CN115426633A - 智能网联通信设备及其核心板卡 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能网联通信设备及其核心板卡，其技术方案要点是：包括：多载波通信模块，用于将多个具有不同的载波频率的调制载波进行组合，利用多个所述调制载波中的部分调制载波通过无线网络进行数据传输，与其它核心板卡进行通信，多个所述调制载波中的其它调制载波作为备用；处理模块，用于通过自组网方式和多跳多信道通信方式将核心板卡作为节点，多个核心板卡实现自动组网形成自组网，采用令牌协议适应多节点在自组网中的拓扑变换；数据采集加密模块，用于实时采集车辆状态数据，对所述车辆状态数据进行加密得到密文数据，将所述密文数据传输给多载波通信模块；本申请具有构建的自组网支持多节点接入、低延时、安全可靠的效果。

Description

智能网联通信设备及其核心板卡
技术领域
本发明涉及智能网联通信技术领域，更具体地说，它涉及一种智能网联通信设备及其核心板卡。
背景技术
智能网联汽车，(Intelligent Connected Vehicle，ICV)，是指车联网与智能车的有机联合，是搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与人、路、后台等智能信息交换共享，实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终可替代人来操作的新一代汽车。
智能网联汽车中通常安装有智能网联通信设备，用于实现车辆与车辆之间、车辆与基站之间的数据传输，但是，目前的智能网联通信设备在接入多节点后，由于车辆的高速运动会导致节点的高速运动，造成网络拓扑结构的快速变化，从而影响节点接入和数据传输速率，造成数据传输的高延时。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种智能网联通信设备及其核心板卡，具有构建的自组网支持多节点接入、低延时、安全可靠的功能优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种智能网联通信设备的核心板卡，包括：
多载波通信模块，用于将多个具有不同的载波频率的调制载波进行组合，利用多个所述调制载波中的部分调制载波通过无线网络进行数据传输，与其它核心板卡进行通信，多个所述调制载波中的其它调制载波作为备用；
处理模块，用于通过自组网方式和多跳多信道通信方式将核心板卡作为节点，多个核心板卡实现自动组网形成自组网，采用令牌协议适应多节点在自组网中的拓扑变换；
数据采集加密模块，用于实时采集车辆状态数据，对所述车辆状态数据进行加密得到密文数据，将所述密文数据传输给多载波通信模块。
可选的，还包括：干扰避让模块，用于根据预设频率列表确定干扰频点，根据所述干扰频点确定所述多载波通信模块的各个调制载波的载波频率。
可选的，所述多载波通信模块为COFDM通信模块。
可选的，所述数据采集加密模块包括：
数据采集单元，用于实时采集车辆状态数据；
第一加密单元，用于根据预设第一加密信息对所述车辆状态数据进行加密处理，得到加密数据；
数据分割单元，用于将加密数据分割为多个加密子数据；
第二加密单元，用于根据预设第二加密信息打乱多个加密子数据的排列顺序，得到密文数据。
可选的，还包括：信道加密模块，用于对各个所述调制载波对应的信道进行加密处理。
一种智能网联通信设备，包括：壳体及核心板卡；所述壳体上设置有多个用于连接天线的射频天线接口；所述核心板卡设置在壳体内；所述壳体内还设置有用于放大所述天线传输的信号的功率放大器；所述射频天线接口和功率放大器均与核心板卡电连接。
可选的，所述壳体包括：底壳、盖体和隔板；所述底壳和盖体可拆卸连接形成容纳腔；所述隔板设置在容纳腔内；所述隔板和盖体形成上容纳腔；所述隔板和底壳形成下容纳腔；所述核心板卡设置在上容纳腔内；所述功率放大器设置在下容纳腔；所述射频天线接口设置在盖体上。
可选的，还包括：多个以太网接口、与多个所述以太网接口一一对应电连接的第一指示灯、及用于切换以太网接口的网口转换板卡；所述以太网接口和第一指示灯均设置在壳体上；所述网口转换板卡设置在壳体内；所述以太网接口和网口转换板卡均与核心板卡电连接。
可选的，还包括：视频接口、语音接口、USB接口和串口；所述视频接口、语音接口、USB接口和串口均设置在壳体上；所述视频接口、语音接口、USB接口和串口均与核心板卡电连接。
可选的，所述壳体上还设置有用于指示工作状态的第二指示灯；所述第二指示灯与核心板卡电连接。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过采用令牌协议适应多节点在自组网中的拓扑变换，便于进行多节点接入；通过多载波通信模块的设置，采用多载波调制的方式以应对节点快速运动导致的多普勒频移和传输时延的快速变化，从而能够对抗快速变化的定时和频率偏差，从而实现在节点高速运动的情况下构建可靠、低延时的无线局域网，通过数据采集加密模块的设置，对采集的车辆状态数据进行加密后传输给多载波通信模块，多载波通信模块将加密后的车辆状态数据无线传输给基站和/或其他车辆，实现车和车、车和基站之间的数据共享，且保证了数据传输过程中的安全性。
附图说明
图1是本发明提供的核心板卡的结构框图；
图2是本发明提供的智能网联通信设备的爆炸图；
图3是本发明提供的智能网联通信设备的内部结构示意图；
图4是本发明提供的智能网联通信设备的俯视图。
图中：1、核心板卡；2、壳体；21、底壳；22、盖体；221、视频接口；222、语音接口；223、USB接口；224、串口；225、第二指示灯；23、隔板；3、射频天线接口；4、功率放大器；5、以太网接口；6、第一指示灯；7、网口转换板卡。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种智能网联通信设备的核心板卡,如图1所示，包括：
多载波通信模块，用于将多个具有不同的载波频率的调制载波进行组合，利用多个所述调制载波中的部分调制载波通过无线网络进行数据传输，与其它核心板卡进行通信，多个所述调制载波中的其它调制载波作为备用，调制载波的带宽最高为85mbps；
处理模块，用于通过自组网方式和多跳多信道通信方式将核心板卡作为节点，多个核心板卡实现自动组网形成自组网，采用令牌协议适应多节点在自组网中的拓扑变换；
数据采集加密模块，用于实时采集车辆状态数据，对所述车辆状态数据进行加密得到密文数据，将所述密文数据传输给多载波通信模块。
在实际应用中，本申请的核心板卡主要用于智能网联通信设备，将智能网联通信设备安装在车辆和基站上，每个车辆上的核心板卡或每个基站上的核心板卡均代表一个节点，通过自组网方式和多跳多信道通信方式实现多个核心板卡的自动组网从而形成自组网，由于车辆会高速运动，从而导致自组网的节点高速运动，造成网络拓扑结构快速变化，通过采用令牌协议适应多节点在自组网中的拓扑变换，便于进行多节点接入，防止因车辆的高速运动而影响车辆与车辆之间、车辆与基站之间的无线数据传输；通过多载波通信模块的设置，采用多载波调制的方式以应对节点快速运动导致的多普勒频移和传输时延的快速变化，从而能够对抗快速变化的定时和频率偏差，从而实现在节点高速运动的情况下构建可靠、低延时的无线局域网，具有自治愈自愈合的能力，通过数据采集加密模块的设置，所述数据采集加密模块包括传感器(如图像传感器、速度传感器和振动传感器等)，用于采集车辆状态数据(如车辆周边图像数据、车辆速度数据和车辆振动数据等)，并对采集的车辆状态数据进行加密后传输给多载波通信模块，多载波通信模块将加密后的车辆状态数据无线传输给基站和/或其他车辆，实现车和车、车和基站之间的数据共享，且保证了数据传输过程中的安全性。
进一步地，还包括：干扰避让模块，用于根据预设频率列表和干扰阈值确定干扰频点，根据所述干扰频点确定所述多载波通信模块的各个调制载波的载波频率。
具体地，预设频率列表的频点范围在1200-1700MHz，预设频率列表上的频点根据信号干扰值从低到高排列，将预设频率列表上信号干扰值大于干扰阈值的频点确定为干扰频点，从预设频率列表上剔除干扰频点得到待选频率列表，从待选频率列表中按照从高到低的顺序选取多个频点作为多个调制载波的载波频率，以此对抗多变的频谱环境，保证数据传输的稳定性。
进一步地，所述多载波通信模块为COFDM通信模块。COFDM(Coded OrthogonalFrequency Division Multiplexing)，即编码正交频分复用的简称，用于将高速数据流通过串并转换，分配到传输速率较低的多个子信道中进行传输，对噪声和干扰有良好的免疫力。
进一步地，所述数据采集加密模块包括：
数据采集单元，用于实时采集车辆状态数据；
第一加密单元，用于根据预设第一加密信息对所述车辆状态数据进行加密处理，得到加密数据；
数据分割单元，用于将加密数据分割为多个加密子数据；
第二加密单元，用于根据预设第二加密信息打乱多个加密子数据的排列顺序，得到密文数据。
具体地，所述传感器属于数据采集单元，通过将加密数据分割为多个加密子数据并打乱多个加密子数据的排列顺序，以此提高破解密文数据的难度，保证数据传输的安全性，所述预设第一加密信息和预设第二加密信息可根据不同时间和不同区域而有所不同，所述预设第一加密信息和预设第二加密信息也可根据传感器的不同而不同，以进一步提高数据传输的安全性。
进一步地，还包括：信道加密模块，用于对各个所述调制载波对应的信道进行加密处理。
具体地，信道加密模块用于与通信目标(基站或其他车辆上的核心板卡)进行密钥协商，本核心板卡的信道加密模块与通信目标之间通过信道探测获得相同的信道状态信息及时频相差信息，并将其转化为比特流得到原始密钥，通过隐私放大交互密钥信息，以纠正比特流中的误差位得到安全密钥，通过安全密钥对各个所述调制载波对应的信道进行加密处理。
本发明的智能网联通信设备的核心板卡，通过采用令牌协议适应多节点在自组网中的拓扑变换；通过多载波通信模块的设置，采用多载波调制的方式以应对节点快速运动导致的多普勒频移和传输时延的快速变化，从而能够对抗快速变化的定时和频率偏差，从而实现在节点高速运动的情况下构建可靠、低延时的无线局域网，通过数据采集加密模块的设置，对采集的车辆状态数据进行加密后传输给多载波通信模块，多载波通信模块将加密后的车辆状态数据无线传输给基站和/或其他车辆，实现车和车、车和基站之间的数据共享，且保证了数据传输过程中的安全性。
如图2-图4所示，本发明还提供了一种智能网联通信设备，包括：壳体2及核心板卡1；所述壳体2上设置有多个用于连接天线的射频天线接口3；所述核心板卡1设置在壳体2内；所述壳体2内还设置有用于放大所述天线传输的信号的功率放大器4；所述射频天线接口3和功率放大器4均与核心板卡1电连接。
具体地，所述核心板卡1采用上述智能网联通信设备的核心板卡，射频天线接口3的数量总共有4个，4个射频天线接口3分别位于壳体2的四个角落，可采用2发4收的天线体系，提供MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出技术)增益，有效的延展了通信距离和加大了数据带宽，使得本智能网联通信设备能够适应远距离稳定通信的要求，射频天线接口3与多载波通信模块电连接，功率放大器4与数据采集模块电连接，能够对数据采集模块采集到的车辆状态数据进行放大处理；与射频天线接口3连接的天线可为全向蘑菇天线、全向鞭状天线或能够直接吸附在车辆顶部的低剖面吸盘一体化天线。
进一步地，如图1和图2所示，所述壳体2包括：底壳21、盖体22和隔板23；所述底壳21和盖体22可拆卸连接形成容纳腔；所述隔板23设置在容纳腔内；所述隔板23和盖体22形成上容纳腔；所述隔板23和底壳21形成下容纳腔；所述核心板卡1设置在上容纳腔内；所述功率放大器4设置在下容纳腔；所述射频天线接口3设置在盖体22上。
具体地，底壳21和盖体22可通过螺丝固定，也可通过卡接实现可拆卸连接，通过隔板23将容纳腔分为上容纳腔和下容纳腔，隔板23上设置有用于供导线穿过的通孔，通过核心板卡1设置在上容纳腔内，功率放大器4设置在下容纳腔内，实现了核心板卡1和功率放大器4的分隔，便于分别对核心板卡1和功率放大器4进行保护。
进一步地，如图4所示，还包括：多个以太网接口5、与多个所述以太网接口5一一对应电连接的第一指示灯6、及用于切换以太网接口5的网口转换板卡7；所述以太网接口5和第一指示灯6均设置在盖体22上；所述网口转换板卡7设置在下容纳腔内；所述以太网接口5和网口转换板卡7均与核心板卡1电连接。
具体地，通过网口转换板卡7的设置，便于根据实际情况切换以太网接口5，保证数据的正常传输，通过第一指示灯6的设置，在第一指示灯6亮灯的情况下，可表示与该第一指示灯6对应的以太网接口5处于正常工作状态，在第一指示灯6灭灯的情况下，可表示与该第一指示灯6对应的以太网接口5处于非正常工作状态，通过第一指示灯6的设置，能够直观的表示以太网接口5的工作状态。
进一步地，如图4所示，还包括：视频接口221、语音接口222、USB接口223和串口224；所述视频接口221、语音接口222、USB接口223和串口224均设置在盖体22上；所述视频接口221、语音接口222、USB接口223和串口224均与核心板卡1电连接。具体地，通过视频接口221和语音接口222的设置，为视频数据得以高速低延时低传输提供了硬件支持。
进一步地，如图4所示，所述盖体22上还设置有用于指示工作状态的第二指示灯225；所述第二指示灯225与核心板卡1电连接。具体地，第二指示灯225用于指示核心板卡1是否正常工作，如在核心板卡1正常工作时亮灯，在核心板卡1非正常工作时灭灯，便于直观知悉核心板卡1的工作状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能网联通信设备的核心板卡，其特征在于，包括：
多载波通信模块，用于将多个具有不同的载波频率的调制载波进行组合，利用多个所述调制载波中的部分调制载波通过无线网络进行数据传输，与其它核心板卡进行通信，多个所述调制载波中的其它调制载波作为备用；
处理模块，用于通过自组网方式和多跳多信道通信方式将核心板卡作为节点，多个核心板卡实现自动组网形成自组网，采用令牌协议适应多节点在自组网中的拓扑变换；
数据采集加密模块，用于实时采集车辆状态数据，对所述车辆状态数据进行加密得到密文数据，将所述密文数据传输给多载波通信模块。
2.根据权利要求1所述的智能网联通信设备的核心板卡，其特征在于，还包括：干扰避让模块，用于根据预设频率列表确定干扰频点，根据所述干扰频点确定所述多载波通信模块的各个调制载波的载波频率。
3.根据权利要求1所述的智能网联通信设备的核心板卡，其特征在于，所述多载波通信模块为COFDM通信模块。
4.根据权利要求1所述的智能网联通信设备的核心板卡，其特征在于，所述数据采集加密模块包括：
数据采集单元，用于实时采集车辆状态数据；
第一加密单元，用于根据预设第一加密信息对所述车辆状态数据进行加密处理，得到加密数据；
数据分割单元，用于将加密数据分割为多个加密子数据；
第二加密单元，用于根据预设第二加密信息打乱多个加密子数据的排列顺序，得到密文数据。
5.根据权利要求1所述的智能网联通信设备的核心板卡，其特征在于，还包括：信道加密模块，用于对各个所述调制载波对应的信道进行加密处理。
6.一种智能网联通信设备，其特征在于，包括：壳体及核心板卡；所述壳体上设置有多个用于连接天线的射频天线接口；所述核心板卡设置在壳体内；所述壳体内还设置有用于放大所述天线传输的信号的功率放大器；所述射频天线接口和功率放大器均与核心板卡电连接。
7.根据权利要求6所述的智能网联通信设备，其特征在于，所述壳体包括：底壳、盖体和隔板；所述底壳和盖体可拆卸连接形成容纳腔；所述隔板设置在容纳腔内；所述隔板和盖体形成上容纳腔；所述隔板和底壳形成下容纳腔；所述核心板卡设置在上容纳腔内；所述功率放大器设置在下容纳腔；所述射频天线接口设置在盖体上。
8.根据权利要求6所述的智能网联通信设备，其特征在于，还包括：多个以太网接口、与多个所述以太网接口一一对应电连接的第一指示灯、及用于切换以太网接口的网口转换板卡；所述以太网接口和第一指示灯均设置在壳体上；所述网口转换板卡设置在壳体内；所述以太网接口和网口转换板卡均与核心板卡电连接。
9.根据权利要求6所述的智能网联通信设备，其特征在于，还包括：视频接口、语音接口、USB接口和串口；所述视频接口、语音接口、USB接口和串口均设置在壳体上；所述视频接口、语音接口、USB接口和串口均与核心板卡电连接。
10.根据权利要求6所述的智能网联通信设备，其特征在于，所述壳体上还设置有用于指示工作状态的第二指示灯；所述第二指示灯与核心板卡电连接。
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