尹訓(xùn)俊 郭曉林

摘? 要：目前新能源汽車正逐步進(jìn)入人們的生活，對(duì)新能源汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行分析，有助于拓展新能源汽車的各種功能。新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與傳輸，運(yùn)用了車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)格式以及GPS數(shù)據(jù)格式。車輛的定位信息與狀態(tài)信息是由數(shù)據(jù)體現(xiàn)，通過(guò)服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析和處理，將數(shù)據(jù)統(tǒng)一到指定空中協(xié)議下。本文將探討新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與傳輸過(guò)程，并驗(yàn)證方法的可實(shí)施性。

關(guān)鍵詞：新能源汽車? 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)? 數(shù)據(jù)采集? 數(shù)據(jù)傳輸

中圖分類號(hào)：U46? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）09（c）-0001-03

Abstract： At present， new energy vehicles are gradually entering people's lives. Analysis of the remote monitoring system of new energy vehicles is helpful to expand the various functions of new energy vehicles. The data collection and transmission of the new energy vehicle remote monitoring system uses the vehicle status data format and GPS data format. The positioning information and status information of the vehicle is reflected by the data. The data is analyzed and processed by the server， and the data is unified under the designated air protocol. The following will discuss the data collection and transmission process of the new energy vehicle remote monitoring system， and verify the feasibility of the method.

Key Words： New energy vehicles; Remote monitoring system structure; Data collection; Data transmission

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車在人們生產(chǎn)生活中的作用越來(lái)越重要，汽車數(shù)量也在不斷上升。我國(guó)新能源汽車的研發(fā)工作一直在進(jìn)行，也不斷達(dá)到了新的技術(shù)高度。為了提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，保證車輛使用感受，對(duì)車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)了解汽車狀態(tài)，是否存在故障，并進(jìn)行調(diào)度管理是十分必要的。對(duì)于新能源汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，要統(tǒng)一車輛狀態(tài)信息和定位信息的數(shù)據(jù)格式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸。

1? 新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：車載端、數(shù)據(jù)服務(wù)器、公共資源和用戶終端。其中：車載端包括GPS模塊和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸模塊（采用CDMA/GPRS協(xié)議）。系統(tǒng)須運(yùn)用的公共資源包括CDMA/GPRS基站，通信衛(wèi)星，以太網(wǎng)等。

新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的工作過(guò)程：通過(guò)連接數(shù)據(jù)服務(wù)器，與其展開數(shù)據(jù)交換，互通數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)車載終端傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收與處理，或者其他操作。得到數(shù)據(jù)服務(wù)器授權(quán)的用戶可以通過(guò)Web以及以太網(wǎng)訪問(wèn)服務(wù)器并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。

2? 新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控的信息采集工作

2.1 GPS接收器的數(shù)據(jù)格式

當(dāng)前GPS接收器對(duì)于輸出數(shù)據(jù)所遵循的協(xié)議保持一致，一般為NMEA-0183協(xié)議，語(yǔ)言名稱NMEA，語(yǔ)言格式是以ASCII碼開頭，以回車結(jié)束，語(yǔ)句中采用逗號(hào)來(lái)分隔各個(gè)數(shù)據(jù)字段，每條語(yǔ)句的末端都用校驗(yàn)符結(jié)束。NMEA-0183協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)幀做了詳細(xì)定義，包含GPVTG、GPRMC、GPGSV、GPGGA等。例如GPRMC包括經(jīng)緯度、時(shí)間、航向、速度等目標(biāo)所處地理信息，是較為常用的定位語(yǔ)句。

GPRMC<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>*hh/：

<1>表示目標(biāo)當(dāng)前所處時(shí)間，格式為hh小時(shí)、mm分鐘、ss秒;

<2>狀態(tài)，A表示目標(biāo)定位，V表示定位無(wú)限小;

<3>目標(biāo)所處地理位置的緯度，格式采用字段，其中dd代表°， 表示′;

<4>目標(biāo)位置所處南北半球，S為處于南半球，N為處于北半球;

<5>目標(biāo)所處地理位置的經(jīng)度，格式采用字段，其中ddd為°，為′;

<6>目標(biāo)位置所處東西半球，W是目標(biāo)處于西半球，E是目標(biāo)處于東半球;

<7>新能源汽車的速率，區(qū)間為0-999.9節(jié)之間;

<8>新能源汽車的方位角度，范圍0-359.9°;

<9>日期，格式為dd.mm.yy，其中dd表示日，mm表示月，yy表示年。

2.2 目標(biāo)定位的信息采集

為了監(jiān)控并確認(rèn)目標(biāo)的精確位置，需要采集信息，其中包括時(shí)間，目標(biāo)定位的有效性，目標(biāo)所處經(jīng)緯度、方位角以及速率等數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)默認(rèn)模式下，GPS接受器會(huì)將數(shù)據(jù)幀傳輸出去，為了數(shù)據(jù)采集的有效性和便捷，需要將數(shù)據(jù)幀中無(wú)須采集的部分關(guān)閉，避免資源浪費(fèi)?？梢詤⒖冀邮掌鞯恼f(shuō)明文檔通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)GPRMC語(yǔ)言的數(shù)據(jù)幀格式，從中提取出需要的數(shù)據(jù)，暫時(shí)屏蔽不需要的數(shù)據(jù)，主要過(guò)程，是從數(shù)據(jù)幀中將需要的信息的位置，利用語(yǔ)句分隔符進(jìn)行確認(rèn)和提取，并將GPS接收器中采集的信息轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制的數(shù)據(jù)類型，便于接收后的處理。

2.3 目標(biāo)狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集與處理

車輛狀態(tài)類的數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線展開采集工作。CAN總線，包括所有的汽車零部件控制方面的信息，如果將所有控制信息都傳遞到總數(shù)據(jù)服務(wù)器，就需要另外消耗人力物力提取需要的信息，服務(wù)器容易不堪重負(fù)。因此車載端完成數(shù)據(jù)搜集工作之后，對(duì)有監(jiān)控需求的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效提取是極為必要的。對(duì)于新能源汽車的各零部件狀態(tài)方面的信息，人們較為關(guān)注的，主要包括整車信息，其中有氫氣的濃度、汽車檔位、汽車速率等;汽車電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信息，其中有汽車電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、電流、電壓、溫度等數(shù)據(jù);汽車蓄電池的運(yùn)行狀態(tài)，如蓄電池充放電的電流、功率、端電壓等;汽車的燃料電池相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)，其中包括發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出電流、電功率、電壓等。

2.4 車載端可用的數(shù)據(jù)包格式

GPS接收器可以解析的數(shù)據(jù)有，目標(biāo)所在的經(jīng)緯度、速率、時(shí)間、航向等，車載端對(duì)于這些數(shù)據(jù)信息中提取新能源汽車的地理信息。同時(shí)，新能源汽車從CAN總線處采集了車輛各零部件運(yùn)行狀態(tài)的信息，兩相整合，可形成完整的數(shù)據(jù)包，再通過(guò)GPRS系統(tǒng)上傳。不同車型的零部件參數(shù)所使用的范圍是各不相同的，各自對(duì)應(yīng)的CAN總線運(yùn)用的通信協(xié)議和目標(biāo)狀態(tài)的信息也有差別。為了減輕數(shù)據(jù)服務(wù)器的篩選壓力，要對(duì)所有目標(biāo)使用統(tǒng)一的空中協(xié)議。車載端傳遞數(shù)據(jù)包時(shí)所采用的數(shù)據(jù)格式就是空中協(xié)議，服務(wù)器也是根據(jù)統(tǒng)一的空中協(xié)議對(duì)車載端傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)展開解析。

空中協(xié)議所采用的數(shù)據(jù)格式的組成結(jié)構(gòu)：幀頭、排列序號(hào)、目標(biāo)的VN碼、車輛的標(biāo)識(shí)符、常規(guī)信息、變動(dòng)信息、故障標(biāo)識(shí)、地理定位信息和校驗(yàn)碼。

幀頭：特定字符表示開始，一般用一個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度;

排列序號(hào)：CPRS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通常會(huì)被網(wǎng)絡(luò)是否暢通影響，傳遞的數(shù)據(jù)會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題影響而打亂前后傳輸數(shù)據(jù)，因此加入數(shù)據(jù)序號(hào)，辨別相鄰數(shù)據(jù)的順序，也是數(shù)據(jù)診斷過(guò)程中較為重要的字節(jié);

目標(biāo)的VN碼：新能源汽車的唯一編碼唯一標(biāo)識(shí)，相當(dāng)于給新能源汽車一個(gè)身份證;

車輛的標(biāo)識(shí)符：新能源汽車車型較多，為方便服務(wù)器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確辨識(shí)，提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性和效率，因此需要采用車輛的標(biāo)識(shí)符;

常規(guī)信息：所有車輛均需采集的信息;

變動(dòng)信息：不同車輛根據(jù)用戶需要而單獨(dú)采集的信息;

故障標(biāo)識(shí)：該標(biāo)識(shí)讓數(shù)據(jù)服務(wù)器迅速了解車輛故障信息;

地理定位數(shù)據(jù)：GPS接收器中對(duì)目標(biāo)定位相關(guān)信息的解析，包括速度、航向、時(shí)間、經(jīng)度、緯度等;

校驗(yàn)碼：數(shù)據(jù)傳輸是否出現(xiàn)過(guò)錯(cuò)誤，是需要校驗(yàn)的，由已傳遞的數(shù)據(jù)依據(jù)位異得來(lái)。

3? 新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳輸

以下將GPRS技術(shù)與幾種無(wú)線通信方式進(jìn)行對(duì)比。

3.1 電臺(tái)作為無(wú)線數(shù)據(jù)的傳輸方式

這種方式在產(chǎn)品硬件上所傾注的資源多，成本高，普遍的商用電臺(tái)或者電臺(tái)模塊的費(fèi)用較高，而GPRS模塊的硬件投入僅為電臺(tái)的三成左右;商用電臺(tái)傳輸距離在百公里級(jí)，一般電臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸距離短，無(wú)法進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，而GPRS模塊的數(shù)據(jù)傳輸可覆蓋全球;電臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳播的可靠性也較差。

3.2 無(wú)線集群移動(dòng)通信系統(tǒng)

該傳輸系統(tǒng)使用的是專用的移動(dòng)通信網(wǎng)，基礎(chǔ)建設(shè)的資金投入較大，建設(shè)周期也很長(zhǎng)，如果維護(hù)維修不到位，則數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量難以保證。

3.3 GSM短信息通信

GSM短信息通信方式不可進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向交互傳輸，只能單向傳輸;與GPRS對(duì)比，GSM短消息通信方式的延時(shí)較大，實(shí)時(shí)性差;重大活動(dòng)引發(fā)的通信高峰期，GSM短消息通信很容易發(fā)生通信不暢問(wèn)題，信道容易堵塞。

3.4 CDMA通信協(xié)議

CDMA通信方式在性能上存在優(yōu)勢(shì)，但是仍然是在成本問(wèn)題上比GPRS通信系統(tǒng)高，并且CDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率都比較小，很難達(dá)到GPRS系統(tǒng)可覆蓋全球的程度。

對(duì)比可見，將GPRS系統(tǒng)的通信技術(shù)應(yīng)用在新能源汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控上的優(yōu)勢(shì)是很明顯的。與其他通信方式相比，GPRS通信技術(shù)傳輸管理系統(tǒng)的傳輸速率較快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，傳輸延時(shí)小，多數(shù)情況下不超過(guò)3s，數(shù)據(jù)監(jiān)控可覆蓋范圍比較廣，能夠?qū)⑽覈?guó)大部分地區(qū)覆蓋。GPRS系統(tǒng)完成基礎(chǔ)工程建設(shè)后，其通信費(fèi)用是按照數(shù)據(jù)通信的流量來(lái)計(jì)算的，費(fèi)用較為低廉，處于大眾可接受的范圍內(nèi)。

使用GPRS上傳數(shù)據(jù)到服務(wù)器需要先和服務(wù)器建立連接。數(shù)據(jù)上傳要對(duì)模塊的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，在網(wǎng)絡(luò)連接無(wú)障礙的條件下，數(shù)據(jù)連接發(fā)送，通過(guò)AT指令完成。在檢測(cè)過(guò)程中，AT指令作用很大。通過(guò)AT指令來(lái)測(cè)試模塊的連接情況，判斷出車載端的運(yùn)行狀況并確定新能源汽車的下一步操作和行動(dòng)。AT指令可以對(duì)目標(biāo)所在地的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)展開分析，了解信號(hào)的強(qiáng)度和延時(shí)狀況，在不同的信號(hào)強(qiáng)度中找到最合適的、最便捷快速的路線。網(wǎng)絡(luò)連接狀況測(cè)試完成后，AT指令可以連接網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，每次發(fā)送數(shù)據(jù)完成后再進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)情況測(cè)試。

4? 結(jié)語(yǔ)

新能源汽車的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)需要不斷研發(fā)試行，提高系統(tǒng)搜集和傳輸數(shù)據(jù)能力。為了提高新能源汽車的服務(wù)質(zhì)量，提升使用感，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的作用較大，能夠給予使用者較好的使用感和控制感。做好遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)搜集、處理、傳輸和診斷，為新能源汽車的使用提供便捷途徑，讓新能源汽車更好地為社會(huì)生產(chǎn)生活服務(wù)。

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