国家大学生创新创业训练计划.doc

项目编号：111061368

国家大学生创新创业训练计划
学术交流报告

类别：□创新训练、□创业训练、□创业实践
项目名称车联网状态感知与通信技术研究
负责人
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院系专业
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指导教师
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西南交通大学教务处

学生学术交流报告正文：（1500字左右）
（介绍项目组科研进展，参与项目的收获和经验。此文档请用“项目编号”+“学术报告”命名）
车联网状态感知与通信技术研究交流报告

本项目名为车联网状态感知与通信技术研究，据题即可知研究重点放在状态感知（即传感器）和通信技术上。由于现有的车辆除少数豪华车外，传感器的配备无论是种类还是数量均偏少，无法有效感知外部信息。而在车联网这个系统中需要每一辆车的诸如车速、位置等信息，因此将传感器和微处理器嵌入到车中以收集自身和周边信息是非常有意义和价值的研究。其次，由于国家标准的5.8GHz通信协议发展缓慢，而一些车联网应用已经开始出现在诸多电子市场，因此有必要根据已有移动网络进行车联网通信的研究。

从网络上看，车联网系统是一个“端管云”三层体系。
第一层（端系统）：端系统是汽车的智能传感器，负责采集与获取车辆的智能信息，感知行车状态与环境；是具有车内通信、车间通信、车网通信的泛在通信终端；同时还是让汽车具备IOV寻址和网络可信标识等能力的设备。
第二层（管系统）：解决车与车（V2V）、车与路（V2R）、车与网（V2I）、车与人（V2H）等的互联互通，实现车辆自组网及多种异构网络之间的通信与漫游，在功能和性能上保障实时性、可服务性与网络泛在性，同时它是公网与专网的统一体。
第三层（云系统）：车联网是一个云架构的车辆运行信息平台，它的生态链包含了ITS、物流、客货运、危特车辆、汽修汽配、紧急救援、移动互联网等，是多源海量信息的汇聚，因此需要虚拟化、安全认证、实时交互、海量存储等云计算功能，其应用系统也是围绕车辆的数据汇聚、计算、调度、监控、管理与应用的复合体系。

本项目的研究工作均集中在第一层和第二层。

成果简介：

本项目的成果主要可以分为硬件和驱动软件。

在硬件方面，我们制作了两辆具有基础感知、通信、智能避让功能的准物联网小车。
物联网小车的车体和机械部分改装自购置的遥控车模，控制部分由项目组自行设计制作的ARM控制板和PWM电机驱动板构成。同时在ARM主控板上我们集成了GPS/北斗双模卫星接收模块，GPRS/GSM通信模块，在车体上安装了近距离超声波测距模块以实现2米内的近距离精确定位。
软件指的主要是写入ARMFLASH中用以驱动整个电路板，实现信息的采集、传输的底层驱动。
在软件的驱动下，整个系统工作流程可阐述如下：
超声波模块和GPS模块工作，将本车位置、速度和与前车距离发送给ARM处理。
本车GPRS模块和其余车载GPRS模块建立通信连接，共享各自信息。
ARM接收两个模块信息后将这些信息进行处理，判断周边有无车辆，如果有应如何避让，如果没有应如何续行。

创新之处：

本项目的创新之处主要有以下两点。
项目使用了ARM芯片作为主控芯片，接收诸多传感器的信息并与上层交互。众所周知，当前的汽车中普遍使用传感器，据《汽车之家》杂志统计，一辆中档轿车中平均约有300-400个传感器，而高端轿车更是多达500-700个，但是不完善之处在于，虽然有CAN总线，这些被设计在各个子系统中的传感器仍然不能共享和交互信息，而能向上层（例如驾驶员或者车联网接口程序）提供的更少，这使得车与车之间的信息难以交互，车联网难以感知更多的交通状态。
本项目中使用NXP公司的LPC1768工控芯片作为微控制单元，不但实现了所有传感器数据的中央集中，更可以将信息通过GPRS或者GSM的方式组网共享。LPC1768是一款基于ARMCortex-M3内核的32位高速低耗MCU，中断响应快，处理迅速而且可靠性极高，因此被广泛用于高精度的工业过程控制系统中，多年的使用表明其安全性非常高。车联网的终端设备往往是汽车，其对安全性和可靠性的要求远远高于MP3、PDA等数字娱乐产品，因此使用该芯片非常恰当。
另外，实际中，LPC1768也经常配合Linux等微操作系统构成嵌入式控制系统，这就将Linux的可扩展性、安全性加入到了系统中，可以使得整个系统在不牺牲安全特性的同时获得扩展性和移植能力。将Linux系统和ARM芯片整合为一个可靠、可移植的车联网终端系统也是本项目后期需要努力的方向之一。

项目中使用了多种传感器，用以实现复合传感，并且一些关键模块拥有冗余备份能力。
项目中使用的传感器和器件有轮速传感器（齿轮光电式）、超声波测距传感器、加速度传感器、陀螺仪、卫星定位模块、数传模块。其中数传模块为GPRS/GSM双模，既可以以短信方式传输文本信息，也可以建立GPRS网络连接，传输超文本信息。