基于CAN總線的智能車聯(lián)平臺設(shè)計與研究

杜淑穎

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基于CAN總線的智能車聯(lián)平臺設(shè)計與研究

杜淑穎

（徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，財經(jīng)信息系，江蘇 徐州 221000）

本文旨在解決租車公司或集團企業(yè)對車輛管控能力弱，導(dǎo)致車輛盜失、難以檢查車輛健康狀態(tài)等問題。深度調(diào)研車企對車輛的管控需求，利用CAN總線、GPS實時定位、eMTC上行通訊技術(shù)，設(shè)計科學(xué)合理的智能車聯(lián)平臺，提高車輛智能化程度。在此基礎(chǔ)上通過大數(shù)據(jù)分析的技術(shù)手段深耕數(shù)據(jù)價值，優(yōu)化用戶駕乘體驗，為商業(yè)模式與市場決策提供強有力的支持。

智能車聯(lián)平臺；CAN總線；設(shè)計

0 引言

在移動互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的推動下，依托物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，正逐漸描繪出數(shù)據(jù)可視化的宏偉藍圖，將數(shù)據(jù)以更全面、更易理解的形式呈現(xiàn)在我們面前。麥肯錫曾說，數(shù)據(jù)即生產(chǎn)資料，而生產(chǎn)資料又來源于生產(chǎn)環(huán)境中。大數(shù)據(jù)的發(fā)展離不開物聯(lián)網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)，緊抓數(shù)據(jù)源頭，深耕數(shù)據(jù)的內(nèi)在價值，才能為企業(yè)、社會的發(fā)展與決策提供強有力的數(shù)據(jù)支持，給社會帶來更大的經(jīng)濟價值。

迄今為止，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)接入了超過50億臺設(shè)備，在這之中車輛制造業(yè)占據(jù)了相當(dāng)大的比重。作為制造業(yè)中信息化程度最高的行業(yè)，車輛智能化在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上衍生出一個獨立的概念：車聯(lián)網(wǎng)（Internet of Vehicles）。車聯(lián)網(wǎng)是以車載移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、車際網(wǎng)技術(shù)和車內(nèi)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)車輛智能化控制一體網(wǎng)絡(luò)[1]。引入車聯(lián)網(wǎng)不僅為了提高單一車輛的智能性，更是為了構(gòu)建智能交通體系與智能駕駛的基礎(chǔ)。

以提升車輛駕乘體驗為目標(biāo)，通過汽車CAN總線獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制的實時定位、健康檢查、電子圍欄等功能的設(shè)計，探究智能車聯(lián)平臺的應(yīng)用前景，是此次項目研究的重點。

1 市場需求調(diào)研

據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)租車行業(yè)的在租車輛總規(guī)模為80萬臺左右，排在前四位的租車公司占比近30%，租車品牌超過5000個。四大租車公司的車輛網(wǎng)點數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 四大租車公司車輛網(wǎng)點數(shù)據(jù)

Tab.1 Vehicle network data of four major car rental companies

租車公司的主要業(yè)務(wù)分為長期租賃、短期租賃和分時租賃，長租業(yè)務(wù)主要以B2B模式提供車輛給集團公司使用，在三大業(yè)務(wù)中占比超過57%。

車輛作為一項重資產(chǎn)，除了租車公司外，集團公司也需要對車輛的使用嚴(yán)格管控。在如此龐大的用車需求下，智能車聯(lián)平臺的應(yīng)用與發(fā)展前景具有較高的潛力。

車載GPS是能夠幫助企業(yè)進行車輛管控的有力工具[2]，重要性毋庸置疑。但經(jīng)過對市場的調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)車載GPS的使用存在以下問題：

（1）無法實時掌握車輛狀態(tài)；

（2）對超速等不規(guī)范駕駛?cè)狈τ行ПO(jiān)控；

（3）GPS設(shè)備易于拆卸，車輛盜取后難以追回；

（4）集團車輛公車私用問題嚴(yán)重，無法查看歷史行車軌跡；

（5）無法限制車輛行駛范圍；

除此之外，用車企業(yè)的車輛管理信息化水平普遍較低，還存在以下的需求點：

（1）車輛閑置率較高，缺乏科學(xué)合理的車輛調(diào)度工具；

（2）存在用車人員瞞報誤報車況現(xiàn)象，車輛容易留有安全隱患；

（3）需要更精準(zhǔn)的車輛故障檢測手段，在車況異常時盡早發(fā)現(xiàn)、及時告警；

（4）需要更加先進、智能化的駕乘體驗；

2 系統(tǒng)功能特點

根據(jù)現(xiàn)有的市場需求，智能車聯(lián)平臺通過以下功能設(shè)計可以改善現(xiàn)有問題：

（1） 定位導(dǎo)航

車輛啟動和運行時實時上傳數(shù)據(jù)，在地圖上顯示車輛的當(dāng)前位置，熄火進入離線狀態(tài)則顯示最后一次的位置并提示車輛離線[3]。在車輛被盜搶時及時尋回車輛。統(tǒng)一車輛調(diào)度，降低各個區(qū)域的車輛閑置率，降低倉儲管理、閑置成本。對于租車公司來說，在同一城市內(nèi)的門店可能會出現(xiàn)部分車輛富余，部分車輛不足的情況。車聯(lián)網(wǎng)平臺能夠?qū)囕v出租情況進行統(tǒng)計顯示，方便門店之間車輛調(diào)度，而不需要各個門店見打電話溝通。獲得更高的出租率的同時可以降低門店的停車管理成本。

（2） 軌跡監(jiān)控

回放當(dāng)日與歷史車輛行駛軌跡，根據(jù)時間段判定車輛的使用情況。大型企業(yè)能夠針對車輛出行安排進行監(jiān)控，有效防止員工公車私用，提高車輛的有效使用率。

（3） 遠程診斷

實時顯示車輛狀態(tài)信息，判斷車輛故障原因。在車輛發(fā)生故障時第一時間記錄故障情況、判斷故障原因，更好的掌握車況，能夠排除車輛的隱患，避免租車的用戶還車時謊報車況[4]。車輛的使用成本主要來源于保險、維修兩方面，通過大數(shù)據(jù)手段能夠分析出支出異常的地方并進行優(yōu)化。

（4） 行車分析

統(tǒng)計車輛的行駛里程、油耗等情況。

（5） 電子圍欄

為車輛設(shè)置電子圍欄，規(guī)范員工用車行為，當(dāng)車輛進入違規(guī)區(qū)域時后臺提醒。

（6） 信息綁定

將車架號與門店、承租人或公司部門綁定，記錄派發(fā)車輛的時間，在車輛出現(xiàn)問題時及時問責(zé)。

（7） 服務(wù)預(yù)約

集成了客服預(yù)約功能，車輛租賃預(yù)約、修車服務(wù)預(yù)約、用車申請時能夠及時溝通，簡化工作流程。

（8） 車輛控制

APP控制車輛啟動、尋車、防盜、開關(guān)窗，給予使用者更舒適、現(xiàn)代化的駕乘體驗。平臺擁有遠程鎖車權(quán)限，對盜搶與違規(guī)用車情況加以限制。

（9） 防盜報警

無論在線或離線狀態(tài)，車載硬件設(shè)備被拆下時后臺告警。

智能車聯(lián)平臺具有以下技術(shù)特點：

（1）無需在車輛多處安裝傳感器，只需要硬件設(shè)備接入車輛的CAN數(shù)據(jù)總線即可[5]，安裝方便，具有很高的可用性。

（2）車輛啟動實時上傳數(shù)據(jù)，熄火時使用備用電路進入待機休眠狀態(tài)，一旦設(shè)備被拆下立刻后臺告警，防止車輛被盜取或違規(guī)拆卸設(shè)備。

（3）用戶、車廠、經(jīng)銷商三方積極聯(lián)動。用戶在App上綁定車輛信息并將適用情況反饋給云平臺，車廠根據(jù)車輛上報數(shù)據(jù)，提出故障解決與用車優(yōu)化方案。經(jīng)銷商根據(jù)車廠提出的方案給予用戶保養(yǎng)等一系列精準(zhǔn)服務(wù)。

（4）無需電話短信，打開App或云平臺點擊即可獲得車輛精準(zhǔn)位置信息。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計

智能車聯(lián)平臺主要由車載終端采集車輛信息，通過車載網(wǎng)絡(luò)上傳到云平臺。云平臺對車輛信息進行匯總分析后展現(xiàn)給用戶端[6]。智能車連平臺基礎(chǔ)架構(gòu)圖如圖1所示。

采用混合云架構(gòu)的智能車聯(lián)平臺無論是從運維還是應(yīng)用搭建都更加靈活，具有更強的設(shè)備擴容更新、資源池拓展的能力?；旌显萍軜?gòu)如圖2所示。

圖1 智能車聯(lián)平臺基礎(chǔ)架構(gòu)圖

圖2 混合云架構(gòu)圖

智能車聯(lián)平臺主要由車載終端模塊、控制中心云平臺和客戶端監(jiān)控軟件組成，分別從這三部分討論系統(tǒng)的功能設(shè)計：

（1） 車載終端模塊

車載終端負責(zé)接收和發(fā)送GPS定位信息、狀態(tài)信息和控制信息。使用eMTC/GPRS上行通訊來完成與云平臺的數(shù)據(jù)交換。CAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，為控制汽車與測試儀器間數(shù)據(jù)高速交換而開發(fā)。車載終端接入CAN總線后可以不在不安裝多個傳感器的情況下，感知車輛大部分的數(shù)據(jù)信息。使用I/O接口連接車身控制器（BCM），可以實現(xiàn)對燈光、門鎖、網(wǎng)絡(luò)、遙控鑰匙（RKE）等的基礎(chǔ)控制。實現(xiàn)遠程管理車輛，控制車輛啟動、尋車、防盜、開關(guān)窗等功能。

（2） 控制中心云平臺

控制中心云平臺通過Java Web來實現(xiàn)與車載終端的數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)的處理、存儲操作以及提供友好的用戶交互界面[7]。接入百度地圖第三方API并在此基礎(chǔ)上繪制車輛實時軌跡。提供訪問控制，根據(jù)用戶權(quán)限等級賦予其顯示內(nèi)容與可操作功能，管理員具有遠程鎖車功能。

（3） 客戶端監(jiān)控軟件

基于Android和iOS操作系統(tǒng)開發(fā)的客戶端監(jiān)控軟件，使用戶能夠在移動端上實現(xiàn)查看車輛狀態(tài)（油量電量、續(xù)航里程、車況等）以及車輛控制功能（啟動、防盜、尋車、開關(guān)窗等）。

4 大數(shù)據(jù)的展望

在平臺上匯集了大量車輛數(shù)據(jù)后，將大數(shù)據(jù)與機器學(xué)習(xí)相結(jié)合，對數(shù)據(jù)加以處理后能夠為租車公司或用車單位提供運營商的數(shù)據(jù)支持。

駕駛數(shù)據(jù)能夠幫助直觀的了解行車數(shù)據(jù)，掌握汽車的健康狀況。在發(fā)生故障前根據(jù)車輛參數(shù)預(yù)測狀態(tài)，及時提示車主送修或維護，保障用戶的駕乘安全。

在對車輛的行駛速度、制動系數(shù)等參數(shù)的分析可以掌握車主的駕駛習(xí)慣，分析后能夠及時提醒司機，顯著提高安全系數(shù)。無論是對企業(yè)還是車主來說，數(shù)據(jù)的價值都是巨大的，能夠廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

5 結(jié)語

經(jīng)過本文的討論與探究，基于CAN總線的智能車聯(lián)平臺具有較高的實用性，能夠簡化用車流程，真正實現(xiàn)車輛的實時可控。通過實時定位、電子圍欄、行車分析等功能，重新定義現(xiàn)代化汽車的概念，創(chuàng)建一個針對車輛的“可被感知、控制和編程的無形智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)”。優(yōu)化租車公司和集團企業(yè)的車輛管控流程，進一步解決商業(yè)模式中遇到的問題。

[1] 葛譯澤. 嵌入式貨車車載監(jiān)控終端設(shè)計[D]. 成都: 成都理工大學(xué), 2015.

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[3] 李廣峰. GPS/GIS在車輛定位導(dǎo)航中的應(yīng)用研究[D]. 西安:西北工業(yè)大學(xué), 2003.

[4] 馬文斌. 基于GPS交通車輛監(jiān)測誘導(dǎo)系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D].重慶: 重慶交通大學(xué), 2014.

[5] 熊舸, 張煜, 楊勇. 基于服務(wù)量的異構(gòu)車載網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度算法[J]. 軟件, 2015, 36(5): 54-60.

[6] 厲雙華. 道路交通檢測系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)[J]. 軟件, 2015, 36(12): 206-208.

[7] 陳芳. 小型智能化車載PM2.5檢測系統(tǒng)[J]. 軟件, 2018, 39(2): 164-165.

Design and Research of Intelligent Vehicle Joint Platform based on CAN Bus

DU Shu-ying

(Department of Finance Information, Xuzhou Vocational College of Bioengineering, Xuzhou, 221000 Jiangsu)

The purpose of this paper is to solve the problems of poor car control capability of car rental companies or group companies, resulting in the loss of vehicles and difficulty in checking the health status of vehicles. In-depth investigation of vehicle management requirements for vehicle management, the use of CAN bus, GPS real-time positioning, eMTC uplink communication technology, the design of a scientific and reasonable intelligent vehicle linkage platform to improve the degree of vehicle intelligence. Based on this, we will deepen the value of data through technological means of big data analysis, optimize the user's driving experience, and provide strong support for business models and market decisions.

Intelligent vehicle joint platform; CAN bus; Design

TP273

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.07.022

杜淑穎(1981-)，碩士研究生，講師，研究方向：信息安全、網(wǎng)絡(luò)通信。

本文著錄格式：杜淑穎. 基于CAN總線的智能車聯(lián)平臺設(shè)計與研究[J]. 軟件，2018，39（7）：106-109