用于機(jī)動(dòng)車路考系統(tǒng)的車載通訊系統(tǒng)研究

隨著現(xiàn)代化建設(shè)步伐的日益加快，機(jī)動(dòng)車和駕駛員的發(fā)展給交通管理部門帶來前所未有的更高要求。為把好交通安全的第一關(guān)，向社會(huì)輸送合格的駕駛員，更好的為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)，研究開發(fā)科學(xué)可靠的計(jì)算機(jī)路考系統(tǒng)對(duì)機(jī)動(dòng)車駕駛員進(jìn)行道路駕駛和場(chǎng)地考試，成為交管部門和計(jì)算機(jī)應(yīng)用研發(fā)單位共同關(guān)注的焦點(diǎn)。而車載機(jī)通訊系統(tǒng)作為路考試系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一部分。它關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行和顯示，它是各系統(tǒng)之間的橋梁和紐帶。它通過車載設(shè)備對(duì)駕駛?cè)恕⒖荚囓囕v在完全行駛情況進(jìn)行精確檢測(cè)定位后，車載通訊系統(tǒng)將考試過程得到的數(shù)據(jù)以數(shù)字信息形式通過無線網(wǎng)傳送給主控檢測(cè)中心，在監(jiān)控中心通過監(jiān)測(cè)設(shè)備和管理軟件對(duì)整個(gè)考試情況進(jìn)行適時(shí)監(jiān)測(cè)和管理，再通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)所有考試情況進(jìn)行統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)化管理的系統(tǒng)。所以，車載通訊系統(tǒng)的開發(fā)和研究就尤為重要了。
1 對(duì)車載通訊系統(tǒng)的要求
車載通訊系統(tǒng)在工作過程中需要監(jiān)測(cè)來自于各傳感器的車輛狀態(tài)信息，而監(jiān)測(cè)這些信息的目的是為了了解車輛的工作狀態(tài)，從而作出相應(yīng)的處理。因此，車載通訊系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下的兩點(diǎn)基本要求：
（1）實(shí)時(shí)性高
一般情況考車起步最多不超過3s，在考試過程中換檔時(shí)間就更短，一般在1s左右完成，方向盤擺動(dòng)可在1-2s左右完成，控制周期都在50ms 以內(nèi)。要真實(shí)反映系統(tǒng)“微觀”工作過程，車載通訊系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和更新周期也應(yīng)在50ms 以內(nèi)。
（2）信息量大
車載通訊系統(tǒng)在其工作過程中要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器及變速器等單元進(jìn)行綜合監(jiān)控，需要通過傳感器采集各種車輛狀態(tài)信息，包括：車門信號(hào)、安全帶信號(hào)、手剎信號(hào)、倒車信號(hào)、離合器信號(hào)、主剎車信號(hào)、副剎車信號(hào)、油門信號(hào)、檔位信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)（啟動(dòng)）、里程（速度）信號(hào)、汽車方向信號(hào)、震動(dòng)信號(hào)、汽車擺正信號(hào)等。盡管每次采集的數(shù)據(jù)量并不是很多，但為充分反映系統(tǒng)的工作狀態(tài)，需要存儲(chǔ)和分析各信號(hào)信息；又由前分析得知數(shù)據(jù)更新周期較短，所以總的信息量大。
2 車載通訊系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
考慮到對(duì)車載通訊系統(tǒng)應(yīng)用的要求，采用PC104組件為車載通訊系統(tǒng)的核心部件，作為上位機(jī)；車載通訊系統(tǒng)的下位機(jī)采用西門子公司的S7-200PLC，上位機(jī)和下位機(jī)之間通過西門子公司的PC/PPI 通信電纜協(xié)議轉(zhuǎn)換器進(jìn)行連接；系統(tǒng)采用無線局域網(wǎng)與監(jiān)控中心和基站進(jìn)行通訊；視屏服務(wù)器用于攝取駕駛室內(nèi)考試過程中的圖像信息，轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字圖像信息，在局域網(wǎng)上傳輸，以便考試監(jiān)控中心對(duì)整個(gè)考試過程進(jìn)行監(jiān)控和考試視屏信息備案；GPS為地標(biāo)定位（檢測(cè)、標(biāo)定項(xiàng)目位置和行車軌跡）；指紋儀用于識(shí)別考生、考官身份；傳感器用于檢測(cè)系統(tǒng)要求的信號(hào)，反映出工作狀態(tài)，在信號(hào)的傳遞過程中要慮除干擾，傳感器信號(hào)傳至PLC或PC104。整個(gè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)功能分解
根據(jù)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，可將系統(tǒng)的功能劃分為兩大部分：下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集，處理及數(shù)據(jù)發(fā)送；上位機(jī)的數(shù)據(jù)接收、處理、顯示及數(shù)據(jù)的無線通訊。具體來說，下位機(jī)主要功能有：采集車載傳感器信號(hào)，監(jiān)控傳感器信號(hào)狀態(tài)，根據(jù)考試規(guī)則，輸出邏輯判斷代碼；接收PC104指令，完成采集和判斷的過程。上位機(jī)PC104 組件的主要功能有：采集、分析場(chǎng)地項(xiàng)目信號(hào)、GPS 信號(hào)；作為上位機(jī)，管理PLC 工作，接收下位傳送的數(shù)據(jù)并做出相應(yīng)的處理；對(duì)考生、考官信息判斷和考試成績智能分析判定；考生考官信息，考試成績本地存檔并實(shí)時(shí)上傳；管理語音、數(shù)據(jù)通迅；過程信息的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示等。