CN112203254A - 一种用于车辆通信的网络硬件系统 - Google Patents

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刘晨龙
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Abstract

本发明提供了一种用于车辆通信的网络硬件系统，从上到下依次包含管控中枢、管控节点和车辆终端三级，管控中枢与下一级的所有管控节点进行连接通信，管控节点与下一级的所有车辆终端进行连接通信。本发明通过管控节点分摊运算量，降低管控中枢算力的要求。必要时可设置多节点协同运算，实现“云服务器”的效果，具有高度的可拓展性、灵活性，在最小管控网络的基础上可依照管辖范围增加数据汇总的层级，采用分布式基站的技术布设，经济且覆盖效果良好。

Description

一种用于车辆通信的网络硬件系统
技术领域
本发明涉及车联网领域，具体涉及一种用于车辆与车辆、车辆与管控中枢通信的网络硬件系统。
背景技术
车联网是指车辆间通过无线通讯技术，实现彼此间的信息交换并在车辆运行过程中提供各种服务。当下车辆组网主要采用射频技术、传感网络技术、卫星定位技术、无线通信和大数据分析等技术对车辆进行数据的采集与通信。
当前主流的网络架构多用3G、4G网络，车辆直接和已有的基站相连，然后通过云端实现各项服务。但是，车辆直接接入互联网后，由于缺乏足够的安全措施容易受到网络攻击。同时因为接入的数据量极大，难以对每一辆车的位置和运动信息进行实时追踪与分析。若采用覆盖范围极广的宏基站，容易造成大量的盲区和重复覆盖区；而采用微基站的方式成本较高且需要频繁切换基站。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于车辆通信的网络硬件系统。车辆通过管控中枢与互联网连接，提供统一的安全服务，按照街区划分服务范围，每个服务节点可以辅助运算，降低系统对管控中枢算力的要求。同时射频模块和处理模块分离，射频模块布设于道路两侧和道路中不妨碍车辆通行的位置，完全覆盖服务街区。兼备扩展性和灵活性。本发明兼容当前的传感网络，可根据信息融合的结果结合大数据、人工智能等技术实现车辆的智能管控、快速判罚、远程指挥等功能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于车辆通信的网络硬件系统，从上到下依次包含管控中枢、管控节点和车辆终端三级，管控中枢与下一级的所有管控节点进行连接通信，管控节点与下一级的所有车辆终端进行连接通信。
每个车辆终端包含显示模块、车辆无线通信模块、传感器模块和车辆信息处理模块，车辆终端中显示模块、车辆无线通信模块和传感器模块分别连接至车辆信息处理模块，其中传感器模块包含但不限于车载雷达、车载摄像头和微波测距设备，车辆终端通过车辆无线通信模块和上一级的管控节点进行通信；
所述的管控节点包含管控节点信息处理模块、管控节点无线通信模块、射频模块、交换机、网关和中继器，管控节点中，管控节点无线通信模块、射频模块、交换机、网关和中继器分别连接至管控节点信息处理模块，其中中继器包含射频子模块和信息中继子模块，射频子模块用于接收车辆无线信息，信息中继子模块用于将接收到的信息传递至管控节点，当管控节点的信号覆盖范围小于需要管辖的街区时，采用信息中继子模块进行辅助通信，若管控节点的信号覆盖范围足够覆盖时，不再采用信息中继子模块。
所述管控中枢包含显示模块、计算模块、有线通信模块、管控中枢无线通信模块、交换机、网关和主控模块，管控中枢中显示模块、计算模块、有线通信模块、管控中枢无线通信模块、交换机和网关分别连接至主控模块。
优选地，车辆终端的显示模块采用OLED或LED显示屏，更优选地，采用车载抬头显示器(HUD)。
优选地，车辆无线通信模块、管控节点无线通信模块和管控中枢无线通信模块采用Zigbee技术或NBIOT技术，更优选地，采用3G/4G通信技术。
本发明的有益效果在于：
1、通过管控节点分摊运算量，降低管控中枢算力的要求。必要时可设置多节点协同运算，实现“云服务器”的效果。
2、具有高度的可拓展性、灵活性，在最小管控网络(车辆-节点-中心)的基础上可依照管辖范围增加数据汇总的层级。
3、采用分布式基站的技术布设，经济且覆盖效果良好。
附图说明
图1本发明的层级关系示意图，其中图1(a)是车辆通信的网络硬件系统的整体层级关系示意图，图1(b)是车辆终端的连接关系示意图，图1(c)是管控节点的连接关系示意图。
图2本发明的管控辖区划分示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
一种用于车辆通信的网络硬件系统，从上到下依次包含管控中枢、管控节点和车辆终端三级，管控中枢与下一级的所有管控节点进行连接通信，管控节点与下一级的所有车辆终端进行连接通信。
每个车辆终端包含显示模块、车辆无线通信模块、传感器模块和车辆信息处理模块，车辆终端中显示模块、车辆无线通信模块和传感器模块分别连接至车辆信息处理模块，其中传感器模块包含但不限于车载雷达、车载摄像头和微波测距设备，车辆终端通过车辆无线通信模块和上一级的管控节点进行通信；
所述的管控节点包含管控节点信息处理模块、管控节点无线通信模块、射频模块、交换机、网关和中继器，管控节点中，管控节点无线通信模块、射频模块、交换机、网关和中继器分别连接至管控节点信息处理模块，其中中继器包含射频子模块和信息中继子模块，射频子模块用于接收车辆无线信息，信息中继子模块用于将接收到的信息传递至管控节点，当管控节点的信号覆盖范围小于需要管辖的街区时，采用信息中继子模块进行辅助通信，若管控节点的信号覆盖范围足够覆盖时，不再采用信息中继子模块。
所述管控中枢包含显示模块、计算模块、有线通信模块、管控中枢无线通信模块、交换机、网关和主控模块，管控中枢中显示模块、计算模块、有线通信模块、管控中枢无线通信模块、交换机和网关分别连接至主控模块。
优选地，车辆终端的显示模块采用OLED或LED显示屏，更优选地，采用车载抬头显示器(HUD)。
优选地，车辆无线通信模块、管控节点无线通信模块和管控中枢无线通信模块采用Zigbee技术或NBIOT技术，更优选地，采用3G/4G通信技术。
图1中，管控节点和车辆终端以一定的拓扑结构相连接(包含但不限于星型、树型)。当管控节点管控的道路较长难以用一个或一组射频模块覆盖时，增设中继器辅助通信。管控节点和管控中枢以有线/无线的方式进行通信，管控节点可分摊管控中枢的运算量。
图2中，2为负责相应街区的管控节点，3为驶入管控范围的车辆(图中仅为管辖范围说明，布设位置根据实际情况具体选择)，负责管控相应街区驶入的车辆(区域Ⅰ、Ⅱ分别为相邻节点的管控区域，Ⅲ为其他节点管辖范围)其射频模块布设在道路两侧或道路中不影响车辆通行的位置，处理模块可根据实际情况部署，每个街区都有自己的处理模块/单元。同时道路中段为信息交换区(区域I、区域Ⅱ部分)，车辆驶入网络切换区(A、B区域)时，车在此处根据行驶方向切换管控节点。
所述用于车辆通信的网络硬件系统的硬件架构包含三个层级：管控中枢、管控节点和车辆终端。管控中枢和管控节点连接，车辆终端连接管控节点创建的局域网络，当街区较长管控节点无法完全覆盖时，加入中继器辅助通信。中继器旨在扩展管控节点的信号覆盖范围，布设于道路中管控节点信号微弱不足以稳定通信的区域，接收该区域车辆终端信息并传递至管控节点。
所述架构中，管控中枢是交通管理部门直接操作的总控制系统，拥有最高控制权限。通过中枢监控辖区内的道路通行状况。定义每一条街道的通行属性。管控节点依照设定的道路属性进行管控。管控节点负责对每一个街区驶入方向的道路进行管控与预警(图2，Ⅰ、Ⅱ区域为相邻管控节点的管辖范围)。统计道路拥堵情况，分享至相邻管控节点，下发实时路况和管控指令至车辆终端，并将该街区的道路信息汇总给管控中枢。车辆终端负责采集车辆的运动信息和车辆的注册信息，上传信息至所在管控节点，并接收管控节点发出的管控指令和路况信息。
为实现上述架构及其功能采用如下技术方案布设：
所述架构中管控节点使用分布式基站的方式布设，射频模块布设在道路两侧或道路中不影响车辆通行的位置，射频模块和信息处理模块相连接，将接收到的车辆信息传递至信息处理模块，每个街区分配一组信息处理模块。道路中段为信息交换区，车辆在此获得管控指令和路况信息；道路临近路口处为切换节点区域(图2，A、B区域)，车辆行驶到此处根据行进方向切换相应的管控节点。

Claims (3)

1.一种用于车辆通信的网络硬件系统，其特征在于：
所述的用于车辆通信的网络硬件系统，从上到下依次包含管控中枢、管控节点和车辆终端三级，管控中枢与下一级的所有管控节点进行连接通信，管控节点与下一级的所有车辆终端进行连接通信；
每个车辆终端包含显示模块、车辆无线通信模块、传感器模块和车辆信息处理模块，车辆终端中显示模块、车辆无线通信模块和传感器模块分别连接至车辆信息处理模块，其中传感器模块包含但不限于车载雷达、车载摄像头和微波测距设备，车辆终端通过车辆无线通信模块和上一级的管控节点进行通信；
所述的管控节点包含管控节点信息处理模块、管控节点无线通信模块、射频模块、交换机、网关和中继器，管控节点中，管控节点无线通信模块、射频模块、交换机、网关和中继器分别连接至管控节点信息处理模块，其中中继器包含射频子模块和信息中继子模块，射频子模块用于接收车辆无线信息，信息中继子模块用于将接收到的信息传递至管控节点，当管控节点的信号覆盖范围小于需要管辖的街区时，采用信息中继子模块进行辅助通信，若管控节点的信号覆盖范围足够覆盖时，不再采用信息中继子模块；
所述管控中枢包含显示模块、计算模块、有线通信模块、管控中枢无线通信模块、交换机、网关和主控模块，管控中枢中显示模块、计算模块、有线通信模块、管控中枢无线通信模块、交换机和网关分别连接至主控模块。
2.根据权利要求1所述的一种用于车辆通信的网络硬件系统，其特征在于：
车辆终端的显示模块采用OLED或LED显示屏，更优选地，采用车载抬头显示器。
3.根据权利要求1所述的一种用于车辆通信的网络硬件系统，其特征在于：
车辆无线通信模块、管控节点无线通信模块和管控中枢无线通信模块采用Zigbee技术或NBIOT技术，更优选地，采用3G/4G通信技术。
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