車載智能終端與車聯網信息平臺的設計開發

呂群芳　王亞晶

摘要：車載終端和車聯網信息平臺是電動汽車推廣應用的重要組成部分，車聯網技術的發展推動新能源汽車信息化和智能化的發展，同時，對治理大氣污染，提升城市品質形象具有十分重要的意義。

關鍵詞：車聯網；車載終端；V2X

中圖分類號：TP391.44 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）01-0167-01

急劇增長的家用車輛和其他車輛給人們生活帶來便利的同時，也引發交通擁堵、交通事故頻發、停車困難等一系列社會問題。同時人們對于車輛的安全駕駛、交通管理、車輛間的信息交換（如碰撞預警、危險警告、交通擁堵檢測以及信息共享） 等服務均提出了新的要求，推動了車載無線通信網絡的快速發展。

1 開發內容及關鍵技術

本研究是專門針對電動汽車的車聯網方案設計與實現。研究包括：（1）車載信息智能終端，包括車身信息、動力電池組使用信息、定位信息、車載傳感器信息等的匯集與顯示交互；（2）LTE-V等多種通信模式實現的V2X通信技術，包括車載信息終端上的動力電池組信息、充電樁信息、交通燈信息、車間距信息、以及其他車輛信息等傳輸，車與車之間的通信、定位信息上傳，還有其他輔助通信如4G通信、LTE-V、NB-IoT與eMTC的融合；（3）信息安全模塊，包括無線信息加密解密、CAN總線保護、入侵檢測等；（4）云信息平臺與手機App，包括車輛故障預警、流量統計、擁堵提示，手機APP等。涉及的主要關鍵技術有車聯網通信技術、信息安全入侵檢測與防護技術、云信息平臺交通分析預報技術等相關技術。

2 項目實施方案

本系統主要有車載信息終端模塊、基于LTE-V融合多種通信的V2X通信模塊、信息安全模塊、云信息服務平臺和手機App這5個部分構成。

（1）車載信息智能終端模塊連接車身CAN總線和多種接口，可以獲取車內絕大部分傳感器信息，匯集分析后通過V2X通信模塊發送給遠端的云信息服務平臺。車載信息終端同時提供與駕駛員的人機交互功能，顯示車輛相關信息。信息安全模塊可以完成對V2X無線信息的加密解密以及入侵防護，同時實現對CAN總線上的入侵檢測與防護，通過信息安全模塊后的無線信息數據送往V2X通信模塊發送到云信息服務平臺。（2）V2X通信模塊主要是基于LTE-V通信，同時融合4G通信、NB-IoT通信、LoRa等通信模塊，構成電動汽車互聯的通信方式。其中LTE-V作為主要通信方式，它是通過電信運營商的支持LTE-V的基站群連接到電信運營商機房，從而通過網絡連接到云信息平臺。（3）信息安全模塊是完成對V2X無線通信信息的加密解密，以便于保證安全性與營私性，同時該模塊還對CAN總線、無線通信信息進行安全入侵檢測與防護。（4）云信息平臺是本系統的關鍵部分，除了匯集分析車輛信息外，還連接道路信息（如交通燈）和電動汽車充電樁信息，還分析電動汽車動力電池的安全信息等等，把分析結果分發到對應的車輛車主手機App上。（5）手機App可以顯示來自云信息平臺的車輛防盜、電池安全、位置定位、電池電量提醒等電動汽車信息。

3 云信息平臺技術研究方案

云信息平臺的主要功能是處理并監測各車輛和公共設施上傳的信息，監測車輛的狀態、位置、車速、方向、電池電壓、電池電量、電池溫度、雷達等信息，在必要時提供所需的智能提醒服務。在線監測電池溫度和充放電電壓等有關車輛安全的信息，及時發現異常情況并報警。同時處理來自監測終端（APP）發來的查看車輛狀態的請求，發送相應的信息顯示，使用戶更便捷的了解當前車內情況，大大提高了車輛的安全性。

云信息平臺，是一個面向數據接入、清洗、挖掘和統計分析的智能監控及輔助決策系統。系統兼容《GBT 32960.3-2016 電動汽車遠程服務與管理系統技術規范》國標協議[1]，進入工信部新能源汽車公告目錄的車型都能夠接入系統，同時系統也能夠接入新能源汽車的國家監測平臺和地方監測平臺。車輛運行數據實時上報到云信息平臺，包括車輛整車數據、驅動電機數據、動力電池數據、電機驅動器數據、車輛定位數據、極值數據和報警數據。云信息平臺實時對這些數據做數據清洗，剔除無效數據后保存，用于信息查詢和進一步的數據挖掘。

云信息平臺實時展示車輛位置、狀態數據，提供車輛狀態監控、報警監控、軌跡查詢、運行數據查詢、客流數據查詢等實時數據和歷史記錄查詢功能；同時也提供了與車輛實時交互的能力，包括配置參數推送、商業廣告推送、預警信息推送、擁堵提示推送和行車路線推薦等；更重要的是，云信息平臺可以通過大數據分析，完成特定主題的數據深度精準挖掘和增值服務。

4 手機App軟件設計

車輛信息服務手機APP是一個基于Andriod操作系統的手持移動終端應用軟件，以下簡稱車聯網APP。該APP是作為基于LTE-V融合多種通信的電動汽車互聯信息服務平臺的手持終端應用軟件，服務于汽車駕駛員。車聯網APP軟件功能分為身份認證、綜合車況、位置定位、電池安全、電量提醒和車輛防盜這幾個功能模塊[2]。

（1）身份認證功能模塊包括：用戶信息注冊（如車牌號、姓名、電話號碼等等）、用戶登錄和信息查看與修改等功能。（2）綜合車況功能模塊包括：車況檢測報告、用車報告這兩部分。其中車況檢測報告將對車輛故障、電池安全、剩余電量、電池包溫度、車輛安全狀態、安全駕駛、違章信息這幾個方面進行檢測，最后給出一個綜合評分；用車報告則是以每日、每周、每月的不同時間周期給出一個統計報表，內容包括行車里程、駕駛時間、平均速度、能量損耗、百公里能量損耗、大約費用等等信息。（3）位置定位功能模塊包括：坐標提示、地圖位置提示、定位源提示（LTE-V/4G、GPS、北斗那種為主要定位依據），行駛軌跡記錄等功能。（4）電池安全監控模塊包括：電池信息查看、充電過熱報警、電池故障報警、電池組溫度報警（每個電池包）等功能。（5）電量提醒功能模塊包括：查看電池剩余電量估計值、剩余行駛里程估計值（包括城市行車、高架行車）、電池更換提醒等功能。（6）車輛防盜功能模塊包括：攝像頭圖片抓取、定位軌跡跟蹤、觸發車內語音警告等功能。

5 結語

本方案具備電池安全管理、V2X、云信息平臺以及手機App，實現了動力電池組剩余電量估計、電池均衡、電池安全預警、車輛防盜信息、云信息平臺實時車輛監控、車身數據實時采集和監測報警、遠程控制等車聯網交互服務功能，可以應用于家用電動轎車、新能源公交大巴、出租車、專用車等領域，以及為新能源汽車整車廠配套。

參考文獻

[1] GBT 32960.3-2016.電動汽車遠程服務與管理系統技術規范[S].

[2] 頓文濤，趙玉成，王力斌，等.車聯網的關鍵技術及研究進展[J].農業網絡信息，2015（8）：46-50.

Abstract：Vehicle terminal and vehicle networking information platform are important components of the promotion and application of electric vehicles. The development of vehicle networking technology promotes the development of information and intelligence of new energy vehicles， at the same time， it is of great significance to control air pollution and improve the image of city quality.

Key words：vehicle networking； vehicle terminal； V2X