基于Telematics的車聯網集成化服務監控與管理平臺設計

摘要：隨著汽車電子技術的發展，汽車智能化技術正在逐步得到應用，這種技術使汽車的操縱越來越簡單，動力性和經濟性越來越高，行駛安全性越來越好，因此，智能化是未來汽車發展的趨勢，車聯網作為物聯網在汽車行業的應用領域之一，是汽車智能化的重要發展方向。本文將基于Telematics技術，實現車載物聯網信息采集與數據服務關鍵技術，建設車載物聯網監控與管理服務應用平臺，從而將車輛從車內信息擴展到基于無線互聯網的全局集成化智能監控與管理平臺。

關鍵詞：車聯網 Telematics 集成化 車載終端 服務后臺

0 引言

汽車工業是我國的支柱性產業，綠色汽車、節能減排已成為當今汽車工業發展的主旋律，然而，面對因汽車增多而日益突出的交通擁堵問題、安全問題，僅有“綠色”是不夠的，未來的新能源汽車應與車輛“智能化”相結合，這將成為汽車工業的發展方向。要完成從汽車大國到汽車強國的轉變，解決污染、擁堵及安全問題，提升汽車的信息技術含量，特別是發展汽車智能化技術是關鍵。今后汽車升級主要是由電子技術驅動，70%的汽車創新來源于汽車電子，隨著汽車電子技術的發展，汽車智能化技術正在逐步得到應用，這種技術使汽車的操縱越來越簡單，動力性和經濟性越來越高，行駛安全性越來越好，因此，智能化是未來汽車發展的趨勢，車聯網作為物聯網在汽車行業的應用領域之一，是汽車智能化的重要發展方向[1，2]。

本文將基于Telematics技術，實現車載物聯網信息采集與數據服務關鍵技術，建設車載物聯網監控與管理服務應用平臺，從而將車輛從車內信息擴展到基于無線互聯網的全局集成化智能監控與管理平臺?；趯拵o線網絡技術，以單個車輛為信息終端，在研制車載智能化軟硬件設備的基礎上，實現車內相關信息采集與雙向動態傳輸；進而建設車載物聯網監控與管理服務應用平臺，實現車輛的鑒權、定位、安全監控與追蹤、遠程操作與故障診斷、智能化調度等集成化控制與管理目標，為我國車聯網的建設與發展奠定基礎。

1 Telematics技術

Telematics是Telecom與Informatics的合稱，一般譯為“車載信息服務系統”[3]，是20世紀90年代發展起來的新技術，近幾年來發展迅速。Telematics是物聯網在汽車產業上的重要應用，即本文所述的車聯網中核心的部分。車載Telematics系統通過全球衛星定位系統（GPS），利用無線網絡語音傳輸、數據通信技術，使汽車駕乘者在車內隨時隨地與外部后臺、服務資源做雙向的信息傳遞，享受實時化、位置化、個性化的各類應用服務[4]。隨著全球汽車產業的發展，高科技元素在車載系統中的運用也逐漸成為大勢所趨。語音輸入輸出與車載終端互動將是車載終端發展的一大趨勢。在這其中，語音技術在車載信息服務系統中的應用尤其迅猛，它不僅成為了駕駛者獲取信息、互動娛樂、程序操控的重要工具，而且在車載設備綜合控制終端中擔負著日益重要的角色，在改善行車安全，提升車載娛樂價值，以及促進車載信息化效能的發揮等作用愈發無可替代。隨著Telematics的不斷發展，其導航技術將更加直觀，更加易用。傳統的靜態導航將逐漸被動態導航所取代，導航將不斷地向3D導航技術、實景導航技術及在線化方式發展，地圖增量更新技術、動態交通信息技術將在導航技術中全面應用[5]。Telematics終端將從產品化向服務化方向發展，如果沒有Telematics服務提供商（TSP）做橋梁，無法真正實現Telematics的服務。

2車載物聯網集成化服務監控與管理平臺架構設計與功能規劃

2.1 車載物聯網集成化服務監控與管理平臺需求分析。車載物聯網信息采集與數據服務關鍵技術及軟硬件產品是涉及無線通信技術、GPS（衛星導航）技術、傳感技術、GIS（地理信息）技術、數據庫技術等多種技術的結合。該平臺主要提供汽車安全及防護、地面導航、信息通信、生活娛樂、遠程診斷等服務?；赥elematics系統的車載物聯網集成化服務管理平臺，將車輛監控與輔助導航等多項功能相結合，對汽車上多種電子智能系統集成應用，根據汽車用戶駕駛需求提供可視化、語音化的服務，并且通過無線連接網絡方式，實時地傳遞信息，將車輛信息等傳遞到服務后臺，從而達到用戶與后臺的無縫連接。

2.2 車載物聯網集成化服務監控與管理平臺的體系架構設計，包括車輛終端、TSP個人門戶終端+坐席軟件系統+服務器支撐端+數據庫、知識庫四層次的體系架構。車載物聯網集成化服務與管理平臺結構圖如圖1。

如果用戶需要服務，可通過車載終端進行呼叫，由無線互聯網進行傳輸，將數據信息傳遞到車聯網服務中心后臺，后臺服務器根據用戶需求，調用數據庫中相關服務信息，并遠程下載到用戶的汽車終端內，從而達到用戶操作簡單化，保證了駕駛的安全性。車載物聯網集成化服務監控與管理平臺層次圖如圖2。

2.3 車載物聯網集成化服務監控與管理平臺的功能規劃與模塊設計，包括車輛終端、TSP個人門戶終端、服務器支撐端、坐席軟件系統的功能規劃與模塊設計。TSP終端設備在硬件方面包括車載主機、通信模塊、平面顯示、GPS接收器。車載主機的處理器為運算及控制的核心，整個控制器具有強化外殼且符合車用規范（-40℃～+85℃或105℃、防震、防摔、高穩定性）。通信模塊除了藍牙、2G／2.5G／3G、DSRC等無線雙向的通訊技術外，還包括GPS、Radio RDS、Satellite Radio、DVB-T／DVB-H／T-DMB等單向接收的無線技術，這些技術都具有天線、射頻和基頻三大基本組成單元。平面顯示可分為前座與后座系統的平面液晶顯示器，前座可顯示車載主機提供的汽車內外資訊，后座可為乘客提供各式娛樂影視畫面。GPS接收器為TSP終端設備的核心部件，由RF前端、GPS引擎、處理器、內存和即時時鐘芯片（RTC）等單元所組成；其外部還有被動或主動天線，以及搭配溫度補償型振蕩器（TCXO）。TSP終端設備提供車輛故障診斷，車身信息采集等應用服務，在相應的軟件功能開發過程中，引入中間件的概念，將與網絡及TSP服務相關的部分集成管理，與車載主機軟件之間通過TSP終端中間件協議交互，對導航軟件及各類應用程序（LBS服務、網絡應用軟件）也通過TSP終端中間件協議交互，因此在不同平臺主機上移植時，主機軟件實現相關協議即可，減少了移植工作量。車載物聯網集成化服務監控與管理平臺車載終端軟件架構如圖3。

3 車載物聯網集成化服務監控與管理平臺數據增值服務關鍵技術

3.1 融合復雜物聯網數據的遠程車輛故障診斷與預測技術

遠程車輛故障診斷是一個復雜的系統，包含車載故障診斷單元、TSP服務系統和無線通訊網絡。車輛故障診斷單元通過車輛傳感設備獲取車輛的輪胎壓力、輪胎溫度、引擎壓力、引擎溫度、油位高度等信息，通過無線通訊網絡傳送到TSP服務系統，TSP服務系統通過分析車輛的運行參數和故障碼，通知車主故障的嚴重程度，并提供必要的支持服務，安排必要的保養或者修理建議來解決出現的故障。

3.2 融合復雜物聯網數據與知識的遠程實時定位與跟蹤技術

實現基于GPS/北斗II衛星的定位服務技術、AGPS基于基站或網絡星歷的輔助定位服務技術、基于LBS位置信息的實時定位服務技術、基于多圖源坐席整合的不同車載終端地圖定位及搜索服務技術。

3.3 面向坐席軟件系統的海量數據處理與多系統整合應用技術

坐席軟件系統是個多業務系統，其內部維護包括如地圖查詢系統、客戶與坐席管理系統、呼叫系統以及第三方業務與服務等多個系統，每個系統各自負責處理不同的業務內容。通常在用戶來電請求的一個完整周期內，會涉及到多方系統間的相互調用與信息傳遞工作，需要能在底層無縫地對各個系統進行整合，并在前端采用統一的交互界面供坐席人員使用，為車載客戶提供一站式全面的服務，成為坐席軟件系統的開發難點。

采用分層結構設計，從上到下依次分為應用界面層、業務邏輯層和數據支撐層，降低系統的耦合度，可很好地保證未來的可擴展性和復用性。采用單點登錄方法，即在多個系統中，坐席只需要登錄一次就可以訪問所有相互信任的應用系統，可將多系統的業務進行無縫融合。

3.4 復雜車載物聯網數據增值服務技術

駕駛員通過車載終端、無線網絡通訊與TSP服務中心聯系，可以得到包括路邊救援、輔助報警、動態交通信息服務、一鍵導航、天氣預報、股票、新聞等多種遠程服務。

4 結束語

目前我國在車載信息服務上以GPS導航系統為主，沒有真正意義上的車載信息服務系統，主要是因為缺少了TSP服務。本文研究的不是一個車載終端硬件，也不是一個單純的軟件，而是一個完整的車載信息服務系統，平臺將車輛智能終端、TSP個人門戶、坐席軟件系統、服務器支持端、數據庫、知識庫等系統進行有機的結合，服務端和終端協作配合，為車輛用戶提供內容豐富的服務?；赥elematics技術，對3G寬帶無線互聯網、GPS定位系統、GIS地理信息系統的綜合應用，打造新型的車載信息服務平臺，幫助國內自主知識產權車載智能終端產品及集成化服務監控與管理平臺的設計與研發。系統基于Telematics技術，通過寬帶無線網絡技術，以單個車輛為信息終端，在研制車載智能化軟硬件設備的基礎上，實現車內相關信息采集與雙向動態傳輸；進而建設車載物聯網監控與管理服務應用平臺，實現車輛的鑒權、定位、安全監控與追蹤、遠程操作與故障診斷、智能化調度等集成化控制與管理目標，為我國車聯網的建設與發展奠定基礎。

參考文獻：

[1]Wang Jianqiang，Wu Chenwen.A Novel Opportunistic Routing Protocol Applied to Vehicular Ad Hoc Networks［C］The 5th International Conference on Computer Science ＆Education，2010: 1005~1009.

[2]王建強，李世威，曾俊偉等.車聯網發展模式探析[J].計算機技術與發展，2011（12）：235~238.

[3]蔡其達，邱簡謙等.Telematics應用與技術趨勢簡介[J].汽車電子，2008（05）：84~88.

[4]余嶸.車載Telematics系統研究[J].汽車電器，2011（07）：1~8.

[5]王建強，吳辰文，李曉軍.車聯網架構與關鍵技術研究[J].微計算機信息，2011，27(4):156－158.