车载终端

车载系统的硬件设计
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处理器模块硬件设计 ARM处理器：ARM 既可以认为是一个公司的名字，也可 以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术 的名字。1991 年 ARM 公司成立于英国剑桥，专门从事 基于 RISC 技术的芯片设计开发。作为知识产权供应商， 本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生 产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从 ARM 公司 购买其设计的 ARM 微处理器核，根据各自不同的应用领 域，加入适当的外围电路，从而形成自己的 ARM 微处理 器芯片进入市场。目前，采用 ARM 技术知识产权核的微 处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、 网络系统、无线系统等各类产品市场，基于 ARM 技术的 微处理器应用约占据了32 位 RISC 微处理器 75％以上的 市场份额。ARM 微处理器目前包括 ARM7、ARM9、 ARM9E、ARM10E 几个系列，以及其它厂商基于 ARMபைடு நூலகம்体系结构的处理器。
物联网的概念和相关技术
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3G技术随着通信技术的迅猛发展,有非常多的无线通信方 式可用于危险品运输车辆监控系统。比如:常规通信、集 群通信、GSM、GPRS、CDMA、3G以及卫星通信等。 目前最常用的是GSM短消息业务和GPRS通用无线分组业 务,以及最新的3G技术。3G技术与前两代的主要区别是在 传输声音和数据速度上的提升,它能够在全球范围内更好 地实现无缝漫游,并处理图像、音乐、视频流等多种媒体 形式所以3G技术的运用能够更大地提高监控系统的传输 速度。
车载系统的硬件设计
嵌入式系统是硬件设计领域的热门之一。根据 IEEE 的定义，嵌入式系统是指“控制，监视或者辅助设备， 机器和车间运行的装置”。从 20 世纪 70 年代单片机 的出现到今天各式各样的嵌入式微处理器、微控制器的 大规模应用，嵌入式系统己经有了 30 多年的发展历史。 从汽车电子到智能家电，从工业机器到通信装置，嵌入 式的应用几乎涵盖了所有工业领域。如今的 32／64 位 嵌入式微处理器，处理能力达到 PC 机的水平，但是体 积更小，还可以运行诸如 WinCE、μClinux、μC/OS-Ⅱ 等嵌入式操作系统。采用嵌入式微处理器设计的嵌入式 系统，专用性更强，系统的软件和硬件结合得更紧密， 同时具有实时性，低成本，小型化和高可靠等多方面优 势，从而占据了嵌入式系统应用的大半江山。
辆的状态进行实时动态的监控评估,分析判断可能出现的危险状况,向车辆驾驶员和监控
中心报警,以便采取正确的应对措施。物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的 又一次信息产业浪潮目前,美国、欧盟等都在投入巨资深入研究探索物联网;国内,十二五 规划中物联网产业被正式列为国家重点发展的五大战略性新兴产业之一,各行各业正在 方兴未艾研究应用物联网技术。毫无疑问,物联网技术的诞生和快速发展也为特种车辆 监控系统的进一步发展开辟了广阔的空间。
物联网的概念和相关技术
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地理识别技术地理识别技术以地理信息系统(GIS)为代表 。GIS是一种决策支持系统,它具有信息系统的各种特点。 地理信息系统与其他信息系统的主要区别在于其存储和处 理的信息是经过地理编码的,地理位置及与该位置有关的 地物属性信息成为信息检索的重要部分。近年来计算机大 容量存储介质、多媒体技术和可视化技术为GIS的发展提 供了新的技术和方法。本系统就是以GIS作为基础信息系 统平台,GIS技术系统提供了一个可视化的车辆位置信息。
车载系统的总体设计
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车载终端数据采集：由传感器模块、图像和视频采集模块、GPS 接收模块、RFID电子标签、3G通讯模块和中心控制模块组成。 传感器模块：通过传感设备采集车内可以反应危险品状态的各 类信息，如：温度、湿度、压力、速度和加速度、倾角、光线 强度以及气体浓度等 视频采集模块：通过摄像头采集反应车辆危险品状态的视频信 息。 • GPS收发模块：主要功能是完成车辆的定位，接收 GPS 卫星 发来的卫星报文，同时对接收到的报文信息进行计算和处理， 解出 GPS 接收模块（即车辆）的地理位置（经纬度）、速度、 时间和海拔高度。
车载系统的软件设计
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μC/OS-Ⅱ的特性： 1. μC/OS-Ⅱ是一个开放式的内核 2. μC/OS-Ⅱ是一个占先式的内核 3. μC/OS-Ⅱ不支持时间片轮转法 4. μC/OS-Ⅱ对共享资源提供了保护机制
基于物联网的车载终端监控系统研究
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内容介绍
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介绍课题研究背景及意义
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物联网的概念和相关技术
车载系统的总体设计方案 车载系统的硬件系统设计 车载系统的软件系统设计
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介绍课题研究背景及意义
研究背景：
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目前,我国虽然已经有生产厂家设计出了基于GPS和GIS的各类运输车辆监控系统, 但是明显，现有系统由于监控程度不足,已经很难适应信息社会日益发展的需要和对监 控系统的新要求。危险车辆不同于其它一般车辆,所以起监控作用的车载终端与一般车 辆监控的车载终端有很大区别,不光要监控车辆,还要及时获取车辆的身份信息以及对车
车载系统的总体设计
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RFID电子标签：用于采集驾驶员和货物的基本 信息 3G通讯模块：主要完成于与监控中心的数据交 换，把终端采集到的信息传送到监控中心，同时 接收监控中心反馈的信息和调度。 中心控制模块：整个车载终端的核心，负责GPS 定位信息数据的打包和处理、和其他采集的数据 的处理，对车载终端各类报警信心进行控制、对 传输到监控中心的数据进行分类和解析等处理工 作以及控制 3G通讯模块与监控中心之间通信应 答响应。
物联网的概念和相关技术
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物体识别技术：物体识别技术以RFID技术为代表,系统主 要采用RFID技术自动识别车辆的身份信息以加强对运输 车辆的监管。RFID是自动识别技术的一种,即通过无线射 频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别。一个典 型的RFID系统主要由电子标签和阅读器组成。电子标签 是RFID系统的信息载体,一个标签有一个确定的身份证号 码和记忆单元,这些记忆单元用来储存数据;阅读器是信息 控制和处理中心,能够经无线传输对标签进行数据读写,可 设计为手持式或固定式。
介绍课题研究背景及意义 意义：
基于物联网技术,同时借鉴了国内外相关行业的成功经验,设计出 了一个集定位、通信、预警报警、自动识别与远程控制为一体的,具 有高度感知能力的危险车辆车载监控系统,以实现对运输全过程中车 辆、人员、环境及危险品状态等情况的实时动态监控、预警报警及 辅助应急救援,最大程度地减少特种车辆的事故及其危害。
物联网的概念和相关技术
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位置识别技术：位置识别技术比较成熟,它以GPS技术为 代表。另外,中国北斗卫星导航系统以及基于蜂窝网基站 的定位技术也逐步成熟并步入商用。这些技术都将为物联 网在不同环境条件下的位置识别提供支持。目前,GPS以 全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点得到了比较 广泛的应用。在全球GPS应用领域中,车辆应用所占的比 重最大,目前约占总数的40%以上。特别是随着我国3G技 术的快速发展与全国普及,作为系统瓶颈的通信问题找到 了新的出路,这对GPS车辆跟踪系统的发展起着极大的促 进作用。
车载系统的硬件设计
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显时则由硬件实现以缩短响应时间，提升 CPU 利用效果； ◆ 降低系统功耗和体积，这是嵌入式便携系统的 瓶颈，一般系统中所有芯片都应尽 可能选择低功耗产品和贴片元件； ◆ 充分考虑可靠性及抗干扰设计，它包括芯片、 器件选型、去耦滤波、印刷电路板 布线、通道隔离等； ◆ 外围电路较多时，必须考虑其驱动能力和电平 兼容，如减小总线负载，增加上拉， 串口电平兼容等；
物联网的概念和相关技术
本系统中应用到物联网技术：
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1 、 感知技术（利用各种传感器）
2 、 物体识别技术（RFID）
3 、 位置识别技术（GPS） 4 、 地理识别技术（GIS） 5 、 3G技术（第三代移动通讯）
物联网的概念和相关技术
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感知技术：感知技术主要是指传感器,它是摄取物理信息 的关键器件,是构成物联网的基础单元。目前,最新的 MEMs传感器技术的快速发展为系统的建设提供了技术支 撑。系统主要应用的传感器包括倾角传感器、速度及加速 度传感器、温度传感器、液位传感器、压力传感器、阀门 开关传感器和泄露浓度传感器以及其它MEMS传感器等。 主要用于对特种车辆运行状态进行及时的检测。
车载系统的硬件设计
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本系统一共需要设计的硬件模块有： GPS模块的硬件设计 3G模块的硬件设计 传感器模块的硬件设计 图像视频模块的硬件设计 RFID电子标签的硬件设计 辅助功能的模块硬件设计
车载系统的软件设计
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车载终端软件系统的设计，主要内容包括μC/OS-Ⅱ实时操作 系统的移植、应用层软件的设计、适配层软件的设计。 μC/OS-Ⅱ是由 Jean J.Labrosse 先生编写的基于优先级的 抢占式实时多任务操作系统，包含了实时内核、任务管理 、时间管理、任务间通信同步（信号量、邮箱、消息队列 ）和内存管理等功能。绝大部分代码用 C 语言写成，与 硬件相关部分用汇编语言编写。μC/OS-Ⅱ是面向中小型 嵌入式系统的，包含全部功能模块的内核大约为 10K ,如 果经过裁减只保留核心代码，则可压缩到 3K 左右。RAM 的占用量与系统中的任务数有关，因为任务的堆栈要占用 大量的 RAM 空间，而任务堆栈的大小又取决于任务的局 部量、缓冲区大小及可能的中断嵌套层数等等。
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车载系统的硬件设计
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一个嵌入式应用系统的硬件电路一般由系统扩展 部分和外围组成，前者指在嵌入式处理器内部的 功能单元，如 ROM、RAM、I/O、定时器/计数器 、中断系统等不能满足应用系统的要求时，在片 外进行的扩展电路。后者，即按照系统功能要求 配置的外围设备，如按键、显示电路、电源电路 等。系统的扩展和外围配置应遵循以下原则： ◆ 硬件模块化、标准化：按典型电路或者常规用 法思路进行设计； ◆ 系统的设计应充分满足应用系统的功能要求， 并做适当保留以备扩展； ◆ 硬件设计和软件设计方案协同，功能尽量软件 化以简化硬件结构，实时性要求明
车载系统的总体设计
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系统的设计：
作为物联网技术的典型应用,特种车辆监控系统以 GIS作为基础信息平台,以GPS作为空间定位手段,以3G 作为通信及无线数据传输形式,同时整合了RFID和传感 器技术,使系统不仅能够完成车辆和监控中心及车辆间 的语音、视频和数据的交互,而且能够及时获取车辆的 位置、身份及状态等信息。实现了监控中心对车辆调度 指挥、身份认证、预警报警、安全分析与管理、事故预 测等功能。在运输车辆发生事故、抢劫或其他紧急状态 时滥控中心实时获取现场状态并根据实际危险等级及时 通知消防、交通等应急救援相关部门完成特种车辆紧急 状态的处理。整个车载系统可分为以下几个模块:
车载系统的总体设计
分布在各个移动车辆上,由车载终端控制器、GPS接收器、电子标 签以及数据及音视频采集模块、液晶显示模块、储存器、电源模块、操 作按钮、外部接口和固件等组成。如下图所示 GPS接收器 RFID电子标签 图像视频模块
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报警模块
车载终端控制器
液晶显示模块
车辆控制模块
传感器模块
3G通讯模块
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物联网的概念和相关技术
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物联网的概念与内涵：
物联网,顾名思义就是“实现物物相连的互联网络”。由于物联网概念 出现不久,其内涵还在不断地发展和完善,并且学术界和工业界视角各 异,至今都没有给出一个公认的统一定义。 尽管关于物联网的定义众说纷纭,但人们对物联网应该具备的三大 特征却达成了共识,即全面感知、可靠传送、智能处理。全面感知是指 利用RFID、传感器等手段随时随地获取物体的信息;可靠传送是指通过 各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传送出去;智 能处理则是指利用云计算,模糊识别等各种智能计算技术,对海量的数 据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化管理和控制。