CN106657215B - 一种基于v2x通信的可重构车联网信息终端 - Google Patents
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Abstract
本发明请求保护一种基于V2X通信的车联网信息终端架构，该架构主要面向前装车载终端、后装车载信息终端、便携式路侧信息终端、固定式路侧信息终端，该架构以DSRC通信终端、DSRC通信模块、OBD设备、移动蜂窝通信模块、人机交互模块、便携式移动信息终端等为基础，可以根据V2X不同的用途，进行软硬件重构实现不同的功能，降低硬件开发成本，降低软件对硬件的依赖性，提高开发效率。
Description
技术领域
本发明属于车联网技术领域，涉及一种基于V2X通信的可重构车联网信息终端。
背景技术
V2X(Vehicle to X)是未来车辆与车辆(V2V)、车辆与路边交通设施(V2I)之间的无线通信技术，它是一种专用的移动互联网络，可以实现交通信息在车辆与车辆、车辆与交通设施之间的实时传播。V2X驾驶辅助系统不仅可以实现传统的安全预警功能，如：前撞预警、侧撞预警等，还可实现视线被遮挡时的安全预警，如：交叉口碰撞预警、逆向超车碰撞预警等，同时还能实现车速引导、拥堵提示等驾驶辅助功能。
V2X车联网支持道路交通安全类应用需要通过及时可靠的车-车、车-路通信将车辆的状态信息(特别是车辆的位置、速度、行驶方向信息)通知给周围的车辆，通过协作的方式来感知碰撞风险，所涉及的关键技术包括能够支持车辆在高速移动的环境下实时可靠通信的无线通信技术、车辆状态特别是车辆位置的感知技术、海量车辆状态数据处理分析技术。3.1高速移动的环境下实时可靠通信技术无线通信技术是V2X车联网实现的基础，它直接决定了信息交互的实时性和有效性。美国交通运输部提出的V2X车联网通信技术的通信需求包括：(1)极短的网络接入时间；(2)极低的传输时延；(3)高传输可靠性；(4)高信息安全性和隐私保护；5)在有限的范围内，使频谱再利用和低干扰；(6)拥有足够的通信带宽。确定的具体指标为：(1)时延要求在100ms左右；2)典型传输距离为：50-500米；(3)车通信的数据包大小在100字节内；(4)车路通信的数据包大小在340字节内。各国的研究组织基于目前通用的无线技术802.11、GSM、UMTS、3G、DSRC等提出了多种针对上述要求的通信技术。
随着V2X通信技术的成熟与应用，为了提高车辆行驶的安全，优化交通调度，在不久的将来，V2X通信终端必将大量应用于汽车与路侧设备上。因此，设计一种灵活的可裁剪的V2X终端设备硬件架构，对于减少开发费与周期，降低加装成本是非常有必要的。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种降低硬件开发成本，降低软件对硬件的依赖性，提高开发效率的基于V2X通信的车联网信息终端可重构架构。本发明的技术方案如下：
一种基于V2X通信的可重构车联网信息终端，其包括DSRC通信终端(1)，及分别与所述DSRC通信终端(1)相连接的DSRC通信模块(2)、便携式移动终端(3)、人机交互模块(4)、OBD终端(5)及移动蜂窝通信模块(6),其中，所述DSRC通信终端(1)是车联网信息终端的核心部件，用于获取车身设备(7)的路侧信息、车辆信息和其他车辆的信息，并根据不同的需求形成不同功能的车联网信息终端；所述DSRC通信模块(2)用于对DSRC通信终端(1)与外界的通信提供设备支持；便携式移动终端(3)用于在移动终端获取并显示DSRC通信终端(1)所采集的路侧信息、车辆信息和其他车辆的信息；人机交互模块(4)用于操控DSRC通信终端、更改DSRC通信终端设置，查看终端信息，并将信息发送至信息服务平台；OBD车载诊断终端(5)用于获取车辆设备信息，移动蜂窝通信模块(6)用于获取DSRC通信终端(1)所采集的路侧信息、车辆信息和其他车辆的信息，并通过移动蜂窝网络发送至信息服务平台；
所述DSRC通信终端(1)的硬件包括主控芯片(8)、CAN/FlexRay接口(9)、USB接口(10)、MiniPCI-e接口(11)、以太网RJ45接口(12)、Bluetooth/WIFI模块(13)、GNSS接收器(14)、DSRC无线射频天线(15)、UART串口(16)、车辆供电接口(17)；其中CAN/FlexRay接口(9)用于接入车身设备CAN/FlexRay总线，接收车辆数据信息；USB接口(10)，用于外接基于IEEE802.11P/LTE-V协议的DSRC通信模块或移动蜂窝通信模块，实现数据无线传输；MiniPCI-e接口(11)，用于外接基于IEEE802.11P/LTE-V协议的DSRC通信模块(2)或移动蜂窝通信模块(6)，实现数据无线传输；以太网RJ45接口(12)，用于接入人机交互模块(4)，接收人机交互模块(4)的指令与命令；Bluetooth/WIFI模块(13)，用于连接便携式移动终端(3)，便携式移动终端(3)可以下载官方的应用APP，通过Bluetooth或者WiFi连接到DSRC通信终端(1)；获取DSRC通信终端(1)所采集的路侧信息、车辆信息和其他车辆的信息；GNSS接收器(14)，用于接收GPS卫星信息，定位车辆位置；UART串口(16)：有OBD终端(5)时，用于接入OBD终端(5)，发送接收车辆数据；车辆供电口(17)：用于外接车辆电源供电。
进一步的，当采用DSRC通信终端(1)、DSRC通信模块(2)、便携式移动终端(3)、人机交互模块(4)及移动蜂窝通信模块(6)时，则重构成车辆前装V2X通信终端；DSRC通信终端(1)直接通过CAN/FlexRay接口连接车身设备的CAN/FlexRay总线网络，通过车身通信协议采集车辆信息，实现DSRC通信终端与车身网络设备之间的通信，将车辆信息通过DSRC通信终端发送至路侧设备、其他车辆的V2X通信的车联网信息终端，将车辆信息、其他车辆信息及路侧信息通过移动蜂窝通信模块发送到信息服务平台。
进一步的，当采用DSRC通信终端(1)、DSRC通信模块(2)、便携式移动终端(3)、人机交互模块(4)、OBD终端(5)及移动蜂窝通信模块(6)时，则重构成车辆后装V2X通信终端；以DSRC通信终端为核心，通过Bluetooth或者UART串口连接OBD终端(5)，通过OBD终端设备获取车辆信息，实现DSRC通信终端后装，将车辆信息通过DSRC通信终端发送至路侧设备、其他车辆的V2X通信的车联网信息终端，实现车辆信息，路侧信息的交互，将车辆信息、其他车辆信息、路侧信息通过移动蜂窝通信模块发送到信息服务平台。
进一步的，当采用DSRC通信终端(1)、DSRC通信模块(2)、人机交互模块(4)、及移动蜂窝通信模块(6)时，则重构成V2X通信终端路测设备；路侧设备将路侧信息车辆信息通过DSRC通信终端发送至车辆上的V2X通信的车联网信息终端，实现路侧信息的广播，并将车辆信息、其他车辆信息、路侧信息通过移动蜂窝通信模块发送至信息服务平台。
进一步的，所述车辆信息包括发动机转速、车速、负荷值、燃油系统状态、氧传感器的位置、加速踏板位置、等效比、相对节气门位置在内的信息。
本发明的优点及有益效果如下：
本发明架构以DSRC通信终端、DSRC通信模块、OBD设备、移动蜂窝通信模块、人机交互模块、便携式移动信息终端等为基础，可以根据V2X不同的用途，进行软硬件重构实现不同的功能。本发明实现路侧信息的广播，并将车辆信息、其他车辆信息、路侧信息通过移动蜂窝通信模块发送至信息服务平台，实现交通流大数据分析。降低硬件开发成本，降低软件对硬件的依赖性，提高开发效率。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例车联网信息终端总体硬件结构框图；其中1、DSRC通信终端，2、基于IEEE802.11P/LTE-V协议的DSRC通信模块，3、便携式移动终端，4、人机交互模块，5、OBD终端，6、移动蜂窝通信模块，7、车身设备。
图2为车联网信息终端中的DSRC通信终端的硬件结构框图。
图3为车联网信息终端中的V2X终端人机交互模块硬件架构
图4为优选案例中的V2X通信终端车辆前装V2X通信终端架构框图。
图5为优选案例中的V2X通信终端车辆后装V2X通信终端架构框图。
图6为优选案例中的V2X通信终端重构成路侧设备架构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明的技术方案如下：
1.车联网信息终端总体硬件架构组成
为实现根据不同情况下对车联网信息终端的功能需求，车联网信息终端需要面对不同需求时的功能重构。
如图1所示的基于V2X通信的车联网信息终端可重构架构，包括DSRC通信终端1、基于IEEE802.11P/LTE-V协议的DSRC通信模块2、便携式移动终端3、人机交互模块4、OBD终端5、移动蜂窝通信模块6。
2.DSRC通信终端硬件与接口组成
DSRC通信终端是车联网信息终端的核心部件。为实现不同情况下的不同需求，DSRC通信终端需具备丰富接口以供不同模块接入，形成不同功能的车联网信息终端。
如图2所示，DSRC通信终端的硬件结构组成，包括主控芯片8、CAN/FlexRay接口9、USB接口10、MiniPCI-e接口11、以太网RJ45接口12、Bluetooth/WIFI模块13、GNSS接收器14、DSRC无线射频天线15、UART串口16、车辆供电口17。
DSRC通信终端硬件架构方法：
CAN/FlexRay接口9：无OBD终端5时，用于接入车身设备CAN/FlexRay总线，接收车辆数据信息。
USB接口10：用于外接基于IEEE802.11P/LTE-V协议的DSRC通信模块或移动蜂窝通信模块，实现数据无线传输。
MiniPCI-e接口11：用于外接基于IEEE802.11P/LTE-V协议的DSRC通信模块2或移动蜂窝通信模块6，实现数据无线传输
以太网RJ45接口12：用于接入人机交互模块4，接受人机交互模块4的指令与命令。
Bluetooth/WIFI模块13:用于连接便携式移动终端3，便携式移动终端3可以下载官方的应用APP，通过Bluetooth或者WiFi连接到DSRC通信终端1。获取DSRC通信终端1所采集的路侧信息、车辆信息和其他车辆的信息。
GNSS接收器14:用于接受GPS卫星信息，定位车辆位置。
UART串口16：有OBD终端5时，用于接入OBD终端5，发送接收车辆数据。
车辆供电口17：用于外接车辆电源供电。
3.V2X终端人机交互模块硬件与接口组成
V2X终端人机交互模块操控DSRC通信终端，更改DSRC通信终端设置，查看终端信息，并将信息发送至信息服务平台的功能。
如图3所示，人机交互模块4的硬件组成，包括主控芯片18、USB-OTG接口19、RJ45接口20、LCD接口21、屏幕22、MiniPCI-e接口23，USB接口24、移动蜂窝通信模块25、供电接口26。
V2X终端人机交互模块硬件架构方法：
RJ4520：用于连接DSRC通信终端1，实现硬件传输。
LCD接口21：用于连接屏幕22，显示车辆信息，其他车辆信息和路侧信息。
MiniPCI-e接口23：用于外接移动蜂窝通信模块25，实现数据无线传输。
USB接口24：用于外接移动蜂窝通信模块25以实现数据无线传输或者接入输入输出设备以实现信息输入输出。
供电接口26：用于外接电源供电。
4.车联网信息终端可重构架构的实现方法
车联网信息终端为实现在不同需求下的不同功能需求，可使用不同的模块进行设备重构，满足不同的需求。
A.DSRC通信终端1通过USB接口10或MiniPCI-e11接口与IEEE802.11P/LTE-V协议的DSRC通信模块2连接；DSRC通信终端1通过USB接口和RJ45接口与人机交互模块4连接；DSRC通信终端1通过Bluetooth或者WIFI与便携式移动终端3连接；OBD终端5通过车身的OBD-II接口与车身设备7的CAN总线或者FlexRay总线连接。OBD终端5通过Bluetooth和UART串口与DSRC通信终端1连接。移动蜂窝通信模块6通过USB接口或MiniPCI-e接口与DSRC通信终端1连接。
B.DSRC通信终端1可从OBD终端5获取车辆信息，也可直接从车身设备6获取车辆信息。DSRC通信终端1将车辆信息发送至基于IEEE802.11P/LTE-V协议的DSRC通信模块2，并从基于IEEE802.11P/LTE-V协议的DSRC通信模块2接收路侧数据，其他测量信息，处理数据。DSRC通信终端1将车辆信息、道路信息其他车辆信息，道路信息和处理后的数据发送至便携式移动终端3、人机交互模块4和移动蜂窝通信模块6。DSRC通信终端1可受人机交互模块4控制，更改设置，设定参数，发送指令。
C.基于IEEE802.11P/LTE-V协议的DSRC通信模块2用于外部路侧设备的通信场景，将从DSRC通信终端1发送过来的车身状态信息和交互信息发至路侧设备和其他车辆，并将从路侧设备获取的路侧信息和从其他车辆获取的车辆信息发送至DSRC通信终端1。
D.便携式移动终端3可以下载官方的应用APP，通过Bluetooth或者WiFi连接到DSRC通信终端1。获取DSRC通信终端1所采集的路侧信息、车辆信息和其他车辆的信息。
E.人机交互模块4可以通过屏幕20输入人机交互指令；人机交互指令通过人机交互模块中的主控芯片16处理后，通过RJ45接口18与DSRC通信终端1通信，实现人机交互模块对DSRC通信终端的更改设置，设定参数，发送指令。如果有人机交互模块4，则通过人机交互模块上的蜂窝移动通信模块23与信息服务平台通信。如果没有人机交互模块4，V2X通信的车联网信息终端通过DSRC通信终端上加装移动蜂窝通信7块实现与信息服务平台的通信。V2X通信的车联网信息终端与信息服务平台通过蜂窝移动网络进行基于TCP/IP协议的远距离通信，发送车辆状态，其他车辆状态，路侧设备信息至信息服务平台。
F.OBD终端5通过车辆OBD-II接口接入车身CAN总线或者FlexRay总线，获取车辆信息。通过Bluetooth或者UART串口连接到DSRC通信终端1。将车辆信息发送至DSRC通信终端1。
G.车身设备7向车载诊断设备提供车辆信息，如发动机转速、车速、负荷值、燃油系统状态、氧传感器的位置、加速踏板位置、等效比、相对节气门位置等等。
H.移动蜂窝通信模块6获取DSRC通信终端1所采集的路侧信息、车辆信息和其他车辆的信息，并向移动蜂窝网络发送至信息服务平台，实现移动互联网通信。
本发明可以根据终端应用目的不同，重构模块的组成，可以实现前装车载终端、后装车载终端、具有定制人机交互模块的车载终端、以移动信息终端作为人机交互接口的车载终端，可以实现车载终端，便携式路侧设备、固定式路侧设备。以下对本发明的优选实施例进行详细的描述：应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
优选实例1：车辆前装V2X通信终端的应用案例
车联网信息终端，根据终端应用目的不同，重构模块的组成，可以实现前装车载V2X通信终端。如图4以DSRC通信终端为核心，直接通过CAN/FlexRay接口连接车身设备的CAN/FlexRay总线网络。通过定制汽车企业的车身通信协议采集车辆信息，实现DSRC通信终端与车身网络设备之间的通信，实现汽车企业对车辆的V2X通信终端的前裝。将车辆信息通过DSRC通信终端发送至路侧设备、其他车辆的V2X通信的车联网信息终端，实现车辆信息，路侧信息的交互。将车辆信息、其他车辆信息、路侧信息通过移动蜂窝通信模块发送到信息服务平台，实现交通流大数据分析。
优选实例2：
车辆后裝V2X通信终端的应用案例
车联网信息终端，根据终端应用目的不同，重构模块的组成，可以实现后装车载V2X通信终端。如图5以DSRC通信终端为核心，通过Bluetooth或者UART串口连接OBD设备，通过OBD设备获取车辆信息，实现DSRC通信终端后装。将车辆信息通过DSRC通信终端发送至路侧设备、其他车辆的V2X通信的车联网信息终端，实现车辆信息，路侧信息的交互。将车辆信息、其他车辆信息、路侧信息通过移动蜂窝通信模块发送到信息服务平台，实现交通流大数据分析。
优选实例3：
V2X通信终端重构成路侧设备的应用案例
车联网信息终端，根据终端应用目的不同，重构模块的组成，可以实现V2X通信终端构成的路侧设备。如图6以DSRC通信终端为核心通过DSRC通信终端上加装移动蜂窝通信模块实现与信息服务平台的通信，可实现便携式路侧设备和固定路侧设备。路侧设备将路侧信息车辆信息通过DSRC通信终端发送至车辆上的V2X通信的车联网信息终端，实现路侧信息的广播。并将车辆信息、其他车辆信息、路侧信息通过移动蜂窝通信模块发送至信息服务平台，实现交通流大数据分析。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (5)
1.一种基于V2X通信的可重构车联网信息终端，其特征在于，包括DSRC通信终端(1)，及分别与所述DSRC通信终端(1)相连接的DSRC通信模块(2)、便携式移动终端(3)、人机交互模块(4)、OBD终端(5)及移动蜂窝通信模块(6),其中，所述DSRC通信终端(1)是车联网信息终端的核心部件，用于获取车身设备(7)的路侧信息、车辆信息和其他车辆的信息，并根据不同的需求形成不同功能的车联网信息终端；所述DSRC通信模块(2)用于对DSRC通信终端(1)与外界的通信提供设备支持；便携式移动终端(3)用于在移动终端获取并显示DSRC通信终端(1)所采集的路侧信息、车辆信息和其他车辆的信息；人机交互模块(4)用于操控DSRC通信终端、更改DSRC通信终端设置，查看DSRC通信终端信息，并将信息发送至信息服务平台；OBD终端(5)用于获取车辆设备信息，移动蜂窝通信模块(6)用于获取DSRC通信终端(1)所采集的路侧信息、车辆信息和其他车辆的信息，并通过移动蜂窝网络发送至信息服务平台；
所述DSRC通信终端(1)的硬件包括主控芯片(8)、CAN/FlexRay接口(9)、USB接口(10)、MiniPCI-e接口(11)、以太网RJ45接口(12)、Bluetooth/WIFI模块(13)、GNSS接收器(14)、DSRC无线射频天线(15)、UART串口(16)、车辆供电接口(17)；其中CAN/FlexRay接口(9)用于接入车身设备CAN/FlexRay总线，接收车辆数据信息；USB接口(10)，用于外接基于IEEE802.11P/LTE-V协议的DSRC通信模块或移动蜂窝通信模块，实现数据无线传输；MiniPCI-e接口(11)，用于外接基于IEEE802.11P/LTE-V协议的DSRC通信模块(2)或移动蜂窝通信模块(6)，实现数据无线传输；以太网RJ45接口(12)，用于接入人机交互模块(4)，接收人机交互模块(4)的指令与命令；Bluetooth/WIFI模块(13)，用于连接便携式移动终端(3)，便携式移动终端(3)可以下载官方的应用APP，通过Bluetooth或者WiFi连接到DSRC通信终端(1)；获取DSRC通信终端(1)所采集的路侧信息、车辆信息和其他车辆的信息；GNSS接收器(14)，用于接收GPS卫星信息，定位车辆位置；UART串口(16)：有OBD终端(5)时，用于接入OBD终端(5)，发送接收车辆数据；车辆供电口(17)：用于外接车辆电源供电。
2.根据权利要求1所述的基于V2X通信的可重构车联网信息终端，其特征在于，当采用DSRC通信终端(1)、DSRC通信模块(2)、便携式移动终端(3)、人机交互模块(4)及移动蜂窝通信模块(6)时，则重构成车辆前装V2X通信终端；DSRC通信终端(1)直接通过CAN/FlexRay接口连接车身设备的CAN/FlexRay总线网络，通过车身通信协议采集车辆信息，实现DSRC通信终端与车身网络设备之间的通信，将车辆信息通过DSRC通信终端发送至路侧设备、其他车辆的V2X通信的车联网信息终端，将车辆信息、其他车辆信息及路侧信息通过移动蜂窝通信模块发送到信息服务平台。
3.根据权利要求1所述的基于V2X通信的可重构车联网信息终端，其特征在于，当采用DSRC通信终端(1)、DSRC通信模块(2)、便携式移动终端(3)、人机交互模块(4)、OBD终端(5)及移动蜂窝通信模块(6)时，则重构成车辆后装V2X通信终端；以DSRC通信终端为核心，通过Bluetooth或者UART串口连接OBD终端(5)，通过OBD终端设备获取车辆信息，实现DSRC通信终端后装，将车辆信息通过DSRC通信终端发送至路侧设备、其他车辆的V2X通信的车联网信息终端，实现车辆信息，路侧信息的交互，将车辆信息、其他车辆信息、路侧信息通过移动蜂窝通信模块发送到信息服务平台。
4.根据权利要求1所述的基于V2X通信的可重构车联网信息终端，其特征在于，当采用DSRC通信终端(1)、DSRC通信模块(2)、人机交互模块(4)、及移动蜂窝通信模块(6)时，则重构成V2X通信终端路侧设备；路侧设备将路侧信息车辆信息通过DSRC通信终端发送至车辆上的V2X通信的车联网信息终端，实现路侧信息的广播，并将车辆信息、其他车辆信息、路侧信息通过移动蜂窝通信模块发送至信息服务平台。
5.根据权利要求1所述的基于V2X通信的可重构车联网信息终端，其特征在于，所述车辆信息包括发动机转速、车速、负荷值、燃油系统状态、氧传感器的位置、加速踏板位置、等效比、相对节气门位置在内的信息。
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