基于CAN总线的下一代4G车联网系统EM Eco-system的设计与实现

发布时间：2020-09-04 06:58

　　近年来随着移动互联网、物联网、云计算的快速应用,车联网也得到了蓬勃发展。车联网的迅速发展要求车载终端能够快速更新,然而传统车载终端开发周期大于36个月,甚至其开发还没完成就已经过时了。另外,传统车载终端系统非常封闭,仅支持离线音乐和导航功能。和智能手机相比,传统车载终端的用户体验较差,因此,用户倾向于使用智能手机来实现在线导航和车载娱乐应用。然而,智能手机和车辆电子电器系统缺乏互通性,用户无法通过智能手机来查看车辆信息以及控制车辆。用户开车时需要在智能手机和车载终端之间频繁切换注意力,影响驾驶安全。另外,这种隔绝也极大的限制了车联网新兴应用模式的发展。本论文基于当前车载终端的局限性,为了解决用户车联网使用的痛点,创新性的开发了一套基于4G移动网络和CAN总线通讯的车联网系统EM Eco-system。该系统包括车载智能模块T-BOX和用户智能设备端APP,以及云端SDN(基于企业平台)。1.本Eco-system系统的车载智能模块T-BOX基于STM32平台,集成了4G移动通讯模块和CAN总线模块。T-BOX的嵌入式软件开发基于UCOS实时操作系统,应用层软件采用模块化设计。T-BOX与用户智能设备之间采用WIFI通讯,以满足在线导航和在线娱乐数据的快速传输。T-BOX与车辆上的其他模块ECU采用CAN总线通讯,保证了车辆控制类信息传送的实时性和可靠性。2.用户智能设备端APP开发基于Google公司开源的移动智能操作系统Android,UI设计采用现代科技风格,并充分考虑了用户的使用便利性。该用户端APP采用Baidu Map API实现了在线导航功能,并集成了车辆控制(车门/天窗控制等)和车辆信息采集(胎压监测/车辆剩余油量)等功能。另外该用户端APP基于NFC技术以实现APP的自动唤醒和用户身份认证。3.本EM Eco-system系统的优越性体现在用户能够自己选用最喜欢的智能设备作为车载终端,只要其支持WIFI通讯,就可以和车联网模块T-BOX组成本车联网系统,而且整个系统支持软件OTA远程更新以保持与快速发展的消费电子同步。在完成EM Eco-system系统软硬件设计的基础上,经过台架测试和实车验证,该Eco-system系统实现了所有设计要求,达到了预期效果,也开启了用户智能设备在车载环境的一种崭新使用模式。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U495
【部分图文】：

架构图,联网系统,主流,架构

但是以上的车联网系统都没有能够很好的实现移动互联网同车辆自身系统的融合，最近几年随着纯电动汽车、自动驾驶技术智能手机、嵌入式系统、云计算技术和移动互联网的发展，全球的汽车企业和车联网服务提供商逐渐达成共识，形成了如图1.1所示的车联网体系架构。该车联网系统构架包含云计算服务SDN，手机移动应用Mobile APP，车载通讯模块T-box/OBDTerminal，车企OEM和经销商以及保险公司和政府监控平台的用户接口界面，智能汽车，共五个部分组成。图 1.1 主流车联网系统架构1.3.2国内车联网的发展和研究现状由于国标 GB32960-新能源汽车车联网技术标准的发布，纯电动 EV、插电式混动 PHEV 及燃料电池车辆的车载终端、企业自有平台及政府公共平台间的数据通讯必须按标准进行。另外国内车辆销量和保有量的强劲增长和移动互联网的风口来临，也带动了车联网和车联网模块市场的快速发展，目前主流的车联网系统，还停留在监控车辆的GPS位置信息、远程开锁闭锁的阶段。对于车辆的远程监控

痛点,娱乐系统,智能手机

这些痛点集中在以下几个方面[14]，如图2.1所示：1.当前的车载电子系统大多数都没有实现联网功能，不支持在线语音/语义识别VR，不支持在线导航RTT，不支持在线功能升级FOTA，同时缺少对第三方应用的支持，用户不能够像使用智能手机一样，到应用商店去下载安装丰富的APP；2.当前车载电子系统在用户体验方面和智能手机设备普遍使用的Android/IOS在用户体验方面存在巨大差距，对于每天数个小时使用智能手机的用户来说，他们很难习惯现有车载系统难看的界面、卡顿的反应、难懂难用的功能；3.当前车载电子系统和汽车的开发周期是一样的，通常需要36个月以上，这意味着，即使是当前最新发布的车型，其车载电子系统也至少是3年以前完成的设计

联网系统,亮点,功能

⒌某翟氐缱酉低w馦 Eco-system功能的创新性和优越性如图2.2所示，体现在以下方面：1.一种创新性的标准的软、硬件接口来连接汽车和智能手机设备，以实现在线导航，在线娱乐，车辆控制，车辆信息显示，以及远程控制功能；2.统一的接口以支持各种智能设备和手机；3.提供安全的协议实现用户身份的识别和认证；4.软件可以远程升级，以持续改进并增加功能；5.个性化的UI界面来显示车辆信息以及控制车辆。6.除了前装，该标准接口可以支持已经售出的后装市场；图 2.2 本论文 EM Eco-system 车联网系统的功能亮点2.2 EM Eco-system系统架构设计的理论基础本论文EM Eco-system系统架构，其理论基础是基于当前国际先进的车联网架构，并基于用户在车联网使用的痛点，创新性的结合新型的通讯技术和互联网技术，把用户移动智能设备（智能手机或平板）和车载控制系统进行集成，构建了一种新型智能的车联网架构，以实现最优化的车联网系统解决方案。EM Eco-system系统架构代表了全新一代的开放车联网平台体系[15]，它能够支持目前在前装领域占有量最高的云计算和大数据分析功能、智能座舱系统、OTA升级、V2X系统以及未来的自动驾驶系统。这个平台是针对汽车厂家需求的综合性平台，它包括基础数据中心、基础服务平台、拓展应

【相似文献】