基于4G通信的汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

尹訓俊 郭曉林

陸軍裝甲兵學院 北京 100851

為了對汽車實現(xiàn)良好的遠程監(jiān)控，以便及時掌握汽車的運行狀態(tài)、位置及故障信息等，汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)開始被應用到汽車的行駛之中。將4G通信應用到汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)之中，必將為汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)提供更多的便利，以此來保障系統(tǒng)運行的高效性和準確性，確保汽車的安全穩(wěn)定運行。

1 總體結構設計

本次研究的汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要組成部分是遠程監(jiān)控中心和車載監(jiān)控終端。通過車載監(jiān)控終端，可以自主對CAN通信協(xié)議加以制定，然后對汽車各個部件的數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)實時采集，并借助于GPS定位模塊來實現(xiàn)汽車位置信息的實時獲取，最后借助于Internet網(wǎng)絡以及4G網(wǎng)絡的通信形式將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給遠程監(jiān)控中心[1]。遠程監(jiān)控中心主要負責對來自于車載監(jiān)控終端傳輸過來的數(shù)據(jù)進行接收，然后對接收到的數(shù)據(jù)進行解析，并將解析好的數(shù)據(jù)儲存在應用服務器中的數(shù)據(jù)庫服務器和定位服務器之中。這樣就實現(xiàn)了對汽車運行狀態(tài)、故障信息以及汽車位置的遠程監(jiān)控。在此過程中，客戶可以借助于網(wǎng)頁客戶端來實時查看汽車實際的運行狀況、位置以及相關的故障信息等。

2 終端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在車載監(jiān)控終端，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能模塊有三個。其一是CAN模塊，該模塊主要是借助于CAN總線來實現(xiàn)和汽車之間的通信，并對汽車行駛過程中的各項數(shù)據(jù)進行采集。其二是GNSS/GPS模塊，主要可以對汽車運行的GPS信息數(shù)據(jù)進行獲取，然后將采集到的數(shù)據(jù)按一定的格式進行打包處理。其三是GSM/4G模塊，它可以將上述兩個模塊所采集到的信息通過4G網(wǎng)絡傳遞給遠程監(jiān)控中心服務器，在接收到相應的信息之后，遠程監(jiān)控中心會根據(jù)實際情況將相應的命令發(fā)送到車載監(jiān)控終端，以此來實現(xiàn)對汽車的遠程控制。

3 系統(tǒng)模塊設計與實現(xiàn)

3.1 用戶信息查看模塊

主要對用戶的登錄信息驗證進行設計，并為用戶提供信息顯示和查詢功能。用戶打開客戶端網(wǎng)頁，可以在登錄界面輸入賬戶和密碼，登錄成功之后，就可以查看個人信息和車輛信息。其中包括用戶的姓名、駕駛員ID、車牌號、汽車的品牌、顏色和款式等。

3.2 狀態(tài)監(jiān)控模塊

隨著當今互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，人和汽車之間已經(jīng)不僅僅局限于駕駛與被駕駛的關系，而是形成了一種良好的交互關系。用戶可以借助于網(wǎng)頁客戶端對車輛的實時運行信息進行查看，比如汽車的運行速度、行駛里程、故障信息等。通過這種方式，不僅使汽車行駛更加安全可靠，也可以給用戶帶來更多的安全感。

通過汽車狀態(tài)監(jiān)控界面，汽車運行的各項參數(shù)信息都將以數(shù)據(jù)的方式顯示出來。其實現(xiàn)過程如下：首先對Monitor（）函數(shù)進行調(diào)用，然后借助于AJAX異步通信這一方法將相應的請求和命令發(fā)送到服務器，該請求的URL是StateServlet?time=+newDate（）.getTime（），StateServle接收到了請求之后，就會將相應的數(shù)據(jù)取出，然后將其封裝為JSON格式，以此來做出響應。最后就可以將數(shù)據(jù)解析出來，并將解析好的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)頁的形式呈現(xiàn)給用戶[2]。

3.3 故障報警模塊

汽車故障報警界面的設計需要嚴格遵循我國的相關規(guī)定，以此來實現(xiàn)各項故障參數(shù)的合理設置。借助于汽車報警界面，可以對汽車報警級別及故障部位做出準確判斷，比如溫度的差異、電機控制器問題等。在實際應用的過程中，若汽車故障報警界面為綠色，則說明汽車運行狀況良好；汽車故障報警界面為紅色，則說明汽車已經(jīng)出現(xiàn)故障。此時，監(jiān)控中心可以將故障報警信息發(fā)送給車載監(jiān)控終端，系統(tǒng)會幫助用戶及時找出故障部位，并及時將故障排除。

3.4 實時定位模塊

借助于汽車實時定位模塊，可將汽車的位置信息以及軌跡信息以地圖的形式實時顯示在網(wǎng)頁客戶端上。在傳統(tǒng)的汽車定位之中，應用的是一些專用的商業(yè)軟件，且十分昂貴，實施起來也有著一定的難度。隨著網(wǎng)絡技術不斷發(fā)展，百度地圖已經(jīng)具備了足夠的開放性。因此在汽車實時定位模塊的設計過程中，可以將百度地圖下載并合理應用。在本次所研究的系統(tǒng)之中，不僅應用到了百度地圖，還申請了密鑰和程序的對應，進而實現(xiàn)了相應密鑰名稱的創(chuàng)建，以此來實現(xiàn)百度地圖的直接調(diào)用。實際上，百度地圖的開發(fā)就是借助于JavaScriptAPI對百度地圖進行Web開發(fā)，借助于其自身所具有的豐富程序接口，可以在Web端開發(fā)出有著完善功能和強大交互性的地圖。在使用過程中，用戶可以對地圖進行放大、縮小、移動等的操作，并能夠借助于地圖來進行導航。同時，借助百度地圖，可以對汽車的實時定位信息進行獲取，也可以對其行駛的軌跡進行回放。

汽車實時定位模塊主要是通過Location函數(shù)的調(diào)用來實現(xiàn)，借助于AJAX異步通信的方法將請求發(fā)送給服務器，在服務器接收到請求之后，會將queryLonation函數(shù)所對應的數(shù)據(jù)庫進行調(diào)用，以此來實現(xiàn)相應的操作，數(shù)據(jù)庫會將汽車最新的經(jīng)度和緯度坐標數(shù)據(jù)提取出來，然后將其封裝成JSON格式，以此來響應之前的請求[3]。最后，服務器會將獲取到的坐標解析出來，并調(diào)用Show函數(shù)，將汽車的實時位置信息在網(wǎng)頁客戶端界面上顯示出來。

4 結語

綜上所述，將4G通信技術應用到當今的汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)之中，可以借助于車載監(jiān)控終端對汽車行駛過程中的各項參數(shù)信息進行獲取，然后及時上傳給遠程監(jiān)控中心，遠程監(jiān)控中心會對傳輸過來的數(shù)據(jù)進行分析，以此來全面監(jiān)控汽車的運行狀態(tài)、故障信息以及實時位置等，對汽車的行駛狀態(tài)得到良好監(jiān)控。