7毕业设计文献综述

北京交通大学毕业设计（论文）文献综述文献综述2005年正式提出了“物联网”的概念后，引起了相关研究者们的广泛关注。物联网被认为是计算机、互联网与移动通信之后信息产业的第三次浪潮。将物联网应用于智能交通领域，即车联网，同样有着广阔的前景，为整个汽车产业带来了全新的活力，加快了汽车进入智能化时代的步伐。车联网是以车内通信、移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准．以达到交通智能化管理、车辆自动化控制和动态信息服务的一体化网络。车联网的结构通常由三部分组成，即智能终端、基础设施以及交通管理与控制实体。车联网服务的基础是实时的获取车辆状态信息和用户需求，及时将信息反馈给服务平台，以便快速进行服务响应。另一方面，随着纯电动汽车技术的发展，越来越多的新能源汽车进入了汽车市场，响应国家建设生态文明，提倡绿色交通的号召。最近的国家科技支撑计划指南中也提成将大力支持纯电动汽车分时租赁与集成示范。而开展纯电动汽车分时租赁模式研究，运用车载信息技术、车联网技术的智能终端是开发分时租赁平台的数据来源和管理基础。关键词：车联网；汽车共享；车辆控制；车联网技术；车载终端北京交通大学毕业设计（论文）文献综述1一车联网的概念2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发表《ITU互联网报告2005：物联网》[1][2]，第一次提出了“物联网”的概念，引起国内外学者的广泛关注，众多学者普遍认为随着物联网技术的发展和成熟，将带来又一场科技革命[3][4]。在中国，前国务院总理温家宝2009年8月在无锡发表“感知中国”的讲话后，物联网的研究和应用在国内逐步发展壮大起来。车联网作为物联网的一个重要分支，在深圳全国第四届GPS运营商大会上首度被提出。在2010年10月28日召开的第一届中国国际物联网（传感网）大会透露，汽车移动物联网（车联网）项目未来将成为国家重大专项第三专项中的重要项目。预计一期拨款有望达百亿级别，预期2020年实现可控车辆规模达2亿[5][6]。目前，车联网还没有形成明确的定义，不同的学者对车联网都有自己的理解和认识。根据比较通用的定义，可以将车联网理解为：由人、车、路三方信息交互形成的网络。通过信息采集装置获得车辆状态和运行环境信息，利用网络通信技术进行传输汇总后上位机进行分析和处理，从而提供交通服务。车联网是物联网的一个具体实现形式和重要分支。同时，车联网相对于物联网也有其独特的特点：首先，车辆状态和运行环境信息处于不断变化中，进行交互的网络结点和终端实时更新；另一方面，车辆之间的相对关系（即物物之间的关系）对车辆的运行状态会产生较大的动态影响；在车辆作为电源载体可持续供电的同时，由于交通领域对安全的高标准，车联网对技术稳定性、可靠性有更高的要求。[7][8]车联网的基本框架也没有形成统一的标准，但是比较得到认可的是按照物联网的层次划分为感知层、网络层、应用层三层。感知层的主要功能是对车辆自身状况和所处交通环境的信息的全面感知、识别和采集；网络北京交通大学毕业设计（论文）文献综述2层根据不同的网络协议对感知层获取的信息进行传输，将应用层和感知层连接起来，为上下层提供可靠的传输保障。应用层在应用程序的基础上定义用户交互方式和内容，为用户提供各种各样的服务。[9][10]二国内外研究现状车联网根据交互对象的不同，可以分为车内通信网、车车通信网、车路通信网、车人通信网等。本设计关注点在车联网车载终端的发展，主要探索车内网的技术发展。在车内网发展中，汽车生产厂商占据了优势地位并取得了一定的成就，而各大网络机构和软硬件开发商也在向车内网发展。1国外发展现状在国外，美国的通用、福特、日本的丰田、德国的宝马分别推出了自己的智能辅助驾驶系统Onstar、Synchronization、G-BOOK和Intelligent-DriveSystem。这些系统基本上都可以实现汽车防盗、车辆状态监测、紧急救援、导航、影音娱乐等功能。而这些功能的实现大部分要借助于电信运营商通过网络与远程服务中心进行通信来提供服务，在一定程度上增大了运营成本，降低了服务效率，在一定程度上网络的稳定性也对车辆安全造成影响。[11]基于车载系统的实时处理需求，微软、谷歌、苹果等信息技术巨头均宣布进军车联网行业。微软在十年前就推出了TBox车载电脑，为用户提供路径导航、汽车油耗监控等服务。2013年，在智能手持终端取得巨大成功的苹果正式推出车载系统：IOSinthecar，该系统可以与车载系统直接通信，为使用者提供地图、影音等服务，预计在2014年会有正式车型面世。在2014年初，继苹果之后，谷歌与通用汽车、本田、奥迪、现代北京交通大学毕业设计（论文）文献综述3和Nvidia正式宣布共同成立“开放汽车联盟”（OpenAutomotiveAlliance），这代表谷歌将在将来一段时间致力于将Android移动操作系统以特定的方式融合到车载系统中，力求实现安全、无缝整合。由此可以预见，在苹果、谷歌等公司的专用车载电脑大范围投入应用后，车内网交互和车内应用的扩展将会更方便，可开发的资源也会更加丰富。2国内发展现状国内的一些企业也在车载设备的研发上取得了一定成就，代表性的产品有金龙客车的G-BOX，陕汽的天行健车联网智能服务系统，宇通的安节通等，基本可以实现行车记录、身份识别、路径导航等功能。另一方面，中国移动等电信机构也开始了专门的车联网相关，力求打造中国车联网的无线高速公路。3汽车共享的发展在车联网车载终端的发展基础上，随着购车费用的增加和油价上涨，以及绿色交通的需求，出现了大量的汽车共享公司满足客户的需求。国外典型的企业有德国的Car2Go[12]和美国的Zipcar[13]。通过这些机构用户可以通过计算机网络或手机App了解租车公司汽车的状态，根据自己的喜好进行租车。而租车机构通过车内网和远程通信实现车门开关、车辆运行里程计算、油耗监测等功能。这种租车模式大大减少了用户租车办理手续的时间，并且方便了租车机构对用户的服务和车辆的管理，引起了业内的注意。中国的租车行业也对此进行了尝试，杭州的“车纷享”和北京的“易多”借鉴外国的营业模式，结合中国的实际情况也建立了自己的汽车分享体系。从国内外研究来看，目前的车载系统发展主要由汽车制造商主导，信息技术企业和电信企业逐渐加大投入并与汽车厂商进行多种合作。现行条北京交通大学毕业设计（论文）文献综述4件下没有统一的标准和成熟的体系，针对不同的客户需求，衍生出多种多样的产品。在汽车共享领域，由于租车企业的竞争与发展，对于车载终端也有更直接和定制化的需求，有巨大的技术应用空间。三现有车载终端技术概述目前车内网的终端设备采用的技术手段大致可分为三种：汽车防盗控制盒、CAN-BUS车载终端、OBD车载服务。1汽车防盗控制盒以汽车电子为基础，由汽车防盗控制企业主导的控制盒控制方式。PLC和铁将军等企业都开发了自己的集远程监控、汽车防盗、一键启动、手机操作等为一体的车载设备控制盒。其原理是在车载行车电脑之外在配置一个微型计算机或嵌入式系统作为并行控制器，通过外加的控制器来实现设计中的各项功能。这些功能是基于这些控制盒对于车辆的控制和管理建立在对汽车的电路进行改造，在力求不改变原车电路的基础上，并联自主开发的控制盒实现用户的自主管理。这种方式对于原车电路的改造较大，可能会对汽车相关性能造成一定的影响；另一方面，汽车控制盒集成了一些冗余的功能，并不是所有用户都需要，造成了其在定制化和可改造性上有一定的欠缺。[14][15]2CAN-BUS车载终端以CAN总线技术为基础的控制方式。CAN(ControllerAreaNetwork)是控制器局域网的简称相对于防盗控制盒，通过总线技术对车辆进行管理和控制，大量避免了线路的改造。同时，车辆的大量信息都可以从汽车总线上获取，通过对总线协议的解析，改变相关参数或变量的值即可实现对车辆的控制，可以很好的进行改造和个性化定制服务。CAN总线通信的可靠北京交通大学毕业设计（论文）文献综述5性、实时性和灵活性的突出特点可以保障系统提供稳定的服务。但是CAN总线通信的协议通常各个厂商有所不同，需要与厂商进行沟通或进行CAN总线解码才能实现后续的控制和服务。[16][17]3OBD车载服务以第二代OBD技术为基础的无线通信与控制方式。OBD（On-BoardDiagnostic）中文翻译为车载诊断系统，其雏形产生于20世纪70年代的美国，正式产生于80年代。其第二代标准OBD-Ⅱ在九十年代中期产生后为各大厂商所接受。在中国，继2005年北京要求自2005年12月30日起所有销售车型都必须安装OBD系统后，各大城市相继出台相关规定。OBD最初的目的是监测尾气排放和故障诊断，随着后续发展，逐步将汽车的检测、维护和管理集合到一起，形成了广泛的应用。基于OBD的车载系统，一般采用无线传输的方式与用户自身的手机或平板电脑等进行通信为用户进行服务。这种车载系统的接口方便，完全不需要进行线路改造，而且体积小，使用方便。与CAN总线的通信协议一样，虽然有统一的规范标准，但是不同厂家的OBD编码方式存在较大的差别，也存在中低端车型对于OBD投入的研发不足导致的OBD服务类型受限的问题。[18]四车联网智能车载终端相关技术概述1微控制单元车联网智能车载终端的核心是其微控制单元（(MicroControlUnit，MCU），市场上现有的MCU类型包括51核、AVR核、PIC核、ARM核等多种。运用最广的是51核和ARM核的产品。51核的芯片虽然由来历史已久，但是得益于其低成本，目前在市场中仍然得到广泛应用。尤其是在功能相对简单的车载设备中，51核的产北京交通大学毕业设计（论文）文献综述6品备受青睐。ARM核的产品是嵌入式系统的发展带来的成果。近年来ARM公司推出的低成本高能效的M系列内核得到了广泛的认可和应用。ARM核产品相对于其他产品，具有更高的处理速度，实时性和人机交互的设计更加完善，采用Thumb代码压缩技术减少了系统开销，同时集成了多种协议（CAN、UART、USB等）扩展接口，方便开发者利用其进行多种多样的设计。总的来说，在性能需求低的地方采用51核产品，在性能要求高的地方采用ARM核的产品是普遍采用的解决方案。2车内无线通信技术随着谷歌和苹果开始研发车载平板电脑，未来对于车载终端与行车电脑的通信将更多采用无线的方式。在车联网车内网的通信中，运用最多的无线通信技术是蓝牙和Wi-Fi两种。蓝牙采用分散式网络结构、快跳频和短包技术，支持点对点、一对多通信，工作在全球通用的2.4GHzISM频段，通过时分双工的方式实现全双工传输。蓝牙的通信原理中要求必须有一个主终端，由主终端进行设备查找并实现设备配对后，双方才可以收发数据。已配对的设备在后续使用中可以减少配对的步骤。Wi-Fi（WirelesFidelity，无线高保真技术）最大的优点是传输速度快，价格低廉，组网方便。Wi-Fi遵循的802.11标准是前军方所使用的无线电通信技术，具有很强的抗干扰性。根据无线局域网的参考模型，Wi-Fi网络由端站（STA）、接入点（AP）、接入控制器（AC）、AAA服务器以及网元管理单元组成，可以分为无中心网络和有中心网络两种。目前，蓝牙和Wi-Fi在车载系统中均有一定的应用，在公交车中已经大量布设Wi-Fi，而车载OBD服务多采用蓝牙的方式与手机等设备进行北京交通大学毕业设计（论文）文献综述7连接和通信。3RFID技术射频识别RFID（RadioFrequencyIDentification）技术，是一种简单的自动识别技术，通过射频技术实现非接触式的双向通信，进行数据交互。RFID的组成包括多个电子标签（Tag）、RFID阅读器（Reader）、中间件（Middleware）和管理系统（Processor）。当电子标签进入有效识别范围后，无源电子标签可以被动接收射频信号，利用电子感应原理获得能量将自身存储的数据进行发送；有源电子标签则可以利用自身存储的能量主动发送信号给阅读器。阅读器在收到电子标签的信息