CN102025775A

CN102025775A - 一种物联网汽车的监控系统

Info

Publication number: CN102025775A
Application number: CN2010105323152A
Authority: CN
Inventors: 冯能莲; 宾洋; 唐艳荣; 雍加望; 彭剑坤; 周大森
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2011-04-20

Abstract

本发明公开了一种物联网汽车的监控系统，由数个子系统和总监控终端组成，每个子系统将识别出的不同车辆信息，通过GPS对车辆进行位置的准确定位，通过无线通信技术，将车辆信息通过Internet网络或GPRS传递给监控终端，监控终端根据实时的情况进行信息处理，进行监控调度以及远程故障诊断；总监控终端通过GSM/GPRS或Internet与所述子系统进行无线连接，所述子系统之间为并行连接；还可利将车辆的识别信息、地理位置信息、运行信息以及一些服务娱乐信息传递给需要的车辆，实现车辆间信息互通的目的。使整个汽车系统和交通运输系统更加完善，操控简单，更加易于调节，在安全性和效率上也有了很大的提高。

Description

一种物联网汽车的监控系统

技术领域

本发明涉及一种物联网汽车的监控系统，包含了车辆识别技术，路面信息探测及防盗技术，GPS+GSM/GPRS+车载总线技术，信息相互传送技术，终端监控技术。

背景技术

随着网络技术的发展，一个新兴的名词“物联网”出现在我们的生活中。简单的说，物联网就是通过在物品上嵌入电子标签、条形码等能够存储物体信息的标识，通过无线网络的方式将其即时信息发送到后台信息处理系统，各大信息系统互联形成的一个庞大网络，并达到对物品进行实时跟踪、监控等智能化管理的目的。事实上，早在1995年比尔盖茨的《未来之路》一书中，就已经提到了“物联网”的概念，只是当时受到当时无线网络、硬件及传感设备的限制，并未引起重视。现在，随着技术的不断进步，国际电信联盟于2005年正式提出物联网的概念：物联网通过传感器、射频识别技术(RFID)、全球定位系统等技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。2009年奥巴马就职演讲后对IBM提出的“智慧地球”积极响应后，物联网再次引起广泛关注，而我国官方近期对传感网(即物联网的早期称谓)的多次提议表示我国物联网的发展也正是提上议事日程，同时也表明我国物联网的发展将加快。目前，物联网在安防监控、物品身份鉴别、智能交通、仓储物流、工业控制等方面都有较大应用，且已经形成一定的系统结构。2010年7月12日，成都市政府将在2010年至2012年，在智能交通、视频安全、环境保护、现代物流、城市管理、安全监督六大领域开展物联网示范应用。2010年8月9日，移动无锡物联网研究院成立，在揭牌仪式上，中国移动还重点推介了其在物联网领域的重要业务应用，包括物联网开放开发环境、网络汽车及健康守护等物联网应用解决方案。网络汽车和健康守护业务分别为客户提供全方位的汽车信息服务和网络化的健康服务。我国的汽车产业处于快速成长阶段，汽车的数量规模在快速增长，中国移动总裁王建宙就曾说过，信息化时代的物联网应用最典型的就是汽车。在福建厦门TD无线城市项目中，RFID与TD两大尖端技术相结合，已经实现了80公里/小时时速下的不停车收费；在吉林白城市公安系统数字化指挥中心，车载GPS+GPRS模块已经覆盖了全市所有巡逻警车。上汽集团荣威350在开发初期就定位于网络移动技术市场，并一直致力于将影响人类生活最大的网络移动通信应用到汽车上。如今的消费者，由于伴随着网络和移动通信成长，对物联网汽车已经形成需求，而且这种需求会越来越大。从现有的发展来看，物联网在汽车领域的应用虽已出现萌芽，但尚未形成物联网汽车的系统结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物联网汽车的监控系统。该系统结构由各个子系统和总监控终端组成，每个子系统可通过车辆识别技术自动识别出不同的车辆；对车辆进行位置的准确定位；通过GSM/GPRS(无线通信)技术，将车辆信息通过Internet网络或GPRS传递给监控终端，进而达到监控调度以及远程故障诊断的目的。

本发明采取了以下技术方案。

一种物联网汽车的监控系统，由数个子系统和总监控终端组成，每个子系统将识别出的不同车辆信息，通过GPS对车辆进行位置的准确定位，通过无线通信技术，将车辆信息通过Internet网络或GPRS传递给监控终端，监控终端根据实时的情况进行信息处理，进行监控调度以及远程故障诊断；总监控终端通过GSM/GPRS或Internet与所述子系统进行无线连接，所述子系统之间为并行连接；

子系统包括：车辆内部各控制器之间通信网的车载总线，带有电子标签、车牌的汽车，带有图像采集器、射频识别器的车辆识别装置，带有图像采集器的路面探测机防盗装置；车载总线通过GPS、路面探测机防盗装置、路面探测机防盗装置、车辆识别装置与汽车进行无线连接。

前述的车辆识别装置包括：车辆图像采集模块，车牌定位模块，字符分割模块，字符识别模块，输出识别结果模块。

前述的车载总线包括：汽车内部的动力传动系统的电子控制单元、制动系统的控制单元、安全气囊系统的控制单元、智能传感器以及智能仪表，以及车辆与外部的通信节点。

前述的GSM/GPRS，还进一步包括GPRS服务支持节点SGSN和网关支持节点GGSN；SGSN和MSC在同一等级水平，跟踪单个MS的存储单元实现安全功能和接入控制，并通过帧中继连接到基站系统；GGSN支持与外部分组交换网的互通，并经由基于IP的GPRS骨干网和SGSN连通。

前述的无线连接包括通过车载总线的车辆之间进行的数据传递、信息共享、自动识别车牌信息。

其中，车辆识别模块包括两个方面，一方面是将车辆的车牌号码等信息存储在电子标签中，该电子标签是一种只读的标签，当车辆进入读卡器工作范围内，读卡器就能从该车辆的电子标签上读出该车辆的信息；另一方面是普通的车牌识别，此情况是在没有电子标签的车辆中，为了识别各个车辆而用摄像机进行的视频识别车牌号。摄像机除了用于视频识别车牌号，还用于路面探测以及车辆防盗。在车辆行驶过程中，摄像机可以将车辆行驶的路面以及路面周围的情况拍摄下来并将拍摄下来的信息传递到监控终端以便于车辆行驶；在车辆停放在某个地方时，摄像机可以监视车内的情况，当车辆遭到不法份子袭击或偷窃时，摄像机可以将画面拍摄下来传递到监控终端以便于及时做出救援措施并提供证据。GPS(全球定位系统)主要是通过卫星定位，确定车辆行驶过程中所在的具体位置，以便于实时监控、联系；而车载总线是车辆内部各控制器之间的通信网，汽车内部的动力传动系统ECU(电子控制单元)、制动系统ECU、安全气囊系统ECU等、智能传感器以及智能仪表等都是通过车载总线进行传输通信的。在本发明中，车辆与外部的通信节点(如GSM/GPRS)也连接在车载总线上，以充分共享信息之目的。GSM/GPRS(无线通信)则是利用其远程通信以及信号的稳定行、实时性等优点，将车辆的信息通过Internet网络或GPRS传输到控制终端或进行车际信息交换，控制终端根据具体的情况做出如何控制以及故障解决方案的决定，将决策结果(即控制信号)再由GSM/GPRS传递到被控车辆，进而达到远程监控、维修车辆的目的。

GSM/GPRS(无线通信)还可利将车辆的识别信息、地理位置信息、运行信息以及一些服务娱乐信息传递给需要的车辆，实现车辆间信息互通的目的。

本发明与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果：

本监控系统涵盖了整个汽车系统，交通运输系统，使整个汽车系统和交通运输系统更加完善，操控简单，更加易于调节，在安全性和效率上也有了很大的提高。车辆之间信息互通、共享，最大化利用了信息资源。明显提高了交通运输的调节效率和安全性，改善了传统的汽车系统结构，在此汽车网络化的基础上，有望实现智能化汽车。

附图说明

图1为本发明的总系统结构框图；

图2为本发明的子系统结构框图。

其中，图1中：1为监控终端，2为GSM/GPRS或Internet通信网络，3为子系统；

图2中：31为子系统总车载总线，32为子系统路面探测及防盗，33为子系统GPS(全球定位系统)，34为子系统车辆识别，34为子系统RFID(射频识别)，342为子系统摄像机，35为子系统汽车，351为子系统电子标签，352为子系统车牌；

图1中双向虚线箭头表示无线通信。

图2中单向虚线箭头表示汽车内部其他通信。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示：在物联网汽车的监控系统中，监控终端1可以是个人PC机，也可以是笔记本电脑，还可以是手机等能联入Internet网络的通信工具；GSM/GPRS或Internet通信网络2中间传递信息的工具；子系统3是包括了图2中的几个被控方面的被控对象。在图2中：子系统总车载总线31反映车辆工作情况；子系统GPS(全球定位系统)33反映车辆所处位置；子系统路面探测及防盗32反映车辆行驶路面状况以及停放车辆的安全情况；子系统车辆识别34反映不同车辆信息；子系统RFID(射频识别)341是指本系统结构中具体用电子标签识别车辆；子系统摄像机342是指本系统结构中具体用视频识别车牌识别车辆以及探测路面信息、车辆防盗；子系统汽车35是具体的被控对象；子系统电子标签351和子系统车牌352是用于车辆识别。

物联网汽车的监控系统具体的运作模式是：在一个子系统中，对于有子系统电子标签351车辆，其牌照信息存储在用射频识别技术制成的子系统电子标签351中，当车辆行驶到RFID读卡器的读取信息范围内时，就能自动识别出该车辆的信息；对于没有子系统电子标签351的车辆，车辆的牌照信息将通过摄像机视频识别方式被识别。然后子系统GPS(全球定位系统)33确定被识别的车辆所处的具体位置，并进行实时跟踪车辆的位置。在车辆行驶时，系统路面探测及防盗32探测车辆行驶的路面信息，在车辆停放时，系统路面探测及防盗32监视车辆内部信息。由于车辆在行驶过程中的动力传动ECU控制信息、制动ECU控制信息、控制ECU控制信息、安全ECU控制信息以及智能传感器、智能仪表的信息都是通过车载总线传输的，所以，这些信息线路节点都是连接在子系统总车载总线31上，除此之外，上述的车辆信息线路节点也是连接在子系统总车载总线31上。子系统总车载总线31同时也是车辆内部结构通信与外部终端通信线路的连接点。子系统3与监控终端1之间是用GSM/GPRS技术通过GSM/GPRS或Internet通信网络2相互通信的。GSM/GPRS通过GSM/GPRS或Internet通信网络2将上述子系统3的车辆信息传递到监控终端1，监控终端1再根据车辆的整体情况作出相关决策，并再通过GSM/GPRS或Internet通信网络2传递到子系统3，这样就可以迅速、及时的解决问题，并避免了其他事情的发生。此外，监控终端1可以实时地将每个车辆行驶的交通情况以及天气变化等信息传递给子系统3的每一个驾驶人员，可以有效的调节交通运输，避免遇到突然的自然灾害，降低了意外事件的发生。

在每个子系统3之间，车辆之间由GSM/GPRS(无线通信)可以互相交换数据，共享服务、娱乐等信息，也可以互相传递其所处具体位置或运行过程中的状况。车辆之间还可以相互自动识别其车牌信息。但是，各子系统的车辆不能相互控制。

结合图1和图2，子系统汽车35、子系统总车载总线31、子系统3与监控终端1之间的关系是：子系统汽车35和子系统总车载总线31等组成子系统3，而子系统总车载总线31是车辆本身内部结构的通信节点，是嵌入在车辆内部的，子系统3与监控终端1之间通过GSM/GPRS或Internet通信网络2相互传递信息，传递的信息内容就是子系统汽车35和子系统总车载总线31的信息。

在物联网汽车的监控系统中，由于使用的是具有射频识别技术的电子标签，各道路、海关等收费、过检口也采用RFID读卡设备，可以根据每个汽车的牌照信息进行自动收取该车辆应交费用，这样汽车在行驶过程中就避免了突然停车缴费或检查，不仅节省了时间，还可以提高工作的效率。

关键技术原理如下：

1.RFID(射频识别)：包括三个部分，即标签，阅读器，天线。标签含有内置天线，而车牌号码信息也存储在此标签内。当阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，射频卡进入发射天线工作区域事就会产生感应电流，射频卡获得能量被激活，此时，射频卡就会将自身的车牌号等编码信息通过卡内置发送天线发送出去，系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到监控系统终端进行相关处理，监控系统终端再针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

2.车牌识别：牌照自动识别是一项利用车辆的动态视频进行牌照号码、牌照颜色自动识别的模式识别技术。一个完整的牌照识别系统流程通常都包括车辆图像采集，车牌定位，字符分割，字符识别，输出识别结果5个步骤。当车辆检测部分检测到车辆到达时触发图像采集单元，采集当前的视频图像；然后对采集到的视频图像进行大范围相关搜索，找到符合汽车牌照特征的若干区域作为候选区，再对这些侯选区域做进一步分析、评判，最后选定一个最佳的区域作为牌照区域，并将其从图像中分割出来；完成牌照区域的定位后，再将牌照区域分割成单个字符，然后进行识别；最后将识别结果重新组成牌照号码输出。

3.视频采集：视频采集的主要部分是摄像机。摄像机是一种把景物光像转变为电信号的装置。其结构大致可分为三部分：光学系统(主要指镜头)、光电转换系统(主要指摄像管或固体摄像器件)以及电路系统(主要指视频处理电路)。当被摄对象经过光学系统透镜的折射，在光电转换系统的摄像管或固体摄像器件的成像面上形成“焦点”，光电转换系统中的光敏原件把“焦点”外的光学图像转变成携带电荷的电信号，电信号经过电路系统进一步放大，形成符合特定技术要求的信号，再从摄像机中输出。

4.车载总线：主要是汽车内部网络的构成和与外部通信的节点。在汽车内部，汽车的动力传动系统、制动系统、控制系统(车辆稳定性控制、主动牵引力控制、电子制动力分配、防抱死制动、碰撞能量吸收、气囊辅助安全)、气囊安全系统都是由ECU控制的，其信息的传递就是通过总线传输的。而各种智能传感器和仪表也是通过总线连接在汽车内部网络中的。总线结构不仅能传递上述之间的信息，还能对上述进行监控、故障诊断，以便及时采取应急措施。

5.GPS(全球定位系统)：采用“时间同步、单程测距”的原理来实现定位。GPS卫星组采用24颗卫星，可以保证世界任一地点的用户都可以随时接收到至少4个导航卫星的信号，其中3个卫星的信号来测距定位，第4个卫星用来计算用户时钟的误差。这样可以确保准确的判断出车辆的具体位置。

6.GSM/GPRS(无线通信)：GPRS是在原有的基于电路交换(CSD)方式的GSM网络上引入两个新的网络节点：GPRS服务支持节点(SGSN)和网关支持节点(GGSN)。SGSN和MSC在同一等级水平，并跟踪单个MS的存储单元实现安全功能和接入控制，并通过帧中继连接到基站系统。GGSN支持与外部分组交换网的互通，并经由基于IP的GPRS骨干网和SGSN连通。在物联网的汽车系统结构中，GPRS终端通过接口从汽车上取得上述采集到的三个方面的信息数据，然后分组发送到GSM基站，分组数据经SGSN封装后，SGSN通过GPRS骨干网与网关支持接点GGSN进行通信。GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到监控终端的网络。监控终端向另一个GPRS终端发送分组数据时，数据是由GPRS骨干网发送到SGSN，再经BSS发送到GPRS终端。

7.监控终端：由个人电脑或笔记本或手机等能够联入互联网的通信工具。物联网的汽车系统结构中，监控终端主要是和GSM/GPRS(无线通信)通过网络连接的。监控终端通过GSM/GPRS发送过来的分组数据，经过处理，对车辆进行实时监控，再将监控的信息数据通过GSM/GPRS分组传送到汽车上，从而实现远程监控。此外，监控终端也可以将一些信息通过GSM/GPRS传递到汽车上，给驾驶员提供必要的行驶信息，使车辆行驶更为便捷。

Claims

1.一种物联网汽车的监控系统，由数个子系统和总监控终端组成，每个子系统将识别出的不同车辆信息，通过GPS对车辆进行位置的准确定位，通过无线通信技术，将车辆信息通过Internet网络或GPRS传递给监控终端，监控终端根据实时的情况进行信息处理，进行监控调度以及远程故障诊断；其特征在于：

所述的总监控终端通过GSM/GPRS或Internet与所述子系统进行无线连接，所述子系统之间为并行连接；

所述子系统包括：车辆内部各控制器之间通信网的车载总线(31)，带有电子标签(351)、车牌(352)的汽车(35)，带有图像采集器(342)、射频识别器(341)的车辆识别装置(34)，带有图像采集器的路面探测机防盗装置(32)；车载总线(31)通过GPS、路面探测机防盗装置(32)、路面探测机防盗装置(32)、车辆识别装置(34)与汽车(35)进行无线连接。

2.根据权利要求1所述的物联网汽车的监控系统，其特征在于：所述的车辆识别装置包括：车辆图像采集模块，车牌定位模块，字符分割模块，字符识别模块，输出识别结果模块。

3.根据权利要求1所述的物联网汽车的监控系统，其特征在于：所述的车载总线(31)包括：汽车内部的动力传动系统的电子控制单元、制动系统的控制单元、安全气囊系统的控制单元、智能传感器以及智能仪表，以及车辆与外部的通信节点。

4.根据权利要求1所述的物联网汽车的监控系统，其特征在于：所述的GSM/GPRS，还进一步包括GPRS服务支持节点SGSN和网关支持节点GGSN；SGSN和MSC在同一等级水平，跟踪单个MS的存储单元实现安全功能和接入控制，并通过帧中继连接到基站系统；GGSN支持与外部分组交换网的互通，并经由基于IP的GPRS骨干网和SGSN连通。

5.根据权利要求1所述的物联网汽车的监控系统，其特征在于：所述的无线连接包括通过车载总线(31)的车辆之间进行的数据传递、信息共享、自动识别车牌信息。