基于車聯網的集成GPRS+GPS模塊的整車控制器研究

油飛

摘 要：車聯網（Internet of Vehicles）是物聯網在智能交通系統領域的延伸，它利用射頻識別、無線通信等先進的技術對車輛與交通狀況進行監測，通過監控視頻、各種智能傳感器等設備對車輛的靜態和動態信息進行采集，并在信息應用平臺上對采集的交通信息進行處理與利用，實現了車、路、人三者之間的信息交互。

關鍵詞：整車控制器;GPRS模塊;GPS模塊

當下隨著新能源汽車尤其是電動汽車的發展，國家制定了對電動汽車的相關參數進行采集，進而實現大數據分析的有關政策，使得對電動汽車各類運行參數的監控及汽車的定位跟蹤日益重要。由于受到現有車輛的通信和數據采集系統采用有線通訊傳輸的限制，無法實現遠程采集電動汽車運行參數，實現大數據分析。

隨著互聯網的發展，遠程通訊得到了很大的發展，從而給大數據分析的發展提供了硬件基礎，因此針對車載無線通訊的應用就應運而生。通過無線通信終端，可以實現遠程監控電動汽車各類運行參數及定位跟蹤汽車的運行軌跡，通過對運行參數的監控及運動軌跡的定位跟蹤可以實現對電動汽車運行狀態及活動軌跡的大數據分析，例如，通過運行軌跡預測汽車是否處于安全狀態，實現防盜功能，提前發現各個零部件的不良狀態等。

本文提出在整車控制器內部集成GPS和GPRS無線模塊。整車控制器可以通過該模塊獲取外界路況、車子位置信息、充電粧分布等信息，并將電動車的狀態信息通過無線模塊發送給遠程終端，從而使電動車與外界實現信息的共享。

1 整車控制器

整車控制器是實現整車控制決策的核心電子控制單元，一般僅新能源汽車配備，傳統燃油車無需該裝置。整車控制器通過采集油門踏板、擋位、剎車踏板等信號來判斷駕駛員的駕駛意圖;通過監測車輛狀態（車速、溫度等）信息，由整車控制器判斷處理后，向動力系統、動力電池系統發送車輛的運行狀態控制指令，同時控制車載附件電力系統的工作模式;整車控制器具有整車系統故障診斷保護與存儲功能。

2 GPRS模塊

GPRS（General Packet Radio Service）稱作通用分組無線業務，它是依托于GSM（Global System of Mobile communication，全球移動通信系統）移動數據通訊網絡而形成的一種分組無線業務。

GPRS通過在GSM數字移動通信網絡中引入分組交換功能實體，以支持采用分組方式進行的數據傳輸。GPRS系統可以看作是對原有的GSM電路交換系統進行的業務擴充，以滿足用戶利用移動終端接入Internet或其它分組數據網絡的需求。

現有的無線通訊技術中GPRS通訊覆蓋范圍已經達到了90%以上，經過多年應用，GPRS被證明是一種比較可靠的通訊方式。其數據傳輸的優點如下：

（1）GPRS采用TCP/IP封裝技術，容易和現有的INTERNET技術及應用平臺整合。

（2）費用低廉，GPRS網絡采用數據流量收費，極大地降低了通信使用費用。

（3）GPRS模塊成本也比較合理，通過多年應用，GPRS模塊的成本大幅度下降，使得低成本應用得到實施的可能。

（4）永遠在線，設備隨時保持網絡在線。

（5）實現快速登錄，車載無線通訊終端一開機，就可以與GPRS網絡建立連接，整個登錄網絡只需要5秒鐘。

基于以上的特點，GPRS通訊方式是比較適合的方式，所以本文以GPRS通訊技術為基礎。

3 GPS模塊

GPS 是英文 Global Positioning System（全球定位系統）的簡稱，是一個可以為全球用戶提供有效、持續定位導航的全球衛星導航系統。

一般GPS系統主要由3部分組成：空間部分、地面監控部分以及用戶設備部分。這3個部分對GPS系統的正常工作具有不同的作用，且缺一不可。

（1）空間部分;GPS 共有 24 顆衛星，其中 21 顆作為常規使用，另外 3 顆留作備用。所有的24顆衛星運行在6個軌道平面上，他們的運行周期平均為12小時。這樣就保證了在任一時刻、任一地點高度角在15度以上時都能觀測到4顆及4顆以上的衛星，某些情況下最多能夠觀測到11顆衛星。在利用GPS系統進行導航定位時，需要得到經度、緯度和高度，而且要保證至少可以監測到4顆衛星，重要的是這4顆衛星的分布位置會在一定程度上影響到定位的精度。另外，空間部分中的3顆備用衛星是為了防止發生不可預測的特殊情況時某些衛星不能正常工作，這3顆衛星就可以替補故障衛星來確保整個GPS系統依舊可以高效、可靠地運行。

（2）地面監控部分;GPS地面監控部分是由分布在全球的6個地面站構成，這六個地面站分別是位于迭戈加西亞、阿松森群島、蓋茨堡、卡瓦加蘭、科羅拉多以及夏威夷，這6個地面站都有監測站的功能，其中還有主控站、備用主控站和監測站等功能的地面站，它們在主控站的控制下進行自動的數據采集。他們的主要工作是對當地的環境數據和GPS衛星數據進行采集、存儲并發送給主控站。主控站是設在美國科羅拉多的施瑞福空軍基地，只有這唯一一個，它是整個GPS系統的“中樞神經”。備用主控站也只有一個，是位于美國馬里蘭州的蓋茨堡，它的功能是作為主控站的備用站，功能與主控站一致，會在發生某些特殊情況的時候啟用。

（3）用戶設備部分：GPS定位技術是以一種被動式的方式執行的，用戶需要借助專門的信號接收器才能獲取用戶所在的位置信息。GPS接收機是用戶設備部分的主要部分，從本質上看，GPS接收機實際上是一臺無線電接收臺，通過接收導航衛星發出的無線電信號，并對衛星信號做相應處理后，然后根據處理后得到的數據來確定用戶所在的位置。

整車控制器上電后，系統通過I/O口和模擬信號輸入口獲取相應的操作信號，通過CAN總線接收來自車輛其他CAN終端的信息。然后經過DSP進行處理之后，將控制信號通過I/O口輸出至控制單元，通過CAN總線發送至其他控制單元，如BMS和MCU等;通過串行總線（UART）將需要發送給遠程終端的數據傳送給GPRS模塊，如：GPS地理位置與時鐘信息，車輛運行狀態信息等，通過GPRS發送給遠程終端，實現大數據分析的目的。

4 結束語

綜上所述，把整車控制器、GPRS、GPS集成在一起，實現對車輛或相關設備的相關參數進行監測和定位，給以后對相關設備進行大數據分析提供基礎。