足高匿名性的要求。為了解決這個問題，本文提出一種K匿名鏈機制，主要由兩部分組成：移動車輛和LBS服務(wù)器。移動車輛可分為發(fā)送者節(jié)點、轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點和接收者節(jié)點。發(fā)送者節(jié)點先構(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，由移動車輛對候選結(jié)果進行求精。圖2表示K匿名鏈機制原理。

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

以圖2為例，當(dāng)發(fā)送者節(jié)點S提出查詢請求并要求k為4時，首先會通知本簇的簇頭節(jié)點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AD1會在其后繼簇中隨機選擇n個簇，并向該n個簇的簇頭節(jié)點發(fā)送選擇節(jié)點信息。如圖2中以AD2、AD3為簇頭節(jié)點的簇為被選擇的后繼簇。簇頭節(jié)點AD2、AD3依據(jù)節(jié)點間的連通性分別從本簇中選擇若干個簇成員作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，如圖2，發(fā)送者節(jié)點S會根據(jù)AD2返回的簇成員節(jié)點的信息計算其與簇成員節(jié)點間的連通性，從而可以選擇Node3作為S的下一個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。同樣，Node3會選擇Node4作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，Node4選擇Node6作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。之后通過簇頭節(jié)點將這些轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的信息發(fā)送給AD1，AD1再將這些節(jié)點信息發(fā)送給S。S通過得到的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的地址信息以及公鑰對其進行反向加密，由S確定構(gòu)建匿名鏈的順序，并且這個順序只有S知道，之后S根據(jù)這個順序?qū)D(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的構(gòu)建匿名鏈。匿名鏈構(gòu)建完成后，AD1將K匿名空間及查詢請求一并發(fā)送到匿名鏈上進行轉(zhuǎn)發(fā)，最后由接收者R向LBS服務(wù)器發(fā)送請求。經(jīng)處理過的查詢請求由LBS服務(wù)器直接發(fā)送給AD1，然后由AD1發(fā)送給S，由S自己對查詢結(jié)果進行求精。至此，整個K匿名鏈機制查詢過程完成。

值得說明的，是簇中成員節(jié)點的身份信息由簇頭節(jié)點來維護，并復(fù)制到所有的簇成員節(jié)點中，簇與簇之間通過簇頭獲知所有各個簇中成員節(jié)點的身份信息。為了加強系統(tǒng)的容錯性，簇頭節(jié)點由簇成員節(jié)點周期性地輪流承擔(dān)負載，當(dāng)簇頭節(jié)點的負載達到一定的閾值就會引發(fā)簇頭節(jié)點的選舉，閾值由簇頭節(jié)點發(fā)送或接收到的信息數(shù)量來測量。同樣，操作的通信開銷也是通過傳播的信息量來測量[12]，其數(shù)量級為O（log N），其中N為移動節(jié)點的總數(shù)目。

3安全性分析

本文提出的K匿名鏈機制中的K匿名空間隱藏了發(fā)送者的真實位置，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，攻擊者的目標是獲取發(fā)送者的真實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)，并且在移動節(jié)點內(nèi)有同伙惡意節(jié)點。在一個包含n個車輛及c個惡意節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)中，為了簡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)造匿名鏈過程中，一些惡意節(jié)點可能被選為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，這些惡意節(jié)點可以根據(jù)匿名鏈中轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的順序以及匿名鏈所允許的最大長度K值推測出攻擊者想要的信息。下面分別從發(fā)送者節(jié)點和接收者節(jié)點角度來分析K匿名鏈的安全性。

由以上分析可知，匿名鏈最大長度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)點及接收者節(jié)點的匿名程度，增加了惡意節(jié)點的攻擊難度。從以上公式可看出，發(fā)送者節(jié)點的匿名程度明顯高于接收者節(jié)點的匿名程度。這主要是由于發(fā)送者節(jié)點在發(fā)送查詢請求前形成了K匿名空間，隱藏了發(fā)送者節(jié)點的真實位置。同樣，惡意節(jié)點的數(shù)量會導(dǎo)致匿名程度的變化。當(dāng)匿名鏈最大長度一定時，惡意節(jié)點數(shù)量增加會導(dǎo)致發(fā)送者節(jié)點和接收者節(jié)點的匿名程度下降；反之，它們的匿名程度會提高。

4仿真實驗與分析

5結(jié)語

本文針對當(dāng)前匿名鏈對移動車輛隱私性保護不足，提出了一種K匿名鏈機制。對發(fā)送連續(xù)位置查詢請求的車輛進行了K匿名保護，并通過轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點傳遞包含查詢節(jié)點在內(nèi)的K匿名空間及其查詢請求構(gòu)建匿名鏈。在保證查詢節(jié)點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)中車輛的匿名強度。通過對仿真實驗結(jié)果的分析，在同等條件下，K匿名鏈機制的匿名效果要明顯好于匿名鏈的匿名效果，進一步完善了車載網(wǎng)絡(luò)的安全性。

參考文獻：

篇5

關(guān)鍵詞：地鐵；無線視頻傳輸系統(tǒng)WLAN；AP天線

中圖分類號：TD65 文獻標識碼：A

1 研究背景

2006年6月，天津地鐵1號線正式開通試運營。2008年8月為配合北京奧運會的安全召開地鐵公司在車廂內(nèi)加裝了相應(yīng)的電視監(jiān)視系統(tǒng)，但是根據(jù)實際需要，指揮行車的調(diào)度員無法在線實時觀看到列車內(nèi)的圖像信息，在車廂內(nèi)出現(xiàn)問題時無法第一時間掌握現(xiàn)場情況，這就迫切要求天津地鐵1號線采取無線視頻傳輸技術(shù)將圖像傳送到控制中心，為指揮行車提供可靠的安全保障。

2 基于AP天線的WLAN性能方案

2.1 系統(tǒng)功能及軌旁AP布設(shè)策略

無線視頻傳輸系統(tǒng)即WLAN系統(tǒng)是實時傳輸系統(tǒng)作為傳輸網(wǎng)絡(luò)的延伸，為天津地鐵1號線提供地面與列車之間的通信，無線視頻傳輸系統(tǒng)車地?zé)o線通信能夠保證列車在高速行駛的情況下，能夠以有效帶寬不低于10Mbps的速率在列車和運營控制中心服務(wù)器間雙向傳輸視頻影像，同時保證車載AP同軌旁AP切換時做到“0”丟包。

目前基于WLAN在隧道內(nèi)的覆蓋方式有兩種：一種是AP的信號通過漏纜進行傳輸，還有一種是AP信號通過天線進行無線傳播，本次研究的是采用信號通過天線進行無線傳播的方式。在沿軌道設(shè)置無線接入點（AP）、設(shè)置控制中心的無線控制器，以及車載的無線單元和天線?？刂浦行臒o線控制器通過傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與軌道無線接入點相連，在列車上設(shè)置車載無線網(wǎng)橋，以達到在全線范圍內(nèi)實時無縫的列車與地面間的圖像和數(shù)據(jù)傳遞，并實現(xiàn)快速切換。

在區(qū)間和站臺根據(jù)無線信號覆蓋的要求設(shè)置分布式數(shù)據(jù)接入交換單元，實現(xiàn)與車載數(shù)據(jù)控制單元之間的無線數(shù)據(jù)通信。各軌旁AP通過光纖收發(fā)器，以100M光纖與車站交換機相連接，經(jīng)車站數(shù)據(jù)控制器對數(shù)據(jù)進行處理后，通過通信傳輸系統(tǒng)提供的通道與控制中心連接。

2.2 無線傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

車地?zé)o線雙向數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)是整個寬帶傳輸網(wǎng)重要組成部分，無線雙向數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)采用AP架構(gòu)組網(wǎng)方案，主要組成包括有無線管理交換機、無線管理工作站、鋪設(shè)在軌旁及車輛段的無線基站（AP）和天線、車載無線網(wǎng)橋及天線以及車載交換機等部分，方案符合WLAN 802.11a標準。無線雙向數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)中無線系統(tǒng)硬件包括有AP和無線管理交換機。無線管理交換機和AP之間不需直接互聯(lián)，可以透過IP網(wǎng)絡(luò)（可由交換機、路由器或其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成）互通。

軌旁AP在直線隧道一般每間隔200米布設(shè)一個，在彎道或地面根據(jù)實際情況采用每間隔50米、100米布設(shè)一個，AP采用定向天線，雙向無線雙向數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的無線系統(tǒng)采用標準為802.11a。

2.3 車載局域網(wǎng)

車載局域網(wǎng)絡(luò)由車載無線單元、車載交換機組成，車載視頻控制器、車載監(jiān)控設(shè)備等接入該網(wǎng)絡(luò)。車載無線單元提供移動列車與軌旁AP的實時無縫連接，用以實現(xiàn)車載視頻設(shè)備與控制中心和車站的連接。車載交換機采用工業(yè)交換機，實現(xiàn)各節(jié)車廂互聯(lián)，每趟列車車頭車尾分別設(shè)置無線網(wǎng)橋，同軌旁AP實現(xiàn)互相冗余的車地?zé)o線通信。

在地鐵列車車頭、車尾分別安裝一臺10端口工業(yè)以太網(wǎng)交換機，與車輛提供的以太網(wǎng)接口構(gòu)成列車內(nèi)小型局域網(wǎng)，為車載信息顯示及車載圖像監(jiān)控提供傳輸通道。車載局域網(wǎng)采用鏈網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在車頭、車尾設(shè)置兩套獨立的無線接收裝置，保證在局域網(wǎng)發(fā)生斷點故障時順利切換。

3 技術(shù)難點分析

3.1 網(wǎng)絡(luò)鏈路分析

軌旁AP與車載AP之間無線使用 802.11a用于覆蓋列車運行沿線。12路1M監(jiān)控流，從列車通過無線信號至分布式數(shù)據(jù)接入交換單元再經(jīng)車站上傳至控制中心。同時無線傳輸網(wǎng)絡(luò)必須提供滿足系統(tǒng)功能需求，并留有需求帶寬25%以上的冗余量，根據(jù)以上帶寬計算分析，總帶寬需求為12Mbps+3Mbps=15Mbps，因此，車地?zé)o線雙向數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)必須提供15Mbps的有效帶寬。

3.2 越區(qū)切換要求

由于無線網(wǎng)絡(luò)承載的是視頻信號，視頻顯示不能出現(xiàn)明顯斷點、失幀、抖動、馬賽克等，故要求列車即使在高速運行下，也要保持無線鏈路不能中斷。當(dāng)車載AP從一個軌旁AP的覆蓋范圍移動到下一個軌旁AP的覆蓋范圍時，將發(fā)生切換。小區(qū)之間的無線切換操作是自動的，并且對于列車操作來說是透明的。

通常802.11a的越區(qū)切換時間在500ms到2s之間（包括重新鑒權(quán)和其他以安全為目的額外開銷），在切換期間，車載AP可能與軌旁AP失去連接（也就是說，通信中斷）。為達到零切換時間，采用WLAN基于預(yù)測的切換技術(shù)（簡稱，WHFT）。WHFT算法與標準802.11a切換算法的不同在于：WHFT允許車載AP在與舊AP（如APn）脫離前與新AP（如APn+1）建立連接，即在中斷前連接。再加上相鄰AP彼此重疊足夠的區(qū)域，就能夠?qū)崿F(xiàn)零切換時間。所有與切換有關(guān)的處理，在列車運行在相鄰AP重疊區(qū)域內(nèi)都會完成，而重疊區(qū)域的大小應(yīng)該按照列車全速運行來設(shè)計，最快切換時延可以小于5ms，可以做到“0”丟包切換。

3.3 無線網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力分析

由于無線信號在傳播過程中會存在多個通過不同路徑到達接收點的信號分量，使得到達接收點的信號分量在相位和幅度上發(fā)生了變化。當(dāng)所有在接收點的信號分量疊加后，合成信號的幅度就會減小或增加，同時導(dǎo)致嚴重的符號間干擾，其結(jié)果是產(chǎn)生多徑衰落，造成通信的不穩(wěn)定。而地鐵沿線很容易產(chǎn)生多徑信道。IEEE 802.11a要求采用正交頻分復(fù)用（OFDM）的技術(shù)，將高速數(shù)據(jù)流分配到數(shù)十個相互正交的子載波上，而在每個子載波上是窄帶調(diào)制，使得信號傳輸對于多徑效應(yīng)具有選擇性衰落。其次，在高速移動環(huán)境中，由于發(fā)送機與接收機之間的相對運動，會導(dǎo)致接收信號的頻率偏移，出現(xiàn)誤碼。根據(jù)理論計算，2.4GHz的802.11a應(yīng)用頻段所引起的頻偏在±250Hz以內(nèi)，這就要求提供的系統(tǒng)頻率容量達到±1kHz即可正常使用。

結(jié)語

通過在地鐵隧道內(nèi)設(shè)置AP天線，在列車內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的交換設(shè)備，可以構(gòu)建成天津地鐵1號線無線視頻傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的可用性。對于需要傳輸15M帶寬以及具有抗干擾能力的的需求，需要在軟件上采用正交頻分復(fù)用，確保系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻

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2車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障診斷的一般程序

1）基本檢查。檢查汽車蓄電池的靜態(tài)電壓、各接頭之間的連接情況、相關(guān)的保險絲以及發(fā)動機與車身的搭鐵情況等。2）連接專用診斷儀，與出現(xiàn)故障的各電控系統(tǒng)進行通訊，并讀取故障碼。3）如有故障碼，按故障碼提示進行檢查。在CAN系統(tǒng)故障碼與其它故障碼同時出現(xiàn)時，應(yīng)優(yōu)先對CAN系統(tǒng)進行故障診斷。如故障診斷設(shè)備它具有對控制單元ECU進行CAN系統(tǒng)的故障診斷和支持監(jiān)視器功能，通過診斷設(shè)備的這個功能可以用來幫助判斷故障位置。4）檢查控制模塊的電源供應(yīng)及搭鐵回路是否良好。5）檢查CANBUS數(shù)據(jù)總線的兩根線路是否良好，最好用多通道示波器對其進行波形檢測，如不正常再用萬用表進行檢查是否斷路、短路。6）拔下控制模塊線束接頭，對控制模塊CANBUS數(shù)據(jù)總線接口兩端的數(shù)據(jù)傳遞終端電阻進行檢測，如不符要求，則控制模塊內(nèi)部不良。7）在拔下控制模塊線束接頭，檢查CANBUS數(shù)據(jù)總線接口的接觸情況，并使該控制模塊不接入車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的情況下，觀察故障現(xiàn)象的變化，如故障消失，則控制模塊硬件損壞或內(nèi)部軟件故障如未進行相應(yīng)編程、設(shè)定等。8）先對該控制模塊進行重新設(shè)定，如故障不能消失，則更換新模塊再視情進行重新編程設(shè)定。

3車內(nèi)局域網(wǎng)系統(tǒng)故障診斷、排除的相關(guān)要點

1）熟悉每個類型的汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點。車載網(wǎng)絡(luò)采用的大多是局域網(wǎng)（局域網(wǎng)是指在一個特定的局部單位內(nèi)連接的網(wǎng)絡(luò)），其可用的傳輸介質(zhì)主要有同軸電纜、雙絞線、光纖電纜和無線電。在汽車上會同時有多個局域網(wǎng)絡(luò)存在，通過利用網(wǎng)關(guān)將這些局域網(wǎng)連接起來從而形成互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。因此網(wǎng)關(guān)是用來連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)從而能實現(xiàn)不同類型網(wǎng)絡(luò)之間協(xié)議相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，車載網(wǎng)絡(luò)分星型網(wǎng)、總線網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)。星型網(wǎng)絡(luò)是以一臺中央處理器為中心，中央處理器與每臺入網(wǎng)機器有一個物理連接鏈。星型網(wǎng)絡(luò)又有用普通導(dǎo)線傳輸數(shù)據(jù)的普通星型網(wǎng)絡(luò)和用光纖傳輸數(shù)據(jù)的光學(xué)星型網(wǎng)絡(luò)，但都只能在一個部件或總成上使用。如寶馬7系列轎車被動安全系統(tǒng)的Byteflignt就采用光學(xué)星型網(wǎng)絡(luò)（參見后述故障實例中的介紹）。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)是指控制單元通過網(wǎng)絡(luò)部件連到一個環(huán)行物理鏈路中，其優(yōu)點是信息在網(wǎng)絡(luò)中傳輸實時性好、傳輸數(shù)據(jù)量大及抗干擾能力強，每個節(jié)點只與其他2個節(jié)點有物理連接；缺點是一個節(jié)點故障可能影響整個網(wǎng)絡(luò)，可靠性較差，網(wǎng)絡(luò)擴充時要調(diào)整對整個網(wǎng)絡(luò)重新排序，在增加功能時需添加控制單元，相對比較復(fù)雜?？偩€型網(wǎng)絡(luò)由總線連接入網(wǎng)控制單元，可以使用同軸電纜、雙絞線、光纖電纜作為網(wǎng)線，以雙絞線最為常見。車載局域網(wǎng)的應(yīng)用非常多，如可以應(yīng)用在動力控制系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、信息系統(tǒng)，它們可以是采用不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、不同的傳輸介質(zhì)、不同的傳輸協(xié)議的各自獨立的網(wǎng)絡(luò)；也可以設(shè)置網(wǎng)關(guān)，將它們連接為一體形成車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)關(guān)主要功能是從一個局域網(wǎng)絡(luò)讀取所接收的信息，并翻譯信息，向其它局域網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息。車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)，所以維修時，我們要通過對汽車車載網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)的熟悉，如果能偶將其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基本框圖會出來時最好的。

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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：S611文獻標識碼：A 文章編號：

1、 需求及現(xiàn)狀分析 近年來政府各部門，軍隊，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)，車載移動應(yīng)急指揮平臺作為固定指揮所功能的延伸與完善具有機動性高、生存能力強、部署方便迅速、功能強大等特點，在各類突發(fā)事件的應(yīng)急指揮中扮演著越來越重要的角色。一個現(xiàn)代化的車載移動應(yīng)急指揮平臺不僅是一個指揮調(diào)度中心，而且是一個計算機網(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。車載移動應(yīng)急指揮平臺可以說是系統(tǒng)內(nèi)各類信息的綜合應(yīng)用點，包括數(shù)據(jù)庫的集成應(yīng)用、各部門數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用、實時監(jiān)控數(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。

由于車載移動應(yīng)急指揮平臺系統(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)平臺存在以下問題：1、整體規(guī)劃設(shè)計不當(dāng)，造成布局不合理，使用操作不便；2、在整車選型時沒有考慮車輛動力與配載配重問題，造成整車超重或者車后部過重，影響車輛駕駛的操控性和機動性和平穩(wěn)性3、設(shè)備性能搭配不合理，綜合布線不規(guī)范，造成整個系統(tǒng)效率低下4、沒考慮到在設(shè)備密度大、電子環(huán)境復(fù)雜的情況下各子系統(tǒng)間相互干擾的問題造成各子系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，抗干擾性能低下

2、系統(tǒng)要求 車載移動應(yīng)急指揮平臺應(yīng)能實現(xiàn)一旦發(fā)生緊急事件，可迅速部署到突發(fā)事件現(xiàn)場的二級安全區(qū)域，短時間內(nèi)實現(xiàn)衛(wèi)星、移動3G等的無線網(wǎng)絡(luò)接入，在指揮車內(nèi)就可以對突發(fā)事件現(xiàn)場進行視頻和數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，及時掌握現(xiàn)場狀況，可現(xiàn)場通過無線數(shù)據(jù)語音直接指揮，并可以把現(xiàn)場的圖像及數(shù)據(jù)同步回傳到后方總部，與總部進行電話、傳真及視頻會議等形式的溝通。具體歸納為以下功能：

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

b、提供突發(fā)事件現(xiàn)場的實時視頻監(jiān)控；

c、提供突發(fā)事件現(xiàn)場的實時采集數(shù)據(jù)；

d、通過衛(wèi)星等技術(shù)手段實現(xiàn)車載移動應(yīng)急指揮平臺與后方總部的電話、傳真、視頻對話功能；

e、現(xiàn)場落實應(yīng)急預(yù)案；

f、能夠獨立提供動力和電源，具備一定的野外生存能力

3、系統(tǒng)設(shè)計及產(chǎn)品選型原則 車載移動應(yīng)急指揮平臺一般由衛(wèi)星通信、短波通信、超短波通信、微波通信、現(xiàn)場音視頻圖像采集、綜合指揮調(diào)度、無線寬帶網(wǎng)絡(luò)、集中控制、裝載車輛以及安全保障等子系統(tǒng)組成。

在整個車載移動應(yīng)急指揮平臺的設(shè)計一般都是根據(jù)國家和相關(guān)行業(yè)的技術(shù)規(guī)范以及用戶的具體需求進行整體設(shè)計和載車改造的，系統(tǒng)的實際使用效果很大程度上取決于最初的規(guī)劃設(shè)計和產(chǎn)品的選擇。由于應(yīng)急指揮有其特殊性，在設(shè)計及產(chǎn)品選型中要注意以下要點

a、整個系統(tǒng)要能夠統(tǒng)一組網(wǎng)，兼容互聯(lián)。在設(shè)計選型是要考慮到各個子系統(tǒng)相互之間，各子系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備之間能夠?qū)崿F(xiàn)同一組網(wǎng)，兼容互聯(lián)的能力。實現(xiàn)各個子系統(tǒng)之間，子系統(tǒng)與現(xiàn)場之間功能相互兼容不沖突，充分發(fā)揮整個系統(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、溫度、濕度、空間、重量）對產(chǎn) 品選型的限制，在整體設(shè)計時考慮系統(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)過大量實際應(yīng)用檢驗過的，性能不斷改進后的，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)計時要充分考慮車體物理安全（防雷、漏電和過壓保護、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應(yīng)急指揮平臺具有設(shè)備繁雜、連接復(fù)雜、工作頻率覆蓋寬、型號形式多、結(jié)構(gòu)空間小的特點。要做到：

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

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

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

4）車載發(fā)電機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，部件要具備標準化可互換性，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 可迅速的開設(shè)、開通、撤收及轉(zhuǎn)移。

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中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2012）08-0139-02

0引言

傳統(tǒng)的車載監(jiān)控終端普遍通過SMS短信息業(yè)務(wù)向監(jiān)控中心傳送數(shù)據(jù)，通信很頻繁，幾秒鐘一次，費用很高。另外，短信利用信道命令時隙來傳送，沒有專門的數(shù)據(jù)通道，所以在命令時隙繁忙的時候很可能出現(xiàn)信息延時或丟失的情況，無法實現(xiàn)實時監(jiān)控。為了解決這一問題，引入了GPRS技術(shù)，GPRS技術(shù)具有按流量計費、永遠在線、接入迅速、實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c，而且傳輸速度達到了115kb/s，遠遠超過了GSM網(wǎng)絡(luò)的9.6kb/s，其高效的傳輸速率為以后的功能擴展提供了有利條件，如音頻傳輸，視頻監(jiān)控等功能。

1車輛監(jiān)控系統(tǒng)工作原理及流程

首先，車載終端設(shè)備上的GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集模塊采集到GPS定位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)拆包后得到車輛的坐標位置、時間等有效信息，該信息被重新封裝后，由GPRS無線通信模塊發(fā)送到GPRS無線通信網(wǎng)上。GPRS網(wǎng)絡(luò)根據(jù)相應(yīng)的協(xié)議在車載終端和和監(jiān)控中心之間建立一條數(shù)據(jù)通路。監(jiān)控中心通過GIS數(shù)據(jù)庫和WebGTS技術(shù)把傳送來的車輛位置信息顯示在電子地圖上。同時，監(jiān)控終端可以通過該數(shù)據(jù)通路向車載終端發(fā)送控制指令和調(diào)度信息。

2基于GPRS的通信平臺的設(shè)計與研究

2.1 車載監(jiān)控終端的結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作流程車載監(jiān)控終端由中央處理單元、GPRS模塊、GPS模塊、鍵盤、液晶顯示等部分組成。如圖1所示。

GPS模塊接收衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航電文，得出當(dāng)前車輛的經(jīng)緯度、速度及GPS衛(wèi)星時間等信息。中央處理單元將這些的信息和車輛狀態(tài)信息一起封裝，再通過GPRS模塊傳送到GPRS網(wǎng)絡(luò)，最后傳送到監(jiān)控中心。另外，GPRS模塊也可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)接收來自監(jiān)控中心的調(diào)度信息和控制命令。

2.2 車載監(jiān)控終端GPRS通信鏈路的建立

2.2.1 GPRS系統(tǒng)工作原理GPRS是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，它采用分組交換技術(shù)，能兼容GSM網(wǎng)絡(luò)并能更加有效的在網(wǎng)絡(luò)上高速傳輸數(shù)據(jù)和信令。

GPRS在工作時，通過對路由的管理來進行尋址及建立數(shù)據(jù)連接，這里主要涉及到發(fā)送數(shù)據(jù)的路由建立。車載終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)單元（PDU）經(jīng)過SNDC處理，生產(chǎn)SNDC數(shù)據(jù)單元，再經(jīng)過LLC層生產(chǎn)LLC幀，然后發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)中該車載終端所在的SGSN，SGSN再把數(shù)據(jù)傳送到GGSN，GGSN把數(shù)據(jù)解封，轉(zhuǎn)換格式，最后傳送到監(jiān)控中心。

2.2.2 建立GPRS通信鏈路該設(shè)計使用的GPRS無線通信模塊是西門子MC 35 GPRS MODEM，通過串口與中央處理單元進行連接。它們之間的通信協(xié)議是AT指令集。

硬件之間通過串口進行通訊，串口驅(qū)動層主要實現(xiàn)打開、關(guān)閉、讀、寫操作。對串口的讀寫如下：

讀串口：

int ReadComm(void* pData, int nLength)

{

DWORD dwNumRead; // 串口收到的數(shù)據(jù)長度

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

return (int)dwNumRead;

}

寫串口：

int WriteComm(void* pData, int nLength)

{

DWORD dwNumWrite; // 串口發(fā)出的數(shù)據(jù)長度

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

return (int)dwNumWrite;

}

然后在串口函數(shù)的基礎(chǔ)上編寫GPRS模塊驅(qū)動函數(shù)。微控制器通過串口控制GPRS模塊，進行設(shè)置等操作。通過微控制器發(fā)送AT指令給GPRS模塊，檢測設(shè)備是否正常，并且對GPRS設(shè)備進行初始化。

檢查設(shè)備是否正常代碼：

??????

WriteComm("AT\r", 3);

ReadComm(ans, 128);//ans為數(shù)組名

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

return FALSE;

??????

設(shè)置PDU模式：

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

ReadComm(ans, 128);

PPP協(xié)議的實現(xiàn)。GGSN與GPRS模塊之間的通信遵守PPP協(xié)議。其過程遵守LCP（Link Control Protocol）、PAP（Password Authentication Protocol）、IPCP（Internet Protocol Control Protocol）等協(xié)議。其中LCP協(xié)議用于建立、構(gòu)造、測試鏈路的連接。PAP協(xié)議處理密碼驗證。IPCP協(xié)議用于設(shè)置網(wǎng)絡(luò)協(xié)議環(huán)境，并分配IP地址。一旦協(xié)商完成，鏈路就已經(jīng)創(chuàng)建。登錄GGSN并傳輸數(shù)據(jù)。GPRS模塊用AT指令通信。

實現(xiàn)GPRS模塊GPRS通信的控制指令如下：

AT+CGATT=1，若反饋OK，則表明成功。GPRS模塊只有連接到GPRS網(wǎng)絡(luò)后，才能使用GPRS的相關(guān)服務(wù)。

AT+CGDCONT=1， “IP”， “CMNET”，GPRS模塊開通TCP/IP服務(wù)；反饋OK。1是標識符，IP表明GPRS模塊和網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)是以IP包的形式進行的。CMNET是中國移動的網(wǎng)絡(luò)接入點。

AT+CGQREQ，協(xié)商Qos服務(wù)質(zhì)量，可以根據(jù)實際需要進行設(shè)置。

ATD*9***1#，通過AT指令進行撥號，若返回CONNECT，則進入數(shù)據(jù)傳輸模式，這時數(shù)據(jù)是以PPP幀的格式進行傳輸?shù)?，GPRS模塊也應(yīng)該以PPP幀格式進行回答。然后就進入PPP協(xié)商會話階段，當(dāng)成功協(xié)商后，將會動態(tài)分配到一個固定虛擬IP地址。然后通過GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點（GGSN）就可以連接到網(wǎng)絡(luò)上了。

3監(jiān)控中心的通信服務(wù)器的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1通信服務(wù)器的設(shè)計監(jiān)控中心是通信平臺的核心，通信服務(wù)器負責(zé)上傳接收到的車輛終端GPS數(shù)據(jù)和的下達指令。在GPRS通信網(wǎng)絡(luò)上，通信服務(wù)器采用TCP/IP協(xié)議和車載終端進行連接。TCP是面向連接的通信協(xié)議，通信雙方以全雙工方式進行數(shù)據(jù)傳輸，提高了通信效率。TCP采用超時重傳和捎帶確認機制，適用于對安全性，可靠性較高的數(shù)據(jù)進行傳輸。

通信服務(wù)器主要完成三項工作。與車載終端通信，收發(fā)無線數(shù)據(jù)信息；加密發(fā)往車載終端和解密發(fā)往監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)幀和通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換；修改數(shù)據(jù)庫。因此通信服務(wù)器主要有兩個功能，數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸。

3.2 服務(wù)器端GPRS通信協(xié)議GPRS通信協(xié)議的格式如表1所示。其中信息內(nèi)容包括：車輛的經(jīng)度、維度、GPS時間、車輛狀態(tài)等信息。

4通信性能與分析

通過實際測試，驗證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和成功率。數(shù)據(jù)傳輸有一定時延，時延包括GPS信號在GPRS模塊中的處理時間，GPRS數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸時間，接收端處理時間三部分。當(dāng)車載終端在盲區(qū)時或信息繁忙時可能出現(xiàn)信息丟失或延時。實驗時隨機取點500個，通信時延和成功率如表2所示。實驗表明成功率達到了98.8%。

5結(jié)語

經(jīng)過實驗數(shù)據(jù)分析，該車載監(jiān)控終端的GPRS數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性可靠，實時性好。該平臺具有覆蓋范圍廣，操作簡單，通信費用低，傳輸速度快等優(yōu)點，達到了預(yù)期的結(jié)果。該車載監(jiān)控終端可廣泛應(yīng)用與物流，銀行運鈔車，出租汽車等領(lǐng)域。

參考文獻：

[1]高旭巍,吳振宇.采用GPRS技術(shù)的車載衛(wèi)星定位系統(tǒng).公路交通科技[J].2005,22(8):127-130.

篇9

引言：車輛在城市交通行駛及起步停車等階段易發(fā)生刮蹭、碰撞，因雨雪霧等天氣造成的路面濕滑及視野受阻環(huán)境下，更易發(fā)生事故導(dǎo)致財產(chǎn)損失及人身傷害。事故發(fā)生典型場景有：1.直線行駛車輛與側(cè)方駛離停車位/社區(qū)出入口車輛、側(cè)方?？寇囬T突然開啟車輛發(fā)生碰撞；2.直線行駛車輛與側(cè)方并線車輛、前方逆轉(zhuǎn)方向車輛發(fā)生碰撞。安全輔助系統(tǒng)可實現(xiàn)上述場景中車輛行車狀態(tài)自動識別與信息互動警示，減免意外事故發(fā)生。

一、系統(tǒng)方案設(shè)計

系統(tǒng)由車載終端、參考節(jié)點、協(xié)調(diào)器節(jié)點和數(shù)據(jù)服務(wù)器構(gòu)成。車載終端負責(zé)收集/處理車輛行車狀態(tài)信息，作為網(wǎng)絡(luò)移動節(jié)點對車輛進行跟蹤定位輔助；參考節(jié)點位于區(qū)域固定位置，起網(wǎng)絡(luò)定位參考作用；協(xié)調(diào)器節(jié)點建立網(wǎng)絡(luò)，負責(zé)處理節(jié)點位置信息并將信息傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器；數(shù)據(jù)服務(wù)器可接入互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)計算機終端對網(wǎng)絡(luò)的遠程訪問與控制。系統(tǒng)無線通信采用ZigBee網(wǎng)型拓撲網(wǎng)絡(luò)，置于道路側(cè)的協(xié)調(diào)器節(jié)點為網(wǎng)絡(luò)核心，主導(dǎo)無線網(wǎng)絡(luò)的建立與配置管理。協(xié)調(diào)器節(jié)點與車載終端、參考節(jié)點采用自組織方式組建無線通信網(wǎng)絡(luò)。

主要功能原理如下：車輛啟動后車載終端開始工作，并通過總線系統(tǒng)收集車輛車速/輪速/轉(zhuǎn)向燈開關(guān)/倒車開關(guān)/車門開關(guān)等信號以及GPS系統(tǒng)定位信息，經(jīng)過微處理器計算車輛行駛狀態(tài)與位置信息。車載終端搜索并加入附近區(qū)域協(xié)調(diào)器節(jié)點建立的網(wǎng)絡(luò)，借助參考節(jié)點輔助定位，通過網(wǎng)絡(luò)向區(qū)域內(nèi)其他車輛發(fā)送本車行駛狀態(tài)與位置信息。其他車輛終端微處理器分析獲取信息，識別相鄰接近車輛與本車是否存在行駛路線交叉與匯合，提醒駕駛員注意鄰近車輛行駛路線并適時建議駕駛操作。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.車載終端設(shè)計：系統(tǒng)需滿足大量實時數(shù)據(jù)收發(fā)與低功耗要求，同時為實現(xiàn)硬件平臺功能可擴展性，設(shè)計采用MCU模塊+HMI模塊方案。MCU模塊負責(zé)車輛狀態(tài)信息采集與處理、數(shù)據(jù)無線通信等；HMI模塊負責(zé)人機交互功能例如語音播報等。模塊間通過RS485總線連接。

MCU模塊采用LPC2366微處理器與CC2431射頻芯片構(gòu)建硬件平臺，結(jié)構(gòu)如圖1所示。MCU模塊由負責(zé)數(shù)據(jù)采集與處理的CPU模塊、存儲數(shù)據(jù)的儲存模塊、采集車輛狀態(tài)參數(shù)的CAN總線接口模塊、負責(zé)數(shù)據(jù)收發(fā)的射頻模塊和電源管理模塊組成，射頻模塊與CPU模塊是系統(tǒng)核心。CPU模塊自動采集CAN總線接口模塊傳來信號，經(jīng)調(diào)制電路由CPU處理，處理與分析結(jié)果通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸。LPC2366集成CAN控制器與CAN電平轉(zhuǎn)換芯片TJA1040T相連，接收車輛狀態(tài)參數(shù)。TJA1040T是NXP公司推出的用于汽車電子的高性能CAN收發(fā)器。射頻模塊采用Ti公司CC2431，單芯片整合ZigBee射頻前端、微控制器與GPS定位引擎硬件，采用較少電路即可實現(xiàn)無線信號收發(fā)，利用內(nèi)置定位引擎基于RSSI技術(shù)，根據(jù)接收信號強度與已知網(wǎng)絡(luò)參考節(jié)點位置計算車輛終端位置，實現(xiàn)車輛定位信息的多路輸入輔助。CPU模塊設(shè)計有RS232接口可用于連接獨立GPS模塊，GPS模塊采用聯(lián)發(fā)科技GS-92m，擁有SIRF3電路，具有20個衛(wèi)星信號通道，熱啟動模式平均定位時間為1s，具有搜星快速、接收能力強等特點。數(shù)據(jù)采集模塊包含4路模擬量采集通道與8路開關(guān)量采集通道，用于擴展終端系統(tǒng)實用性。

2.協(xié)調(diào)器/參考節(jié)點設(shè)計：節(jié)點采用CC2430芯片，包括電源模塊、射頻天線RF模塊以及晶振電路等模塊。電源模塊用于為協(xié)調(diào)器節(jié)點的其它功能模塊供電，保證節(jié)點正常運行。RF模塊用于數(shù)據(jù)的無線收發(fā)與傳送。協(xié)調(diào)器晶振模塊是兩個不同頻率晶振，用于無線收發(fā)數(shù)據(jù)和休眠狀態(tài)。

3.數(shù)據(jù)服務(wù)器設(shè)計：數(shù)據(jù)服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)通過以太網(wǎng)接口連接，采用RTL8019AS網(wǎng)絡(luò)芯片，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸。服務(wù)器采用三星S3C44BO芯片，芯片規(guī)格為16/32Bit RISC。內(nèi)部集成USB設(shè)備端與主機端，可提供點對點連接，USB接口芯片采用ISP1161。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計

1.車載終端軟件設(shè)計：車載終端上電硬件初始化，CPU模塊通過SPI接口發(fā)送初始化指令，使CC2431進入工作狀態(tài)，搜索其通信范圍內(nèi)是否存在網(wǎng)絡(luò)并申請入網(wǎng)。終端成功入網(wǎng)后等待輪詢信息并發(fā)送應(yīng)答信息到協(xié)調(diào)器。LPC2366完成初始化后對采集到的CAN總線的數(shù)據(jù)以及開關(guān)量或模擬量進行解析，數(shù)據(jù)依次進行協(xié)議封裝，并將分析結(jié)果實時通過CC2431傳送至協(xié)調(diào)器節(jié)點。

2、參考節(jié)點軟件設(shè)計：參考節(jié)點上電初始化，申請加入網(wǎng)絡(luò)。搜索信號，接收并判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)給自身，是則從數(shù)據(jù)包中提取RSSI值，不是則丟棄。接收某一車載終端節(jié)點數(shù)據(jù)達到10次時計算平均值。將平均值運用定位算法計算出本節(jié)點與該車載終端節(jié)點間的距離。將自身坐標信息和移動節(jié)點與本節(jié)點間的距離值發(fā)送給協(xié)調(diào)器和該車載終端節(jié)點。

3.協(xié)調(diào)器節(jié)點的軟件設(shè)計：協(xié)調(diào)器節(jié)點負責(zé)無線網(wǎng)絡(luò)建立、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定、網(wǎng)絡(luò)信息管理與維護等功能。協(xié)調(diào)器節(jié)點上電完成協(xié)調(diào)器硬件和協(xié)議棧的初始化后，開始進行信道能量檢測與信道掃描。選擇空閑信道中能量最強的作為所建立的無線網(wǎng)絡(luò)的信道，從而建立無線網(wǎng)絡(luò)并生成無線網(wǎng)絡(luò)編號PAN ID和配置無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。建立ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)成功后，協(xié)調(diào)器節(jié)點進入監(jiān)聽狀態(tài)，如有子節(jié)點申請入網(wǎng)，則允許子節(jié)點加入并為其分配無線網(wǎng)絡(luò)地址，建立綁定文件。

四、總結(jié)

本文介紹一種車輛安全輔助系統(tǒng)，車輛間以ZigBee模塊為基礎(chǔ)，實現(xiàn)車輛實時行車狀態(tài)信息的無線發(fā)送，在局部區(qū)域內(nèi)完成車車通信，預(yù)先提醒駕駛員附近車輛行車狀況并適時調(diào)整駕駛操作以避免安全風(fēng)險。系統(tǒng)通信采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓撲，具有可靠性強、組網(wǎng)靈活性高、自愈能力強等優(yōu)點，適用于網(wǎng)域內(nèi)動態(tài)移動變化的節(jié)點間通信與監(jiān)測應(yīng)用。

參考文獻

[1]張威奕，陳秀萬，李穎，李智慧. 基于GPS和Zigbee融合的無縫定位方法研究[J].寧夏大學(xué)學(xué)報，2013，34（1）：40-44.

篇10

中圖分類號：U285，TN91 文獻標識碼：A 文章編號：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、用戶對汽車娛樂系統(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。汽車功能簡單、每輛汽車上ECU數(shù)量少的情況下，可通過點對點通訊。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，點對點通信已不滿足需求。1991年，第一輛取代點對點通信，通過CAN總線傳輸?shù)能囕d網(wǎng)絡(luò)在奔馳S級汽車上誕生。經(jīng)過二十多年的發(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、可靠的錯誤檢測和處理機制、基于仲裁式發(fā)送方式、最大傳輸8Byte數(shù)據(jù)等特點，可應(yīng)用于車身電子部件控制、發(fā)動機控制、底盤電子控制等。

CAN FD（CAN with Flexible Data rate）是CAN的升級，CAN FD總線彌補了CAN總線帶寬的制約缺陷。CAN FD數(shù)據(jù)場部分最大傳輸速率5Mbps，最大數(shù)據(jù)長度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合，如電動門窗、座椅調(diào)節(jié)、電動天窗、電動雨刮、部分傳感器信號采集等，使用更低成本的LIN總線是對CAN總線通信的一種補充。

FlexRay起源于“X-By-Wire”的一種基于“時間觸發(fā)”協(xié)議的高性能、高可靠性實時總線。FlexRay報文最大可傳254Byte數(shù)據(jù)，可以在精確的時間內(nèi)（可達1us）發(fā)送至目標地址。FlexRay總線傳輸速率可達10M，主要應(yīng)用于對安全實時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）和動力底盤CAN（P-CAN），B-CAN和P-CAN通過網(wǎng)關(guān)進行數(shù)據(jù)交互，B-CAN選用LIN網(wǎng)絡(luò)作為輔助網(wǎng)絡(luò)。

部分汽車動力底盤系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)選用FlexRay總線，娛樂系統(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）、動力底盤CAN（P-CAN）和一路MOST總線，P-CAN、B-CAN和MOST網(wǎng)段通過網(wǎng)關(guān)進行數(shù)據(jù)交互。MOST總線實現(xiàn)娛樂系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸，F(xiàn)lexRay總線作為動力底盤CAN的補充，實現(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

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

智能化，分為：對外界環(huán)境感知的智能化（含行人監(jiān)測、路標監(jiān)測、前方車輛碰撞預(yù)警等）、對駕駛員狀態(tài)感知智能化（駕駛疲勞監(jiān)測等）、車輛控制的智能化（自適應(yīng)巡航、自動泊車）、娛樂信息系統(tǒng)的智能化、汽車軟件升級智能化等。感知智能化意味著車輛上配備更多智能化的探測設(shè)備，如：高清攝像頭、毫米波雷達、激光雷達。車輛控制智能化意味著車輛有大量的控制相關(guān)的精準數(shù)據(jù)需要交互。娛樂信息系統(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)：可通過網(wǎng)聯(lián)化實現(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)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給外界媒體或云端。3GPP會議上定義的5G三大場景：eMBB（3D/超高清視頻等大流量移動寬帶業(yè)務(wù)），mMTC（大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)） 和 URLLC（無人駕駛、工業(yè)自動化等需要低時延高可靠連接的業(yè)務(wù)）。以及工信部[2016]450號文件《關(guān)于同意車載信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟開展智能交通無線電技術(shù)頻率研究批復(fù)》，中國將5905-5925MHz作為LTE-V2X的研究實驗工作頻段。意味著汽車的網(wǎng)聯(lián)之路是必然趨勢。

3.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車對傳統(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、萬倍的數(shù)據(jù)需要傳輸，需要更高帶寬的車載網(wǎng)絡(luò)來適應(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10Mbps，但價格昂貴，除了奧迪、寶馬，多數(shù)汽車廠商未使用；MOST總線采用價格昂貴的光纖，僅寶馬等少數(shù)車廠應(yīng)用。急需一種廉價、可靠、高帶寬的車載網(wǎng)絡(luò)，解決大數(shù)據(jù)傳輸問題。

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

引進并改進成熟民用以太網(wǎng)，承擔(dān)汽車大數(shù)據(jù)傳輸，成為必然趨勢。如圖4，未來智能網(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、高精度雷達的大數(shù)據(jù)，娛樂系統(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)、雷達數(shù)據(jù)）可通過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。車輛的娛樂系統(tǒng)控制器可通過Wi-Fi、藍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)展過程

以太網(wǎng)在汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上的引進是一個由點到面發(fā)展的過程，可分兩代進行發(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)和娛樂系統(tǒng)中引進汽車以太網(wǎng)，應(yīng)用以太網(wǎng)傳輸高清攝像頭、雷達、音視頻數(shù)據(jù)，動力底盤系統(tǒng)和車身系統(tǒng)使用傳統(tǒng)CAN、CAN-FD進行數(shù)據(jù)交互。使用中央網(wǎng)關(guān)進行輔助駕駛、娛樂系統(tǒng)、動力底盤系統(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模塊布置在娛樂系統(tǒng)域，具有4G、5G網(wǎng)絡(luò)收發(fā)功能，可通過Telematics模塊下載或上傳車載數(shù)據(jù)。用于實現(xiàn)智能交通功能的V2X模塊布置在PTCAN，V2X模塊可通過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)上引入動力底盤域網(wǎng)關(guān)、車身域網(wǎng)關(guān)。動力底盤系統(tǒng)和車身系統(tǒng)通過動力底盤域網(wǎng)關(guān)、車身域網(wǎng)關(guān)實現(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、娛樂系統(tǒng)。其中輔助駕駛和娛樂系統(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)議標準如下，如圖7所示：

輔助駕駛、娛樂系統(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實時流量與普通異步TCP流量之間的競爭問題。IEEE802.1Qav隊列及轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，確保傳統(tǒng)的異步以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流量不會干擾到實時音視頻流。IEEE1722，音視頻傳輸協(xié)議，定義了局域網(wǎng)內(nèi)提供實時音視頻流服務(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，高精度的時鐘同步協(xié)議，實現(xiàn)A/V音視頻流間的時鐘同步[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實現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議的診斷通訊，SOME/IP實現(xiàn)基于以太網(wǎng)協(xié)議的動態(tài)處理及軟件架構(gòu)，DHCP協(xié)議實現(xiàn)動態(tài)主機IP分配，UDS實現(xiàn)汽車診斷功能，XCP完成基于以太網(wǎng)的標定功能。

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，使越來越多的汽車電子部件暴露在外。更廣闊的外延帶來更好的應(yīng)用和體驗，也帶來了更多的攻擊入口。如何進行系統(tǒng)綜合防護及防護功能的劃分，成為汽車網(wǎng)絡(luò)未來需要解決的問題。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)標準和信息安全測試規(guī)范，建立智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息安全應(yīng)急響應(yīng)體系，成為未來智能網(wǎng)絡(luò)汽車需要長遠解決的問題，需要政府、企業(yè)都要積極應(yīng)對的一場曠日持久戰(zhàn)。

未來更高清視頻數(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)對汽車電磁兼容性問題是未來汽車技術(shù)需要解決的。

4 結(jié)語

智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)未來會迎來眾多挑戰(zhàn)，但任何問題和困難都阻擋不了汽車科技的進步與技術(shù)的發(fā)展。相反，挑戰(zhàn)會促進汽車技術(shù)的進步、汽車安全法規(guī)的完善，給用戶一個更舒適、更先進的駕車體驗和乘車感知。

參考文獻：

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