关键词：北斗 GPS 导航 远程监控 定位
中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（c）-0050-02
远程监控系统可用于对汽车行驶过程中的实时数据采集和存储、防盗、监视，并实现与监控中心间通过无线方式进行数据传输和数据交换。现在市场上大部分车载终端主要是基于GPS的导航系统。而随着中国自主研发的北斗卫星定位系统日趋完善，已经可以使用北斗进行导航，特别是在车辆上使用北斗卫星定位系统进行定位具有重大的社会意义。该文研究的基于北斗的车辆远程监控管理方法，不仅实现对车辆进行北斗和GPS双重精准定位，远程实时监控和故障诊断，而且具有车辆的锁定和解锁功能，为车辆的安全提供了保障，具有显著的社会效益和推广应用价值。
1 系统结构及功能
1.1 总体结构及工作原理
该系统主要包括车载信息终端控制单元、北斗/GPS定位模块、GPRS无线模块和远程控制中心。控制单元通过CAN和K-Line总线采集车辆的数据或者发送命令对车辆进行控制，定位模块采集车辆的地理位置信息，监控中心通过GPRS无线网络获取车载信息终端模块的实时数据，并向车载信息终端发送指令。系统结构图如图1所示；模块功能框图如图2所示。
工作原理：车载信息终端中的北斗/GPS模块用于采集卫星定位信息，还可以获得卫星的时间信息以校准系统时间，CAN总线处理器用于采集车辆信息，K-Line可实现车辆的锁定与解锁，GPRS无线模块用于与远程监控中心通信，向监控中心传输具有时间戳的车辆定位和状态信息，同时可接收来自监控中心的指令对车辆进行控制。车载信息终端可以通过USB进行参数设置；还可接人U盘，在断电后一段时间内或者无法连接到监控中心时用来存储车辆的数据，待重新连接后将数据传送至监控中心。
1.2 主要功能
（1）定位功能。终端通过北斗和GPS双系统进行定位，保证能够提供实时的时间、经度、纬度、高程和方向等定位状态信息，可存储到终端内部，同时通过无线通信方式上传至监控中心，差分定位功能为可选。
（2）通信性能。能支持基于通用GSM ，GPRS等多种无线通信网络以及北斗卫星导航系统传输机制下的通信模式之一。
（3）信息采集功能。终端可采集驾驶员身份、电子运单、车辆CAN总线数据、车辆载货状态、车辆运营数据、收费结算数据、图像信息、音频信息和视频信息等。
（4）导航功能。可根据定位数据实现导航功能。
（5）警示功能。具有终端自动警示功能，可以根据监控中心设定的条件触发，包括超速提醒、疲劳驾驶提醒、蓄电池欠压提醒、断电提醒、超时停车提醒、终端故障提醒等功能。
（6）数据存储功能。系统可接人U盘，在无法与监控中心连接的情况下存储车辆的数据，待重新连接后发送到监控中心。
（7）锁车功能。监控中心可以向车载终端发送锁车指令，车载信息终端在接收到监控中心的锁车指令后，通过K-Line对车辆进行限速操作，从而保障车辆的安全性。
2 系统的主要特点及应用
2.1 系统的主要特点
（1）实时性。该系统采用GPRS网络进行通讯，能实时地、全天候地进行监控，对车辆运行状态实时监控，及时准确地分析车辆的运行状态，及时处理报警车辆及突发事件等，有助于车辆在使用过程中将车辆数据实时地传输到监控中心。
（2）无线通信。车载信息终端与监控中心的数据交换是通过网络来实现的，实际应用中的通信方式可以归纳为以下几种：集群通信、蜂窝通信、无线数据广播（电台）、专用数据通信和卫星通信等。该系统采用GPRS通信网络，具有接通时间短、永久在网在线和收费低廉等特点，比以往的GSM通信方式更具有优势。车载信息终端支持至少两个远程连接，即主监控中心和备份监控中心的连接，能在与主监控中心通信中断时自动切换至备份监控中心；如果车载信息终端无法注册到所在地的无线网络时，可将数据以先进先出方式保存，直至注册到无线网络时一并传送。如果保存数据超过最大容量时，按时间顺序将先保存的数据丢弃；车载信息终端支持数据批量接收与发送功能。
（3）采用CAN总线技术。CAN总线是德国BOSCH公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。它有多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维；通信速率可达1MB/S。CAN为多主方式工作，网络上任一点均可在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息。车载信息终端通过CAN总线实现与发动机ECLI等进行数据通讯，读取车辆的基本状态信息。
（4）采用北斗/G PS双重定位系统，定位更精确。车载信息终端可以在北斗和GPS两种定位系统中进行切换，也可以选择同时使用两个定位系统进行定位，能够提供实时的时间、经度、纬度、高程和方向等定位状态信息，可存储到车载信息终端内部，同时通过无线通信方式上传至监控中心。车载信息终端可以接收监控中心的定位请求进行定位信息上传，并能按监控中心要求终止对应中心的实时上报；车载信息终端可以在通信中断时（盲区）以先进先出方式存储定位信息，在恢复通信后将存储的定位信息补报上传，可根据需要采用压缩方式上传；车载信息终端支持时间间隔上传定位信息。当终端处于休眠状态时，也可以一定时间间隔上传定位信息，且时间的间隔可由监控中心设定；车载信息终端可自动对报警车辆或重点车辆按监控中心设定的定位方式及间隔上传定位数据。
（5）实现了锁车与解锁的功能。监控中心可以向车辆发送锁车和解锁的指令，车载信息终端根据指令，通过K-Line总线进行车辆的绑定/解绑、锁车/解锁处理，刷写发动机ECU的转速，以控制车辆的运行状态。这一功能可以帮助车辆在丢失的情况下防止被其他人使用，提高了车辆的安全性，有助于快速找回车辆。
2.2 应用介绍
远程监控管理系统主要应用于货运车辆、危险品运输车辆、客运车辆和出租汽车等，采集车辆发动机状态信息、电池组状态信息及整车运行状态信息，通过GPRS传输到后台监控中心。监控中心管理人员通过服务器就可以方便地掌握车辆的实时状态，做到提前预判车辆故障，并及时维护。系统采用北斗/GPS双系统，为车辆用户提供了多种选择，用户可以选择双系统同时定位，也可以单独选用北斗或GPS进行定位。不久前，国家提出了新政策，要求车辆使用北斗定位，该系统的这一功能也满足了该项政策要求。
该系统已经成功地应用于北汽福田纯电动环卫车、青年商用车及北京电科院纯电动车上。在北汽福田纯电动环卫车及北京电科院纯电动车上，该系统通过CAN总线、数字量及模拟量采集整车运行状态信息和电池组状态信息，再由GPRS传输到后台监控中心。车辆管理者，通过个人电脑或手机等终端登陆后台监控中心，查看车辆的运行状态及电池组状态信息，让用户可以随时掌握车辆状态并及时发现车辆及电池组的故障，方便用户维护运营车辆。在青年商用车上，该系统除了采集车辆运行状态信息，方便客户运营维护车辆以外，还可通过该系统实现远程锁车功能。如果客户的车辆不慎丢失，只需要通过后台服务器发送锁车指令就可以使运行车辆进行锁车，进而保护用户财产。
3 结语
该文研究了远程监控管理系统的相关问题，实现了北斗导航的功能以及车辆的锁定与解锁功能，提高了车辆的安全性。随着汽车电子技术和大规模集成电路的迅速发展，对信息集成化的要求越来越高，而车辆上采用的电子设备也越来越多，对于车辆监控所采集的信息也越来越多，这将对无线数据传输的速率产生更高的需求。由于移动通信技术的快速发展，4G或者5G技术的使用将是未来发展方向。
参考文献
[1] 中国卫星导航系统管理办公室.北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件（测试版）[R].中国卫星导航系统管理办公室.2011.
[2] 刘会杰，张乃通.全球导航卫星系统的星座可见性研究[J].系统工程与电子技术，2000，22（5）：23-25.
在铁路工程设计中，经济运量和行车组织两个专业负责项目设计中的运量预测、运输组织、项目财务及经济评价、各种分析计算等前期工作，设计及分析结论是其它各专业设计的依据资料，在设计流程中所处地位十分关键。按传统的设计方法，一是资料收集困难，二是资料的管理十分落后，无法满足现代设计要求。基于此，开发设计自动化的管理信息系统十分必要，迫在眉睫。
1需求分析
需求分析阶段的任务在于确定经济运量与行车组织两专业的设计人员对该系统的要求。对于设计人员的需求，可以分为对数据的需求、对处理的需求和对安全性、完整性的需求。
1.1处理需求设计人员对系统的处理要求有:①既可以在局域网上方便多用户操作，也可以运行于单机上适合单用户操作;②实时响应对数据查询、更新等操作的要求;③翰人和输出简便，用简单的方法对数据表的字段进行追加和修改，对应用程序提供简洁明确的向导。
1.2安全性、完整性要求设计人员对系统的安全性和完整性要求比较简单，主要为系统在操作过程中能够保证数据不丢失、系统运行稳定和故障少。
1.3数据要求在分析系统的数据要求时，可以将系统分为经济运量和行车组织两个子系统进行分析。l)经济运量子系统数据要求。按行政区域划分。行政区域划分为省、市(地区)、县3级。数据包括行政区域名称、年度、行政级别和面积等，其对应的信息中经济部分主要数据有人口、国内生产总值、工业产值、农业产值、工业产品产量、农业产品产量、财政金融、交通运输、能源生产消费、外贸及旅游;运量部分主要数据有客运量、货运量。具体数据略(参见本文第3节，E一R模型转换为关系模型中的有关数据)。2)行车组织子系统数据要求。行车组织子系统中主要有线路、线路区段、枢纽、车站、调机等信息。各种信息之间的关系如下:线路包括多个线路区段，每个线路区段一般均以技术站或者接轨站为分界点，而一个线路区段只属于一条线路，一般线路由于各个线路区段的有关信息如主要技术标准、能力情况等不一样而全线信息不完全统一;枢纽位于铁路干线的交汇点，包括各种性质的车站、车站间的联络线以及其它一些附属设备;车站属于线路，同时属于线路所包含的某一个线路区段，并且还可能同时属于某个枢纽，而一条线路或一个线路区段包含多个车站，线路及线路区段均以车站开始，以另一个车站结束;1个车站可能有多台调机，而1台调机可能又同时属于几个车站合用。由于线路包括线路区段，有些数据可能在线路区段里分析采用更为准确合适，而在线路里却会因为线路区段的不同而各异，如主要技术标准、能力使用情况等，所以在线路区段里可以分析采用的数据在此将不重复，这里仅分析在线路里可以唯一表示的数据。行车组织子系统包括的数据有:线路、行政区划分、调度区划分、既有线的线路区段、既有线区段改造、新线区段、规划新线的线路区段、主要技术标准、既有能力、设计能力、规划能力、枢纽、车站、股道数量、车站作业量、车站能力、驼峰、联络线、联络线能力、调机和其它数据。具体数据以线路为例阐述如下(其余略，可参见本文第3节，E一R模型转换为关系模型中的有关数据)。
2数据库概念结构设计
通过新系统的需求分析，得出了新系统的各种用户需求，下面运用概念结构设计的有力工具:借助分类、聚集、概括等抽象机制，设计系统的概念模型。
2.1经济运一子系统概念结构设计根据对系统的数据需求分析，显然行政区域、人口、国内生产总值、工业产值、农业产值、工业产品产量、农业产品产量、财政金融、交通运输、能源生产消费、外贸及旅游均应该作为实体，由于其各自相关的数据均为原始数据，所以相关数据作为属性对待。
2.2行车子系统概念结构设计与线路有关的数据，除行政区划分与调度区划分可再细分外，其余均为原始数据，所以线路、行政区划分与调度区划分为实体。由于与线路区段有关的数据分为4种情况，分别是既有线、既有线改造线路、新线、规划新线4种类型。并且除既有线改造线路与新线所对应的数据相同外，其余均各不相同，所以将线路区段作为一个实体对待时，其所对应的属性将随线路区段类型的不同而各异，无法统一，故在设计线路区段的局部E-R模型时使用概括的抽象方法，定义“超类”实体和“子类”实体。将线路区段定义为“超类”实体，将区段名称、所属线路、区段起点、区段终点、区段长度、线路允许速度、主要技术标准作为其属性，并且还相应增加区段类型这一属性;将既有线的线路区段简称为既有线路区段，将既有线改造线路、新线的线路区段、规划新线的线路区段3者合并为设计线路区段，并且均定义为“子类”实体，“子类”实体的属性为各自有关的数据除去“超类”实体线路区段的属性以外的数据。主要技术标准可再次划分，所以将其作为实体，相应数据为属性。既有能力、设计能力、规划能力和联络线能力虽然细分时对应的数据有所区别，但是可以取其并集而将4种能力合并为一个实体能力。枢纽对应的数据中联络线和车站可再次细分，所以枢纽、联络线、车站作为实体。其中车站对应的数据中，股道数量、车站作业量、车站能力、驼峰这4种数据可再次划分，所以均上升为实体。由于一个车站可能有多个车场，各车场的股道数量、车站能力不同，故增加实体车场，将车场名作为其属性。调机可再次划分，故上升为实体。
3逻辑结构设计
将E一R模型向关系模型转换时，“超类”实体有主属性区段名称和年度，“子类”实体既有线路区段没有独立的主属性，“子类”实体设计线路区段有独立的主属性设计阶段，当其对应于项目的不同设计阶段时，所表示的对象不同。由此看出，当向关系模型转换时，“超类”实体对不同的“子类”实体将具有不同的主码，其主属性仅仅是所有“子类”实体共有目前国内外相关文献均没有报道有关的转换处理方法。经过研究，本文采用设置“特殊值”的方法，将既有线路区段人为增加一个主属性设计阶段，并将其值设置为“既有”，也就是将线路区段的既有情况处理为设计阶段的一种特例一“既有”对待，在转换为关系模型时，问题就迎刃而解。因为行车子系统的其他数据，都是文档资料，故均单独处理。遵循转换原则，将系统的E一R模型转换为关系模型，其中主码用下划线标注。行政区域(行政区域名，年度，类型，面积);运量(行政区域名，年度，运量种类，全社会总运量，全社会总周转量，铁路运量，铁路周转量，公路运量，公路周转量，航空运量，航空周转量，水路运量，水路周转量);人口(行政区域名，年度，男性人口，女性人口，农业人口，非农业人口，人口密度，自然增长率);国内生产总值(行政区域名，年度，国内生产总值，人均国内生产总值，第一产业产值，第二产业产值，第三产业产值);工业产值(行政区域名，年度，工业总产值，轻工业产值，重工业产值，国有工业产值，集体工业产值，其他工业产值，联营及个体产值);农业产值(行政区域名，年度，人均耕地面积，年末实有耕地面积，农业总产值，大农业总产值，小农业总产值，林业产值，牧业产值，渔业产值);工业产品产量(行政区域名，年度，钢产量，煤产量，生铁产量，成品钢材，发电量，农用化肥产量，农药产量，水泥产量，化学纤维产量，布产量，纱产量);农业产品产量(行政区域名，年度，粮食总产量，粮食人均产量，棉花总产量，棉花人均产量，油料总产量，油料人均产量，水产品产量，水产品人均产量);财政金融(行政区域名，年度，财政总收入，财政总支出，年末存款余额，年末贷款余额);交通运输(行政区域名，年度，铁路运输里程，铁路电气化里程，公路总里程，等级公路里程，非等级公路里程，民用客车保有量，民用货车保有量，民用特种车保有量，民用汽车保有量，船舶保有量，内河通航里程);能源生产消费(行政区域名，年度，能源生产总计，能源消费总计，原煤生产总计，原煤消费总计，原油生产总计，原油消费总计，天然气生产总计，天然气消费总计，电力消费总计，火电消费总计，水电消费总计);外贸及旅游(行政区域名，年度，进出口总额，进口总额，出口总额，旅游外汇收人，实际利用外资);线路(线路名称，年度，线路类型，线路起点，线路终点，线路长度，编组站数量，区段站数量，线路区段数，融资方式，投资比例，总投资);行政区划分(线路名称，年度，行政区名称，所属单位，管辖范围);调度区划分(线路名称，年度，调度台名称，隶属单位，调度范围);线路区段(区段名称，年度，设计阶段，区段类型，所属线路，区段起点，区段终点，区段长度，线路允许速度);既有线路区段(区段名称，年度，设计阶段，列车换长)。此关系中的主码为继承的超类实体线路区段的主码，并且关系中每个元组的主属性设计阶段的值都为“既有”;设计线路区段(区段名称，年度，设计阶段，设计者，车站数目，最大站间距，最小站间距)。此关系的主码的前两个主属性为继承超类实体的主属性。主要技术标准(区段名称，年度，设计阶段，线路等级，正线数目，限制坡度，最小曲线半径，牵引种类，牵引质量，机车类型，到发线有效长，闭塞类型);能力(区段名称，年度，设计阶段，限制区间名称，T周，，网，t封，N，n客，n货，n快，零，e快，零，n摘，e摘，总扣除能力，N货，N使，N图货，n封货，K，n小，n单，r，联络线名称);枢纽(枢纽名称，年度，设计阶段，客站数量，编组站数量，区段站数量，中间站数量);衔接(区段名称，年度，设计阶段，枢纽名称);联络线(枢纽名称，年度，设计阶段，联络线名称，起点、终点、长度、线路等级、正线数目、限制坡度、闭塞类型、枢纽名称);联络线能力(枢纽名称，年度，设计阶段，联络线名称，N，。客，e客，n货，n摘，n小，n单，K，枢纽名称);车站(车站名称，年度，设计阶段，车站类型，站型，车站等级，车站平面图，《站细》，所属地区，区段名称，枢纽名称);车站能力(车站名称，年度，设计阶段，车场名，接车能力，发车能力，通过能力，咽喉区能力，容车能力);股道数量(车站名称，年度，设计阶段，车场名，正线，客车到发线，货车到发线，调车线，编发线，牵出线，货物线，机车走行线，存车线);驼峰(车站名称，年度，设计阶段，类型，驼峰作业方式，峰尾作业方式，解体能力，编组能力);车站作业量(车站名称，年度，设计阶段，旅客列车总对数，始发终到旅客列车对数，通过货物列车对数，解编货物列车对数，作业总车数，有调车数，无调车数，本站作业车数，有调比，装车数，卸车数);调机(车站名称，年度，设计阶段，调机型号，调机类型，数量，使用性质);《站规》、《线规》、《牵规》、《技规》
讨论了智能交通系统中车载终端的作用和意义；阐述了车载GPS智能终端的主要功能；介绍了GSM模块及其性能和使用方法。着重讨论了车载GPS智能终端的软硬件设计与实现方法。
关键词：智能交通系统（ITS） 车载终端 GSM GPS 短消息
智能交通系统（Intelligent Transport System，即ITS）采用信息技术、计算机技术、控制技术等于手段对传统交通运行系统进行改造，以达到增强系统运行效率、提高系统可靠性和安全性、减少能源消耗和对自然界的污染等目的。ITS总体来说包括四部分：交通信息采集部分、车辆调度控制部分、电子收费系统和交通信息服务。其中的每个部分都需要车载终端的参与：在交通信息采集部分，需要车载终端提供车辆的准确定位信息和车辆运行情况信息；在车辆调度控制部分，车载终端作为控制的接收端，负责接收ITS中心的调度指挥信息；电子收费系统需要车载终端与收费站自动完成付费交易；车载终端还是交通信息服务的接收平台，把服务显示给车辆驾驶员和乘客。因此，车载终端是ITS系统中非常重要的组合部分。本文所介绍的“车载GPS智能终端”就是ITS车载终端的一个具体实现。下面详细介绍车载终端系统的功能与设计实现方法。
1 车载GPS智能终端的功能
根据ITS系统的要求，车载GPS智能终端应具有如下功能：（1）车辆定位；（2）终端与ITS控制中心通讯；（3）报警，包括主动报警和自动报警；（4）在必要时进行车内监听；（5）在必要时控制汽车熄火；（6）显示调度信息。另外，车载GPS智能终端还根据用户需要实现了其它功能：（1）可拨打车载电话；（2）限制车辆行驶范围和行驶时间，监控车辆的行驶轨迹等。车载GPS智能终端的这些功能使其特点适用于汽车保险、运输车队或出租车队的管理、调度等领域。
图1 ITS系统的结构示意图
2 基于GPS-GSM/GPRS的ITS系统设计
目前全球卫星定位系统（Global Positioning System，GPS）的技术已经比较成熟，使用也非常方便，通过专用的GPS模块即可方便地获得车载GPS智能终端所在的全球定位坐标。其定位精度比较高，一般误小于15m。
如何把定位信息发送给ITS中心一直是比较难解决的问题之一。以往的ITS系统多采用集群通信系统实现车载终端与ITS中心的通讯。但是这种系统具有覆盖区域小、安装维护费用高、技术复杂等缺点。近两年随着GSM/GPRS网在中国的普及，车载终端通过GSM/GPRS网与ITS中心通讯的方式已经成为最受欢迎的方式。这主要由于以下原因：（1）GSM/GPRS网覆盖面广，目前已经遍及我国大部分地区，包括乡村和边远地区；（2）无需建网、维护；（3）GSM/GPRS网可靠性高、误码率低；（4）使用短消息功能或GPRS进行数据传输，费用比较低；（5）由于GSM/GPRS技术使用广泛，提供相应通讯模块的厂商较多，价格也比较合理。这里设计的ITS系统就是基于GPS卫星系统和GSM/GPRS这两大系统的。其结构如图1所示。
首先车载GPS智能终端通过GPS卫星定位自己的全球坐标；然后以消息或GPRS数据通讯方式把定位信息发送到ITS中心，ITS中心的控制调度命令也是通过GSM/GPRS网络发送到车载GPS智能终端中，终端与ITS中心的通讯符合专用的命令协议；最后，互联网的用户还可以通过VPN专用网技术或其它安全联网技术连接到ITS中心，以控制、查看车载终端的状态。
3 车载GPS智能终端硬件系统的设计
车载GPS智能终端利用单片机与GSM模块联合设计了一个符合经济型终端功能需求的硬件解决方案。其硬件系统结构如图2所示。
3.1 主控单片机
主控单片机采用具有两个串口的高性能单片机W77E58。在系统中，主控单片机负责接收用户的手柄输入信号和GPS输入信号；对GPS信号进行计算，以获得当前的经、纬度坐标；接收并解析ITS中心发送的短消息命令，按命令进行上传定位坐标、报警等操作；另外还负责把系统的运行状态及ITS的信息通过液晶屏显示出来。
3.2 GSM模块
使用GSM模块可以方便地利用GSM网进行通讯。它同主控制器以串行口的方式连接，并采用一定的波特率进行通信。主控制器可以通过AT命令控制GSM模块使其发送短消息，使用GPRS传送数据或进行语音通话。GSM模块硬件连接图如图3所示。
GSM模块与单片机之间采用标准的串行口进行通讯，通讯的最高波特率可以达到115200bit/s。GSM模块与SIM卡之间主要通过SIMCLK和SIMDATA信号线进行数据通信。为了保证发送短消息与短消息到达之间的时间间隔尽量短，选用的SIM卡最好是同一个电信运营商提供的。在使用GPRS功能时，还需要选择支持GPRS的SIM卡，并开通GPRS服务。GSM模块还支持驱动两路麦克风、两路扬声器和一路蜂鸣器。其中一路麦克风和扬声器可以连到手柄的听筒上，以实现车载电话功能。
3.3 GPS模块
GPS模块用于接收GPS卫星的信号，并计算出车载终端目前所在位置。采用的GPS模块由变频器、信号通道、微处理器和存储单元组成。GPS模块通过串行口向主控制器发送定位坐标；主控制器也可以向GPS模块发送设置命令，以控制GPS模块的状态和工作方式。GPS模块需要配备专门的GPS天线接收GPS卫星信号。一般在比较开阔的地区，需接收到三颗以上的GPS卫星信号才能进行准确定位。在车载GPS智能终端系统中，把天线放置在车顶可以有比较好的定位效果。
3.4 电源模块
电源模块用于给系统中的其它模块供电。终端系统需要电源模块提供三路电压，分别为：3.6V、5V、3.3V。其中，GSM模块在发送和接收数据时需要的电流比较大（约为2A），选用了National公司的LM2576电源芯片。它是一种PWM方式调制的高功率稳压芯片，可以提供高达3.5A的尖锋电流。电源模块中还设计了后备电池系统，在车载电源不工作或被破坏时给车载GPS终端供电。在车载电源工作正常的情况下，后备电池会自动被充电。
4 车载GPS智能终端软件系统的设计
首先介绍
与许多励志故事结局不同的是，这位12岁的少年抱着一腔兴奋和期待的初次尝试，以“不可收拾”而告终――拆开后不仅没有解决噪音问题，还装不回去了。
四年过去了，拆了的音箱依然堆在家里的杂物间，已读高二的具俊模并没有将它遗忘：“没关系，一天不行就两天，总有一天我能把它修好再装回去！”在他看来，失败从来不是怀疑自己的理由，而恰恰是不断探索、不断前行的动力。
除了拆音箱的“不光彩”经历，具俊模第一次参加航模比赛更堪称惨败：一共5关的比赛，具俊模和队友第3关都没通过，最后连比赛成绩都没有。这其中的原因，用具俊模自己的话来说是“对航模什么了解都没有，赛前也没准备，觉得好玩就去了”，纯属“打了次酱油”。
现在看来，这次的“酱油”没白打。因为这次比赛，具俊模才了解到原来学校还有个科技兴趣小组。每天中午，小组成员们都可自愿前往实验室学习航模、车模知识或进行发明创作。
得知这个信息后，具俊模立即申请加入兴趣小组。至今，他仍记得第一次去实验室时的感受，用一个字来形容就是“懵”：高中部的学长们正在讨论一个车模的制作，在他们的讨论中不时出现电路板、变电器、阻力等词语，对于初一的具俊模来说，这些词语完全属于“莫名其妙”的范畴。
然而，这番莫名其妙的体验没有吓退具俊模。从此，除了期中、期末考试阶段，具俊模的每个午休都扎在了兴趣小组的实验室。看模型图、听老师和学长讲解相关理论、一遍遍地动手组装、试飞、试驾、测试……细碎重复的程序，具俊模却像发现新世界一样投入满腔热情。
努力和坚持没有白费。进入兴趣小组不久，就迎来了2011年第7届吉林省青少年航模竞赛，在这次比赛中，具俊模和队友们一举获得无线电遥控模型直升障碍积分赛初中组一等奖。2012全国航空模型公开赛暨第6届国防科技体育锦标赛中，具俊模参与制作的遥控电动船获初中组二等奖。
最让具俊模骄傲的不是比赛拿奖，而是初二时只花了一个多月的时间，就完成了一架固定滑翔翼机模型。这架小小的航模，在兴趣小组内引起了轰动。要知道，制作这种结构精细繁复的固定滑翔翼机模型，必须同时考虑机体重量、电池重量、引擎位置、发动机大小等因素，这些都必须算出精确的数据，最后的组装和粘胶也颇为精细，胶水不能涂得过厚也不能过薄，又要足够牢固。一项不对，飞机就无法起飞。
由于对制作者的要求很高，哪怕是高中生也很少有人敢尝试。因此，当具俊模制作的滑翔翼机模型飞上蓝天的那一刻，同学们的惊讶和羡慕可想而知。
“没做成很正常，所以没关系，但万一做成了呢，那多牛啊！”当付出的努力开花结果，当初的懵懂少年成功“逆袭”成航模“牛人”，具俊模毫不掩饰内心的欣喜。
乐观自信之外，要想做成一件事，往往还需要一点灵感，尤其是科技创新。偏偏灵感是最难得又稍纵即逝的东西。对于如何抓住灵感，具俊模很有自己的一套，他说：“我有个习惯，即注意到了一个问题，就总想着要去解决它。”
从初二开始，具俊模就是班上的物理课代表。物理课上实验多，每次上课前都要帮老师搬一大箱实验器材去教室。一来二去，具俊模就暗存了个小心思：终有一天，我要发明一种能同时演示多种实验的超级实验器材。因为初三升学在即，精力有限，一时无法实现心中的构想，具俊模只好将问题和想法记在本子上。
上高中后，具俊模在整理笔记时将这个创意翻了出来，重新设计。上网查阅相关资料，画图，寻找材料，制作模型……高中阶段学业繁重，他只能利用午休和周末在实验室一点点完成自己的设计。最终，这个集杠杆实验、二力平衡实验、阻力实验等6个实验的多用途二力平衡演示器为具俊模赢得了今年4月的第30届吉林省青少年科技创新大赛高中组二等奖。
除了笔记，手机是他另一个“灵感捕手”。在他的手机图库中，有车链脱落的自行车，有被雨刮器刮出两个大扇形的汽车车窗……
具俊模观察到普通雨刮器使用时由于在一个扇形平面来回运动，会在车窗上留下清理死角，而这些死角有可能成为行车安全隐患。
为验证清理死角对行车的影响，具俊模利用课余时间到超市停车场入口进行实地随机调查。当被问及“如果被车主拒绝是否觉得不好意思”时，具俊模笑着说：“怎么会不好意思呢？有很多人不理我，没事，我接着拦下一辆就好了。”在这次小调查中，具俊模最后采访到42位车主，还细心地将小车司机和卡车司机进行了标注，得出的最终结论是：卡车司机们普遍认为雨刮器清理死角对行车安全没什么影响，但90%的小车司机都认为有明显影响。
【关键词】TMS系统；沈阳地铁车辆；系统功能、结构；系统差别
1 TMS系统
TMS系统是一种先进、成熟、可靠的列车控制与诊断系统。该系统将主要列车的车载设备的监控信息与每节车上通过串口连接的信息终端融合在一起，便于检修人员进行设备维护和司机操作。主要车载设备的工作数据被连续采集并传输到司机台的显示器上，司机可以轻松了解运行过程中的设备状态。对主要的车载设备随时监控，任何故障都会通知司机，并予以记录。这样，便于采取迅速和准确的行动，及早发现故障原因。
TMS系统还可以将列车运行状态和故障历史记录下来，并将其下载至地面维护支持系统，利用这些数据可以提高列车的性能和加强运营管理。
当然不同公司的TMS系统具有不同是特点和功能，本文主要从沈阳地铁的运营实际出发，浅析了一、二号线车辆采用的TMS系统的差别。
2 浅谈一号线使用的TMS系统
沈阳地铁一号线车辆采用进口日本三菱公司的TMS系统。系统由中央单元、本地单元、显示控制器、显示单元、事件记录仪、卡读写器、列车总线、车辆总线、维护终端组成。车辆之间的通信采用梯形列车总线；车辆内部的通信采用RS485车辆总线；中央单元和本地单元均采用双重冗余备份的措施。
系统采用可靠性高的储存和转送法。只传送正确的数据，这样可使故障的影响最小化，并且易于指明故障的位置。
该系统已经在工业领域得到了广泛的验证，列车总线所使用的物理层是ANSI/ATA878.1“ARCNET”，已经列入ANSI的清单，在工业领域得到了普遍的验证。
它的优势：生命周期长，零部件能长期供应。自2000年以来梯形列车总线已经应用于超过2000辆车辆的EMU上。梯形列车总线被定义成日本铁路工业的标准。
在沈阳地铁一号线运行2年多的时间里，总体上系统还算稳定，但也不乏一些需要改进之处。
3 简述二号线选用的TMS系统
沈阳地铁二号线车辆采用的是中国株洲时代电气的TMS系统，是以株洲所自主开发的DTECS网络控制平台为基础的微机网络控制系统。它主要运用在轨道交通运输领域：包括干线大功率内燃、电力机车，高速城间动车组以及城轨、地铁车辆等。
该系统减少了车辆布线。体系结构采用三级：列车控制级、车辆控制级和功能控制级。列车控制级总线为EMD通信介质的MVB，车辆控制级总线ESD通信介质的MVB，功能控制级总线为RS485。
该系统最大特点是采用分布式技术，即分布采集及执行，中央集中控制与管理的模式。各个功能模块分别安装于不同车型的控制柜中，模块之间通过列车总线和车辆总线连接。不同车辆类型由数量不同的车辆控制模块VCM、事件记录模块ERM、RS485 通信模块RCM、总线耦合模块BCM、数字量输入输出模块DXM、模拟量输入输出模块AXM 和智能显示装置IDD构成的分布式列车电子控制系统DTECS。
自2010年开始装载沈阳地铁二号线车辆以来，经过了实践的考验，已经可以独挡一面成为又一个成熟的品牌。
4 浅析沈阳地铁一、二号线TMS系统差别
沈阳地铁一、二号线现已全面开通运营载客，经过时间的沉淀后，我们也慢慢总结出了两条线车辆TMS系统的一些差别。
4.1 在系统结构和作业方式方面
一号线TMS系统采用每节车配置相同数量的CPU作为控制单元中央单元/本地单元，每个CPU作为彼此的主辅互补节点。单个节点故障或者不同车的两个节点故障不会影响系统的功能。主要结构单元都集中安装于车下箱体内，作业时需要降受电弓去车下进行相关数据下载，费时费力。
二号线TMS系统采用分布式模块化结构，各个功能模块分别安装于不同车型的控制柜中。车辆类型不同，模块种类和数量不同。采用分布式模块化结构技术，实现了集中控制到分布式网络控制的技术跨越。所有模块均安装于车内电气柜内，精简了结构，减少了配重，下载数据时直接在车内就可完成，也无需降受电弓，省时省力。
综合来看，二号线的系统结构比一号线的简单，作业方便，配重也轻了不少。
4.2 数据传输和信息下载方式方面
一号线TMS系统由梯形列车总线通信、车辆总线通信、RS485总线通信。任何传输节点都是冗余的。采用了存储转发的通讯方式使得系统有非常高的可靠性；通过数据包的分割以及优先权控制确保了系统控制命令数据的实时性。传输的数据主要包括控制指令、状态数据、块数据。控制指令、状态数据和块数据通过中央单元/本地单元的应用软件来处理。所有的数据都从相应车CPU中下载，分析系统故障时需要用到VVVF、SIV、TMS三个专业系统软件及设备。有些分工太细，作业时间多。
二号线TMS系统列车控制级总线为EMD通信介质的MVB，车辆控制级总线ESD通信介质的MVB，功能控制级总线为RS485。列车级MVB用于连接各车辆间的电子部件，从而形成列车控制通信网络。传输速度、传输能力和实时性等指标都有很大幅度的提升，提高了系统的可靠性。数据在总线上传输采用以下两种数据类型：过程数据、消息数据。由于采用的是总线传输，相关数据找关键模块下载即可，而且将VVVF、SIV、TMS三个专业系统软件融合在一个平台中，便于分析故障和节约作业时间。
4.3 应对环境方面
沈阳地铁一号线是我国东北首条地铁线路，东北的冬天寒冷，气温低下。这样的环境、温度等变化导致一些系统虚拟故障的发生。如虚报制动系统阀故障，门故障没有关好等。该TMS系统的稳定性和故障定义需要因地而进行调整。
而二号线TMS系统适应环境能力强。在寒冷、潮湿是环境中，极少出现虚拟故障。这样保障了设备实时数据的准确和及时。进而提高了地铁车辆运营的安稳。
5 结论
根据沈阳地铁实际情况我们可以看出：一号线使用的TMS系统具备先进性也有其弱点，属于稳重有余而随机应变能力不足。需要在因地制宜上面进行相关改进，另外在结构、配重、布置上面也需要改善。
二号线选用的TMS系统具有适应性和稳定性。而且在结构方面更加简洁，便于维护、维修。所有模块安放于车内也便于随时下载数据、进行故障分析和软件升级。同时根据车型不同模块不同，采用总线传输更加简洁和迅速。
目前二号线选用的TMS系统的模块设计将是网络系统发展的趋势。如庞巴迪公司的TMS系统就是采用的模块化设计。为此我们坚信在未来的地铁车辆上，更多的将是沈阳地铁二号线所选用的模块化的网络系统。
参考文献
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[3]曾嵘，杨卫峰. 列车分布式网络通信与控制系统[J].机车电传动，2009(3)：17～19，31
[4]倪文波，王雪.高速列车网络与控制技术[M].成都：西南交通大学出版社，2008
关键词： 通信模块； 车联网； 车载终端； RFID； 物联网
中图分类号： TN391?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）20?0031?04
Design and implementation of mobile wireless data communication system
for Internet of vehicles
YAO You?lin1， YOU Fei1， GAO Zhu?lian1， XU Dong?sheng2， ZHANG Feng1， ZHANG Yong?heng1
（1. School of Information Engineering， Yulin University， Yulin 719000， China； 2. School of Software， Xi’an University of Arts and Science， Xi'an 710065， China）
Abstract：In order to improve the mobile wireless data communication ability of Internet of Vehicles （IOV）， and realize vehicle monitoring and navigation with the wireless data communication system， an IOV mobile wireless data communication system was designed by means of RFID and GPS technologies， through structural analysis of IOV wireless data communication system. The overall structure of vehicle terminal， communication module of vehicle terminal， RFID perception communication module， mobile communication platform architecture， locating and tracking communication module and remote control communication module were researched. Application results show that the mobile wireless data communication system has better abilities of display and information processing， can deal with navigation， information service， vehicle information display and assist control functions required in the vehicle terminal information communication service.
Keywords： communication module； Internet of vehicles； vehicle terminal； RFID； Internet of Things
0 引 言
在车联网（ Internet of Vehicles，IoV）中，移动无线数据通信是核心的系统，车辆监控与导航都要通过无线数据通信系统来实现和管理。车辆监控与导航的研究在国外起始于20世纪70年代，目前称为自动车辆定位与导航 （Automatic Vihicle Location and Navigation，AVLN）。AVLN是智能运输系统（Intelligent Transport System，ITS）或智能汽车/公路系统（IVHS）的基础环节。车辆定位与导航可采用各种技术手段进行，但其中车辆精确定位的实现最重要，也最困难，花费最高。但自从GPS应用于车辆监控与导航中，情况发生了划时代的革命性变化[1]。面对车内日益繁重的信息显示和处理任务，车载信息终端通信系统被作为热点提出。汽车导航系统凭借其在显示能力和信息处理能力上的优势，有潜力成为车载信息终端的最终载体集成了导航、信息服务、车辆信息显示与辅助控制等功能的车载信息终端将是未来发展的方向[2]。
车联网是物联网（Internet of Things，IoT） 领域一个重要分支[1]。物联网依托射频识别（RFID）技术、传感技术、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）等，将物品与后台各类信息系统连接起来进行信息交换和通信，最终构建起一个集识别、定位、跟踪、监控和管理等功能于一体的跨媒介网络。物联网应用的关键技术主要包括RFID，GPS和GIS等。RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，具有读取速度快、存储空间大、辐射范围广、可实现重复读/写等多种优势。一个基于RFID的信息系统至少包含RFID标签和阅读器两部分，阅读器通过射频信号自动获取RFID标签中的存储信息，整个过程无需人工干预。GPS系统以24颗覆盖全球的卫星作为空间信息支撑，依托庞大的地面控制系统，可以在任意时刻采集到精确的经纬度，以实现定位、导航等功能，该系统可方便地安装在汽车等交通工具上。GIS系统在计算机软硬件支持下，以地理空间数据库为基础，通过对GPS信号的捕捉和处理，实现对空间地理信息的采集、存储、管理和显示等功能[3?4]。
本文根据目前车联网应用需求，针对实际业务，在智能交通系统、传感器网络技术发展基础上，利用物联网感知技术和GPS技术，设计车载信息终端通信系统的主要架构和通信模块。
1 车载终端通信系统
1.1 车载终端总体结构的设计
车辆作为车联网的重要构成主体之一，因其为移动物体，联网必须依靠移动互联网技术来实现。在车联网应用中，面对车内日益繁重的信息显示和处理任务，车载信息终端系统要承担诸多通信服务功能。汽车载通信终端集成了导航、信息服务、车辆信息显示与辅助控制等功能。车载通信终端处理平台架构如图1所示。
图1 车载终端通信系统架构
1.2 车载终端通信模块的设计
车载终端由通信模块、GPS接收模块和中心控制模块、辅助设备等组成， 车载终端通信模块功能结构如图2所示，移动智能终端实物如图3所示。
在图2所示的通信终端功能结构中，各模块实现的功能为：
（1） 通信模块：负责与监控中心的数据交换，接收中心发送的指令，发送GPS信息及车辆信息到监控中心。
（2） GPS接收模块：由两部份组成（GPS天线部份和GPS数据处理模块），接收GPS卫星发送的卫星报文，进行计算处理，解算出当前GPS天线所在地理位置。
（3） 车载终端中心控制模块：解析中心发给终端的指令并做出相应的反应。对GPS接收模块发送的GPS信息以及车辆状态信息进行打包，控制通信模块通过GPRS或GSM短消息发送定位信息到监控中心。
（4） 辅助设备：包括音箱、摄像头、油位计、断油断电继电器等，主要完成语音拨报、图片抓拍、断油断电等功能。
图2 车载终端通信模块功能结构
图3 车载终端通信终端实物图
1.3 RFID感知通信模块设计
传感器是能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成。按被测量可分为力敏、热敏、光敏、磁敏、气敏、湿敏、压敏、离子敏、射线敏、生物敏、光纤敏等大类。而智能传感器是带有微处理器，具有信息处理功能的传感器[1，5]。RFID（Radio Frequency Identification）技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。其中，RFID是一种简单的无线系统，由阅读器和电子标签两个基本器件组成，可用于控制、检测和跟踪物体[6]。目前，RFID技术已经应用到生活的很多领域中，如景区管理、停车厂和管道监测等。RFID具有同时识别多个高速运动物体、读写距离远、数据存储量大、系统体积小、安全性好、安装简便、环境要求低等特点，因此可以把RFID应用到车联网当中，可以轻松实现车联网中各节点对监测点的感知功能。
基于RFID感知通信模块主要由电子标签（tag）、阅读器（reader）及天线（antenna）等组成，其工作过程为阅读器发射一特定频率的无线电波能量给电子标签，电子标签接受信号后驱动标签电路将内部之ID码送出，然后阅读器接收ID码[1]。基于RFID感知通信模块结构如图4所示。下面介绍RFID感知通信模块主要功能模块：
（1） 电子标签。电子标签是射频识别系统的数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。每个标签具有以惟一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。
（2） 阅读器。阅读器是读取（也可以写入）标签信息的设备，阅读器通过天线与电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。
（3） 天线。天线是标签与阅读器之间传输数据的发射和接收装置。在实际应用中，系统功率、天线的形状和相对位置会影响数据的发射和接收。
图4 基于RFID感知通信模块结构图
2 移动通信中心结构的设计
2.1 移动通信平台架构设计
移动通信平台是一个远程的通信管理终端。它装备在指挥车辆上，通过无线设备上网连接到监控中心服务器，对车辆进行调度指挥。
移动通信中心是整个系统的核心，同时也是通信枢纽，负责与移动智能终端的信息交互，完成各种信息的分类、记录和转发动，同时对整个网络状况进行监控管理。实现车辆的监控与智能调度，达到移动资源的优化配置、调度和管理，提高调度效率的目的。监控中心响应并处理紧急事件，提供跟踪定位、监听录音和远程控制等处理措施。移动通信中心的网络拓扑图5所示。
图5 移动通信中心网络拓扑图
2.2 定位追踪通信模块
可以通过定位追踪通信模块向车载终端发送呼叫指令，命令车载终端回传车辆的定位数据，经过GIS处理后显示在电子地图上，可以对车辆实现定位。如果终端连续回传定位数据，就可以对其进行跟踪。在车载终端的支持下，一般可有定时、定次、定距等数据回传策略。车载终端可配有通话手柄或液晶显示屏。监控中心可通过电话进行语音调度，或通过监控终端向车载终端发送文本调度信息。文本调度信息通过短消息的方式下发到车载终端并显示在液晶显示屏上或手柄上，发送短消息窗口界面如图6所示。
图6 发送短消息窗口
移动通信中心还可通过向车载终端发送文本信息的方式为司机提供信息服务功能，如导航服务、天气预报、新闻报道、公告、货物信息、路况信息等。车辆可以自动或者由司机手动向中心发送求助报警信息。当车辆遇到紧急情况时，司机触动报警按钮，车载终端立即向中心回传报警信息，报警信息中包含车辆当前位置。通过监控终端可对车载终端进行多种参数设置，设置界面如图7所示。
图7 远程速度设置窗口
2.3 远程控制通信模块
在紧急情况下，向车载终端发送控制指令可以达到远程控制车辆的目的，这需要车载终端硬件功能的支持。常见的功能有：断油、断电、开/锁车门、熄火、停止车载终端工作，远程终端控制界面如图8所示。
图8 远程终端控制窗口
车辆在行驶过程中回传到中心的位置数据都将保存在数据库中。只需选择车辆及开始、结束时间，监控终端可对车辆在某一时段的行驶轨迹进行回放，显示在电子地图上，如图9所示。
3 结 论
本文在物联网和移动通信的基础上，设计了车联网移动无线数据通信系统，实现车载终端总体结构的设计、车载终端通信模块、GPS接收模块、车载终端中心控制模块和辅助设备的结构设计。基于RFID感知通信模块是一个远程的通信管理终端。它装备在指挥车辆上，通过无线设备上网连接到监控中心服务器，对车辆进行调度指挥和定位追踪通信。
图9 行驶轨迹进行回放主界面
参考文献
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国务院《“十二五”节能减排综合性工作方案》明确指出要推进交通运输节能减排，积极推广节能与新能源汽车。随着电动汽车的快速发展，电机和电池等关键部件的安全性也受到普遍关注。
中国电子科技集团公司第三十八研究所联合安徽江淮汽车股份有限公司，开发基于电动汽车CAN总线的远程智能终端，实时监控所有示范运行的电动汽车，确保关键零部件的信息远程实时诊断，保证整车驾驶安全。
基于电动汽车CAN总线的远程智能终端功能分布
基于电动汽车CAN总线的远程监控终端具有终端自检、车辆信息上报、车辆状态查询、远程车辆控制、远程车辆诊断、终端自诊断、60小时无操作蓄电池自动充电等功能。终端将信息上报给远程信息服务平台，可实现终端固件远程升级、终端参数远程查询和设置、远程读取历史数据、数据报表等功能。达到24小时监控电动车运行状态、充电状态、静置状态、异常状态，安全情况发生前实施主动救援服务。提供实时在线诊断，主动识别电动车潜在故障，向客户发出人性化保养提示的增值服务，如图l所示。
基于电动汽车CAN总线的远程智能终端设计方案
终端设计延用成熟方案，集成在单板完成，主要包含电源模块、2G/3G模块单元、GPS单元、存储单元、CAN单元、U盘及输入信号控制等，终端硬件系统框图如图2所示。
框图说明：
（l）电源处理需选用低功耗电源芯片，确保满足静态电流指标及电源适用性指标；
（2） 2G/3G模块部分考虑硬件兼容性，适用需要不同数据流量场合，当不需要大数据流量时，优先2G模块，降低成本；
（3）北斗模块是国家推广产品，GPS模块部分预留兼容北斗模块部分；
（4）核心模块选择车规级芯片。
1 单片机
根据目前客户对该设备的性能参数要求，考虑在汽车环境使用，终端选用FREESCALE车载级16位单片机MC9S12XEPIOOMAL，程序存储器为IMB，SRAM为64KB，最大时钟频率50MHz，最大工作温度+125℃，最小工作温度40℃，支持EBI、SCI、SPI、CAN等接口，符合RoHS标准，单片机内部框图如图3所示。
2 通信模块
通信模块可使用3G通信模块，以满足需要较大流量网络服务功能的产品，如没有大流量要求，可选用2GGSM模块，减低产品成本。
目前国内市场上主流3G模块有华为、中兴、SIMCOM等大厂家，现挑选主流产品做简单介绍（工作频段、发射功率等指标差距较小的未列出）。
由表l综合分析，考虑工作温度、静态电流、封装（优选贴片安装，便于批量生产及维护）等指标，优选后3G方案拟选用SIMCOM公司车载级模块SIM5320E（最大发射功率：GSM850≤33dB，WCDMA≤24dB）。
3 GPS模块
目前主流GPS模块的简介如下：
UBlox
瑞士UBlox的GPS模块市场占有率是全球第一，GPS领域技术最好，芯片的设计、研发、生产都是自己做的。性能和质量方面，U-Blox的自主性比较好。
Fastrax
芬兰Fastrax模块采用美国Sirf，uNav，日本Sonv三家的芯片，是Sirf公司的战略合作伙伴，2012年被UBlox收购的。
天工测控
国内的比较好GPS模块的是天工测控，采用Atheros和mtk的芯片。
日本JRC
日本JRC株式会社利用自己开发的JRC芯片组研发，它在全球有着最高灵敏度以及跟踪性能，在城市内的环境下有着最高的定位速率及精准性。
主流GPS模块性能指标对比如表2所示。
根据我们的小型化GPS终端设计需求，在进行了性能对比测试后，选用日本JRC的车规级模块G595，该模块在本司多个型号产品中已经成功应用。
同时，G595模块与北斗模块TD3020C（东莞泰斗公司产品）引脚兼容，只需要更换模块，就可以应用在安装北斗产品的场合。
4 CAN单元
CAN单元包含两路CAN接口，一路作为标准车身CAN通信接口，波特率500bps，另一路预留。CAN收发器选用TI公司的12V车载级收发器SN65HVDA541-QI，工作温度40-125℃。最大传输速率为IMbps。支持SAE J1939，NMEA 2000标准的CAN数据接口。芯片内部带过压保护，CANH、CANL管脚耐压值范围27-40V，抗瞬态脉冲电压范围达到200V-200V。
该款收发器与NXP公司TJA1042T/3引脚完全兼容，可以互相替代使用，两者均可选用，具体可根据客户需求修改。
为了保证CAN电路的EMC特性及抗干扰能力，在收发器的CAN总线还加入了共模电感和ESD保护，连接方式见图4。
CAN驱动模块实现CAN总线通信功能、故障恢复等，CAN应用层同时实现UDS诊断协议。
远程诊断功能实现
终端的诊断功能分为被动诊断和主动诊断。
1 被动诊断
当诊断仪在线时，终端要响应诊断仪对于终端的诊断请求。
终端产品的被动诊断包含的内容如图6所示。当图中所示的模块发生故障时，记录下故障的DTC码，保存DTC码，如果是严重故障时，还需要及时向总线报告故障。
2 主动诊断
终端作为客户端服务器与整车CAN网络的接口，可以实现强大的在线诊断功能。在线诊断功能包括以下几个方面：
1）诊断整车的CAN通信节点；
2）远程升级整车各个ECU节点的固件。
诊断整车的CAN通信节点功能实现有以下几种方式，第一种是从服务器端远程下发诊断指令到终端，终端来发起诊断流程；第二种是终端直接发起诊断操作；第三种是定时诊断方式。
诊断的流程图如图7所示。
终端的诊断请求，可以来源于服务器端的界面操作，也可以来源于终端端的命令控制，也可以是定时诊断，定时诊断的话，要预先把待诊断的ECU节点信息保存下来。
终端在得到诊断请求后，分析诊断命令，同时判断诊断仪是否在线，如果在线，则不进行诊断操作；如果诊断仪不在线，终端发起诊断操作，如果是诊断终端，则直接把终端的故障信息打包。如果是诊断其他的节点，则终端把诊断请求发送到节点来搜集节点的故障信息，如果得到诊断结果信息，则诊断过程结束；如果没有得到诊断结果，则终端重新尝试，3或5次如果都不能得到诊断结果，则认为诊断失败。
诊断成功或者失败后，终端都要把诊断结果向诊断的发起方说明。诊断的发起方可以是客户的界面操作也可以是服务器端的远程操作。
远程升级的操作包含两部分，第一部分是TB ox自身的升级，第二部分是其他ECU节点的升级。无论是TBox或者是其他的ECU节点，为了保证升级的可靠，TBox要有FLASH区间来保存各个待升级的ECU模块的程序文件，而且待升级的ECU模块的程序需要完整的数据校验机制。
结语
本文提出了一种基于电动汽车CAN总线的远程智能终端设计，从介绍系统结构原理人手，重点解决了单片机、通信模块、GPS模块、CAN单元的选型，着重介绍远程诊断功能的实现方式，具有极大的实用性、创新性。随着电动汽车产业的快速发展，该系统有着极其广泛的应用前景。
2003年开始，本土品牌的接力棒先后在奇瑞、吉利和比亚迪上交替运行。2012年到2015年，长城汽车和长安汽车两家本土品牌迅速在市场微增长中脱颖而出，成为引领中国品牌发展的龙头；从2016年开始，卯足了劲的吉利汽车和广汽乘用车，成为这一轮高速成长的领跑者。
广汽传祺的成长几乎与吉利同步，在博瑞亮相之后的一个月，传祺GS4耀眼登场，短短2年就实现近60万辆销量，成为中型SUV市场的惊世黑马。2016年10月份登场的GS8，在今年3月份和4月份接连突破1万辆，取代汉兰达和锐界，成为大中型SUV的领跑者，这种力量，已经开始动摇合资公司在中国30年来形成的品牌基础。
现实中，市场总是充满着戏剧性，期待中的自主品牌大洗牌一直没有到来，并且自主品牌丝毫没有减少的趋势，反而如雨后春笋一样茁壮崛起。
但市场不会总是“劣币驱逐良币”。今年一季度市场深度调整，众多裸泳者纷纷现身，吉利和传祺加速奔跑，长安和长城也从去年的惊慌失措中稳定下来。相反，江淮汽车、一汽奔腾在加速下滑，幻速和北汽等新生力量遭遇大幅度下挫，从神坛走向人间。
有力者愈有力，无力者落荒而逃。一个更为理性的汽车市场本就该有自身的规律，它让期待者更加期待，装睡者尽快醒来。在这里，《汽车公社》以史为鉴，以当下为见，大胆推演一下未来八年的中国汽车走势。
2020年，中国本土品牌预计将占据2500万辆乘用车总量（狭义，不含微车和商用车，下同）中的45%左右（2016年占据41.6%）的市场份额，届时本土品牌中将有2至3家公司达到200万辆以上的规模。
吉利汽车（含沃尔沃）和完成整合之后的“东风+一汽”有望率先达到这一规模。2020年也将是合资公司的分水岭，那些和中国本土品牌更接近的外资公司日子将更加难过，不排除其中的一些彻底退出中国市场。
另外，如雪铁龙和马自达等，将主动调整市场份额优先战略，坚决做自己，在庞大的3000万辆市场总量中，最终寻得一席安身立命之地。
2025年，国内乘用车的规模达到3000万辆左右，本土品牌的份额将升至50%左右，内部之间的整合接近尾声，大批公司被并购，大量品牌退出，预计届时将诞生2家500万辆规模（不含集团的合资品牌）的大集团，进入全球10强。3家300万辆左右有特色的本土公司，进入15强。
这其中，吉利汽车将成为代表中国汽车的翘楚进入全球汽车的舞台；SUV红利终结之后，长城汽车将与一家同等规模的企业组成新的集团，譬如与长安或者广汽；完成整合之后的“上汽+奇瑞”组合，“东风+一汽”组合将展开一系列极具想象力和声势浩大的整合战，包括江淮、众泰、华晨等现有中等规模的企业，都将加入其中，各自品牌消亡，保留制造基地。
比亚迪的变数最大，按照2025年3000万辆乘用车总量，其中新能源占比来计算，比亚迪将成为其中最具竞争力的企业，并有望形成200万辆左右的新能源销售规模，最终并购一家传统的汽车企业，成为中国汽车比肩吉利汽车的全球争参与者。
乐视或者蔚来等新兴汽车品牌在8年之后独立存在的概率很小，它们最终将加入上述大集团中的一家，在一个更宽广的舞台上，延续自己的承诺和梦想。
在这个庞大而激烈的市场，带着镣铐与狼共舞，混乱而无序的互联网造车投机者，众泰和汉腾们另类的偏执，乐视和蔚来所憧憬但混沌的未来，吉利和长城们大胆的一步，仍过不是无数失败与成功之后的再进一步，胜利远未终结。
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