发布时间：2024-03-01 16:17:27
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的车载网络的特点样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
【关键词】OSEK/VDX；间接网络管理；控制器局域网
【中图分类号】TP【文献标识码】A
【文章编号】1007-4309（2012）01-0111-2.5
车载网络系统的设计通常基于分布式系统理论，以避免网络中的某些通信连路承受过于集中的网络负载，或网络中的某些节点承担过于集中处理任务。同时，作为实时安全系统，车载网络系统的可靠性也必须得到有效的保障。为此，OSEK/VDX组织为建立车载网络系统控制单元开放式结构的工业标准，提出了包括操作系统（Operation System，OS）、通信模块（Communication，COM）、网络管理（Network Management，NM）的开发规范与其实现语言（Implementation Language，OIL）。其中，OSEK/VDX NM规范旨在为车载网络管理机制的相关应用定义标准化的功能，并通过标准化的接口为相关网络管理机制在车载网络中所执行的各项操作提供可靠的保障。其可通过直接NM与间接NM两种可选的网络管理机制为车载ECU间信息交互的安全性提供可靠的保障。直接NM机制通过专用的网络管理报文实现对车载网络的直接监控，与间接NM相比其所提供的网络状态信息更加精确，但其相关应用也会为车载网络带来更高的负载。因此，直接NM机制通常用于对实时网络系统或规模较小的网络系统的监控。间接NM机制通过监控车载网络中周期性应用报文的传输来实现对网络的监控，监控过程无需使用专用的网络管理报文，其所提供的网络状态信息不如直接NM精确，但其相关应用为车载网络带来的负载较低。因此，间接NM通常用于对电控单元（Electronic Control Unit，ECU）数量较多的规模较大的软实时网络系统的监控。
一、间接NM机制
基本概念与体系结构，间接NM机制通过监控周期性应用报文的传输来确定网络中被监控节点的状态，其监控机制的实现无需专用的网络管理报文的参与。由此，网络系统中所有具备周期性应用报文传输功能的节点均可被接收该报文的其他节点所监控，但若期望将网络中仅具有报文接收功能的节点也纳入间接NM机制的监控范围，则还需为其加入周期性发送专用报文的功能。
间接NM机制可实现网络节点对其自身周期性应用报文的发送监控与对其他节点周期性应用报文发送监控。因此，“发送节点”的状态与“接收节点”的状态是间接NM机制所必须确定的被监控节点所处的状态。“发送节点”的状态用于标识网络中存在周期性应用报文发送请求的节点，在某一传输周期内实际是否具有发送功能。若周期性应用报文的发送在节点的传输周期超时前完成，则该节点处于非静默状态；若周期性应用报文的接收在节点的传输周期超时后仍未完成，则该节点处于静默状态。“接收节点”的状态用于标识网络中监控其他节点周期性应用报文发送的节点，在某一传输周期内实际是否接收到了被监控节点周期性的应用报文。若被监控节点周期性应用报文的发送在其所对应的传输周期超时前完成，则该节点认为被监控节点处于在线状态；若被监控节点周期性应用报文的发送在其所对应的传输周期超时后仍未完成，则该节点认为被监控节点处于离线状态。当某节点被用于监控网络中其他k个节点的周期性应用报文的发送时，其需要维护存储有k个“接收节点”状态的集合。
节点自身的静默状态与被监控节点的离线状态又可根据其所对应的周期性应用报文的发送活动在此后各传输周期内的不同情况，进一步分为扩展的“发送节点”状态与扩展的“接收节点”状态。在扩展的“发送节点”状态中，若在其传输周期超时后仍未完成发送的周期性应用报文最终完成了发送，则该节点处于非稳定静默状态；若在其传输周期超时后仍未完成发送的周期性应用报文，在连续经历了数个传输周期超时后仍未完成发送，则该节点处于稳定静默状态。在扩展的“接收节点”状态中，若在其对应的传输周期超时后仍未完成接收的被监控节点所发送的周期性应用报文最终完成了接收，则该节点认为被监控节点处于稳定在线状态；若在其所对应的传输周期超时后仍未完成接收的被监控节点所发送的周期性应用报文，在连续经历了数个其所对应传输周期超时后仍未完成接收，则该节点认为被监控节点处于稳定离线状态。
目标配置反映了网络中所有节点在间接NM机制中应处的状态，但其不属于OSEK/VDX NM规范所定义的范畴。同车辆所处的不同工况相对应的目标配置与识别其所需要的相应掩码可预先写入应用程序中，并由应用程序根据车辆当前的活动情况随时进行调整。例如，点火开关的拨动位置对应着相应节点在间接NM机制中所处的状态。应用程序可通过间接NM机制所确定的所有被监控节点的状态，汇总生成并实时更新当前配置信息；继而通过使用与目标配置所对应的掩码过滤当前的配置信息，从而根据其与目标配置信息的不同之处识别出网络系统中的故障节点。此外，同节点的扩展状态相对应，应用程序也可将由间接NM机制所确定的所有被监控节点的扩展状态，汇总生成并实时更新当前的扩展配置信息。
工作原理，如前所述，间接NM机制可提供配置信息管理与可选的扩展配置信息管理服务，以便与目标配置相比从而识别出当前网络系统中出现故障的节点。其中，扩展配置信息所反映的节点的扩展状态是根据被监控节点周期性应用报文发送所出现的传输周期超时数量来确定的，而传输周期超时数量的确定则是通过对相应计数器的管理来实现。相应计数器根据被监控节点周期性应用报文的传输情况，分别进行的数值递增与递减操作，从而为节点扩展状态的确定提供依据。
若从某一传输周期开始，被监控的节点的周期性应用报文连续出现了在传输周期超期后仍未完成接收的情况，计数器数值将随着被监控节点的周期性应用报文在传输周期超期后仍未完成接收的次数相应增加。然而，若从计数器的数值达到门限值之前的某一传输周期开始，被监控节点的周期性应用报文在传输周期超期前完成了接收，计数器的数值将随着被监控节点的周期性应用报文在传输周期超期前完成接收的次数相应减少。此后，被监控节点的周期性应用报文再次出现了在传输周期超期后仍未完成接收的情况。计数器的数值也再次随着被监控节点的周期性应用报文在传输周期超期后仍未完成接收的次数相应增加，并最终与门限值相等。在整个过程中，除了当计数器的数值超过门限值期间被监控节点处于稳定离线状态外，其他时刻被监控节点均处于稳定在线状态。相应计数器的数值变化与其所对应的节点状态与扩展状态间的关系如图1所示：
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图1
二、车载CAN网络系统
CAN总线协议是目前唯一具有国际标准的车载总线协议，已被广泛应用于车辆传动系统与底盘中的发动机控制、悬架控制、ABS等实时控制系统，以及车身中的安全气囊、仪表显示与故障诊断等模块的控制。在欧洲下线的每一辆轿车几乎都至少配有一个由CAN总线通信系统所组成的车载网络，而车载应用也仅是其遍及工业控制领域的诸多应用中的一种。
CAN总线协议的特点：作为采用广播通信形式的多主网络协议，标准的CAN网络中无中心总线主设（Central Bus Master）。因此，CAN网络中与总线相连的每个节点均可在任意时刻主动地向网络中的其他节点传输信息。传输信息所使用的数据帧包括帧起始、仲裁域、控制域、数据域、CRC域、应答域、帧结尾。
CAN总线协议的MAC层采用的是载波侦听多路访问/冲突检测（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CA）机制。联入网络的各节点通过侦听总线的活动以确定是否可以传输报文：当总线被已有的数据传输活动所占用时，存在报文传输请求的节点将继续等待；而当确定总线未被数据传输活动所占用时，存在报文传输请求的节点则可通过总线进行报文的传输。同一时刻若CAN网络中仅有一个节点存在报文的传输请求，则该节点的报文将直接获得传输；若有在多个节点存在均报文传输请求，此时将发生冲突。为避免冲突的发生，CAN总线协议采用非破坏仲裁机制。该机制通过ID（标识符）为报文分配了不同的优先级，ID越小表示报文的优先级越高。因此，当多个节点同时存在报文的传输请求时，CAN总线协议将以比特为单位对各节点所传输报文的ID进行仲裁，优先级较低的报文会主动退出传输，而具有最高优先级的报文则可以不受影响地继续传输。CAN总线协议通过该机制有效地节省了总线冲突仲裁的时间。
CAN总线协议采用了较为独特寻址机制，CAN网络中所传输的报文不是通过其ID来表明其源节点或寻址到目的节点的，而是根据其事先所确定的ID被网络中的各节点选择性地接收。为实现该机制，CAN网络需要通过对报文ID及相应节点过滤寄存器与屏蔽寄存器的匹配设置，以过滤报文的方式实现点对点、一点对多点以及全局广播几种不同的通信方式。
车载CAN网络的通信特点：纯电动汽车中的通信系统是高实时性的车载CAN网络，其所承载的主要消息经过分析、优化后如表1所示：
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表1
与纯电动汽车日常操作相关的几乎全部消息类型均为周期性消息，其通信需求较为频繁且实时性要求较高；非周期性消息的通信需求均为偶发，且实时性要求较低。因此，可知周期性应用报文的传输构成了车载CAN网络通信的主体。由于纯电动汽车的有关研发仍在进行中，因此其车载CAN网络中仅包含了实现车辆基本功能的ECU及其相关通信。目前已投入量产的各款高档轿车中，其车载CAN网络中ECU数量普遍已超过了70个，而各ECU为实现信息交互所交换的信号种类也突破了2500余种。
鉴于车载CAN网络较大的网络规模、数量众多的ECU间频繁的信息交互，其对CAN总线所承受网络负载与其信息交互的实时性有着极为严格的限制，且周期性应用报文的传输构成了车载CAN网络通信的主体。间接NM机制对网络的监控恰恰是通过监控周期性应用报文的传输来实现的，且与OSEK/VDX NM规范中直接NM机制通过使用专用的网络管理报文实现的网络监控相比，间接NM机制的应用不会产生较重的网络负载增量。因此，间接NM机制的引入能更好地平衡车载网络信息交互的实时性与安全性之间的关系。
【参考文献】
［1］Jin-Ho Kim，Suk-Hyun Seo，Tae-Yoon Moon，et al．A Method of Implementing Network Management without OSEK/VDX OS［C］．International Conference on Control．2007，Seoul，Korea：2832-2837．
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［4］徐超，李正平，汪长勤．基于CSMA/CD的CAN总线访问建模与仿真的研究［J］．仪器仪表学报，2008，4（29）：866-869．
［5］新．基于CAN总线的静态调度算法及其实验系统的研究［D］．天津：天津大学电气与自动化工程学院，2004．
关键词:城市轨道交通;FHSS;车地无线通信;维护检测
城市轨道交通信号系统是集行车指挥和列车运行控制为一体的非常重要的机电系统，直接关系到城市轨道交通的运营安全、运营效率和服务质量。上海轨道交通信号系统均采用了CBTC(基于通信的列车自动控制)技术，其中一部分的CBTC制式是采用FHSS(跳频展频)技术。对于采用IEEE802 ．11FHSS技术的CBTC车地无线通信系统，目前国内及国际上均没有测试仪表和工具能对其无线性能进行有效检测，从而导致在工程建设中无法便捷地对采用FHSS技术的车地无线通信系统的无线性能进行验收测试，在运营维护期间无法便捷地进行维护和故障诊断。因此，针对FHSS制式的车地无线通信系统维护检测平台的研究是非常必要的。
1FHSS技术特点
目前上海在建和新建的轨道交通CBTC信号系统中，部分线路采用了FHSS技术。FHSS技术是IEEE802 ．11 初期采用的一种技术，其工作频段为2 ．4GHz，共使用79 个信道，每个信道带宽为1MHz。采用FHSS技术的CBTC信号系统，在通信过程中其载频会不断地跳变，因此能提高其抗干扰能力。但同时，由于载频不断变化，因此很难对其无线信号进行跟踪，从而对其无线性能质量进行评估缺乏有效的手段。
2 用户面临的实际问题
全国范围内已经有多条地铁线路的CBTC车地无线通信系统使用了FHSS技术。也遇到过由于缺乏FHSS技术性能质量评价手段，而难以对故障进行检测和诊断的问题。主要表现在:① 虽然出现大量的车地通信数据包故障，但是无法找到具体原因和位置，单纯依靠检查轨旁设备和车载设备的工作状态均未发现异常;② 在某些疑似故障区段进行定点长时间检测却未发现异常。经过前期调研和技术分析，在出现CBTC车地无线通信故障的线路上密集布放AP(无线接入点)，且有双网冗余覆盖。监测发现轨旁AP和车载设备的工作状态均很稳定，理论上接收到的无线信号应该也是稳定的，这与用户反映的问题不符。使用频谱仪对线路现场进行测量后得到的频谱图如图1 所示。从图1 中可以看出，对于FHSS的跳变信号，普通频谱仪无法区分信号来源，也无法给出具体某个车地无线链路的连续场强，很难判断其信号的覆盖质量。通过对FHSS设备进行研究发现，其车载设备具有监控接口，可以使用计算机串口与其连接;通过发送特定命令，可以查询当前设备所在无线网络的相关信息，其中就包括了场强信息和漫游状态信息。因此，可以利用连续查询的方式，采集这些关键参数，来帮助分析无线网络的质量。对首次测试得到的信息进行后期的人工整理和分析，完成了无线场强覆盖图，并发现了问题的根本原因。图2 为根据首次测试采集数据完成的某线路无线场强覆盖图。经过整理的漫游状态信息见表1 。可以看出，车载设备在原关联轨旁AP场强较低时才向新的轨旁AP发起漫游，而列车所在区间的其他轨旁AP的场强远高于原AP，这导致的结果是漫游次数比较少，但每次漫游前的一段时间，列车均在与场强较差的AP保持通信。由此判断导致该问题的原因可能是列车的车载AP设置的漫游门限值过低，导致漫游太晚。在讨论以后，测试人员调整了车载AP的漫游门限:Parameters:RoamingDecisionRSSIThreshold=60 85JoiningDecisionRSSIThreshold=76 90 然后进行了第二次动态测试。图3 为根据第二次测试采集数据完成的无线场强覆盖图。经过整理的漫游状态信息见表2 。可以看出，经过调整，车载设备的漫游次数增加了;在发现轨旁AP场强轻微减弱时，车载设备就漫游到了无线覆盖质量更好的临近AP，保证了车地无线通信始终工作在较强的无线网络环境里。借助FHSS车载设备的监控端口，采集到了FHSS制式无线网络的关键参数，并依靠这些关键参数成功解决了用户的实际问题。最终确认车地无线网络的丢包率从原来的5 ．7%减少到0 ．3%，成功解决了丢包率高的问题。
3FHSS制式车地无线通信维护建议
通过以上案例可以认为，为了达到对FHSS制式车地无线通信系统的性能质量进行检测评估和故障诊断的目的，可以设计一个维护检测平台用以针对CBTCFHSS制式车地无线通信系统进行检测评估，其主要技术能力应包括无线性能测试和网络性能测试两个部分。
4 维护检测平台的设计构想
无线性能测试主要是对FHSS无线信号质量进行性能检测，这类检测的主要内容即为RSSI场强测试。该测试不仅包括了车载设备当前所在服务小区的场强值，也应包括相同时刻邻小区的场强值。同时，由于列车是在整个区间进行动态运行，必然存在车载设备在多个地面AP之间的连续切换漫游的情况，因此漫游切换成功率、漫游切换时间等技术参数的测试和评估也非常重要。网络性能测试主要是对FHSS制式车地无线通信系统作为地铁信号系统业务承载时工作能力的检测评估，这类检测的主要项目应包括IP网络丢包率、时延等技术参数的测试和评估。同时，如果能考察相同位置和区域里RSSI场强、漫游和网络性能的相应关系，则可以更加有效地确定无线性能质量，更加准确地找出问题，并提出有效的处理意见。最后，维护检测平台还应具备自动的数据处理能力，可以快速方便地实现数据回放、数据分析、报表生成等功能，较快地帮助用户将测试结果转化为检测分析和故障诊断的依据。维护检测平台的设计目标分解见表3 。维护检测平台的主要组成部分应包括:1)接口模块。主要包括测试配置模块，其主要作用是对维护检测平台设备的对外采集接口进行选择及参数配置(包括串口和以太网口)。串口的主要工作是与FHSS车载设备的监控端口互联，以太网口的主要工作是与CBTC车载网络设备的网口互联。2)检测模块。①FHSS无线性能测试模块，其主要作用是与FHSS车载设备进行信令交互，以便快速查询和采集无线性能数据;② 网络性能测试模块，其主要作用是与CBTC车载网络设备连接，以便与地面服务器通信，进行网络性能的同步测试。3)数据处理模块。① 数据导入模块，其主要作用是将地面AP参数配置信息、检测模块检测到的原始信息导入测试数据分析模块，并进行必要的设定;② 测试数据分析模块，其主要作用是对测试原始数据进行处理分析，按照要求绘制曲线，分类统计;③ 结果导出模块，其主要作用是将测试数据分析模块绘制的曲线或统计的结论输出成文件。整个研究过程应该基本按照以上模块的功能设计，完成软硬件的开发和整合，然后进行各模块的独立测试和协同测试，最终形成维护检测平台。
5 结语
CBTC信号系统车地无线通信系统的性能直接影响列车的安全、高效运行。本文着眼于对车地无线通信系统性能的检测，设计了一套集采集、测试、分析、结果输出于一体的针对CBTC的FHSS制式的维护检测平台方案，便于对信号系统工程建设质量进行有效判定，便于后期维护和故障诊断，以此满足工程验收及运营维护的需要。
参考文献
【关键词】汽车CAN网络；故障机理；诊断方案
目前，很多厂商都在自己生产的车辆上使用了网络系统。网络系统将车上的控制单元连接起来，实现了很多系统的信息共享，增加了控制功能，减少了线束的数量，使线束更容易布置。但网络系统的应用增加了车辆的维修难度。在与维修企业的接触中，许多维修人员对网络系统的诊断还停留在传统的方式，不能利用故障现象和诊断数据综合分析，快速排除故障。究其原因是因为不了解车载网络系统的拓补结构和工作原理，不懂得网络系统故障产生的机理，更不能使用有效的方法和仪器对网络系统进行诊断。本文对网络故障产生的原因进行了说明与总结，制定了CAN网络系统基本的诊断方案，并对每一步骤进行了说明。
一、汽车网络故障产生机理分析
在对大量的实际接触到的网络故障案例和收集的网络故障案例进行分析，引起车载网络系统故障的原因一般有三种：
1、汽车电源系统引起的故障
该故障产生的机理是，车载网络系统的核心部分是含有通讯IC芯片的电控模块，其正常工作电压在10.5～15.0V的范围内，如果汽车电源系统提供的工作电压低于该值，一些对工作电压要求高的电控模块就会出现短暂的停止工作，从而使整个车载网络系统出现短暂的无法通讯。这种现象就如同用故障检测仪在未启动发动机时就已经设定好要检测的传感器界面，但当发动机启动时，故障检测仪往往又回到初始界面。
2、车载网络系统的链路故障
该故障产生的机理是，当车载网络系统的链路（或通讯线路）出现故障时，如通讯线路的短路、断路以及线路物理性质引起的通讯信号衰减或失真，都会引起多个电控单元无法工作或电控系统错误动作。判断是否为链路故障时，一般采用示波器或汽车专用光纤诊断仪来观察通讯数据信号是否与标准通讯数据信号相符。对于这部分故障本文将作重点分析。
3、车载网络的节点故障
节点是车载网络系统中的电控模块，因此节点故障就是电控模块的故障。它包括软件故障和硬件故障。软件故障--即传输协议或软件程序有缺陷或冲突，从而使车载网络系统通讯出现混乱或无法工作，这种故障一般成批出现，且无法维修。硬件故障--一般由于通讯芯片或集成电路故障，造成车载网络系统无法正常工作。对于采用低版本信息传输协议和点到点信息传输协议的车载网络系统，如果有节点故障，将出现整个车载网络系统无法工作。在实际故障中网络节点故障一般表现为电控单元内部损坏和控制单元编码错误。应注重这两方面的检查。
二、汽车网络系统故障检测原理
数据传输时的错误可能是由于接触不良、短路、软件错误或外部强电场引起的。控制器区域网CAN网络故障检测的原理可以分为错误识别、错误处理两个方面。
1、错误识别
在网络总线上各控制单元之间的信息以高低电位组成的电码（帧）传递，发送器具有识别错误的能力以监测总线信号为基础。每个发送信息的节点同时监测总线电平，此时会立即识别所发送比特与所接收比特之间的差异。此外接收器还检查总线信号的逻辑性。
因此可以识别五种不同的错误。
2、错误处理
某个CAN节点识别到的每个错误都立即通过一条错误信息（错误帧）提供给所有其他节点。因此所有总线设备不再将此前接收的信息继续发送给应用程序微控制器。在此通过自动重复传输有错误的信息来校正错误。
为了在出现故障时不会因发送错误标志而造成控制单元在总线上的所有数据交换失效，控制单元根据一个确定的算法逐渐从总线事件中退出。因此，第一级复位后触发错误标志的节点只允许发送由高位启用（隐性）比特组成的被动错误标志。其结果是这个控制单元不会再阻碍总线上的数据交换。但是，在这种状态下该控制单元可以继续发送和接收信息。
如果一个或多个总线设备多次干扰系统且发送错误或接收错误的错误计数器达到规定限值，就会将这个或这些设备与总线完全断开。在这种总线关闭状态下，这些控制单元无法发送或接收信息。
错误主动与错误被动状态之间的过渡通过CAN控制器自动实现。只有通过相应的操作，例如软件或硬件复位，才能撤消总线关闭状态。
三、汽车网络故障诊断方案
汽车网络的应用增加了车辆故障诊断的难度。针对目前维修人员还不能有效的进行车辆网络故障诊断。本文经过对大量的网络故障案例进行研究，总结出一套针对网络诊断的基本方案（见图1）。在诊断网络故障时可以进行参考，并对其进行灵活运用。
网络故障排除诊断方案
在此方案中的每一步功能都含有若干个小的测试步骤，而且要根据具体的上一步测试结果进行下一步的诊断。方案的具体步骤在下文中具体进行解释。
1、对“验证故障现象，进行网络功能分析”的说明
当发生故障时，首先要验证故障现象，验证故障现象的同时，就要分析故障。采用总线控制的车辆，无论是总线网络故障还是挂在总线上的任一控制模块出现故障，都可能对其它控制模块（或部件）产生影响，使其不能正常工作。所以，排除这类故障时，检修思路不能仅仅局限在故障部件，还要考虑总线上的其他部件的影响。可以通过网络功能是否实现，来初步判断故障范围。判断这类故障要基于对网络拓补结构的了解，熟知在网络上传递哪些数据流。
以某品牌车型为例，网络系统拓补结构如图2所示。动力系统、舒适系统与信息娱乐系统通过数据总线接口（网关）交换数据。交换的数据有：
（1）发动机转速信息
动力系统控制模块通过数据总线向仪表组件传送数据，再由组合仪表组件驱动发动机转速表指针偏转。当发动机转速数据丢失或动力系统控制模块处于不良状态时，仪表组件将转速表驱动到Or/min。
（2）燃油信息
燃油液面传感器将燃油位置信号传递给动力系统控制模块，动力系统控制模块通过数据总线给仪表组件传送燃油液面数据，再由组合仪表驱动燃油表指针偏转。当燃油数据丢失或发动机电脑处于不良状态时，仪表组件将燃油表驱动到零位置。
（3）冷却液温度信息
冷却液温度数据在动力系统控制模块内计算，动力系统控制模块通过数据总线向仪表组件传递冷却液温度数据，再由组合仪表驱动温度表指针偏转。当温度数据丢失或发动机电脑不良状态时，仪表组件将温度表驱动到低位。
（4）档位显示信息
位于变速器外壳上的档位开关将变速杆位置信号送往动力系统控制模块，动力系统控制模块再将此信号处理翻译后，通过数据总线送往仪表板，在仪表板上将有正确的变速杆位置显示。如果动力系统控制模块检测到无效的档位组合或总线有故障，仪表中将无相应的档位显示。
2、对“诊断仪器查询故障代码，根据不同的故障代码，分类进行诊断”的说明
初步判断网络系统是否故障，可以利用诊断仪读取总线系统故障代码。由于车载网络系统一般均采用节点监控，每个节点都被网络中的其他节点监控，按系统使用的逻辑环要求，网络范围内的任何节点都必须能够将感测信息发送到所有其他节点，并能从其他节点接收信息。因此，若某个节点（控制单元）出现故障，不能发送或接收相应的感测信息时，除控制单元本身能检测到总线相关故障代码（也有可能不能进入该控制单元），系统内其他控制单元也会有指向该控制单元信息传输不良的故障代码。例如大众车系的网络系统故障代码有“01336—舒适系统数据总线单线通讯”、“0133l一驾驶员侧车门J386控制单元没有通讯”等故障提示，但故障代码不能给出具体的CAN总线网络链路故障，还要采用其他的方式进行故障分析，局限性较大。
3、对“没有故障代码，查询数据流 ”的说明
使用诊断仪的读取数据流功能也可以初步判断故障。可以利用诊断仪进入测量数据块功能读取总线测量数据。以大众车系为例中，可以读取CAN网络的通讯状态，若CAN通讯状态为1，表明在测的控制单元正在接收指定控制单元的信息。若CAN通讯状态为0，表示不能正常接收和传输信号。而每个测量数据组一般部由4个数据区排列组成，每个区分别代表了不同的内容，若该车型没有相应的控制单元时，数据就不会显示。读取数据流的功能可以帮助我们缩小故障范围。表1所示为某车型舒适网络系统故障数据流，从表中可以看到乘客车门导线出现问题，测量值与正常值不符。
4、对“执行元件测试功能”的说明
利用诊断仪进行执行元件测试功能是测试网络系统故障很直观的方法。在车载网络中，如果控制单元A的执行器不工作。通过诊断仪与控制单元A相连，指令控制单元A驱动执行元件工作，如果执行元件能够正常工作，说明控制单元A工作正常。这样的结果告诉我们重点排查与A通信的控制单元及网线的通断。
5、对“波形测试确定故障”的说明
由于通信线路短路、断路及线路物理性质引起的通信信号衰减或失真的链路故障，是汽车车载CAN总线网络类故障中概率较高的一种。常见的CAN总线网络链路故障有：CAN—H和CAN—L在某点分别对正、负极短路：某节点的CAN—H和CAN—L分别断路：CAN—H和CAN—L之间在某点短路：CAN—H和CAN—L同时对正、负极短路。通过示波器测试出总线的波形，可以将测试出的波形与正常的波形进行对比，发现网络的链路故障。对于使用示波器测试网络故障将在在下文重点阐述。特别要说明的是在舒适CAN中，某些链路故障可以采用单线运行模式，对外部并不能表现故障现象。
6、对“使用电阻测量方法排除故障”的说明
在某些车系上可以通过对车载网络的电阻进行测量发现具体的故障点。电阻测量网络故障要和其它方法配合使用。有的网络系统如大众的某些车型不能测量舒适和信息娱乐CAN的控制单元内阻。
下面举例说明使用控制单元测量驱动CAN的电阻。如图3为某车型驱动CAN网络结构，电阻测量方法如下：
①拆开蓄电池5分钟。
④控制单元与控制单元之间的数据线的测量
在测量控制单元之间的数据线时，要将控制单元断开，测量导线的通断，电阻应小于1Ω，否则导线之间有断路的故障或其它链路故障。此方法最好配合波形测试一起进行。
现在一些大中城市的公共交通设施虽然已经安装了WiFi热点设备，乘客在点赞的同时，也发现公交无线WiFi的实际体验过程复杂繁琐：比如，虽然搜到了WiFi信号，却怎么也连接不上；眼看着旁边小哥刷网页刷的飞起，自己却连广告页面都打不开；还有的要想连无线，必须要下载APP，等下完APP，抬头一看已到站……如此庞杂的上网流程与不甚理想的WiFi网速最终使得用户对免费公交无线WiFi上网的愿望化为泡影。
华为跟北明软件有限公司（以下简称北明）迎难而上，双方共同看好公交、地铁、铁路等移动WIFI运营市场前景，投入人力和资金，联合开发了车载WIFI整体解决方案。目前，该合作成果已成功应用于华视传媒集团深圳公交车辆系统，在为深圳公交系统打造移动娱乐互动平台的同时，也为乘客提供可靠、安全、快速的WiFi接入体验。这也是华为敏捷网络开放合作的具体实践。
车载WiFi需快速响应变化
都市白领们每天都需要频繁换乘公共交通工具上下班，以北京为例，高峰出行日坐地铁的乘客已高达1200万人次，且乘坐的平均时间长达84分钟以上。在这些碎片化时间里，他们把流量都贡献给了3G运营商，换来的却是要忍受细若游丝的3G信号。根据艾瑞咨询调查显示，超过90%的智能手机用户会通过WiFi上网，96.8%的平板电脑用户会使用WiFi上网。无论从市场规模来看，还是从用户习惯来看，车载WiFi的想象空间巨大。
但令人失望的是，至今似乎还没有很完整的解决方案的出现。那么，究竟公共交通WiFi，主要面临哪些难点？对此，华为交换机与企业通信产品线企业网络解决方案总经理马达表示，如今大家都解决了初期车载WiFi的一些基本功能，如占领入口、定制新闻、推送内容等，但现在用户诉求已经有了质的提升，大家希望在上面开展更加丰富的业务，如游戏以及移动支付等，从技术支撑而言，应用程序开发完之后，如果网络频繁掉线、车辆失联，甚至网络设备出现故障，会给开发者、广告商以及用户造成巨大的损失。
在车载WiFi的环境里，每个乘客的喜好和市场当前的热点是频繁变化的，认证方式需求也有很多变化，与此同时APP的开发也呈饱和状态，以APP的形式作为登录的入口也需再考量。面对各种各样的变化和挑战，马达认为如何更快速的响应这些变化是当前遇到的最核心的问题。
也正是基于这样的难题，华为与北明建立了深入的合作。众所周知，华为在敏捷网络最大的特点便是开放，网络本身又是刚性需求，华为此次将敏捷网络定位在做好管道上，试图拉近与应用的距离，适应用户快速多变的需求，为生态圈里的合作伙伴提供开放的接口，实现便利、快捷的开发。北明软件有限公司高级副总裁荆永生也表达了北明在转型期间对新业务、新客户的困惑，此次车载WiFi便是两者在行业应用和行业客户需求上的一次完美切合。
将互联网思维注入平台建设
之前也有众多户外媒体公司在城市的移动公交媒体网络进行无线WiFi网络的搭建，但大家的思路似乎都局限于仅仅将广告屏或者数字屏幕的内容转移到手机上，用户通常要繁琐地在手机登陆弹窗中看广告，这种形式的广告极大地挑战了用户的耐心，加深了用户对于广告的抵触情绪。通过这两年对市场的深刻理解，华为也意识到车载WiFi需要改变传统的业务模和开发模式，以适应移动互联网时代用户的需求。
北明软件有限公司高级架构师张凯也表示：“在进行基于华视公交WiFi项目中，北明也有了深刻的体会，公交WiFi应该是一个全连接的用户体验，用户从一台车到另外一台车，这期间网络是不能断的。这也就要求我们要有一种互联网的思维。乘客希望未来的网络是免费的，那么公交车载WiFi网络应该就是第一张完全基于免费的互联网。”
张凯表示现在的客户很多是互联网的客户，在设备层面仍需要运营商的思路。华为在基于运营商的解决方案的思路上显然是比较成熟的，此次AR设备以及控制器都是由华为提供的。
特别是华为AR511是专为移动互联场景而设计的智能移动网关产品，能很好地应对车辆颠簸、电磁干扰，一到红绿灯就熄火等问题，内置的防火墙功能，不仅可以防范外部攻击，还可以对非法流量进行过滤，阻止对非法网站进行访问，洁净网络访问环境。
开放合作共建新商机
目前，华为敏捷网络在控制器、网络设备、终端三个层面都开放了丰富的eSDK 接口。在控制器层提供接入信息、网络安全、网络信息、网络操作、QoS五类网络服务开放，可以供合作伙伴业务直接调用，并协助客户进行业务创新。而网络设备则通过开放容器/可编程环境等技术，开放网络、安全、计算、存储等资源，让业务运行在网络设备，实现IT和CT深度融合；同时支持直接向第三方系统开放网络数据，包括设备信息、物联终端信息、位置等；支持OpenFlow1.3、Netconf、Zigbee等南北向主流协议，在北向和南向分别与第三方控制器、多种物联终端无缝集成。在终端开放方面，业界首家物联终端轻量OS（Liteos）提供智能家居、穿戴式、车机等基于场景的丰富API，方便物联应用的开发；通过开源社区建立与芯片、智能硬件、开源硬件、组件、应用、云端平台、业务运营等厂家/开发者的合作；其本身也支持运行在x86，ARM，MCU等多种芯片。
随着移动互联网络商业模式的创新，实现全联接公交的产业模式正在受到行业更多的关注。与此同时，提速降费的步伐也将越来越快，马达认为在这样的大趋势下，车载WiFi本质上就要解决全免费的问题，其次从盈利上来讲更多的是要培养这一用户群体的使用习惯，在用户里寻求转换价值。公共交通+WiFi+媒体带来的不仅仅是视频、广告在移动端的大爆发，还有低头族的又一次大进攻。
【关键词】LTE 地铁 车地无线通信系统
1 概述
近年来我国经济的迅猛发展，城市人口不断膨胀，公共交通已成为各大城市的主要困扰之一，地铁作为城市公共交通客运系统的重要组成部分，以其大众化、大载客量以及安全舒适、快捷准时的特点成为公众喜爱的交通工具。
在地铁专用通信系统中，车地无线通信系统需要承载的业务主要包括CCTV和PIS等系统。其中CCTV系统是视频监控系统。车厢内的摄像头拍摄的实时画面，通过车地无线通信系统上传到各个车站，再通过专用传输系统传送到控制中心，让控制中心监控平台可以实时呈现车厢内的画面，有利于后台服务人员了解车厢内的情况。CCTV的业务主要是上行数据业务，该业务对承载通道的带宽有一定要求，如果带宽不足，则可能造成画面卡顿和黑屏现象。
PIS系统是指乘客信息系统，即站厅、站台和列车内的显示信息，比如说我们在地铁站看到的到站信息、天气、股票信息和视频播放节目等。这些信息都是从地铁控制中心经过编播后下发到各个车站和车辆内的，然后通过本地的播放模块进行显示。该系统主要是下行数据业务，对传输通道带宽也有一定要求，如果带宽不足，则可能造成信息延迟或者画面卡顿黑屏等现象。
2 LTE的关键技术
LTE（Long Term Evolution，长期演进）是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进，于2004年12月在3GPP多伦多会议上正式立项并启动。LTE系统引入了OFDM和MIMO等关键技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率（下行峰值速率为100Mbps，上行峰值速率为50Mbps），并支持多种带宽分配，且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖也显著提升。
2.1 OFDM
OFDM是LTE系统的核心技术之一，他的技术原理是将网络数据流的传输分散到多个正交的子载波上完成他们的传输任务，这种分散的方式能够降低子载波的符号速率，从而提高时延抵抗力，最终减弱符号间的干扰的功效。LTE系统在工作中一般会在OFDM符号前加入相应的保护间隔，保护间隔的设置能够有效的消除LTE系统符号间干扰。
2.2 MIMO
MIMO技术运用于LTE系统中，主要功能是提高系统传输速率，OFDM的子载波衰落较平坦，从这点说它很合适与MIMO技术结合，二者结合能很好的提高LTE系统的性能。MIMO一般采用多天线或者多通道技术形式，通过合理的数据处理与信息的接收完成空间信道的创建与完善，从而提高数据传输的速率。当功率和带宽固定时，多入多出系统的最大容量与其最小天线数是正相关的关系。也就是说MIMO的多入多出系统的容量越大其最小天线数就越少，通过这些信息数据的分析、估计，能够整合网络运行环境，有效提高网络运行的速度。
3 LTE在车地无线通信中的应用方案
3.1 网络总体架构
控制中心级子系统布置核心网设备，负责与中心服务器、视频服务器通过以太网交换机接口，接收视频信息并将相关信息通过TD-LTE无线网络传输到列车上。
轨道子系统在车站站台布置LTE基站的BBU和RRU设备，覆盖站台周边区域，根据无线信号覆盖的要求在隧道区间布置RRU设备延伸无线覆盖，实现与车载无线设备之间的无线数据通信。各LTE基站通过光口接入车站传输设备，通过通信传输系统提供的通道与控制中心连接。
在每列车的车头、车尾各设置1套车载无线设备（TAU），通过车载交换机与车载控制器和LCD控制器相连，接收由控制中心提供的实时视频信息和向控制中心发送实时的车厢监控信息，如图1所示。
3.2 系统组网方案
PIS编播中心机房部署无线核心网和无线网络网管，并通过传输网络与各车站、停车场的无线基带单元BBU通信。车辆地面服务器、PIS视频服务器等应用服务器通过编播中心核心交换机与无线核心网通信，下行方向核心网接收视频组播流并将组播流通过LTE TDD无线网络传输至各列车上，上行方向核心网将接收的CCTV车载监控数据和车辆状态数据转发给车辆地面服务器。
各个车站和停车场机房部署TD-LTE分布式基站的基带单元BBU。BBU通过光口接入车站、停车场传输设备，通过传输网络与无线核心网连接。
沿线轨道区间和停车场部署TD-LTE分布式基站的射频单元RRU。RRU通过光纤链路远程与BBU连接，一个BBU可以管理和连接多个RRU。轨道沿线区间覆盖可以采用与专用无线通信系统TETRA共用漏缆的方案，TETRA基站、TD-LTE RRU通过POI合入沿线部署的泄露电缆，以达到实现MIMO功能的目的。停车场因区域面积大、纵列车线多，采用板状定向天线方案覆盖。
在列车头尾司机室专用通信机柜分别部署一套TD-LTE车载无线终端（TAU），每台TAU配置两套的车载天线。TAU通过百兆以太网口接入PIS系统的车载交换机，实现与列车各应用系统的通信。
车地无线通信网络的系统架构如图2所示。
3.3 无线网络规划
PIS系统对于实时性以及视频图像的播放质量要求高，需要一张可靠的车地通信网络。为了减少干扰，LTE网络选择专用频段，同时利用专有抗干扰技术降低其他无线信号的对车地通信网络的影响，进而降低对地铁业务的影响。
3.3.1 无线频点分析与规划
2003年工信部（信部无[2003]408号，以下简称408号）规定1785-1805MHz频段主要用于本地公众网无线接入，对确有需要的本地专用网也可用于无线接入。408号规定频率指配法定主体是省级的无线电管理单位，“具体频率指配和无线电台站管理工作，由各省、自治区、直辖市无线电管理机构负责”。
工信部无[2008]332号文件中指出拓展了1.8G频段的业务应用范围，从原来仅可开展语音低速数据等窄带应用，扩展为可同时开展无线视频传输等宽带多媒体业务。
最近，工信部【2015】65号文明确提出1.8G频段可用于城市轨道交通专用通信网。
车载电脑已经逐渐成为欧、美、日等市场的汽车首选装备，它相比我国流行的GPS+DVD，智能化程度更高。试想一下，您在驾驶汽车的时候，除了收听音乐，收看电影之外，还可以通过电脑了解目前爱车的状况，什么时候应该去4S店保养，了解目的地的天气状况、实时路况，让副驾随时随地上网购物，旅途博客……这一切，都是通过车载电脑和3G网络实现的全新汽车生活。
车载电脑集IT技术、移动通信技术、智能导航技术和3G互联网技术等高新技术于一体，面向汽车行业，是一个功能强、体积小、可靠性高的移动电脑。车载电脑以嵌入式电脑为硬件基础，搭配液晶显示器、触摸屏、摄像头、传感器、GPS、3G网络等设备组建成硬件系统，结合特定的操作系统和软件程序，提供了汽车监控、故障诊断、通讯、网络和影音娱乐等功能。
车载电脑的发展
当您的爱车装上车载电脑后，您就拥有了一辆智能化的汽车，并且您能根据自己的喜好，把爱车变成一个Hi－Fi试听室、高清影院、移动办公室、随时随地都可以上网和游戏的休闲吧。甚至，未来车载电脑还能辅助驾驶，驾驶员将地址输入电脑，汽车就会按照最佳的行车路线，安全、快速地到达目的地，人们则通过车载电脑享受各种娱乐设施。
车载电脑是车载信息娱乐系统进化到目前的最高级产品，它的发展历程和传统的计算机一样，从一种应用工具发展成了整合多种娱乐功能的智能终端。九十年代初，国外提出了智能交通系统的概念，智能车辆是智能交通系统的重要组成部分。智能交通系统中包含了计算机、移动通讯、自动控制等使车辆更具舒适性、娱乐性、安全性、方便性的多项技术，而基于电脑平台的汽车信息化是实现智能交通的基础和必要条件。
1998年，软件巨头微软提出了AutoPC的概念，并致力于开发和搭建软件平台，其目的是再造一个PC市场，使人们在汽车中也能使用网络服务，从而实现建立汽车信息网络的“车辆互联”的构思。随后，在美国通用，日本丰田等汽车制造业巨头的推进下，在车上逐渐实现了多媒体、导航、远程服务和互联网接入等功能。诸如MMI、OnStar、G-Book、CarWings等车载信息娱乐系统不断由实验室推向市场，直接服务于车主。只是，在经过十几年的发展之后，车载电脑并没有在前装车厂中普及，除了价格因素以外，主要是电脑的功耗和稳定性的问题。所以，车载电脑主要活跃于4S店、改装店等后装市场。
车载电脑主要有两大平台
目前市场上的车载电脑主要有两种平台，一种是基于ARM架构的嵌入式平台，操作系统一般采用Windows CE、Linux、Android等嵌入式操作系统。嵌入式平台具有较低的功耗，能够实现基本的娱乐、GPS、网络应用等功能，但是硬件扩展不方便，软件支持度不高，性能一般。另一种则是x86架构的车载电脑，和我们平时使用的电脑一样，可以安装Windows XP操作系统，拥有更好的软件支持度，但是功耗较高。
车载应用的尖兵――ARM处理器系列
在车载电脑应用方面，系统功耗是相当值得注意的话题。x86处理器在绝对性能表现方面相当出色，软件兼容性也很优秀。但受限于本身架构以及产品等问题，x86处理器在功耗表现上并不出色。真正适用于超低功耗设备的处理器是ARM架构处理器。在手持设备和平板设备上，已经出现很多使用ARM架构的产品，这些产品在保证超低功耗的情况下，还提供了相当不错的性能，甚至一部分以ARM微架构的处理器，在扩展优化并特别增强显卡性能后，拥有很强的3D处理能力。
ARM架构的处理器目前都是32位RISC(精简指令集计算机)架构，由于RISC的一些天生优势再加上ARM的设计目标，ARM架构的处理器往往拥有特别优秀的功耗表现和能耗比。目前的采用ARM架构的处理器主要有NVIDIA Tegra系列、ST Cartesio系列、高通Snapdragon系列、NXPVICARO2以及TI的ARM产品。在车载应用中，由于传统的ARM架构处理器一般性能较低，在汽车里面通常作为单一设备的主控芯片，比如车载DVD、GPS导航仪、流媒体播放等，各种产品之间不能互相融合。
如今，奥迪、宝马已经开始在车载电脑中引入NVIDIA的Tegra 2处理器，用于支持车载电脑的3D导航、智能行车、智能控制等多方面的特色应用。Tegra 2处理器拥有两个1GHz的ARM Cortex A9核心和一个ARM7处理器，除此之外还有一些功能性设备，比如2D／3D图形处理器、视频编码处理器、音频处理器以及一个影像处理器。特别值得一提的是Tegra2的图形处理器部分，借助于NVIDIA GPU的强大性能，Tegra 2的图形效能是目前所有ARM架构处理器中最为出色的，能够轻松执行各种3D计算任务，甚至进行较复杂的3D游戏计算。
在CES 2011上，奥迪和宝马展示了使用Tegra 2处理器的车载智能电脑。Tegra 2车载智能电脑以3D化模式帮助用户迅速找到所需路线，无论是显示效果还是速度都相当令人满意。和国内目前的一些导航设备的“3D”化不同的是，Tegra 2利用强大的GPU处理能力，在画面效果、图形质量上的表现相当出色，用户看到的是真正有立体效果的、可以纵览全局的导航。
Tegra芯片进驻汽车，除了一并满足高清视频播放、TV、车载电话、CD播放等功能外，还可以利用其强大的性能进行更多的智能控制，比如利用其强大的3D性能模拟数字仪表盘，同时监控汽车状况，包括交通标志、盲区、车道偏离检测、驾驶员警示监控、辅助停车、夜视装置等，还有可以结合目前的软件比如谷歌“地球”等实现更人性化的操作。这套车载辅助系统，不仅能够实现3D地图显示，还能够实时计算路况，根据前置摄像头识别路牌，根据路牌提出警示，类似我们常用的电子狗功能。
x86处理器Atom独占鳌头
x86处理器方面，在英特尔Atom处理器上市之前并没有很好的选择。Atom属于CISC复杂指令集处理器，和我们平时所使用的电脑系统完全兼容，最大的特点就是具有非常低的功耗。目前流行的车载电脑搭配的Atom处理器是Z510PT／Z530PT系列。去年，英特尔正式推出面向车载信息系统、数字安全监控、工业自动化领域的全新SoC产品AtomE600。这款代号为“Tunnel Creek”的处理器集成
了Atom处理器内核、内存控制器、图形视频引擎，并首次允许设备厂商开发与PCI Express兼容的设备，使该设备直接与芯片相连，从而让嵌入式应用更加灵活自如。
Atom E600芯片拥有1.6GHz的高频率，满足了汽车信息娱乐处理的速度需要，却只有5瓦功耗，更适合空间受限的车载应用。它包含了一个45nm制程工艺Atom处理器，具有512KB二级缓存、24KB数据和32KB指令一级缓存，支持DDR2 800内存，整合GMA 600图形引擎，支持OpenGL ES2.0、OpenGL ES2.1和OpenVG 1.1，以及HD视频硬件解码功能，满足汽车对高清影音的需要。
Atom E600系列抛弃了以往的FSB或DMI总线，转而使用开放式PCI Express总线接口。它可以与EG20T芯片组或许多来自第三方厂商的芯片通过PCI Express总线配合使用，以满足各种嵌入式应用要求。
英特尔EG20T主控芯片是一个平台控制器中心，就像我们主板上的南桥芯片。它整合了一系列常用I／O模块。这些模块包括SATA、USB、SD／SDIO／MMC和千兆以太网MAC，以及普通嵌入式接口，如CAN、IEEE1588、SPI、12C、UART和GPIO。将许多附加的功能全部整合至芯片内，其开放互连特性更加容易搭配各种I／O设备。可以和汽车的信息接口通讯，检测车辆的行车信息，可以和车辆应用设备通讯，扩展用户对汽车功能的需要。该系统单芯片的弹性让创造独特的个性设计变得更容易，尤其适合支持包括车用信息娱乐系统。对于需要最少I／O接口的应用，开发人员还可以使用PCI Express总线连接以太网控制器或SATA控制器，而非I／O中心。
为了能够满足汽车和嵌入式客户的要求，英特尔在E600系列中还使用了其“超线程”、“虚拟化(VT)”、“主动管理(AMT)”和“安全化”等多项核心技术。以超线程技术为例，通过让处理器并行执行两个指令线程，能够为车载的多任务应用提供更高的性能和更快的系统响应。英特尔Atom E600的低功耗、高集成化、易于扩展性的特点打破了以前车载电脑设计繁杂，功能模块繁多，功耗过大的缺点，是目前车载电脑的不错选择。
车载电脑系统很关键
说完硬件，我们回到操作系统和应用方面。车载电脑需要收集汽车行驶数据、油耗、车况信息，提高了车主对汽车状况的了解，规避了风险。由于汽车应用的独特性，为汽车开发专业的操作系统势在必行。
众所周知，微软Windows操作系统功能强大，性能稳定，兼容性强，以及有无数的优秀的应用软件可供选择；但另一方面，Windows操作系统和应用软件都是针对桌面使用以及鼠标的操作来进行设计开发的，所以在汽车上要让使用Windows操作系统，似乎是一件很困难的事情。最近，微软了基于Windows 7系统的嵌入式车载操作系统Windows Embedded Automotive 7，这款操作系统在使用习惯上以提升人和车的交互体验为本，界面操作方便快捷，为车主提供更有效的安全服务和帮助。它也能为车主和乘客提供丰富的应用，比如：音乐、导航、电影、信息查询、通讯录、语音记事本、移动办公、个人助理、天气服务、团购、户外自驾等，丰富汽车娱乐和信息，真正做到人车合一。Windows Embedded Automotive 7可以实现车主、商家、4S店为一体的车载信息服务体系。包含4S店车辆信息交互平台、广告推送互动平台、车载电脑终端应用平台和后台系统平台，这些形成真正切实可行的车载信息服务网络。4S店车辆信息交互平台主要提供给4S店使用，4S店通过此系统能及时查看到车主信息及车辆状态，管理维修保养记录，针对各项数据的统计分析实时的给车主提供针对性的关怀服务，并能对车辆进行远程诊断，处理紧急救援请求。并且通过该平台车主可以在车载电脑终端查看到4S店推送的活动信息，对活动进行反馈，使4S店和车主近距离交流，具有强大的交互性。深圳合正汽车就于2月20日第七届中国(广州)国际汽车改装服务业展上展示了首款基于WindowsEmbedded Standard嵌入式操作系统的车载信息娱乐系统解决方案。
另外，千万不要忘记的一点是，目前支持ARM的系统如Android，也已经拥有成千上万的软件支持，这些软件如果应用在车载电脑上，甚至单独为汽车开发的话，那么将会发展为一个重要的平台。上海荣威350汽车原厂搭配了基于Android系统的inkaNet车载终端，搭配3G网络实现了丰富的智能应用。除了原厂之外，更多的车载电脑厂商也已经关注Android在汽车上的应用。
【关键词】SCDMA；应急通信；通信车
应急指挥通信系统是油田公司通讯系统重要的组成部分。应急指挥通信系统主要以通信车为工作单元，通过车载视音频监控终端、语音调度终端与指挥中心进行通信。新疆油田公司一直希望能够有自己的应急指挥通信系统，为此通讯公司做了一些准备工作，已经有卫星链路、油网接入、NGN接入，并专门改装了一辆通信车，由于缺少通信车上的无线数字通讯系统，通信车一直未能投入使用。由于数据公司已经建有完整的SCDMA系统，故本文以信威公司的MICWILL SCDMA无线数字通讯系统为例，讨论SCDMA系统在油田公司应急指挥通讯系统应用的可行性。
1.SCDMA应急指挥通信车概述
SCDMA应急指挥通信车在传统卫星/微波指挥通信车的基础上增加了SCDMA宽带基站，一方面保留传统指挥通信车的卫星/微波/3G回程功能，同时通过SCDMA宽带无线通信技术以通信车为中心，为周围的工作人员提供无线本地接入功能。SCDMA无线本地接入网负责在视音频监控、笔记本/PDA、手机等单兵通信终端与通信车之间提供宽带无线数据通道；通信车内的业务服务器负责收集并处理单兵通信终端回传的数据，与指挥中心业务服务器协同工作为单兵通信终端提供服务；通信车通过有线/无线回程网络访问指挥中心的业务服务器，并可将本地处理完毕的数据回传到中心数据库。
图1 示意图
图2 网络结构图
2.SCDMA应急指挥通信车设计目标
通过卫星/3G回程网络、SCDMA宽带无线本地接入网构建一个随时在线的宽带无线承载网，并通过标准的接口/协议灵活的连接各种车载通信设备和业务服务器。SCDMA宽带基站使用标准的以太网接口和TCP/IP协议，能够灵活的连接现有指挥业务服务器和卫星回程网络设备，并能随着技术的发展，通过增加相应通信设备和业务服务器，灵活的完成现有指挥通信车的升级。网络结构如图2所示。
3.回程网络解决方案
应急指挥通信车通过回程网络连接到指挥中心，保证单兵通信终端能够通过通信车访问位于指挥中心信息网内的业务服务器和相关数据库。常见的回程网络技术包括：光纤回程、卫星回程，根据业务需求以及现有资源的不同，可选配不同的回程网络设备。
3.1 光纤链路回程
光纤传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高等优点，广泛应用于广域、城域、局域等各类通信网络的建设中。
光纤回程网带宽高、抗干扰能力强，但存在接入点位置相对固定的缺点。对于位置相对固定、并且需要经常监控的地点（如需要重点保护的历史、行政、军事机构附近），可预留光纤接口。在发生突发事件时，将指挥通信车部署在光纤接口附近，通过光纤跳线将指挥通信车接入光纤回程网，在指挥通信车与指挥中心之间建立视频、语音、数据传输通道。
语音、数据码流由车载复用/交换设备汇聚，视音频监控码流则通过视音频矩阵进行选择、编码。编码后的视音频监控码流与语音、数据码流通过车载光端复用设备复用后发回指挥中心，供指挥人员参考。指挥中心也可以采用同样方式将视频、语音、数据信息下传至指挥通信车。通讯公司现在拥有完善的市区、外探区城市光缆网及克——乌尔禾、克——乌鲁木齐光纤环网。
3.2 卫星链路回程
突发事件现场位置随机性很大，在无法使用光纤回程的情况中，可利用卫星链路作为光纤回程的补充。卫星通信具有不受地域限制，覆盖面广，通信距离远，站点设置方便，传输质量好等诸多优点，能够满足指挥通信车与指挥中心之间点对点、点对多点的视频、语音、数据传输需求。执行任务时指挥通信车在第一时间到达现场，车载卫星通信系统加电后利用天线自动伺服与控制系统，能够快速完成卫星对准，开通卫星信道，及时的在指挥车、指挥中心之间建立视频、语音、数据传输通道。通讯公司现在使用的是亚洲四号卫星。
3.3 SCDMA超级终端回传
如果在SCDMA的宽带网络覆盖区域，也可以用SCDMA超级终端回传，传输带宽可以达到4-8Mbps。
4.SCDMA系统功能
在提供语音调度功能的同时，SCDMA多媒体调度系统具备宽带无线接入能力，为覆盖区域内的所有终端提供宽带数据接入业务。用户可访问调度控制中心数据库，并接收调度控制中心下发的调度指令。通过BRAS，用户可访问Internet。
4.1 SCDMA多媒体调度系统支持以下语音调度功能
单呼、组呼、广播、会议、PTT话权抢占、追呼、紧急呼叫、强插、强拆、监听、终端状态呈现、动态重组、代接、禁话。
4.2 车载视音频监控
通过装配在通信车上的视音频监控设备、视音频编解码器等设备，可以将车载监控视音频、单兵回传视音频信息实时传送至通信车以及指挥中心；指挥人员可在获得相关授权后，可以访问现场实时视频以及存储的硬盘录像。
4.3 单兵视音频监控
通过SCDMA单兵无线视音频监控设备可以对事件现场进行移动、固定监控，将现场视音频信息回传至通信车，并最终通过通信车回传至指挥中心，协助单兵完成对现场环境的勘察。
4.4 多媒体调度
通过SCDMA应急指挥通信车，可以实现车载通信系统覆盖区域内单兵的话音调度、文本指令、行动方案，也可以实现通信车间的联动调度。
4.5 语音通信
通过车载语音通信系统，现场工作人员使用手持机在通信车的无线覆盖范围内进行通话，并可通过语音中继网关实现与通讯公司现有NGN之间的互通。
4.6 视频会议
通过装配在通信车上的视频会议终端，可以接入指挥中心的视频会议系统，参加指挥中心组织的视频会议，并将车载监控视频以及单兵回传视频实时传送给指挥中心视频会议系统。
4.7 录像存储
通过装配在通信车上的硬盘录像机可以实现对车载监控视音频、单兵回传视音频进行高清晰录像存储。
4.8 远程办公
现场工作人员可将笔记本/PDA通过SCDMA终端连接到通信车，并通过通信车的回程网络连接到指挥中心办公网，访问中心机房的服务器和数据库，实现现场工作人员的远程办公。
4.9 远程数据采集及控制
在对于远程数据采集以及远程设备监控，可在通信车无线覆盖范围内安排信息采集监控终端以及SCDMA无线终端，SCDMA无线终端负责将采集到的数据提交给通信车，并在通信车的指令下对远程设备进行控制。
5.结论
使用信威公司的MICWILL SCDMA系统能够较好的满足油田公司应急指挥通信系统的需求。
关键词 酒驾管理系统；GPS；GPRS；zigbee组网
中图分类号TP27 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）88-0222-02
醉酒驾驶一直是困扰人们的一个大问题，据统计，每年由于酒后驾车而引发的交通事故高达数万起，对人们和社会造成了巨大的精神压力和经济损失。本文提出了一种基于移动网络技术的车载智能酒驾管理系统的设计方法，该系统引入GPRS移动网络技术、GPS定位及测速技术、zigbee无线组网技术和高精度酒精检测技术，能够实现酒驾治理人性化，交通管理智能化的目标。
1 盘点国内外防酒驾科技
酒驾一直是国内乃至全世界的热点问题，如何从根本上杜绝酒驾并减少酒驾带来的社会危害已经成为各领域科技工作者的目标。目前，与酒驾相关的产品和科技，在国内外也有一定的研究，其主要总结如下[1]：
1）酒精钥匙技术：在车钥匙上设计一个小吹气管，如果酒精含量超标，则汽车不能启动。其体积小，携带方便；
2）酒后驾驶锁闭装置：在汽车室内安装酒精检测系统，分析司机呼出的其他，并将分析结果传送给汽车中控室，如果酒精含量超标，汽车同样不能启动；
3）日产酒精钥匙：其基本原理与萨博的酒精钥匙技术基本一致，但在日产车上酒精检测仪是直接与电脑连接，同时还与卫星导航系统相结合，能够实现实时监控的目标；
4）酒精探测仪：探测仪检测驾驶员呼出的气体，如果含量超标，可通过车载电脑自动发出指令，使车辆无法启动；
5）激光酒精检测仪：其检测仪能够发出一束特殊激光，该激光能够通过挡风玻璃来检测车内的酒精含量是否超标，这能够远距离检测酒精含量；
6）“醉立停”：防酒驾装置“醉立停”，安装在方向盘中轴位置，控制线路与汽车点火装置相连，能自动将点火装置断开。
防酒驾科技及其仪器技术含量并不是很高，但是如果能将其应用于汽车中，让醉酒驾车的人无法启动汽车，不仅能从根本上解决一部分酒驾引起的问题，也能使酒驾管理非常人性化。基于前人的研究，将其中的一些科技仪器和技术应用于系统中，并综合现在比较成熟的技术，设计一个思路严谨，低开发成本的车载智能酒驾管理系统。
2 系统总体概要
3 系统引用技术的详细介绍
3.1 引入GPRS移动网络技术
本系统主要利用现成的GPRS网络搭建连接车载酒驾终端和交管部门之间的信息交互平台，同时在GPRS信号比较弱的地方辅之以GSM通信。这样能实现车辆和交通管理部门双方无障碍，稳定可靠地进行数据通信。之所以采用GPRS作为主传输通道，以GSM辅助通信是基于以下几点考虑：
1）GPRS采用分组交换技术， 即“统计复用”或“动态复用”的技术，用户只有在数据传送时才能获得无线信道，故GPRS具有更高的传输效率[2]；
2）GPRS技术的自适应能力强，并且不影响GSM网络资源的使用；
3）GPRS网络接入速度快，它支持IP协议，因此可与其它分组数据网络进行无缝、直接连接；
4）收费方式更为合理。在没有数据传输时，就不用占用信道，用户可以保持永远在线，并且不耗用流量，这样GPRS的资费比GSM低得多；
5）能够随意移动，可以在任何有网络覆盖的地方访问网络，并得到有效的监控，实时传输数据；
6）然而，GPRS传输数据时，需要信号强度比较大，而GSM不需要太强的信号强度，在某些信号较弱的地方，无线数据只能采用GSM进行传输[3]。
综上所述几个特点，在大部分情况下，数据传输采用GPRS传输，在GPRS信号较弱时使用GSM作为辅助传输，这也可以更有效的利用现有技术，并且成本更低。目前无线3G网络技术也非常成熟了，在将来系统换代时可以根据实际需要，利用3G技术对系统进行升级。
3.2 引入GPS定位及测速技术
本系统利用单片机对SiRF A4 GPS 输出的信息（时间、经度、纬度、海拔、速度等） 中提取出车辆的位置和速度。以此确定车辆位置和速度，当车辆遭遇突发状态或是驾驶员酒驾时，车辆将向交通管理部门终端发送车辆位置以及速度信息，与此同时，管理部门终端还可以根据车辆位置和速度可以判断车辆是否超速，这样该系统不仅能更好的预防酒驾，同时还能有效的监测车辆是否超速，进而对酒驾车辆和超速车辆进行限速或是停车处理。
3.3 引入zigbee无线组网技术
为了各模块间的相互通信，本系统采用zigbee无线组网技术将各个模块与中央控制系统连接成一个整体。在本系统中组建一个完整的zigbee网状网络总共需要进行两步：即实现网络初始化，并将节点加入网络，其中在节点加入网络时又需要两个步骤，通过与协调器连接入网和通过已有父节点入网[5]。
Zigbee网状的建立主要是为了实现自动化控制数据的传输，而网络与移动通信网络主要是用于语音通信，故Zigbee网络能够更有效的实现各模块进行实时通信，避免盲区出现。
3.4 高精度酒精检测技术
本系统采用旁热型半导体氧化物酒敏元件MQ-J1，其探测范围为10ppm～1 000ppm，此传感器对酒精具有很高的灵敏度和良好的选择性，将此传感器用作酒驾系统的检测元件，可以有效的检测驾驶室内的酒精浓度，不会由于其他气体的干扰而造成误判，其响应恢复时间短、寿命长、稳定可靠，尤其适用于酒驾系统的检测。
4 结论
交通管理局对于酒驾的处理，虽然力度和频度比较大，也有一定的成效，但是并未从根本上解决酒驾对社会的危害，而且耗费的人力物力比较大。基于移动网络技术的车载智能酒驾管理系统就是为了协助交通事故发生的情况而设计的，充分利用现在比较成熟的GPRS移动网络技术、zigbee组网技术和GPS定位技术，有效的利用现有的资源，又极大的减少了系统的开发成本，辅助交管部门管理酒驾工作，大大减少其工作量，能够实现了酒驾治理人性化，交通管理智能化的目标。
参考文献
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