專利名稱：一種提高行車安全的車載無線通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車載無線通信領(lǐng)域，尤其涉及利用汽車電子技術(shù)和無線通信技術(shù)有效提高行車安全的方法。
背景技術(shù)：
隨著汽車電子技術(shù)的不斷進步，汽車上的電子裝置越來越多，并與傳感器和執(zhí)行器一起共同組成了許多復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)點對點的連接方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代汽車電子技術(shù)發(fā)展的要求，多路傳輸?shù)能囕d網(wǎng)絡(luò)、總線技術(shù)成為必然發(fā)展方向。汽車上各系統(tǒng)采用分布控制方式，組成一個車載計算機網(wǎng)絡(luò)，各系統(tǒng)可獨立進行開發(fā)和技術(shù)升級并且通過總線共享信息。例如，CAN-bus (Controller Area Network)即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，它被設(shè)計作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。但是現(xiàn)代汽車信息數(shù)據(jù)的共享不僅僅局限于汽車內(nèi)部，許多用于汽車導(dǎo)航、汽車 GPS定位、汽車防盜、汽車遠程監(jiān)控、汽車遠程調(diào)度和收費等方面的數(shù)據(jù)信息需要與外界進行交互。由于汽車可移動性的特點，很多與外界交互的信息需要通過無線傳輸。這就促使無線通信和信息系統(tǒng)開始逐步進入汽車，和汽車電子系統(tǒng)相互融合，使得汽車在車內(nèi)外通訊、 電子控制功能方面開始向多樣化、集成化趨勢發(fā)展。如目前市場上常見的用于出租車調(diào)度的車載臺就是集成了 GPS技術(shù)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、集群通信技術(shù)或移動通信技術(shù)，再配合后臺應(yīng)用軟件組成了車隊管理調(diào)度系統(tǒng)。中國專利200720020042. 7提出的就是一種結(jié)合了 GPS和GoTa數(shù)字集群系統(tǒng)車載臺，可用于車隊的調(diào)度管理。同時，隨著社會的發(fā)展，汽車已經(jīng)不再是簡單的代步工具，而是逐漸演變成集安全、舒適、娛樂、辦公及服務(wù)于一體的電子化行駛工具。近年在國外汽車行業(yè)迅猛發(fā)展的車載信息服務(wù)系統(tǒng)^Telematics (代表I^elecommunication+Information)就是一種安裝在車上的信息平臺，目的是為了通過無線通信網(wǎng)絡(luò)向車上用戶提供多樣化的信息服務(wù)，包括通訊、導(dǎo)航、行車安全監(jiān)視、路況、天氣和其它互聯(lián)網(wǎng)資訊等。目前投入商用的Telematics系統(tǒng)均以道路救援、路況導(dǎo)航和移動語音通信為主要服務(wù)內(nèi)容。此外，一些獨立的無線裝置被用于提高行車安全，如倒車?yán)走_、防撞雷達等，它們的基本工作原理是應(yīng)用無線技術(shù)探測行車方向是否存在障礙物，如果探測到障礙物且距離小于安全警戒范圍時就發(fā)出聲音或其它方式的預(yù)警，提醒駕駛者采取措施避免可能的危險。綜上所述，將汽車技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、Internet技術(shù)、無線通信技術(shù)緊密結(jié)合，同時集成各種不同的應(yīng)用系統(tǒng)而產(chǎn)生的新型車載無線通信技術(shù)，必將成為汽車電子技術(shù)和無線通信技術(shù)融合發(fā)展的新熱點。通過實施這種新型車載無線通信技術(shù)，可實現(xiàn)汽車車況實時檢測、汽車定位導(dǎo)航、車輛指揮調(diào)度管理、車輛收費、車輛遠程監(jiān)控、車內(nèi)無線移動辦公、車內(nèi)娛樂等功能。但是目前商用的車載無線電設(shè)備一收音機、GPS導(dǎo)航儀、遙控?zé)o鑰進入、防盜報警、GPRS/CDMA1X車載臺等，都是相對獨立的無線電設(shè)備，他們的功能較為單一且無法和車內(nèi)通信總線實現(xiàn)信息交互。此外，目前的汽車電子通信系統(tǒng)尚沒有給行車安全提供足夠的幫助，如上面所述的防撞雷達僅能起到輔助提醒作用，但是其效果在很多情況下并不理想。這是因為駕駛者得到警示到采取措施需要一個反應(yīng)時間，以駕駛者發(fā)現(xiàn)情況并采取緊急制動為例，駕駛者的反應(yīng)可分為幾個階段反射時間，從發(fā)現(xiàn)情況(如上述的防撞雷達給出預(yù)警信號)到大腦判斷再指揮手腳開始操作這段時間；操作時間，腳接受大腦指揮離開油門轉(zhuǎn)移到制動踏板上；制動系統(tǒng)反應(yīng)時間，腳踩下制動踏板到車輛制動器起作用達到制動效果。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計分析，普通駕駛者在正常情況下的緊急制動反應(yīng)時間在0. 6 秒-1秒，考慮到實際駕駛環(huán)境的影響，這一反應(yīng)時間往往還要長。這往往造成很多突發(fā)情況發(fā)生時反應(yīng)不及而發(fā)生事故，例如高速路上頻發(fā)的多車追尾事故往往是由于前車遇到緊急情況制動而后車反應(yīng)不及造成的。本發(fā)明專利即針對目前車載無線通信產(chǎn)品的不足提出一種結(jié)合了汽車電子技術(shù)、 無線傳感技術(shù)和無線通信技術(shù)并可有效提高行車安全性的車載無線通信方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種提高行車安全的車載無線通信方法，該方法首先通過第一無線接口接入移動網(wǎng)絡(luò)進而與網(wǎng)絡(luò)側(cè)后臺應(yīng)用系統(tǒng)建立通信連接，通過第二無線接口與前方臨近車輛建立無線通信連接，通過第三無線接口與后方臨近車輛建立無線通信連接；然后通過所述通信連接完成本車和前、后臨近車輛的信息交互，以及本車和網(wǎng)絡(luò)側(cè)后臺應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息交互。所述車載無線通信方法進一步包括通過汽車總線接口模塊接入車內(nèi)總線并與車內(nèi)其它汽車電子控制裝置ECU完成信息交互，所述信息包括汽車各部件工作狀態(tài)、緊急制動操作和故障信息，以及對車內(nèi)其它汽車電子控制裝置ECU的控制指令。所述第二無線接口功能由第一無線傳感單元完成，所述第三無線接口功能由第二無線傳感單元完成；所述第一無線傳感單元通過射頻電纜連接安裝于汽車頭部的定向天線，其輻射方向朝向汽車正前方；所述第二無線傳感單元通過射頻電纜連接安裝于汽車尾部的定向天線，其輻射方向朝向汽車正后方。所述本車和前、后臨近車輛的信息交互包括通過第一無線傳感單元接收到的前方車輛緊急制動信息、前方車輛第二無線傳感單元之發(fā)射功率信息、前方車輛第二無線傳感單元之天線安裝位置距離地面的高度和天線增益信息；通過第二無線傳感單元向后方車輛發(fā)送的本車緊急制動信息、本車第二無線傳感單元之發(fā)射功率信息、本車第二無線傳感單元之天線安裝位置距離地面的高度和天線增益信息。所述移動網(wǎng)絡(luò)是任何實現(xiàn)廣域覆蓋的無線通信網(wǎng)絡(luò)，包括GSM網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)、 EDGE網(wǎng)絡(luò)、CDMA2000 Ix網(wǎng)絡(luò)、CDMA2000 EVDO網(wǎng)絡(luò)、WCDMA網(wǎng)絡(luò)、TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)以及基于上述移動網(wǎng)絡(luò)的演進網(wǎng)絡(luò)，所述演進網(wǎng)絡(luò)包括LTE網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選地，所述第一和第二無線傳感單元采用短距離無線通信技術(shù)，包括ZigBee、藍牙、紅外和WLAN技術(shù)。優(yōu)選地，所述汽車總線接口采用CAN總線技術(shù)，包括總線控制器和總線收發(fā)器，負責(zé)汽車總線物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)收發(fā)功能。通過實施本發(fā)明，可以方便地在前后車輛之間傳遞信息，特別是前車的緊急制動信息，并據(jù)此采取措施保證行車安全。還可以遠程采集并統(tǒng)計分析車輛各裝置的工作狀況和故障信息并及時提供給汽車制造商，供其及時采取質(zhì)量改進措施。亦可讓車主遠程設(shè)置車載裝置的工作狀態(tài)或參數(shù)，改善其使用方便性。結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實施方式的詳細描述后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是本發(fā)明一個實施例的功能框圖；圖2是圖1所示實施例中的中央單元功能框圖；圖3是汽車CAN總線示意圖；圖4是本發(fā)明實施例在汽車內(nèi)的安裝位置示意圖；圖5是本發(fā)明實施例一個應(yīng)用場景示意圖；圖6是圖1所示實施例中的中央單元處理網(wǎng)絡(luò)側(cè)消息報文和車內(nèi)總線消息報文的協(xié)議棧示意圖；圖7是相鄰兩輛汽車應(yīng)用本發(fā)明裝置交互各自ECU數(shù)據(jù)的協(xié)議棧分布圖；圖8是相鄰兩輛汽車應(yīng)用本發(fā)明裝置建立無線鏈路時電磁波傳播模型示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。如圖1所示的車載無線通信裝置包括一個中央單元和兩個無線傳感單元。其中，中央單元是該車載無線通信裝置的主體部分，負責(zé)通過天線SlOl接入移動網(wǎng)絡(luò)并和后臺應(yīng)用系統(tǒng)交互消息報文，通過電纜連接無線傳感單元1和無線傳感單元2，完成車載無線通信裝置各功能單元的初始化、參數(shù)配置、工作狀態(tài)監(jiān)測控制，接收并處理無線傳感單元1和2上傳的數(shù)據(jù)；無線傳感單元1和2采用短距離無線通信技術(shù)探測其天線S102或S103覆蓋方向的同類無線傳感裝置并建立通信連接，在中央單元的控制下與所述同類無線傳感裝置實時完成數(shù)據(jù)交互。所述同類無線傳感裝置指雙方采用相同的短距離無線通信技術(shù)并配置了一致的無線參數(shù)，如工作頻率、無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)ID、數(shù)據(jù)加密方式等。上述移動網(wǎng)絡(luò)包括任何實現(xiàn)廣域覆蓋的移動通信網(wǎng)絡(luò)，包括GSM網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)、 EDGE網(wǎng)絡(luò)、CDMA2000 Ix網(wǎng)絡(luò)、CDMA2000 EVDO網(wǎng)絡(luò)、WCDMA網(wǎng)絡(luò)、TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)以及基于上述移動網(wǎng)絡(luò)的演進網(wǎng)絡(luò)，如LTE、4G網(wǎng)絡(luò)等。中央單元的功能框圖如圖2所示，其中包括1)CPU作為該車載無線通信裝置的主控制單元，其中運行著一組基于實時操作系統(tǒng)(RTOS)的軟件代碼。該單元完成對其它功能單元的初始化和功能控制，并通過總線和內(nèi)置通訊接口完成與其它單元的數(shù)據(jù)交換。特別地，CPU單元通過CAN控制器和CAN收發(fā)器接入汽車內(nèi)部CAN總線，根據(jù)CAN應(yīng)用層協(xié)議完成與其它車載ECU的消息交互；CPU單元還通過上述無線傳感單元1和2連接臨近車輛的同類車載無線通信裝置，完成數(shù)據(jù)交互。
2)同步動態(tài)隨機存儲器(SDRAM)、閃速存儲器(Flash)單元負責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和軟件代碼存儲并可由CPU單元調(diào)用。它們通過并行數(shù)據(jù)總線和CPU單元連接。3)無線通信單元包括全球定位系統(tǒng)(GPS)模塊和無線接入模塊，GPS模塊負責(zé)通過天線實時捕獲GPS衛(wèi)星信號、計算獲得位置信息并輸出給CPU單元，無線接入模塊負責(zé)在 CPU控制下通過天線和移動網(wǎng)絡(luò)建立連接并交互數(shù)據(jù)。4)輸入單元提供鍵盤和快捷按鈕等輸入方式，用于對上述車載無線通信裝置輸入控制參數(shù)或操作指令。5)顯示單元包括用于顯示上述車載無線通信裝置工作狀態(tài)的指示燈和用于播放音、視頻信息流的喇叭、顯示屏以及相應(yīng)的驅(qū)動模塊。6) CAN控制器和CAN收發(fā)器在CPU單元的控制下完成CAN總線物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能，使得該車載無線通信裝置作為一種汽車電子控制裝置ECU掛在汽車內(nèi)部CAN總線上，完成與其它車載ECU基于CAN應(yīng)用協(xié)議的數(shù)據(jù)交換。7)無線傳感單元接口單元負責(zé)提供連接無線傳感單元1和2的物理接口，便于中央單元通過電纜連接并進而控制它們與臨近車輛的同類車載無線通信裝置建立雙向通信鏈路，完成數(shù)據(jù)交互?，F(xiàn)代汽車工業(yè)大量使用CAN總線技術(shù)，用于連接車內(nèi)各汽車電子控制裝置E⑶，例如傳動裝置控制單元、空調(diào)控制單元、燈控單元、門控單元、座椅控制單元以及儀表盤控制單元等等，如圖3所示。本發(fā)明所述的車載無線通信裝置也作為一個ECU，通過CAN控制器和收發(fā)器連接至車內(nèi)CAN總線網(wǎng)絡(luò)，和其它ECU實現(xiàn)信息共享。具體應(yīng)用時，上述車載無線通信裝置按照圖4所示的方式部署無線傳感單元 1 (S402)和無線傳感單元2(S4(X3)分別安裝在車輛的頭部和尾部，通過射頻電纜連接天線 S404和S405，所述天線為定向天線，安裝在車頭和車尾，其輻射方向分別朝向車輛正前方和正后方，如圖中S406和S407所示；S402和S403通過電纜連接安裝在車內(nèi)的中央單元 S401，該中央單元的安裝位置應(yīng)便于連接車內(nèi)CAN總線網(wǎng)絡(luò)，比如安裝在駕駛室中控臺附近，中央單元S401還通過射頻電纜連接安裝在車輛前擋風(fēng)玻璃附近或車頂?shù)奶炀€S408。這樣，在車輛行駛過程中，無線傳感單元1實時探測車輛前方即天線S404覆蓋范圍S406內(nèi)的同類無線傳感裝置，建立短距離無線通信鏈路以便相互交換數(shù)據(jù)；無線傳感單元2實時探測車輛后方即天線S405覆蓋范圍S407內(nèi)的同類無線傳感裝置，建立短距離無線通信鏈路以便相互交換數(shù)據(jù)；中央單元通過車內(nèi)CAN總線實時采集車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，如行駛速度、 制動操控、加速操控、轉(zhuǎn)向操控、變道操控等，中央單元將這些行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)按照CAN應(yīng)用層協(xié)議封裝后交由無線傳感單元發(fā)送至前、后臨近車輛；同時中央單元從無線傳感單元接收到臨近車輛的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)并按照CAN應(yīng)用層協(xié)議解包分析后，將需要本車做出相應(yīng)反應(yīng)的數(shù)據(jù)按照CAN應(yīng)用層協(xié)議再次封裝后通過車內(nèi)CAN總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至目標(biāo)ECU以便其做出相應(yīng)操控，比如當(dāng)中央單元收到位于車頭的無線傳感單元1上報的前車行車狀態(tài)數(shù)據(jù)， 按照CAN應(yīng)用層協(xié)議解包分析后發(fā)現(xiàn)前車正在剎車，則中央單元立即將此消息按照CAN應(yīng)用層協(xié)議再次封裝后通過車內(nèi)CAN總線發(fā)送至車輛傳動裝置控制ECU，該ECU可據(jù)此采取必要的措施確保行車安全，如強制減少油門、降低檔位、采取制動并以聲、光、電等方式提醒駕駛者。圖5進一步給出了上述車載無線通信裝置的應(yīng)用場景，在高速公路上依次行駛的汽車S502-S506均安裝了上述車載無線通信裝置，并且其中的無線傳感單元配置一致的無線參數(shù)。根據(jù)前述原理，汽車S502中無線通信裝置的無線傳感單元2和汽車S503中無線通信裝置的無線傳感單元1會建立無線連接，同樣，S503和S504之間、S504和S505、 S505和S506之間都會建立類似的無線鏈路并交互各自的行車狀態(tài)數(shù)據(jù)。這樣當(dāng)前面的車輛如S502遇到突發(fā)情況采取緊急制動時，S502的車載無線通信裝置將通過其無線傳感單元2即時向后車S503發(fā)送信息警示這一突發(fā)狀態(tài)，以便后車采取相應(yīng)制動措施。同時， 后面的車輛會采取同樣的方式將這一信息依次向后傳遞，以確保后車有足夠的反應(yīng)時間判斷并采取相應(yīng)制動措施。采用本發(fā)明裝置后，前車的突發(fā)狀態(tài)信息將瞬時傳遞到后車，給后車采取相應(yīng)措施留下了足夠的反應(yīng)時間，其信息傳遞時延主要由兩車CAN總線傳輸時延、信息處理時延和信息無線傳輸時延構(gòu)成。車用CAN總線傳輸速率可達1Mbps，假設(shè)所述汽車突發(fā)狀態(tài)信息長度為8字節(jié)，由于CAN總線上多節(jié)點的競爭接入以及CAN協(xié)議物理層和數(shù)據(jù)鏈路層處理開銷而造成的CAN總線實際承載效率為50%，即CAN總線實際承載有效數(shù)據(jù)能力為0. 5Mbps，則該信息從相關(guān)ECU傳送到車載無線通信裝置的中央單元需要 8x8x2xl0-6 = 128xl0-6(s)，同樣后車到車載無線通信裝置的中央單元收到并處理該信息后需要128x10_6(S)通過CAN總線將其發(fā)送到相應(yīng)E⑶，即兩車CAN總線傳輸時延合計為 0. 256ms ；信息處理時延則包括前后兩車的車載無線通信裝置對信息的接收、解包、分析、封裝、發(fā)送等處理過程需要的時間，具體又可細分為前車無線通信裝置中央單元處理時間、前車無線通信裝置無線傳感單元2處理時間、后車無線通信裝置無線傳感單元1處理時間、后車無線通信裝置中央單元處理時間以及信息從前車無線通信裝置的中央單元通過通用異步串口傳送到無線傳感單元2的時延和后車無線通信裝置的無線傳感單元1通過通用異步串口將信息傳送到中央單元的時延。假設(shè)車載無線通信裝置的中央單元和無線傳感單元之間的異步串行接口數(shù)據(jù)傳輸速率為115200bps，無線傳感單元采用業(yè)界通用的C8051微處理器，其主頻最高可達25MHz，一般工作在8MHz-10MHz，這里以IOMHz計算，而中央單元采用 ARM7微處理器，其主頻一般在50MHz以上，這里以50MHz計算，再假設(shè)各處理節(jié)點需要200 條微處理器指令來處理上述信息。則所述信息傳輸時延為=2x8x8/115200 (s) =l.lms，處理時延為 h200x0. 1x1(T6+2x200x0. 02x1(T6(s) = 0. 048ms，二者合計為 1. 148ms ；信息通過短距離無線通信技術(shù)傳輸?shù)臅r延主要取決于無線傳感單元采用的無線技術(shù)和相應(yīng)傳輸帶寬，假設(shè)無線傳感單元采用ZigBee技術(shù)，其物理層傳輸帶寬為2501ApS，考慮到ZigBee協(xié)議物理層和數(shù)據(jù)鏈路層處理開銷，假設(shè)其有效承載效率為50 %，則其有效承載數(shù)據(jù)速率為 125kbps,因此上述信息在前車無線傳感單元2和后車無線傳感單元1之間的傳輸時延為 8x8/125x10_3(s) = 0. 512mSo以上三項時延合計為1. 916ms,由此可見，采用本發(fā)明方案后， 如遇前車突發(fā)狀態(tài)，后車的反應(yīng)速度將遠遠快于完全依賴駕駛者的應(yīng)變反應(yīng)(如前所述， 通常為0. 1-1秒甚至更高)。 圖5中的各車(圖中以S503和S505為例)還可以通過其車載無線通信裝置接入移動基站S501，進而經(jīng)過移動核心網(wǎng)接入hternet網(wǎng)絡(luò)，與同樣接入hternet網(wǎng)絡(luò)的后臺應(yīng)用服務(wù)器建立通信連接。這樣車載無線通信裝置可以隨時將本車行車狀況信息上報應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器可以據(jù)此及時了解各車輛的狀況，尤其是車輛各裝置的工作狀況和故障信息可以及時被統(tǒng)計分析。采用圖5所示的系統(tǒng)方案可以據(jù)此開展多種應(yīng)用服務(wù)，如應(yīng)用服務(wù)器可以向車主或汽車制造商提供WEB門戶服務(wù)，汽車制造商可以通過用戶客戶端登陸應(yīng)用服務(wù)器，獲取其屬下各型號汽車在一段時間內(nèi)的車輛裝置工作狀況和故障統(tǒng)計，根據(jù)這些遠程自動獲取的信息，汽車制造商可以主動采取及時的質(zhì)量改進措施。而車主則可以通過用戶客戶端或自己的智能手機S507登陸應(yīng)用服務(wù)器，遠程設(shè)置車載裝置的工作狀態(tài)或參數(shù)，比如遠程開啟車內(nèi)空調(diào)。圖6給出的是所述車載無線通信裝置的中央單元與網(wǎng)絡(luò)側(cè)應(yīng)用服務(wù)器管理平臺之間交互消息時采用的協(xié)議棧。中央單元首先將采集自車內(nèi)CAN總線的車載裝置工作狀況和告警信息按照CAN應(yīng)用層協(xié)議拆包，然后按照與應(yīng)用服務(wù)器管理平臺之間的接口協(xié)議重新封裝后再用TCP/IP或UDP/IP封裝，最后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到應(yīng)用服務(wù)器管理平臺。反之，中央單元收到來自應(yīng)用服務(wù)器的指令消息后，首先按照接口協(xié)議和TCP/IP或UDP/IP將該消息解包，然后按照CAN應(yīng)用層協(xié)議重新封裝后通過車內(nèi)CAN總線發(fā)送至相應(yīng)ECU。圖7給出的是所述車載無線通信裝置的中央單元與臨近車載無線通信裝置的另一個中央單元之間通過短距離無線通信鏈路交互消息時采用的協(xié)議棧。中央單元首先將采集自車內(nèi)CAN總線的車載裝置工作狀況和告警信息按照CAN應(yīng)用層協(xié)議拆包，然后按照短距離無線傳感應(yīng)用協(xié)議重新封裝后通過串行接口送至無線傳感單元，由無線傳感單元將其通過短距離無線通信鏈路(圖中以ZigBee技術(shù)為例)發(fā)送至臨近車輛。反之，無線傳感單元先按照無線傳感技術(shù)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議接收上述信息，然后將其承載在串行接口之上傳送給中央單元，中央單元按照短距離無線傳感應(yīng)用協(xié)議將其拆包并按照CAN應(yīng)用層協(xié)議重新封裝，最后將其通過車內(nèi)CAN總線發(fā)送至相應(yīng)ECU。上述車載無線通信裝置還可用于車距自動測量和安全提醒。如圖8所示，前車上的無線傳感單元2向后車無線傳感單元1發(fā)送的無線電波會通過視距直射路徑S803和地面反射路徑S804到達后車無線傳感單元1的天線S802，后車接收到的電磁波功率P,與前
2Qnh h
車發(fā)送的電磁波功率Pt之間的關(guān)系在^ > ^^時可通過電磁波傳播理論中的地面反射
5 A
雙折線模型來表征
h2h2Pr=PtGlGr^f-(1)
a上面式中，Gt為發(fā)射端天線S801的增益；G,為接收端天線S802的增益；ht為發(fā)射端天線S801距離地面的高度；h,為接收端天線S802距離地面的高度；d為兩車距離；λ為電磁波波長。前車上的無線傳感單元2與后車的無線傳感單元1建立短距離無線鏈路后，前車首先通知對方自己無線傳感單元2的發(fā)射功率Pt、G0 ht，后車的無線傳感單元1測量接收到的對方信號功率已，然后結(jié)合自身天線增益4、天線高度、通過公式(1)計算兩車間距 d。結(jié)合考慮當(dāng)前車速，如果后車判斷車距d已經(jīng)不足安全距離，即可通過聲、光、電等方式提醒駕駛者采取預(yù)防措施，如果發(fā)現(xiàn)此后車距還在持續(xù)減少并達到危險距離Cltl，則車載無線通信裝置按照CAN應(yīng)用層協(xié)議通過車內(nèi)CAN總線向相關(guān)制動ECU發(fā)送緊急報文，以便相關(guān)ECU按照CAN應(yīng)用層協(xié)議自動采取制動措施。上述實施例中以汽車CAN總線為例說明本發(fā)明的構(gòu)思和方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，基于同樣的發(fā)明構(gòu)思和方法，本發(fā)明同樣適用于使用其它標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線。同樣， 說明書中以ZigBee為例說明短距離無線傳感技術(shù)或短距離無線通信技術(shù)，但這并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，基于同樣的發(fā)明構(gòu)思和方法，本發(fā)明同樣適合采用紅外、藍牙、無線局域網(wǎng)WLAN技術(shù)實現(xiàn)無線傳感單元功能。
不脫離本發(fā)明的范圍和構(gòu)思，上述車載無線通信方法可以做出多種改變和變形。 本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書確定。
權(quán)利要求
1.一種提高行車安全的車載無線通信方法，其特征在于該方法首先通過第一無線接口接入移動網(wǎng)絡(luò)進而與網(wǎng)絡(luò)側(cè)后臺應(yīng)用系統(tǒng)建立通信連接，通過第二無線接口與前方臨近車輛建立無線通信連接，通過第三無線接口與后方臨近車輛建立無線通信連接；然后通過所述通信連接完成本車和前、后臨近車輛的信息交互，以及本車和網(wǎng)絡(luò)側(cè)后臺應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息交互。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載無線通信方法，其特征在于所述方法進一步包括通過汽車總線接口模塊接入車內(nèi)總線并與車內(nèi)其它汽車電子控制裝置ECU完成信息交互，所述信息包括汽車各部件工作狀態(tài)、緊急制動操作和故障信息，以及對車內(nèi)其它汽車電子控制裝置E⑶的控制指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車載無線通信方法，其特征在于所述第二無線接口功能由第一無線傳感單元完成，所述第三無線接口功能由第二無線傳感單元完成；所述第一無線傳感單元通過射頻電纜連接安裝于汽車頭部的定向天線，其輻射方向朝向汽車正前方； 所述第二無線傳感單元通過射頻電纜連接安裝于汽車尾部的定向天線，其輻射方向朝向汽車正后方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的車載無線通信方法，其特征在于，所述本車和前、 后臨近車輛的信息交互包括通過第一無線傳感單元接收到的前方車輛緊急制動信息、前方車輛第二無線傳感單元之發(fā)射功率信息、前方車輛第二無線傳感單元之天線安裝位置距離地面的高度和天線增益信息；通過第二無線傳感單元向后方車輛發(fā)送的本車緊急制動信息、本車第二無線傳感單元之發(fā)射功率信息、本車第二無線傳感單元之天線安裝位置距離地面的高度和天線增益信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的車載無線通信方法，其特征在于，所述移動網(wǎng)絡(luò)是任何實現(xiàn)廣域覆蓋的無線通信網(wǎng)絡(luò)，包括GSM網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)、EDGE網(wǎng)絡(luò)、CDMA2000 Ix網(wǎng)絡(luò)、CDMA2000 EVDO網(wǎng)絡(luò)、W⑶MA網(wǎng)絡(luò)、TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)以及基于上述移動網(wǎng)絡(luò)的演進網(wǎng)絡(luò)，所述演進網(wǎng)絡(luò)包括LTE網(wǎng)絡(luò)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的車載無線通信方法，其特征在于，所述第二和第三無線接口采用短距離無線通信技術(shù)，包括ZigBee、藍牙、紅外和WLAN技術(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的車載無線通信方法，其特征在于，所述汽車總線接口包括總線控制器和總線收發(fā)器，負責(zé)汽車總線物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)收發(fā)功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的車載無線通信方法，其特征在于，所述汽車總線是 CAN總線，所述總線控制器和總線收發(fā)器負責(zé)完成CAN總線物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)收發(fā)功能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車載無線通信方法，首先通過第一無線接口接入移動網(wǎng)絡(luò)進而與網(wǎng)絡(luò)側(cè)后臺應(yīng)用系統(tǒng)建立通信連接，通過第二、第三無線接口與前、后方臨近車輛的同類車載無線通信裝置建立通信連接。所述方法還通過車內(nèi)CAN總線與車內(nèi)其它ECU共享信息。通過實施本發(fā)明，可以方便地在前后車輛之間傳遞信息，并據(jù)此采取措施保證行車安全。還可以遠程采集并統(tǒng)計分析車輛各裝置的工作狀況和故障信息并及時提供給汽車制造商，供其及時采取質(zhì)量改進措施。亦可讓車主遠程設(shè)置車載裝置的工作狀態(tài)或參數(shù)，改善其使用方便性。
文檔編號H04W4/00GK102469140SQ201010549619
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者胡樂樂 申請人:上海啟電信息科技有限公司