基于4G通信的汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

尹訓(xùn)俊 郭曉林

陸軍裝甲兵學(xué)院 北京 100851

為了對(duì)汽車實(shí)現(xiàn)良好的遠(yuǎn)程監(jiān)控，以便及時(shí)掌握汽車的運(yùn)行狀態(tài)、位置及故障信息等，汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)開始被應(yīng)用到汽車的行駛之中。將4G通信應(yīng)用到汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)之中，必將為汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供更多的便利，以此來保障系統(tǒng)運(yùn)行的高效性和準(zhǔn)確性，確保汽車的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本次研究的汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要組成部分是遠(yuǎn)程監(jiān)控中心和車載監(jiān)控終端。通過車載監(jiān)控終端，可以自主對(duì)CAN通信協(xié)議加以制定，然后對(duì)汽車各個(gè)部件的數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集，并借助于GPS定位模塊來實(shí)現(xiàn)汽車位置信息的實(shí)時(shí)獲取，最后借助于Internet網(wǎng)絡(luò)以及4G網(wǎng)絡(luò)的通信形式將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心[1]。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心主要負(fù)責(zé)對(duì)來自于車載監(jiān)控終端傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，然后對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并將解析好的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在應(yīng)用服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和定位服務(wù)器之中。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車運(yùn)行狀態(tài)、故障信息以及汽車位置的遠(yuǎn)程監(jiān)控。在此過程中，客戶可以借助于網(wǎng)頁客戶端來實(shí)時(shí)查看汽車實(shí)際的運(yùn)行狀況、位置以及相關(guān)的故障信息等。

2 終端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在車載監(jiān)控終端，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能模塊有三個(gè)。其一是CAN模塊，該模塊主要是借助于CAN總線來實(shí)現(xiàn)和汽車之間的通信，并對(duì)汽車行駛過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。其二是GNSS/GPS模塊，主要可以對(duì)汽車運(yùn)行的GPS信息數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，然后將采集到的數(shù)據(jù)按一定的格式進(jìn)行打包處理。其三是GSM/4G模塊，它可以將上述兩個(gè)模塊所采集到的信息通過4G網(wǎng)絡(luò)傳遞給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心服務(wù)器，在接收到相應(yīng)的信息之后，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心會(huì)根據(jù)實(shí)際情況將相應(yīng)的命令發(fā)送到車載監(jiān)控終端，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的遠(yuǎn)程控制。

3 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 用戶信息查看模塊

主要對(duì)用戶的登錄信息驗(yàn)證進(jìn)行設(shè)計(jì)，并為用戶提供信息顯示和查詢功能。用戶打開客戶端網(wǎng)頁，可以在登錄界面輸入賬戶和密碼，登錄成功之后，就可以查看個(gè)人信息和車輛信息。其中包括用戶的姓名、駕駛員ID、車牌號(hào)、汽車的品牌、顏色和款式等。

3.2 狀態(tài)監(jiān)控模塊

隨著當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，人和汽車之間已經(jīng)不僅僅局限于駕駛與被駕駛的關(guān)系，而是形成了一種良好的交互關(guān)系。用戶可以借助于網(wǎng)頁客戶端對(duì)車輛的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息進(jìn)行查看，比如汽車的運(yùn)行速度、行駛里程、故障信息等。通過這種方式，不僅使汽車行駛更加安全可靠，也可以給用戶帶來更多的安全感。

通過汽車狀態(tài)監(jiān)控界面，汽車運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)信息都將以數(shù)據(jù)的方式顯示出來。其實(shí)現(xiàn)過程如下：首先對(duì)Monitor（）函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，然后借助于AJAX異步通信這一方法將相應(yīng)的請(qǐng)求和命令發(fā)送到服務(wù)器，該請(qǐng)求的URL是StateServlet?time=+newDate（）.getTime（），StateServle接收到了請(qǐng)求之后，就會(huì)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)取出，然后將其封裝為JSON格式，以此來做出響應(yīng)。最后就可以將數(shù)據(jù)解析出來，并將解析好的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)頁的形式呈現(xiàn)給用戶[2]。

3.3 故障報(bào)警模塊

汽車故障報(bào)警界面的設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格遵循我國(guó)的相關(guān)規(guī)定，以此來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)故障參數(shù)的合理設(shè)置。借助于汽車報(bào)警界面，可以對(duì)汽車報(bào)警級(jí)別及故障部位做出準(zhǔn)確判斷，比如溫度的差異、電機(jī)控制器問題等。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，若汽車故障報(bào)警界面為綠色，則說明汽車運(yùn)行狀況良好；汽車故障報(bào)警界面為紅色，則說明汽車已經(jīng)出現(xiàn)故障。此時(shí)，監(jiān)控中心可以將故障報(bào)警信息發(fā)送給車載監(jiān)控終端，系統(tǒng)會(huì)幫助用戶及時(shí)找出故障部位，并及時(shí)將故障排除。

3.4 實(shí)時(shí)定位模塊

借助于汽車實(shí)時(shí)定位模塊，可將汽車的位置信息以及軌跡信息以地圖的形式實(shí)時(shí)顯示在網(wǎng)頁客戶端上。在傳統(tǒng)的汽車定位之中，應(yīng)用的是一些專用的商業(yè)軟件，且十分昂貴，實(shí)施起來也有著一定的難度。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展，百度地圖已經(jīng)具備了足夠的開放性。因此在汽車實(shí)時(shí)定位模塊的設(shè)計(jì)過程中，可以將百度地圖下載并合理應(yīng)用。在本次所研究的系統(tǒng)之中，不僅應(yīng)用到了百度地圖，還申請(qǐng)了密鑰和程序的對(duì)應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)密鑰名稱的創(chuàng)建，以此來實(shí)現(xiàn)百度地圖的直接調(diào)用。實(shí)際上，百度地圖的開發(fā)就是借助于JavaScriptAPI對(duì)百度地圖進(jìn)行Web開發(fā)，借助于其自身所具有的豐富程序接口，可以在Web端開發(fā)出有著完善功能和強(qiáng)大交互性的地圖。在使用過程中，用戶可以對(duì)地圖進(jìn)行放大、縮小、移動(dòng)等的操作，并能夠借助于地圖來進(jìn)行導(dǎo)航。同時(shí)，借助百度地圖，可以對(duì)汽車的實(shí)時(shí)定位信息進(jìn)行獲取，也可以對(duì)其行駛的軌跡進(jìn)行回放。

汽車實(shí)時(shí)定位模塊主要是通過Location函數(shù)的調(diào)用來實(shí)現(xiàn)，借助于AJAX異步通信的方法將請(qǐng)求發(fā)送給服務(wù)器，在服務(wù)器接收到請(qǐng)求之后，會(huì)將queryLonation函數(shù)所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行調(diào)用，以此來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)將汽車最新的經(jīng)度和緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)提取出來，然后將其封裝成JSON格式，以此來響應(yīng)之前的請(qǐng)求[3]。最后，服務(wù)器會(huì)將獲取到的坐標(biāo)解析出來，并調(diào)用Show函數(shù)，將汽車的實(shí)時(shí)位置信息在網(wǎng)頁客戶端界面上顯示出來。

4 結(jié)語

綜上所述，將4G通信技術(shù)應(yīng)用到當(dāng)今的汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)之中，可以借助于車載監(jiān)控終端對(duì)汽車行駛過程中的各項(xiàng)參數(shù)信息進(jìn)行獲取，然后及時(shí)上傳給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心會(huì)對(duì)傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以此來全面監(jiān)控汽車的運(yùn)行狀態(tài)、故障信息以及實(shí)時(shí)位置等，對(duì)汽車的行駛狀態(tài)得到良好監(jiān)控。