CN101860572A - 基于m2m的车载网关、网元、汽车远程控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于M2M的汽车远程控制方法，控制终端通过移动通信网络向车载网关发送控制指令；所述车载网关通过无线通信方式向所述车载网元转发所述控制指令；所述车载网元基于所述控制指令进行相应操作。本发明还公开了一种基于M2M的车载网关、车载网元和汽车远程控制系统。本发明控制终端采用移动网络连接到车载网关，车载网关又通过无线通信方式连接车载网元，使得控制终端能够通过车载网关控制连接的车载网元，与控制终端直接连接车载网元的方案相比，降低了远程控制的成本；车载网关通过无线方式连接车载网元，避免了在汽车内部额外增加线路连接，降低了实现难度，更利于维护。

Description

基于M2M的车载网关、网元、汽车远程控制系统和方法
技术领域
本发明涉及物联网技术，尤其涉及一种基于M2M(Machine to Machine：机器到机器通信)的车载网关、车载网元、汽车远程控制系统和方法。
背景技术
随着终端技术的不断发展，物联网技术和基于物联网的终端正在迅速发展，基于物联网概念模型的终端层出不穷，这是未来终端的发展趋势。私家车已经越来越普及，对私家车的控制也越来越人性化，从最初的近距离控制到远程红外控制，再到还在不断发展的更加远距离的控制，人们希望随时随地在不受距离限制之下对汽车进行控制。
现有的某些移动终端能够完成对汽车的远程控制，它们有的是一些具有监测功能的报警器，当有人窃车时进行实时报警，这种远程控制的方式只是用来实现窃车报警；有些实现了车载网关的功能，网关对车内各功能实体连接总线进行控制，人们通过无线控制网关控制总线从而达到对车内各个功能实体进行控制的目的，这种系统中车内功能实体之间的连接采用线连的方式连接到系统总线中，给本来就线路复杂的车内又增加了额外的线路连接，成本和实现难度较高，不利于维护。有的车内网关能够完成用户在内车进行无线上网的方式，这种网关只是为了提供车内无线上网，不能实现用户对汽车的远程控制和管理。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种实现简单、低成本的基于M2M的车载网关、车载网元、汽车远程控制方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种基于M2M的汽车远程控制方法，包括：
控制终端通过移动通信网络向车载网关发送控制指令；
所述车载网关通过无线通信方式向所述车载网元转发所述控制指令；
所述车载网元基于所述控制指令进行相应操作。
所述控制终端通过2G或3G网络利用短消息、非结构化补充数据业务或通用无线分组业务中的任意一种向所述车载网关发送控制指令。
其中所述车载网关通过无线通信方式向车载网元转发所述控制指令包括：所述车载网关通过红外、蓝牙或802.11b中的任意一种向所述车载网元转发所述控制指令。
还包括所述车载网元将其信息通过所述车载网关发送给所述控制终端的过程。
一种基于M2M的车载网关，用于通过无线通信方式向车载网元转发控制指令；所述车载网关包括无线通信模块、数据处理模块和车域网接入模块，所述无线通信模块用于和控制终端进行远程的无线通信；所述数据处理模块用于处理所述无线通信模块接收控制指令，并传递给所述车域网接入模块；所述车域网接入模块用于通过红外、蓝牙或802.11b中的任意一种向车载网元转发所述控制指令。
所述车载网关还包括车载接口模块，所述车载接口模块用于适配汽车能源接口，为所述车载网关提供能源。
一种基于M2M的车载网元，用于基于车载网关转发的控制指令进行相应操作；所述车载网元包括无线接入模块、部件控制模块和部件功能驱动模块，所述无线接入模块用于接收车载网关转发的控制指令；所述部件控制模块处理所述控制指令并发送给所述部件功能驱动模块；所述部件功能驱动模块根据所述控制指令完成对部件的控制；所述无线接入模块还用于将所述车载网元的信息发送至所述车载网关。
一种基于M2M的汽车远程控制系统，包括控制终端、车载网关和车载网元；
所述控制终端用于通过移动通信网络向所述车载网关发送控制指令；
所述车载网关用于通过无线通信方式向所述车载网元转发所述控制指令；
所述车载网元用于基于所述控制指令进行相应操作。
所述控制终端还用于通过2G或3G网络利用短消息、非结构化补充数据业务或通用无线分组业务中的任意一种向所述车载网关发送控制指令。
所述控制终端包括移动终端。
由于采用了以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于：
(1)本发明控制终端采用移动网络连接到车载网关，车载网关又通过无线通信方式连接车载网元，使得控制终端能够通过车载网关控制连接的车载网元，与控制终端直接连接车载网元的方案相比，降低了远程控制的成本；车载网关通过无线方式连接车载网元，避免了在汽车内部额外增加线路连接，降低了实现难度，更利于维护。
(2)本发明车载网关通过短距离的无线连接方式连接车载网元，进一步降低了成本。
(3)本发明车载网元还能通过车载网关向控制终端报告部件的运行情况，便于控制终端能够及时掌握车辆的状况。
(4)本发明的控制终端可以采用移动终端，实现简单、易于推广。
附图说明
图1示出根据本发明基于M2M的汽车远程控制系统的一个实施例的结构示意图；
图2示出根据本发明系统的另一个实施例的结构示意图；
图3示出根据本发明基于M2M的汽车远程控制方法的一个实施例的流程图；
图4示出根据本发明方法的另一个实施例的流程图；
图5示出根据本发明方法再一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1示出根据本发明基于M2M的汽车远程控制系统的一个实施例的结构示意图，包括控制终端、车载网关和车载网元，该控制终端用于通过移动通信网络向所述车载网关发送控制指令；车载网关用于通过无线通信方式向所述车载网元转发所述控制指令；车载网元用于基于控制指令进行相应操作。
一种实施方式，该控制终端还用于通过2G或3G网络利用短消息、USSD(Unstructured Supplementary Services Data：非结构化补充数据业务)或GPRS(General Packet Radio Service：通用无线分组业务)向车载网关发送控制指令。
图2示出根据本发明系统的另一个实施例的结构示意图，本实施例能够把车内各重要部件和车载网关通过无线方式连接起来，用户通过和车内无线网关的通信从而控制想要的功能部件并使其自动化工作，达到远程控制汽车的目的。该系统通过车载网关控制汽车的功能部件，在功能部件处安装感应控制装置，该装置通过短距离无线通信方式和网关进行通信，接收到来自车载网关的指令后对该部件进行控制，并将执行结果或汽车部件监测结果返回给车载网关。车载网关通过3G、2G等无线网络和车主所持的控制终端进行无线通信，通信方式可以是短信、USSD、GPRS等等其中一种或多种；车载网关通过红外、蓝牙或802.11等无线通信方式和车内功能部件进行通信，相比用户直接通过3G、2G等无线网络远程控制汽车功能部件，由网关控制功能部件采用的红外、蓝牙或802.11等方式大大降低了通信成本和实现难度。通过该系统，人们不仅可以直接控制车内的功能部件，还可以通过网络对车内的功能部件进行综合管理。
本实施例包括控制终端、车载网关和车载网元三个部分，本实施例要求至少有一个车载网元，并可以支持多个车载网元。控制终端可以通过车载网关同时远程控制车内的多个车载网元，进而控制车内多个功能部件。同时，车载网元也可以实时监测车内的一个或多个功能部件，并根据监测结果向远程控制终端进行信息反馈。
一种实施方式，控制终端可以为通过无线方式进行远程通信的移动终端，例如3G终端、CDMA终端、GSM终端或其它移动终端。
车载网关包括无线通信模块、数据处理模块、车域网接入模块。无线通信模块用于和控制终端进行远程的无线通信，实现信息交换的作用；数据处理模块用于接收并处理无线通信模块的数据，从而进一步传递给车域网接入模块；车域网接入模块用于和车载网元内的无线接入模块进行短距离的无线通信。
在另一种实施方式中，车载网关还可以包括车载接口模块，车载接口模块可用于适配现有的汽车能源接口，并给车载网关提供能源。
每一个车载网元与一个汽车部件相对应。例如，汽车点火部件和汽车漏油监测部件就是两个不同的车载网元。车载网元包括无线接入模块、部件控制模块和部件功能驱动模块。无线接入模块用于和车载网关内的车域网接入模块进行短距离的无线通信；部件控制模块接收并处理无线接入模块的数据并发送控制指令给部件功能驱动模块；部件功能驱动模块根据控制指令完成对车内部件的控制。
对比同类远程控制系统，本发明系统的实施例将车内主要部件网元基于M2M的方式与车载网关组成一个车域网系统，通过车域网将车体的每个功能部件进行无线网络连接，通过对该网络的控制达到对车内功能部件的远程控制和管理。该车域网内使用短距离的无线网络技术，比如802.11、蓝牙或红外通信技术；而用户可以通过使用现有的无线通信终端远程控制汽车车载网关从而达到远程控制并实时监测汽车主要部件的目的。从整个系统来看，远程控制终端使用现有无线通信终端，车载网关有效地将3G、2G可靠性长距离通信网络与短距离无线通信网络相结合，在不增加额外通信费用的基础上扩展了用户可远程控制及监测的范围，使得无线通信网元可细化到车内各个主要部件，这些功能部件通过简单的物理控制和检测实现对部件的控制，最终形成用户对汽车各个部件的远程控制和监测。
该系统的应用场景非常广泛。在寒冷的冬天，汽车需要预热10到15分钟后才能启动，该系统能够让用户在家里通过无线方式发送预热指令给车内网关，再由网关发送无线控制指令给发动机上的感应控制器将汽车点火，自动进行预热，等到用户上车时直接就能直接启动汽车，不仅使用户不用在寒风中受冻，又能免去了在寒冷的户外等待预热的时间。同样用户也能通过给网关发送指令打开空调、放CD、调整座椅等等。同时，包含汽车功能部件的车载网元也能对该功能部件进行监测，一旦功能部件出现故障(比如漏油)，及时把故障报告给车载网关，进而通过3G、2G等无线网络通知用户，实现用户对汽车的实时远程监控功能。
图3示出根据本发明基于M2M的汽车远程控制方法的一个实施例的流程图，包括以下步骤：
步骤302：控制终端通过移动通信网络向车载网关发送控制指令；
步骤304：车载网关通过无线通信方式向车载网元转发所述控制指令；
步骤306：车载网元基于控制指令进行相应操作。
一种实施方式，步骤302具体包括：控制终端通过2G或3G网络利用短消息、USSD或GPRS向车载网关发送控制指令。
一种实施方式，步骤304具体包括：车载网关通过红外、蓝牙或802.11b中向车载网元转发控制指令。
一种实施方式，还包括车载网元将其信息通过所述车载网关发送给所述控制终端的过程。
该控制终端可以为移动终端，例如3G终端、CDMA终端、GSM终端或其它移动终端，具体可以是2G或3G手机。
图4示出根据本发明方法的另一个实施例的流程图，用于用户远程控制实现远程控制汽车点火，其包括以下步骤：
步骤402：用户发起远程操作终端的指令；车主远程使用远程控制终端给车载网关内的无线通信模块发送控制消息，控制消息要求将车内的点火部件置为打开状态。比如可以使用2G或3G终端的短信，也可以通过GPRS、USSD方式等等中的一种或多种方式发送给网关。具体使用哪种无线通信方式可由用户当时所处的实际环境决定；
步骤404：无线通信模块判断是否接收到来自终端的指令；车载网关的无线通信模块判断是否接收到来自终端的指令，收到则转步骤406，否则返回继续判断。车载网关的无线通信模块启动不同的线程来接收来自用户的远程控制指令(如接收短信是一个线程，接收GPRS是一个线程)。对于每个线程中接收到的不同控制指令，网关将其进行缓存，之后顺序发送给车载网关的数据处理模块；
步骤406：数据处理模块对该指令进行解析；数据处理模块对该控制消息解析为车载网元可识别的消息格式，并将该消息发送给车域网接入模块，
步骤408：车域网接入模块把指令发送到对应的车载网元；车域网接入模块接收到该消息后，对控制消息进行解析。当解析得到该控制消息要发送给汽车的点火部件时，选择适当的短距离无线通信传输方式将该控制消息发送给车载网元(汽车点火部件)的无线接入模块；由于车载网关和车载网元都安装在车体内，可以通过802.11、蓝牙、红外等一种或多种无线局域网通信技术实现。对于发动机，油箱等汽车内的部件，需要穿透车身，车域网接入模块选择蓝牙方式将该控制消息发送给车载网元的无线接入模块；对于音响，座椅等部件，不用穿透车身且距离较近，车域网接入模块选择红外方式将该控制消息发送给车载网元的无线接入模块，这样不仅能选择对不同部件不同的最优传输方式，也能节约成本；
步骤410：无线接入模块是否接收到来自车载网关的指令；车载网元的无线接入模块判断是否接收到车载网关的指令，是则转步骤412，否则返回继续判断；
步骤412：驱动相应的部件装置；车载网元的无线接入模块通过短距离无线传输方式收到的控制消息后发送给车载网元的部件控制模块。每个车载网元的无线接入模块都会根据其具体控制或监测哪个功能部件而集成适当的短距离无线通信硬件器件，比如控制汽车点火部件的就采用蓝牙的无线通信方式和网关进行通信。部件控制模块将控制指令发送给部件功能驱动模块；部件功能驱动模块收到点火指令后控制大功率晶体三极管的饱和与导通，使点火线圈的初级电流突降为零，使次级线圈产生很高电压，通过火花塞放电进行打火；
步骤414：是否还要将该网元发送的指令发送到其它网元？一旦点火成功，汽车点火部件的当前状态就会置为启动状态，当点火部件状态发生变化时，汽车点火部件这个车载网元就会把当前的新状态发送给网关(网关接着上报给用户已经点火成功的消息，同时网关接着判断还需要将这个新状态报告发送给哪些功能部件，比如发送给汽车漏油监测功能部件等等)；如果点火失败，汽车点火部件的状态仍然保持为未启动状态，也将把当前的状态发送给网关，网关进而判断把这个状态报告发给哪些功能部件，若网关选择将点火失败的消息返回给控制终端，在用户收到点火失败的消息回复后，可以再次发起点火操作，步骤同上。若网关判断需要发送则转步骤416，否则返回；
步骤416：网关发送指令到其他功能模块。
图5示出根据本发明方法再一个实施例的流程图，用于汽车漏油的及时检测并通知车主，其包括以下步骤：
步骤502：部件控制模块监控部件；汽车漏油检测部件检测油箱壁内若干点的当前汽油刻度值，点越多检测的采样数据就越多，得到的结果就越准确。这些点读取到的油箱刻度的平均值就是当前油箱内汽油的当前刻度值。
步骤504：监测部件的状态是否发生异常？当汽车漏油监测部件收到来自网关发送的汽车处于静止状态的报告后，汽油监测部件记录下当前邮箱内的汽油刻度值，并启动一个定时器循环读取此时油量的刻度值，将实时读到的这个刻度值减去之前油箱内记录下的初始刻度值。如果这个差值在门限值范围之内，说明此时没有漏油，返回；如果这个差值大于门限值，说明此时有漏油事件发生。如果差值大于门限值达到规定的次数，如定时器检测中连续3次差值大于门限值，汽油监测部件将该事件指令发送给车载网元内的部件控制模块；汽车漏油监测部件收到来自网关发送的汽车处于启动状态的报告后，当汽车从静止状态进入行驶状态时，汽油监测部件记录下行驶前的油量初始刻度并启动另一个定时器循环读取此时油量的刻度值。定时器实时读取当前的剩余油量并计算出剩余油量和初始油量的差值，该差值就是实际的出油量。之后把实际出油量和汽车油耗记录仪中记录的耗油量进行比较，如果发现实际的出油量减去油耗记录仪中记录的实际油耗的差值大于门限值，说明此时有漏油事件发生。如果差值大于门限值这个结果在连续3次定时器检测中都发生，汽油监测部件将该事件指令发送给车载网元内的部件控制模块。当监测到发生异常时，转步骤506；若未监测到异常则继续监测；
步骤506：把异常信息传送到无线接入模块；车载网元内的部件控制模块将该异常信息传送到无线接入模块；
步骤508：将异常指令信息传送到车载网关；部件控制模块控制无线接入模块将漏油事件指令通过无线局域网通信方式发送给车载网关的车域网接入模块；车载网关的车域网接入模块负责接收漏油事件指令并将该指令发送给车载网关的数据处理模块；
步骤510：车载网关将指令处理为用户易懂的提示文字；车载网关的数据处理模块将事件指令翻译为远程控制终端可以识别的通知消息，如用户易懂的提示文字，并将该通知消息发送给车载网关的无线通信模块；
步骤512：发送指令给用户；无线通信模块将收到的通知消息及时发送给控制终端。可以通过短信的方式或其他方式通知到控制终端。
这样车主根据控制终端收到的消息，得知自己的汽车漏油并可以进行相应的处理。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于M2M的汽车远程控制方法，其特征在于，包括：
控制终端通过移动通信网络向车载网关发送控制指令；
所述车载网关通过无线通信方式向所述车载网元转发所述控制指令；
所述车载网元基于所述控制指令进行相应操作。
2.如权利要求1所述的基于M2M的汽车远程控制方法，其特征在于，其中所述控制终端通过移动通信网络向车载网关发送控制指令包括：
所述控制终端通过2G或3G网络利用短消息、非结构化补充数据业务或通用无线分组业务中的任意一种向所述车载网关发送控制指令。
3.如权利要求1所述的基于M2M的汽车远程控制方法，其特征在于，其中所述车载网关通过无线通信方式向车载网元转发所述控制指令包括：
所述车载网关通过红外、蓝牙或802.11b中的任意一种向所述车载网元转发所述控制指令。
4.如权利要求1所述的基于M2M的汽车远程控制方法，其特征在于，还包括所述车载网元将其信息通过所述车载网关发送给所述控制终端的过程。
5.一种基于M2M的车载网关，其特征在于，用于通过无线通信方式向车载网元转发控制指令；所述车载网关包括无线通信模块、数据处理模块和车域网接入模块，所述无线通信模块用于和控制终端进行远程的无线通信；所述数据处理模块用于处理所述无线通信模块接收控制指令，并传递给所述车域网接入模块；所述车域网接入模块用于通过红外、蓝牙或802.11b中的任意一种向车载网元转发所述控制指令。
6.如权利要求5所述的基于M2M的车载网关，其特征在于，所述车载网关还包括车载接口模块，所述车载接口模块用于适配汽车能源接口，为所述车载网关提供能源。
7.一种基于M2M的车载网元，其特征在于，用于基于车载网关转发的控制指令进行相应操作；所述车载网元包括无线接入模块、部件控制模块和部件功能驱动模块，所述无线接入模块用于接收车载网关转发的控制指令；所述部件控制模块处理所述控制指令并发送给所述部件功能驱动模块；所述部件功能驱动模块根据所述控制指令完成对部件的控制；所述无线接入模块还用于将所述车载网元的信息发送至所述车载网关。
8.一种基于M2M的汽车远程控制系统，其特征在于，包括控制终端、车载网关和车载网元；
所述控制终端用于通过移动通信网络向所述车载网关发送控制指令；
所述车载网关用于通过无线通信方式向所述车载网元转发所述控制指令；
所述车载网元用于基于所述控制指令进行相应操作。
9.如权利要求8所述的基于M2M的系统，其特征在于，所述控制终端还用于通过2G或3G网络利用短消息、非结构化补充数据业务或通用无线分组业务中的任意一种向所述车载网关发送控制指令。
10.如权利要求8或9所述的基于M2M的系统，其特征在于，所述控制终端包括移动终端。
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