CN109802988A - 车载信息终端系统及其在智能客流量统计中的应用 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种车载信息终端系统及其在智能客流量统计中的应用。所述系统分别对车载信息终端的CAN总线及RS485线协议实时采集车载信息终端数据并解析，获取公交实时运行信息。所述系统首先将公交车上的CAN总线和RS485线的信号通过串口转换器变为RS232信号，然后基于Linux和Windows两种操作系统设置了两套数据分析系统，用户能够根据公交客流计数系统的基本需求，实时获取公交车的相关信息。本发明通过对车载信息终端数据进行采集与分析，基于Linux和Windows两种操作系统设计了两套数据分析系统，用户可以根据公交客流计数系统的基本需求，实时获取公交车的相关信息。

Description

车载信息终端系统及其在智能客流量统计中的应用

技术领域

本发明涉及计算机汽车移动物联网技术领域，特别涉及一种车载信息终端系统及其在智能客流量统计中的应用。

背景技术

汽车移动物联网(以下简称车联网)是指利用车载电子、标准信源、传感器网络等技术实现车辆的信息采集，利用无线射频识别(RFID)、专用短程通信(DSRC)、广域无线通信等技术实现车辆的信息互联，基于信息网络平台完成对车辆的静态、动态信息的深度挖掘与综合利用，并根据不同的功能需求实现车辆的综合信息监管。

1997年，通用汽车公司在Cadillac汽车上安装了“On Star”系统，揭开了现代Telematics服务的序幕。在车联网系统中，车与车、车与控制中心之间信息传输，构建成了一个网状的通讯结构，实现了远程通讯和无线传输。车联网的概念中包含了三个角度的信息：

车辆既是初始信息来源，也是最终的服务对象。

车辆互联包含了车辆—车辆、车辆—路侧设备、车辆—信息平台等多个层面的信息双向传输。

车联网发展的目标是通过互联技术提供车辆相关的综合服务来带动新一轮的产业发展，面向车辆的服务是发展的首要目的，而监控与管理是可持续发展所必需的保证。

车联网的概念是物联网与智能交通结合的产物，可以说车联网是物联网在智能交通领域的专项应用。车联网与互联网、移动互联网、物联网、智能交通系统等概念有着千丝万缕的联系。

目前，公交车车载信息终端的通信方式主要分为RS485和CAN总线两种。

车载信息终端同时具有远程定位、实时通信、车况信息采集、自动报站多种功能，并且能够和公交车的其他设备相关联，方便管理者对公共交通的实时调度。因此，将这些实时信息应用到智能客流量统计系统，能够丰富系统的功能，提高系统的实用性。

比如，利用公交车的到站离站信息控制智能客流量统计系统的工作状态，将会大大提高系统的准确性、减轻系统的工作负担；公交车的车站名称信息能够直接反映当前客流量统计信息是哪个站点的，减少智能客流量统计系统对车站信息获取的信息量。

据了解，2018年初，青岛新进一批比亚迪纯电动公交车，其中400 多辆安装了智能客流量统计系统。

因此，加强对公交车的实时信息采集、分析及应用具有重大意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供了一种车载信息终端系统及其在智能客流量统计中的应用。本发明提高了公交客流计数系统的实时性及准确性，分别对车载信息终端的CAN总线及RS485线协议实时采集车载信息终端数据并解析，获取公交实时运行信息。首先将公交车上的CAN 总线和RS485线的信号通过串口转换器变为RS232信号，然后基于Linux 和Windows两种操作系统设计了两套数据分析系统，用户可以根据公交客流计数系统的基本需求，实时获取公交车的相关信息。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种车载信息终端系统，所述系统分别对车载信息终端的CAN总线及RS485线协议实时采集车载信息终端数据并解析，获取公交实时运行信息。

所述系统首先将公交车上的CAN总线和RS485线的信号通过串口转换器变为RS232信号，然后基于Linux和Windows两种操作系统设置了两套数据分析系统，用户能够根据公交客流计数系统的基本需求，实时获取公交车的相关信息。

所述车载信息终端的CAN总线采用RS232转CAN模块；所述车载信息终端的RS485线采用RS232转RS485模块；其中每个模块分为有源和无源两种型号，用户可以根据情况进行选择；其中CAN总线波特率支持5kbps-1Mbps，串口波特率支持1200bps-460800bps；而且支持CAN2.0A 和CAN2.0B协议，支持标准帧和扩展模式。

所述车载信息终端的RS485线采用RS232转RS485模块，分为有源和无源两种；DB9端的2脚和3脚分别是接收端和发送端，经过TTL转 232电路和TTL转485电路；该模块能够将RS232信号转换为平衡差分的 RS485信号，从而实现双向通信功能；其工作方式为异步半双工，波特率支持范围是9600bps-115200bps。

所述车载信息终端与其他设备进行数据通信时，采用250kbps的CAN 波特率和57600bps串口波特率。

所述CAN接口协议分为ID域和数据域两部分；报文ID域是报文的唯一标识，其中SA源地址和DA目标地址表示该报文的发送方和接收方， FN报文帧序号代表当前报文再当前会话中的位置。

所述CAN报文数据域包括：版本号、流水号、消息帧、校验值，其中消息帧进一步包括消息帧类型、消息帧长度及数据帧集合；每个数据帧进一步包括：数据帧类型，数据帧长度和数据元素；校验值是从版本号开始到校验值之前所有字节的异或值。

所述RS485线协议进一步包括：设定RS485车载信息终端与外部设备通讯接口参数为串口波特率19200bps，8位数据位，1位停止位，无奇偶检验位；RS485数据报文进一步包括：开始符、目标地址、源地址、消息帧、校验值和结束符

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种车载信息终端系统的实现方法，所述方法分别对车载信息终端的CAN总线及RS485线协议实时采集车载信息终端数据并解析，获取公交实时运行信息；通过串口通信实现 CAN总线和RS485的数据接收，然后根据协议标准对数据进行解析，按照需求提取出有效信息。

为解决上述技术问题，本发明又提供了如前述任一项所述车载信息终端系统和/或车载信息终端系统的实现方法，在智能客流量统计中的应用。

本发明有益效果包括：本发明通过对车载信息终端数据进行采集与分析，基于Linux和Windows两种操作系统设计了两套数据分析系统，用户可以根据公交客流计数系统的基本需求，实时获取公交车的相关信息。实地测试结果表明，本发明采用的数据分析算法准确率高、效率高、鲁棒性好，为公交客流计数系统提供了有效信息。本发明具有很好的实际应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例所述RS232转CAN模块照片；

图2为本发明实施例所述RS485测试结果图；

图3为本发明实施例所述CAN接口协议构成图；

图4为本发明实施例所述CAN报文数据域构成图；

图5为本发明实施例所述车载RS485接口协议构成图；

图6为本发明实施例所述系统流程图；

图7为本发明实施例所述算法实现流程图；

图8为本发明实施例所述CAN总线测试结果照片。

具体实施方式

下面结合实施例详述本发明。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下举实施例对本发明进一步详细说明，但本发明并不局限于这些实施例。

本发明提高了公交客流计数系统的实时性及准确性，分别对车载信息终端的CAN总线及RS485线协议实时采集车载信息终端数据并解析，获取公交实时运行信息。首先将公交车上的CAN总线和RS485线的信号通过串口转换器变为RS232信号，然后基于Linux和Windows两种操作系统设计了两套数据分析系统，用户可以根据公交客流计数系统的基本需求，实时获取公交车的相关信息。

在本发明一实施例中，公开了一种车载信息终端系统，所述系统分别对车载信息终端的CAN总线及RS485线协议实时采集车载信息终端数据并解析，获取公交实时运行信息。

所述系统首先将公交车上的CAN总线和RS485线的信号通过串口转换器变为RS232信号，然后基于Linux和Windows两种操作系统设置了两套数据分析系统，用户能够根据公交客流计数系统的基本需求，实时获取公交车的相关信息。

所述车载信息终端的CAN总线采用RS232转CAN模块；所述车载信息终端的RS485线采用RS232转RS485模块；其中每个模块分为有源和无源两种型号，用户可以根据情况进行选择；其中CAN总线波特率支持5kbps-1Mbps，串口波特率支持1200bps-460800bps；而且支持CAN2.0A 和CAN2.0B协议，支持标准帧和扩展模式。

所述车载信息终端的RS485线采用RS232转RS485模块，分为有源和无源两种；DB9端的2脚和3脚分别是接收端和发送端，经过TTL转 232电路和TTL转485电路；该模块能够将RS232信号转换为平衡差分的 RS485信号，从而实现双向通信功能；其工作方式为异步半双工，波特率支持范围是9600bps-115200bps。

所述车载信息终端与其他设备进行数据通信时，采用250kbps的CAN 波特率和57600bps串口波特率。

所述CAN接口协议分为ID域和数据域两部分；报文ID域是报文的唯一标识，其中SA源地址和DA目标地址表示该报文的发送方和接收方， FN报文帧序号代表当前报文再当前会话中的位置。

所述CAN报文数据域包括：版本号、流水号、消息帧、校验值，其中消息帧进一步包括消息帧类型、消息帧长度及数据帧集合；每个数据帧进一步包括：数据帧类型，数据帧长度和数据元素；校验值是从版本号开始到校验值之前所有字节的异或值。

所述RS485线协议进一步包括：设定RS485车载信息终端与外部设备通讯接口参数为串口波特率19200bps，8位数据位，1位停止位，无奇偶检验位；RS485数据报文进一步包括：开始符、目标地址、源地址、消息帧、校验值和结束符

在本发明另一实施例中，又公开了一种车载信息终端系统的实现方法，所述方法分别对车载信息终端的CAN总线及RS485线协议实时采集车载信息终端数据并解析，获取公交实时运行信息；通过串口通信实现CAN 总线和RS485的数据接收，然后根据协议标准对数据进行解析，按照需求提取出有效信息。

在本发明另一实施例中，还公开了如前述任一项所述车载信息终端系统和/或车载信息终端系统的实现方法，在智能客流量统计中的应用。

车载CAN总线采用RS232转CAN模块，RS485线采用RS232转 RS485模块，其中每个模块分为有源和无源两种型号，用户可以根据情况进行选择。本发明采用RS232转CAN模块，如图1所示。其中主要包括 RS232串行接口驱动器和CAN总线控制器和驱动器。该模块能过实现数据透明转换功能，其中CAN总线波特率支持5kbps-1Mbps，串口波特率支持1200bps-460800bps，适应范围广，而且支持CAN2.0A和CAN2.0B 协议，支持标准帧和扩展模式。

RS232转RS485模块分为有源和无源两种，DB9端的2脚和3脚分别是接收端和发送端，经过TTL转232电路和TTL转485电路，该模块能够将RS232信号转换为平衡差分的RS485信号，从而实现双向通信功能。其工作方式为异步半双工，波特率支持范围是9600bps-115200bps。

在本发明再一实施例中，公开了CAN总线协议：

车载信息终端与其他设备进行数据通信时，采用250kbps的CAN波特率和57600bps串口波特率。CAN接口协议分为ID域和数据域两部分，如图3所示。报文ID域是报文的唯一标识，其中SA源地址和DA目标地址表示该报文的发送方和接收方，FN报文帧序号代表当前报文再当前会话中的位置。CAN报文数据域构成图如图4所示。报文数据域由版本号、流水号、消息帧、校验值四部分组成，其中消息帧由消息帧类型、消息帧长度及数据帧集合组成。每个数据帧由数据帧类型，数据帧长度和数据元素组成。校验值是从版本号开始到校验值之前所有字节的异或值。

CAN总线的一部分数据帧类型如表1所示，消息帧类型如表2所示。一个完整的报文数据需要分包发送，每包发送8字节数据和4字节的ID 域，直到所有数据发送完为止，最后一包数据如果不足8字节，则补0。

表1 CAN总线数据帧类型

表2 CAN总线消息帧类型

在本发明又一实施例中，公开了RS485协议：

设定RS485车载信息终端与外部设备通讯接口参数为串口波特率 19200bps，8位数据位，1位停止位，无奇偶检验位。RS485为了提高协议的兼容性，由数据帧灵活组合构成的消息帧，能够适应不同的需求，避免严格的固定长度消息帧造成冗余，从而减少资源浪费。RS485数据报文由开始符、目标地址、源地址、消息帧、校验值和结束符组成。RS485接口协议构成图如图5所示。

RS485的部分数据帧类型如表3所示，消息帧类型如表4所示。

表3 RS485数据帧类型

表4 RS485消息帧类型

通过对车载信息终端数据的采集与分析，可获得公交车的实时位置信息、当前时速信息、到站离站信息及当前站点名称信息等。

在本发明另一一实施例中，公开了系统的实现方法：

通过串口编程，即串口通信实现CAN总线和RS485的数据接收，然后根据协议标准对数据进行解析，按照需求提取出有效信息。系统流程图如图6所示，算法实现如图7所示。

具体实现方法及步骤：

(A)Linux系统

L1调用open()函数打开串口/dev/ttyS0，并设置串口的读写模式。

L2对termios结构指针进行相关配置，修改控制模式，设置波特率、数据位、校验位、停止位，修改输入输出模式，然后进行超时设置。

L3调用read()函数对串口进行读操作。

L4调用getCompleteFrame()函数对数据进行分析处理，获得当前公交车的站点信息、到站离站信息等。

L5write()函数可上传数据到车载信息终端。

L6调用函数close()关闭串口。

(B)Windows系统

W1调用CreateFile()函数打开串口COM*。

W2调用SetCommState()函数配置串口基本参数，SetCommTimeouts() 函数对串口进行超时设置，调用SetupComm()函数定义了输入输出缓冲区的大小。

W3调用ReadFile()函数对串口进行读操作。

W4调用getCompleteFrame()函数对数据进行分析处理，获取车辆实时信息。

W5调用WriteFile()函数可以将获得的数据实时上传到车载信息终端。

W6调用CloseHandle()函数关闭串口。

由于串口每次接收的数据长度不固定，而且每个完整的报文数据可能分多次发送。因此，getCompleteFrame()函数首先需要将接收到的数据保存在队列内，然后从队列头开始对数据解析处理，发现报文结束标志后，根据报文数据的长度及校验值确定该报文数据是否完整。如果当前队列内没有完整数据帧时，则继续接收新的数据。每当解析出一个完整的报文数据，就清空当前队列内的所有数据，重新接受下一报文。此外，如果队列长度超出内存长度的0.66，抛弃队列的前0.66数据，防止内存溢出。同时，采用多线程串口通信，提高处理效率。

在本发明又一实施例中，公开了本发明实施例的测试结果：

CAN总线在Linux下测试，RS485在Windows下测试。实验结果表明，该设计能够实时精确的获取车辆的各项信息，达到预期目标。

CAN总线测试结果如图8所示。其中Complete Date表示当前接收到的报文数据域部分，所有数字为十六进制表示。以南庄二为例：20表示版本号。14表示流水号，该数字随机产生。03表示该消息帧代表进站离站信息。00 25表示消息帧总长度为十进制37。01表示具体的数据帧类型是什么。00 04表示该数据帧内容的长度为4字节。后面紧跟4字节的数据帧内容00 00 17 74。后面的05 00 01 01也是一组完整数据帧，以此类推。最后的49表示校验位，如果该值与前面所有的数字异或值相同，则表示该报文接收无误。根据消息帧类型、数据帧类型以及数据帧的内容部分，解析出当前车辆线路是上行下行、当前站点是终点站还是其他站点、进站离站、站点编号以及站点中文名。

RS485测试结果如图2所示。以团岛进站信号为例：7e代表会话包的开始，最后的7f代表会话包的结束。ff 01表示目标地址和源地址。03表示该会话包的消息帧类型为服务播报。07是随机产生的流水号。00 23表示后面所有的数据帧总长度。02 00 01 01表示数据帧类型为02，内容长度为00 01，内容为01的一个完整数据帧，以此类推。结束符前的2f表示校验位，该值应与从包头开始到校验位之前所有数到异或值相同。

当车辆进站时，发出到站信号，显示当前站点类型，获得当前站点编号及站点中文名；当车辆离站时，发出离站信号，显示当前站点类型，获得下一站的站点编号及站点中文名。这样可以将每站的客流量信息对应加在每个站点上，并且可以与电子站牌相结合，让公共交通更加智能化。

经过对协议标准的分析，以及现场环境试验测试，本发明根据CAN 总线协议和RS485协议，分别对通信方式不同的两辆公交车进行车载信息终端数据采集和分析，并且根据公交客流计数系统的基本需求，实时获取公交车的相关信息。经过实地实验，本发明采用的数据分析算法准确率高、效率高、鲁棒性好。能够为目前的公交客流计数系统提供良好的技术支持，降低公交客流计数系统的开发难度，提高客流检测的准确率，丰富系统的功能等。此外，经过跟车测试发现，有个别站点报站信息有误，该问题与车载定位系统以及当前车速变化有关。

以上所述，仅是本发明的几个实施例，并非对本发明做任何形式的限制，虽然本发明以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于本发明技术方案保护范围内。

Claims (10)

1.一种车载信息终端系统，其特征在于，所述系统分别对车载信息终端的CAN总线及RS485线协议实时采集车载信息终端数据并解析，获取公交实时运行信息。

2.根据权利要求1所述车载信息终端系统，其特征在于，所述系统首先将公交车上的CAN总线和RS485线的信号通过串口转换器变为RS232信号，然后基于Linux和Windows两种操作系统设置了两套数据分析系统，用户能够根据公交客流计数系统的基本需求，实时获取公交车的相关信息。

3.根据权利要求1所述车载信息终端系统，其特征在于，所述车载信息终端的CAN总线采用RS232转CAN模块；所述车载信息终端的RS485线采用RS232转RS485模块；其中每个模块分为有源和无源两种型号，用户可以根据情况进行选择；其中CAN总线波特率支持5kbps-1Mbps，串口波特率支持1200bps-460800bps；而且支持CAN2.0A和CAN2.0B协议，支持标准帧和扩展模式。

4.根据权利要求1所述车载信息终端系统，其特征在于，所述车载信息终端的RS485线采用RS232转RS485模块，分为有源和无源两种；DB9端的2脚和3脚分别是接收端和发送端，经过TTL转232电路和TTL转485电路；该模块能够将RS232信号转换为平衡差分的RS485信号，从而实现双向通信功能；其工作方式为异步半双工，波特率支持范围是9600bps-115200bps。

5.根据权利要求1所述车载信息终端系统，其特征在于，所述车载信息终端与其他设备进行数据通信时，采用250kbps的CAN波特率和57600bps串口波特率。

6.根据权利要求1所述车载信息终端系统，其特征在于，所述CAN接口协议分为ID域和数据域两部分；报文ID域是报文的唯一标识，其中SA源地址和DA目标地址表示该报文的发送方和接收方，FN报文帧序号代表当前报文再当前会话中的位置。

7.根据权利要求1所述车载信息终端系统，其特征在于，所述CAN报文数据域包括：版本号、流水号、消息帧、校验值，其中消息帧进一步包括消息帧类型、消息帧长度及数据帧集合；每个数据帧进一步包括：数据帧类型，数据帧长度和数据元素；校验值是从版本号开始到校验值之前所有字节的异或值。

8.根据权利要求1所述车载信息终端系统，其特征在于，所述RS485线协议进一步包括：设定RS485车载信息终端与外部设备通讯接口参数为串口波特率19200bps，8位数据位，1位停止位，无奇偶检验位；RS485数据报文进一步包括：开始符、目标地址、源地址、消息帧、校验值和结束符。

9.一种车载信息终端系统的实现方法，其特征在于，所述方法分别对车载信息终端的CAN总线及RS485线协议实时采集车载信息终端数据并解析，获取公交实时运行信息；通过串口通信实现CAN总线和RS485的数据接收，然后根据协议标准对数据进行解析，按照需求提取出有效信息。

10.如权利要求1～8中任一项所述车载信息终端系统和/或如权利要求9所述车载信息终端系统的实现方法，在智能客流量统计中的应用。