智能网联汽车信息采集与远程传输系统设计与实现

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智能网联汽车是近年来兴起的一种跨技术、跨产业领域的一种新型汽车体系,具备有相应的信息感知能力,是车联网体系的一个重要支点,最终实现路面信息、车载终端以及业务平台的无线通信和信息共享。对于智能网联汽车来讲,信息采集系统和通信系统的设计将成为支撑整个车联网体系的重中之重。随着人们对于车辆舒适性能和安全性能的要求越来越高,车辆内部的线束和电子设备越来越多,各个模块之间数据交互和协调机制变得越来越复杂。而且,大多数的车载终端设备并不能将采集到的车辆信息进行远距离传输,因此车辆的生产商和控制中心不能够实现对于车辆运行情况的掌控和协调。因此,针对目前智能网联汽车的发展现状,本文提出了一种将无线传感器网络和传统CAN数据网络相结合的车辆信息采集系统,能够将采集到的车辆信息进行本地存储和远程传输。在本系统中,车载无线传感器网络采用ZigBee无线通信技术实现,能够通过传感器网络实现对于车辆胎压、温湿度、大气压等数据的采集;同时,本系统设计了5路CAN通信模块,能够实现5路CAN总线数据的汽车综合数据采集。然后,将所有采集到的车辆数据信息发送到本系统的车辆数据采集模块中进行SD卡存储,实现车辆数据的本地保存,便于后续查阅。另外,通过时钟芯片实现对车辆信息的时间定位,以完备车辆数据信息的时间标志。最后,采用4G/5G无线通信技术实现车辆数据信息到云端服务器的上传,以便于管理和后续分析,通信数据帧格式符合交通部公布的《JT/T808道路运输车辆卫星定位系统终端通讯协议及数据格式》文件规范。本文通过分析系统的硬件需求和工作场景,使用Altium Designer开发软件对无线传感器网络和车辆数据采集设备的硬件电路进行了设计,包括ZigBee数据采集电路、供电电路、时间信息采集电路、CAN通信电路、微控制器电路、SD卡存储电路等。并且完成了电路的PCB板制作,通过电气检查整个硬件电路工作正常。同时,确定了系统的控制策略,通过IAR开发软件和Code Warrior开发软件完成了系统的软件设计。软件部分主要包括ZigBee无线通信网络的搭建和车辆数据采集设备中的底层驱动软件设计,包括CAN通信驱动、时钟芯片驱动、SD卡驱动以及4G通信驱动等。经过系统联调测试,上述要求功能均已实现。其中ZigBee无线传感器网络数据采集功能在实验室条件下进行测试,数据采集正常;车辆数据采集设备的CAN信息采集功能和远程通信功能已经进行实车测试,系统工作正常。系统能够将车辆运行过程中产生的5路CAN数据进行记录存储,并获取实时时间作为系统时基,同时也实现了数据的4G远程传输,满足预期目标。
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