基于安全为核心的货运汽车车联网安防系统设计

马艳

（陕西国防工业职业技术学院 陕西 西安 710300）

引言

近几年，随着汽车数量的不断增加以及车辆速度的日益提高，汽车的安全问题也逐渐突出。关于加强汽车自动安全监控功能的研究也备受关注。随着网络技术和通讯技术的发展，将车联网技术与安全监控技术相结合，建立一个货运车辆安全监控系统成为了可能。本文主要分析的货运汽车安防系统就是建立在车联网的基础上，利用无线服务的GPRS和安全防控仪来设计车辆的监控系统，以此来保证货运车辆行驶的安全性。

1 安防系统的技术基础

1.1 WSN技术

无线传感器网络（WSN）是一种无线通信方式构成的多跳自组织网络，有很多微型传感器节点构成。它具有协作采集、传输、处理、感知监测范围内的对象信息，同时与汇聚节点相互协作，将这些传感器监测到的节点数据传输给用户。传感网能够感知到的信息一般都是在物联网中获取的[1-2]。自组织网络就是临时的自治分布式网络系统。在整个网络系统中，其实没有真正的固定设施，而且在网络上还能使用一些不便利用或是不能利用的网络设施，比如：AP、基站环境下，可以实现终端的相互连接，从而实现网络的通信。而车联网技术其实就是在无线传感网的基础上进行发展的，它是与移动互联网中的车、人和路一同构成管理系统。

1.2 GPRS技术

目前通用的无线通讯业务GPRS就是全球性的移动通信技术，它是与其他外部的设施一同构成无线传输数据系统。无线分析组通讯业务是利用分组交换的系统，同时也具备GSM系统功能，在网络上的数据传输非常快速。利用GPRS技术就是将车载系统终端传感器采集的数据，利用GPRS技术，将数据进行融合后，实现定时、不定时的无线通讯，同时给远程监控系统传输数据[3-4]。建立在ARM-Linux系统上，可以实现多线程、多进程的功能调用，所以，本文也是使用这种操作系统来管理数据。系统的流程如表1所示。

表1 系统实现的流程

2 上位机管理平台和车载终端

2.1 上位机管理平台

上位机监控管理平台就是车运输的安全防护系统。该系统是配合车载终端构成中心监控服务管理平台，它具有车队远程指挥，实时监控分类，数据行驶记录，自动报警触发，自动数据分析，海量数据计算，人车信息和系统功能管理，自动绩效评价，交通自动报警等功能。关于上位机的软件管理平台机构如表2所示。

2.2 车载终端（ASPV）设计

车载终端仪器的原理是：通过仪器中的传感器组、无线电系统、GPS系统、GPRS系统、嵌入式微处理器等，对大量的空间数据、传感器信息等进行动态的分析和计算，同时也可以利用该仪器自身带有的算法，计算车辆是否处于安全状态，从而完成对车辆的自动防护和监控。该仪器中的GPS系统，在无线网络环境下，可以实现与上位机的数据通信，最后利用GSM网络，给手机终端实现短信方式的联系，从而完成自动报警和安全监控。

ASPV是专门为运输行业提供的一种安全监控系统，它是一种分布式的车载安防智能终端。这种设备仪器是由车辆的方向盘、货箱、驾驶室、邮箱主控机、货箱和方向盘探测器、遥控器等部分构成。它可以在无线、有线的环境下进行数据的传输。这种设备的功能包括在重大的交通事故中进行自动报警和救援，具有主动的全车防盗提示、超速提示、双向主动限速、非正常驾驶预警、车联网运输的安全监控等功能。图1为ASPV控制电路框图。

表2 主控模块系统的软件结构

图1 ASPV控制电路框图

3 通信系统和网络结构设计

3.1 系统网络架构

本文分析的车联网络安全监控系统是由3部分构成：

1）底层安装的是车载智能分布式终端（ASPV），与移动无线传感网（WSN）进行连接，实现信号的分布式传输；

2）中间层是外部网络和车载智能终端在移动网络下进行连接，从而实现车辆系统与远程的监控中心进行信息交换；

3）上层安装的是公司中心数据服务器，在Internet基础上与客户监控中心服务器实现连接，从建立一个云服务中心，让货运车辆实现云计算的服务。这里使用了SMS与监控中心实现短信联系的服务方式，需要在网络下进行信息传输。

3.2 GPRS和Internet连接设计

3.2.1 Internet和GPRS构成的设计模型

GPRS就是在GSM基站中增加的GPRS网络关节点。通过添加业务节点，可以将Internet和GSM网络进行连接。本文分析的数据系统，首先要经过移动通信的调配器进行调节，并以拨号方式，实现与GPRS业务节点之间的网络通信，之后进入GPRS网络中，从而实现Internet和GPRS网管之间的连接，实现信息的交流[5-6]。

3.2.2 通信协议系统栈

本文分析的通信系统协议栈机构是由GPRS/TCP/PPP/IP等4个模块构成的；在第一层中使用的GPRS协议，属于物理层。该模块是由ARM嵌入式的微处理器在AT指令下，实现GPRSModem的数据拨号，实现GPRS和系统GPRSModem网络的物理交互，也就是GPRS信道。在第二层使用的是PPP协议，属于链路层。系统需要远程进入Internet，从而获得GPRS网关的IP地址信息，利用PPP协议将GPRS物理层与无差错的数据通道相互联系。在第三层使用的IP协议，属于网络层，实现Internet每个终端之间的联系，其中每个终端都有自己的IP地址[7-8]。利用IP路由进行选择和辨别，将系统与Internet中的每个IP终端进行连接，实现数据的传输。在最后一层使用的是TCP协议，属于传输层，主要是负责给数据传输提供可靠、面向连接的服务。

3.3 车联网安全监控系统的相互连接

本文是基于车联网进行分析，车联网的构成部分也可以分为3个部分。

1）最高层是应用层，也就是车联网上安装的上位机系统，主要负责提供人工使用的终端数据；

2）中间层属于网络传输层，负责与互联网之间实现分布式信息传输；

3）最底层属于信息感知层，负责各种数据进行融合和采集。该系统的详细结构可以如表3所示。

表3 系统互联结构

4 结束语

本文分析的货车车辆自动安全监控系统，是利用联网技术进行系统搭建的，主要分析该系统的工作原理和系统主要功能和结构。该设计系统可以和道路、车辆、车管等系统合作建立一个完整系统，从而实时了解车辆运行的信息，同时对网络范围内的车辆进行监控和管理，实现交通事故报警和求援，安全防盗，路径选择等功能。