基于車聯網無線通訊的車輛定位跟蹤系統

楊 擴，朱立新

Yang Kuo，Zhu Lixin

（長安大學 汽車學院，陜西 西安 710064）

0 引 言

車輛位置跟蹤系統跟蹤管理的公共交通訊息系統，確定車輛的位置通常是使用無線局域網設備或GPS設備。但是，使用GPS相對昂貴，公共交通模式中的車輛是不適合的。此外，車輛跟蹤系統只能提供功能單向發送到總線位置信息服務器，當使用GPS裝置時，不能提供總線上其他車的信息，不能實現信息交互。

文中設計了車輛位置跟蹤系統，該系統可以通過實時使用無線自組織網絡，利用具有RF收發器的傳感器節點裝置跟蹤車輛的位置；提出了系統存儲和管理總線的車輛位置信息，并由位置跟蹤系統的服務器，通過各種接口和無線Ad-Hoc網絡為車輛定位提供查找結果。由于公交車沿著路線移動，選擇需要的節點位置來構建無線網絡非常容易。車輛定位跟蹤系統服務器接收由車輛發送的實時位置信息，沿公交路線安裝的固定傳感器節點構成無線Ad-Hoc網絡，然后顯示在車輛屏幕上以及創建和管理日志和報告。收集到Ad-Hoc網絡的信息被發送到宿節點，宿節點與服務器通過串行接口進行通訊。一個連接到總線的傳感器節點與移動車輛，即構成了車聯網中的車輛定位跟蹤系統。

1 采用無線網絡點對點傳感器的車輛定位跟蹤系統

對實時車輛位置跟蹤系統的結構和功能進行說明，描述有關服務器的監控和位置跟蹤系統數據庫的作用，并提出了基于車聯網的傳感器節點結構。

1.1 系統配置和功能

由車輛位置的跟蹤系統服務器和傳感器節點接口提出的系統結構如圖 1所示。車輛位置跟蹤系統服務器存儲并管理車輛的位置信息，并且對用戶的車輛位置搜索查詢做出響應。車輛位置跟蹤系統服務器由數據分類器、查詢分類和運行控制模塊、操作處理模塊和顯示管理模塊以及數據庫等模塊組成。與接觸固定節點的傳感器節點接口進行通訊，并在畫面上顯示從服務器接收到的位置信息。傳感器節點接口是由服務器連接的模塊、查詢/數據轉換模塊、數據發送器/接收器模塊以及顯示模塊等組成。

Ad-Hoc網絡由傳感器節點、RF射頻收發器組成，如圖 2所示。固定傳感器節點，安裝在固定的位置對城市形成 Ad-Hoc網絡一體的車輛移動路線上，車輛移動節點沿路線移動。固定節點沿線安裝，與移動節點進行信息交互的目的是通過Ad-Hoc網絡匯聚節點和消息服務器接收、存儲信息，而服務器生成基于位置的消息并將其發送到移動節點。

1.2 數據庫的結構

服務器的數據結構可以使用基于關系數據庫或文件系統中的一個一般的商業數據庫。數據庫的結構如表 1所示。數據庫表中的每個條目具有以下功能。

表1 數據庫結構表

1）組：如果傳感器網絡分為組，可以防止不必要的通訊。此時，組號指各節點所屬組；

2）源：直接傳送消息到宿節點的節點 數目；

3）時間：消息的接收時間；

4）節點：一些節點，收發消息。固定節點的數目與移動通訊節點數相當；

5）序列號：消息序列號；

6）跳數：節點的跳數，從節點產生的消息路由到匯聚節點的跳數流；

7）車輛編號：一種總線提供的信息產生節點數，即自帶固定節點的頻率到達范圍內的公交車的節點數量。

車輛定位跟蹤信息的消息是在TinyOS消息結構中發送。因此，ID（源）節點產生消息中包含的信息，同時，服務器可以發送合適的位置基礎信息但不必進行位置計算，因為服務器已經知道一個源節點的位置。

2 車輛位置跟蹤系統服務器的實現與實驗驗證

通過實驗對車聯網中車輛定位跟蹤系統驗證，實現固定節點接收到的信息存儲和有關車輛位置查詢處理功能，根據消息的發送/接收固定節點和接收消息的存儲和查詢處理功能對車輛定位。系統實施是在陜西省咸陽市某條實際公交線路上，這條路線的長度為13.8 km，預定運行時間為40 min。車輛6 min間隔運行，并有20個停靠站。

在顯示屏幕中，可以發布關于車輛出發和到達的管理員信息報告。通過匯聚節點收到的所有消息都可以在此屏幕確認，每個消息包含有關車輛信息、信息的節點和報告格式。

3 結束語

文中所構建的車輛位置追蹤服務器通過跟蹤安裝在車輛移動節點的固定傳感器發送的信息追蹤車輛的位置。另外，車輛位置跟蹤信息存儲在數據庫中，可對應查詢對象車輛當前和過去的位置信息。車輛的移動傳感器節點可以從服務器和顯示車輛定位信息的連接單元顯示和接收消息。基于車聯網在無線網絡中實現定位跟蹤系統，實驗結果能夠顯示車輛位置，跟蹤系統的配置模型和模擬系統的性能。車輛位置的跟蹤，接收消息在無線自組織網絡中發生，并實時在地圖上標注。同時，系統能解決車輛位置跟蹤信息實時交互的問題。

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