智能车载终端通信系统研究

摘 要：本文讨论了智能车载终端的各种通信模块，主要有利用RS-232串口实现了基准站与电台的数据发送，利用Socket通信与电台通信实现了车与车的联系，利用GSM/GPRS通信实现了车与监控中心的联系，最终实现了智能车载终端的各种数据传输。

关键词：智能终端；通信；RS-232SocketGSM/GPRS

中图分类号： P208 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）25-186-2

0 引言

智能车载终端[1]作为智能交通（ITS）的最重要组成部分，融合了BDS技术、数据通信技术及计算机技术，实现对运行车辆的动态监控管理，通过GIS平台实时、准确显示车辆的动态运行状态，并实现对运行车辆的动态定位跟踪、监控，安全预警以及集中调度。本文采用了北斗高精度实时差分定位技术实现车辆的厘米级定位[2]，利用RS-232串口实现了基准站与电台的数据发送，利用Socket通信与电台通信实现了车与车的联系，利用GSM/GPRS通信实现了车与监控中心的联系，总的来说，部分实现了“车—车”以及“车—ITS中心—车”的车联网。

智能车载终端主要具有如下功能[9]：①车辆定位；②车与车的通信；③车与ITS中心的通信；④安全预警服务，包括车辆自助报警与监控报警；⑤显示车辆调度信息。

智能车载终端的通信系统主要实现车辆与车辆以及车载终端与ITS中心的双向数据传输；ITS中心完成对车载终端的数据存储、远程调度及监控等功能[3]。如何将车载定位信息发送给其他车辆、以及ITS中心，是本文对数据通信的研究重点。以往的ITS系统多是采用单纯的GSM/GPRS通信或是CAN总线技术等，本文采用基于WIFI模块的Socket[3，4]通信的UDP协议实现数据的转发与接收，对比数据线、蓝牙、GPRS等，其优点在于应用距离比数据线长、穿透性优于蓝牙、成本低于GPRS通信；采用电台通信实现车与车的联系， 主要是考虑到车与车之间的动态距离以及电台的成本较低；采用RS-232串口通信实现基准站与电台的数据传输主要考虑在十米范围内可以成功传输数据以至于不会出现数据丢包并且成本较低；采用GSM/GPRS通信实现车与ITS中心的联系，是因为车与ITS中心的距离会比较远，以及GSM/GPRS通信网络覆盖面广、可靠性行高、误码率低等优点。如图1所示为智能车载终端的通信模块。

1 智能车载终端的通信模块

1.1 GSM/GPRS模块

智能车载终端的内置GSM模块可以方便地利用GSM网进行通信[5]，可以实现无线数据的接收与发送。需要选择支持GPRS功能的SIM卡，并开通GPRS服务，使得智能车载终端与ITS中心的数据传输“永远在线”，从而避免了短消息数据传输的“间歇性在线”。智能车载终端利用GSM/GPRS功能负责上传ITS中心需要的各种数据，也可以接收并分析ITS中心发送的各种命令，并进行相应的操作。

1.2 电台模块

智能车载终端的内置电台模块主要用于车与车之间的联通，本研究选用433数传电台无线通信模块，其主要为GNSS差分数据传输所设计的高性能收发一体数传电台，适用于RTK实时数据传输。其工作在UHF频段，采用先进的频率合成技术和温补控制，频率稳定度高，先进的GMSK数字调制解调技术确保数据传输可靠，具有收发一体、体积小、功耗低、电磁兼容性极好、灵敏度高、误码率低等优点[6]。本车位置在智能车载终端GIS平台上显示的同时，其他附近车辆也会通过电台模块将其定位数据发送至本车智能车载终端上并一同在GIS平台上显示。

1.3 WIFI模块

智能车载终端内置WIFI模块的Socket通信主要用于实现数据的转发与接收。选择插针式内置天线WIFI模块USR-WIFI232-A，其优点在于通讯距离长、体积小、支持多种WIFI加密算法、支持TCP/UDP等网络协议等[7]。基于UDP协议的Socket通信是一种面向非连接的通信协议，正式通信前不必与对方建立连接，只需要知道通信对方的IP地址和端口号（port）就可以向对方发送信息，从而将BDS接收机实时接收的定位数据不断转发出去；基于TCP协议的Socket通信是一种面向连接的通信，发送数据时，不仅需要通信对方的IP地址和端口号（port），还需要与通信对方进行“三次握手”（three times handshake）才能进行数据通信，从而将本车与其他车辆的运行状态与位置在智能车载终端的GIS平台上实时显示。

1.4 RS-232串口模块

在RS-232标准中，所有需要通过RS-232串口传输的字符是以一串行的比特串形式来一个接一个的串行（serial）传输，该方式的优点比较明显，主要在于传输线比较少，配线较简单，传送距离可以较远。最常用的编码格式是异步起停（asynchronous start-stop）格式[8]，该格式是使用一个起始比特（bit）作为开头，然后后面紧跟着7个或者8个数据的比特，接着是可选的具有奇偶校验性质的比特，字符的最后是1个或2个停止比特。因此按照此格式计算，发送一个字符至少需要10比特，这种方法可以带来的一个比较好的效果，就是可以使全部的传输速率以及发送信号的速率按10分量来划分。

智能车载终端的BDS接收机将接收到的定位数据经过差分与计算。一方面，通过Socket通信将本车姿态与实时位置显示在GIS平台上，并且将本车姿态与位置通过电台发送给其他附近车辆，因此本车智能车载终端的GIS平台将会同时显示本车与其他附近车辆的姿态与位置，通过计算两车相对距离，实现智能车载终端的自助安全预警服务；另一方面，本车智能车载终端也会将本车姿态与位置通过GSM/GPRS通信发送给ITS中心， ITS中心的控制调度命令也是通过GSM/GPRS通信发送到智能车载终端中。从而部分实现了“车—车”以及“车—ITS中心—车”的车联网[9]。

2 结束语

如图2所示为智能车载终端应用软件离线地图加载界面[10]，各模块数据通信都正常运行时，车辆将会很精准的定位于高速公路上，并可以分车道显示车辆。

实验证明：智能车载终端的各种通信方式可以很好地进行数据传输，RS-232串口实现了基准站与电台的数据发送，UDP协议通信与电台通信实现了车与车的联系， GSM/GPRS通信实现车与ITS中心间的通信，总的来数，数据通信的各模块可以很好地实现智能车载终端与基准站以及应用软件的数据传输，后期将继续优化数据通信部分。

参 考 文 献

[1] 周温庆，冯文菲，陈继努.基于GIS平台的GPS智能车载终端的设计[J].重庆邮电大学学报（自然科学版），2008，S1：73-75.

[2] 余小龙，胡学奎.GPS RTK技术的优缺点及发展前景[J].测绘通报，2007，10：39-41+44.

[3] 刘邦桂，李正凡.用Java实现流式Socket通信[J].华东交通大学学报，2007，05：110-112.

[4] 周泽兵，边馥苓.基于Socket通信的Web GIS实时监测系统[J].测绘科学，2006，04：88-89+69+7.

[5] 曹洁，郭春禹.GSM模块对终端GPS数据的通信实现[J].电子测量与仪器学报，2010，11：1068-1073.

[6] 朱鹏.短波信道传播特性和测量方法研究[D].成都：电子科技大学，2008.

[7] 潘方.RS 232串口通信在PC机与单片机通信中的应用[J].现代电子技术，2012，（35）13：69-71.

[8] 张海艳.RS232/485与CAN总线协议转换器的研究与设计[D].大连：大连海事大学，2008.

[9] 王古月，陶庭叶，张耀允.北斗智能车载终端的研究与实现[J].信息通信，2016，04：80-82.

[10] 李锋，明镜，王昌翰.移动终端离线电子地图应用框架研究[J].测绘科学，2013，06：129-130+136.