專利名稱：一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能交通領(lǐng)域，具體涉及一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其為城市道路交通中的機(jī)動(dòng)車駕駛員、行人和交通管理者出行者提供了可用于改善交通安全和交通效率的數(shù)據(jù)交互平臺(tái)。
背景技術(shù)：
隨著交通事故和交通擁堵的不斷增長，大量交通控制和交通誘導(dǎo)設(shè)施被施用于實(shí)際道路交通系統(tǒng)中，其正常運(yùn)行的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)是各類型的交通傳感器，但是這些傳感器所采集的交通數(shù)據(jù)往往只是來源于浮動(dòng)車、部分交叉路口和少量路段，較之于整個(gè)城市而言僅僅是局部的交通數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于交通控制和交通誘導(dǎo)而言往往不完備，造成交通控制和交通誘導(dǎo)往往不能實(shí)時(shí)有效。另一方面，車輛獲取交通信息僅僅是依靠交通廣播電臺(tái)的信息廣播以及路旁的可變信息牌，這些信息延時(shí)往往較大，而且很難給駕駛員以全局、直觀和實(shí)時(shí)的交通信息，造成駕駛員駕駛操作反應(yīng)滯后；同時(shí)駕駛員也很難對(duì)短時(shí)間和短距離內(nèi)發(fā)生的交通事件做出判斷和應(yīng)急反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述缺陷公開了一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下；車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的出現(xiàn)將給交通信息采集、交通安全保障、交通協(xié)調(diào)控制等提供一種全新的解決思路車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)就是采用先進(jìn)的無線通信和新一代互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，全方位實(shí)施車車、車路動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息交互，并在全時(shí)空動(dòng)態(tài)交通信息采集與融合的基礎(chǔ)上開展車輛主動(dòng)安全控制和道路協(xié)同管理，充分實(shí)現(xiàn)人-車-路的有效協(xié)同，保證交通安全，提高通行效率，從而形成的安全、高效和環(huán)保的道路交通系統(tǒng)；一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)能夠借助無線局域通信網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和專用通信網(wǎng)絡(luò)等中先進(jìn)的無線通信技術(shù)，通過通信控制和網(wǎng)絡(luò)管理，實(shí)現(xiàn)車輛之間、車輛與路側(cè)設(shè)備之間、行人與路側(cè)設(shè)備之間以及管理中心與其他交通出行者之間的實(shí)時(shí)和可靠的信息交互，使得交通管理者能夠獲得全局、直觀和實(shí)時(shí)的交通信息-為交通控制和交通誘導(dǎo)提供準(zhǔn)確、可靠和完備的交通數(shù)據(jù)，有利于做出正確的交通決策。另一方面，基于多模式無線通信的車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)能夠提升交通出行者的交通效率和交通安全性；實(shí)時(shí)、可靠的交通信息能夠使得交通出行者尤其是機(jī)動(dòng)車駕駛員能夠及時(shí)獲取到周邊車輛的全局運(yùn)行狀況、道路渠化信息和臨近路段交通事故信息，從而為安全出行提供可靠保障；更為準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)的交通信息能夠?yàn)榻煌ǔ鲂姓咛峁└佑行У卣T導(dǎo)信息和服務(wù)信息，為交通出行者的合理決策提供充分的數(shù)據(jù)支撐。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中車輛的自主安全防護(hù)和交通信息的斷面采集所具有的缺陷問題車輛不能根據(jù)周邊車輛的運(yùn)行狀況進(jìn)行協(xié)同安全防護(hù)，而僅依靠車輛自身攜帶的傳感器和駕駛員的安全意識(shí)和反應(yīng)進(jìn)行自主安全防護(hù)；交通控制和誘導(dǎo)系統(tǒng)不能獲取到整體性的交通信息，而僅能夠依賴局部區(qū)域不完整的交通信息來實(shí)施交通控制策略和發(fā)布誘導(dǎo)信息；本發(fā)明提供了一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，借助先進(jìn)的多模式無線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)包括車輛、路側(cè)設(shè)備、行人和中心等交通參與者之間實(shí)時(shí)、可靠和大容量的數(shù)據(jù)交互，從而為進(jìn)ー步改善城市道路交通效率和交通安全狀況提供數(shù)據(jù)支撐。一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)由路測設(shè)備、中心設(shè)備、車載設(shè)備和手持終端設(shè)備構(gòu)成；系統(tǒng)中的設(shè)備均運(yùn)行有Windows操作系統(tǒng)。路測設(shè)備的結(jié)構(gòu)如下集成射頻驅(qū)動(dòng)単元分別連接數(shù)據(jù)傳輸模塊、 通信保障模塊和通信控制模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊分別連接集成定位驅(qū)動(dòng)單元、通信保障模塊和通信控制模塊；數(shù)據(jù)傳輸模塊、通信保障模塊和通信控制模塊構(gòu)成了通信控制與網(wǎng)絡(luò)管理単元，通信控制與網(wǎng)絡(luò)管理単元、集成射頻驅(qū)動(dòng)単元和集成定位驅(qū)動(dòng)單元構(gòu)成了車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)運(yùn)行在控制機(jī)的Windows操作系統(tǒng)上；集成射頻驅(qū)動(dòng)単元通過通用串行總線接ロ連接射頻單元，集成定位驅(qū)動(dòng)單元通過通用串行總線接ロ連接本地定位単元，數(shù)據(jù)傳輸模塊通過RJ-45接ロ連接本地應(yīng)用單元，或者與本地應(yīng)用單元運(yùn)行在同一臺(tái)控制機(jī)上；中心設(shè)備、車載設(shè)備和手持終端設(shè)備與路測設(shè)備具有相同的結(jié)構(gòu)。所述路測設(shè)備的射頻單元、中心設(shè)備的射頻單元、車載設(shè)備的射頻單元和手持終端設(shè)備的射頻單元均向周邊的射頻單元發(fā)送信號(hào)，并且接收周邊的射頻單元發(fā)送的信號(hào)；所述路測設(shè)備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡(luò)的通信、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信和專用通信網(wǎng)絡(luò)的通信，并且支持IEEE 802. Ilp標(biāo)準(zhǔn)、IEEE802. Iln標(biāo)準(zhǔn)、3G CDMA 2000IxEv-Do標(biāo)準(zhǔn)和射頻識(shí)別；所述中心設(shè)備的射頻單元支持移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信，并且支持3GCDMA2000IxEv-Do 標(biāo)準(zhǔn)；所述車載設(shè)備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡(luò)的通信、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信和專用通信網(wǎng)絡(luò)的通信，并且支持IEEE 802. Ilp標(biāo)準(zhǔn)、IEEE802. Iln標(biāo)準(zhǔn)、3G CDMA 2000IxEv-Do標(biāo)準(zhǔn)和射頻識(shí)別；所述手持終端設(shè)備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡(luò)的通信和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信，并且支持 IEEE 802. Iln 標(biāo)準(zhǔn)和 3G CDMA 2000IxEv-Do 標(biāo)準(zhǔn)。所述IEEE 802. Ilp標(biāo)準(zhǔn)的工作頻率為5. 9GHz，發(fā)射功率最大為33dBm ;所述IEEE802. Iln標(biāo)準(zhǔn)的工作頻率為2. 4GHz，發(fā)射功率最大為20dBm ;所述3G CDMA 2000IxEv-Do標(biāo)準(zhǔn)的工作頻率分別為I. 9GHz和2. 1GHz，最大發(fā)射功率為23dBm ;射頻識(shí)別的工作頻率為5. 8GHz，工作方式為主動(dòng)式或被動(dòng)式，發(fā)射功率小于300mW ；所述本地定位単元獲取路測設(shè)備、中心設(shè)備、車載設(shè)備或手持終端設(shè)備的位置信息和時(shí)間信息，本地定位単元由SiRF Star III芯片組加上內(nèi)建的主動(dòng)型陶瓷天線構(gòu)成，エ作頻率為I. 5GHz，最短的信息獲取周期為100ms。所述本地應(yīng)用單元與車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息交互，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)向本地應(yīng)用單元傳輸經(jīng)由射頻單元獲得的信息和本地定位單元獲得的信息；本地應(yīng)用單元將采集到的信息和需要向周邊射頻単元的發(fā)送的信息向車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)發(fā)送。所述集成射頻驅(qū)動(dòng)単元支持三種無線通信模式無線局域通信網(wǎng)絡(luò)模式、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)模式和專用通信網(wǎng)絡(luò)模式；集成射頻驅(qū)動(dòng)単元提供了 Windows操作系統(tǒng)下的無線局域通信網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、專用通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)操作的驅(qū)動(dòng)；無線局域通信網(wǎng)絡(luò)使用IEEE 802. lla/b/g/n/p標(biāo)準(zhǔn)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為包含了CDMA 2000、WCDMA和TD-SCDMA在內(nèi)的3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和包含了 GSM和CDMA在內(nèi)的2G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)所述集成定位驅(qū)動(dòng)單元提供了 Windows操作系統(tǒng)下北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊實(shí)現(xiàn)本地應(yīng)用單元與多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸；所述通信控制模塊和通信保障模塊優(yōu)化車路協(xié)同實(shí)體之間的接入時(shí)間和信息交互的鏈路質(zhì)量。所述控制機(jī)為エ控機(jī)、筆記本、PDA或智能手機(jī)。所述射頻単元向周邊射頻單元發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，采用AES算法進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，所述射頻單元接收來自周邊射頻単元的數(shù)據(jù)時(shí)，采用AES算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，在接收數(shù)據(jù)后，采用CRC 32算法進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證，以確保數(shù)據(jù)發(fā)送過程中的完整性。本發(fā)明的有益效果為I)實(shí)現(xiàn)了交通參與者之間的數(shù)據(jù)交互。從提升交通效率的角度來分析，在傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)中，交通管理者是通過傳感器檢測方式獲得交通系統(tǒng)的各種斷面的交通數(shù)據(jù)，而很難獲取到全面和連續(xù)的交通數(shù)據(jù)，因此其所做出的交通控制和誘導(dǎo)策略也很難完全準(zhǔn)確。通過基于車路協(xié)同的數(shù)據(jù)交互，每ー個(gè)交通參與者都是ー個(gè)交通信息源，能夠?yàn)榻煌ü芾碚咛峁┻B續(xù)和實(shí)時(shí)的交通信息，從而為交通參與者做出準(zhǔn)確和及時(shí)的交通控制和誘導(dǎo)奠定了基礎(chǔ)；對(duì)交通出行者而言，在傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)中，其僅能夠從電臺(tái)廣播、電視或是路旁的可變信息牌獲取到交通信息，這些信息往往非常有限，且實(shí)時(shí)性較差，基于車路協(xié)同的交通系統(tǒng)能夠極大豐富交通出行者所能獲得的交通信息，并為個(gè)性化的信息定制提供可能，從而個(gè)人出行提供更為準(zhǔn)確的導(dǎo)向提供信息平臺(tái)。另ー方面，在傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)中，從安全角度考慮，在傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)中，車輛僅能夠依靠駕駛員的安全意識(shí)和反應(yīng)來保障駕駛安全，而在本發(fā)明中，車輛能夠?qū)崟r(shí)的獲取到周邊車輛的運(yùn)行信息，并基于該信息對(duì)周邊的危險(xiǎn)狀況進(jìn)行告警和主動(dòng)安全防護(hù)。2)滿足了交通參與者對(duì)交通通信的多樣化需求。車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的交通安全和交通效率等諸多應(yīng)用，對(duì)無線通信具有極其多祥化的需求，很難有ー種通信模式能夠很好的滿足所有的需求；另一方面，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)還要在最大程度上兼容現(xiàn)有的通信設(shè)備，以提高設(shè)備利用率，所以，采用多模式無線通信網(wǎng)絡(luò)作為車路協(xié)同系統(tǒng)中實(shí)體之間的聯(lián)系滿足了交通系統(tǒng)中交通參與者對(duì)信息種類和通信質(zhì)量的多樣化需求。3)整合了車車/車路通信等多種車路協(xié)同系統(tǒng)中的多種信息交互方式，改變了一種應(yīng)用-一套通信設(shè)備的狀況，實(shí)現(xiàn)了車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)中的參與者-車輛、路側(cè)設(shè)備、行人和中心通過統(tǒng)ー的數(shù)據(jù)交互平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，便利了車路協(xié)同系統(tǒng)應(yīng)用的開發(fā)。4)用通信控制有效保障了了車路協(xié)同通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和牢固性，并有效地適應(yīng)了拓?fù)涓咚僮儞Q和以及通信遮擋等問題。5)采用包括AES加密和CRC數(shù)據(jù)校驗(yàn)的方式保證了數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，消除外來攻擊和檢測無線傳輸中數(shù)據(jù)丟失。


圖I所示是本發(fā)明所述數(shù)據(jù)交互平臺(tái)的功能結(jié)構(gòu)圖；圖2所示是本發(fā)明所述數(shù)據(jù)交互平臺(tái)的部署示意具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖I 圖2詳細(xì)說明具體實(shí)施方式
。一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)由路測設(shè)備、中心設(shè)備、車載設(shè)備和手持終端設(shè)備構(gòu)成；如圖I、圖2所示，路測設(shè)備的結(jié)構(gòu)如下集成射頻驅(qū)動(dòng)単元分別連接數(shù)據(jù)傳輸模塊、通信保障模塊和通信控制模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊分別連接集成定位驅(qū)動(dòng)單元、通信保障模塊和通信控制模塊；數(shù)據(jù)傳輸模塊、通信保障模塊和通信控制模塊構(gòu)成了通信控制與網(wǎng)絡(luò)管理単元，通信控制與網(wǎng)絡(luò)管理単元、集成射頻驅(qū)動(dòng)単元和集成定位驅(qū)動(dòng)單元構(gòu)成了車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)；集成射頻驅(qū)動(dòng)単元通過通用串行總線接ロ連接射頻單元，集成定位驅(qū)動(dòng)單元通過通用串行總線接ロ連接本地定位単元；數(shù)據(jù)傳輸模塊通過RJ-45接ロ連接本地應(yīng)用單元，或者與本地應(yīng)用單元運(yùn)行在同一臺(tái)控制機(jī)上；當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸模塊與本地應(yīng)用單元運(yùn)行在同一臺(tái)控制機(jī)上時(shí)，該控制機(jī)配置需滿足車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)的配置要求；控制機(jī)通過本地進(jìn)程的Socket通信進(jìn)行車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)與應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)交互遵循本地通信應(yīng)用協(xié)議，Socket連接方式為UDP。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸模塊與本地應(yīng)用單元分別應(yīng)用在兩臺(tái)控制機(jī)上時(shí)，本地應(yīng)用單元的控制機(jī)不受限制，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)的控制機(jī)需滿足配置要求；車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)與應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交互通過Socket通信進(jìn)行，數(shù)據(jù)交互遵循本地通信應(yīng)用協(xié)議，Socket連接方式為UDP。中心設(shè)備、車載設(shè)備和手持終端設(shè)備與路測設(shè)備具有相同的結(jié)構(gòu)。路測設(shè)備的射頻單元、中心設(shè)備的射頻單元、車載設(shè)備的射頻單元和手持終端設(shè)備的射頻單元均向周邊的射頻單元發(fā)送信號(hào)，并且接收周邊的射頻單元發(fā)送的信號(hào)；路測設(shè)備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡(luò)的通信、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信和專用通信網(wǎng)絡(luò)的通信，并且支持IEEE 802. Ilp標(biāo)準(zhǔn)、IEEE802. Iln標(biāo)準(zhǔn)、3G CDMA 2000IxEv-Do標(biāo)準(zhǔn)和射頻識(shí)別(RFID)；中心設(shè)備的射頻單元支持移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信，并且支持3GCDMA 2000IxEv-Do標(biāo)準(zhǔn)；車載設(shè)備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡(luò)的通信、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信和專用通信網(wǎng)絡(luò)的通信，并且支持IEEE 802. Ilp標(biāo)準(zhǔn)、IEEE802. Iln標(biāo)準(zhǔn)、3G CDMA 2000IxEv-Do標(biāo)準(zhǔn)和射頻識(shí)別；手持終端設(shè)備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡(luò)的通信和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信，并且支持 IEEE 802. Iln 標(biāo)準(zhǔn)和 3G CDMA 2000IxEv-Do 標(biāo)準(zhǔn)。
車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)通過射頻單元組建無線自組織網(wǎng)絡(luò)與結(jié)構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)，并且接入周邊無線自組織網(wǎng)絡(luò)與結(jié)構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)。 IEEE 802. IIp標(biāo)準(zhǔn)的工作頻率為5. 9GHz，發(fā)射功率最大為33dBm ；所述IEEE802. Iln標(biāo)準(zhǔn)的工作頻率為2. 4GHz，發(fā)射功率最大為20dBm ;所述3G CDMA 2000IxEv-Do標(biāo)準(zhǔn)的工作頻率分別為I. 9GHz (上行)和2. IGHz (下行)，最大發(fā)射功率為23dBm ;射頻識(shí)別的工作頻率為5. 8GHz，工作方式為主動(dòng)式或被動(dòng)式，發(fā)射功率小于300mW ；本地定位単元獲取路測設(shè)備、中心設(shè)備、車載設(shè)備或手持終端設(shè)備的位置信息和時(shí)間信息，具體包括經(jīng)緯度、速度、加速度、方向角、海拔等，本地定位単元由SiRF StarIII芯片組加上內(nèi)建的主動(dòng)型陶瓷天線構(gòu)成，工作頻率為I. 5GHz，最短的信息獲取周期為IOOms0本地應(yīng)用單元與車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息交互，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)向本地應(yīng)用單元傳輸經(jīng)由射頻單元獲得的信息和本地定位單元獲得的信息；本地應(yīng)用単元將采集到的信息(通過傳感器采集信息)和需要向周邊射頻単元的發(fā)送的信息向車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)發(fā)送。集成射頻驅(qū)動(dòng)単元支持三種無線通信模式無線局域通信網(wǎng)絡(luò)模式、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)模式和專用通信網(wǎng)絡(luò)模式；集成射頻驅(qū)動(dòng)単元提供了 Windows操作系統(tǒng)下的無線局域通信網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、專用通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)操作的驅(qū)動(dòng)；無線局域通信網(wǎng)絡(luò)使用IEEE 802. lla/b/g/n/p標(biāo)準(zhǔn)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為包含了CDMA 2000、WCDMA和TD-SCDMA在內(nèi)的3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和包含了 GSM和CDMA在內(nèi)的2G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)；所述集成定位驅(qū)動(dòng)單元提供了 Windows操作系統(tǒng)下北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊實(shí)現(xiàn)本地應(yīng)用單元與多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)傳輸模塊是四種設(shè)備(路測設(shè)備、中心設(shè)備、車載設(shè)備和手持終端設(shè)備)數(shù)據(jù)交互的實(shí)現(xiàn)部分，也是數(shù)據(jù)交互平臺(tái)與應(yīng)用數(shù)據(jù)交互的實(shí)現(xiàn)部分；數(shù)據(jù)傳輸模塊基于TCP/IP協(xié)議族和WAVE協(xié)議族與周邊單元進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)傳輸模塊具有定周期的數(shù)據(jù)傳輸、基于請(qǐng)求響應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸和基于事件驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)傳輸三種傳輸模式，完成與四種設(shè)備(路測設(shè)備、中心設(shè)備、車載設(shè)備和手持終端設(shè)備)和本地應(yīng)用收發(fā)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)組幀、超時(shí)和重發(fā)控制、接收數(shù)據(jù)隊(duì)列控制、本地地址管理、傳輸協(xié)議管理和無線傳輸功率控制的功能。四種設(shè)備(路測設(shè)備、中心設(shè)備、車載設(shè)備和手持終端設(shè)備)通過數(shù)據(jù)交互平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；在數(shù)據(jù)交互的過程中，所述通信控制模塊和通信保障模塊優(yōu)化車路協(xié)同實(shí)體之間的接入時(shí)間和信息交互的鏈路質(zhì)量。控制機(jī)為エ控機(jī)、筆記本、PDA或智能手機(jī)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，控制機(jī)硬件組成如下微處理器采用板載Intel Celeron M Processor 或 Intel Pentium M Processor 1G,北橋Intel82855GM/GME(GMCH)，南橋Intel FW8280IDB-M(ICH4-M);顯示控制器采用主板內(nèi)建的圖形控制器具有可以進(jìn)行并行數(shù)據(jù)處理和精確像素插入的3D超管線架構(gòu)，全3D硬件加速，VGA顯示分辨率可達(dá)1600X 1200085Hz ;系統(tǒng)存儲(chǔ)器為配板載256MBDDR200/266/333MHzDDR SDRAM，另提供一 條200Pin DDR SO-DIMM系統(tǒng)內(nèi)存擴(kuò)充插槽，主板內(nèi)存最大容量可擴(kuò)充到2GB ;本地磁盤空間80GB ;6個(gè)USB2. O高速接ロ，支持480Mb/s傳輸率；主板內(nèi)建一個(gè)10/100Mb/s以太網(wǎng)控制器(Realtek TL8139DL)，支持網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)啟動(dòng)(PXE)、網(wǎng)絡(luò)喚醒(WOL)功能；1/0功能'2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS-232串ロ(C0M1 COM2)。其中手持終端實(shí)體的數(shù)據(jù)交互平臺(tái)的物理組成是微處理器采用高通snapdragon MSM82551433MHz，工作頻段為GSM850/900/1800/1900MHz, CDMA 2000800/1900MHz，主屏分辨率為 800X480 像素，主屏尺寸為 4. 3 寸，支持 Mini-USB 接ロ，512MB RAM，存儲(chǔ)空間 16GB。射頻單元向周邊射頻單元發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，采用AES算法進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，所述射頻單元接收來自周邊射頻単元的數(shù)據(jù)時(shí)，采用AES算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，在接收數(shù)據(jù)后，采用CRC 32算法進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證，以確保數(shù)據(jù)發(fā)送過程中的完整性。本發(fā)明的詳細(xì)過程如下通信控制與網(wǎng)絡(luò)管理単元啟動(dòng)后自動(dòng)接入本地自組織通信網(wǎng)絡(luò)，井根據(jù)應(yīng)用需要接入結(jié)構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于不同的設(shè)備(路測設(shè)備、中心設(shè)備、車載設(shè)備和手持終端設(shè)備)，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)的啟動(dòng)后的工作模式各不相同，下面將說明這四類設(shè)備的工作模式車載設(shè)備車載設(shè)備的車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)啟動(dòng)后，其會(huì)主動(dòng)連接周邊自組織網(wǎng)，主動(dòng)接受周邊實(shí)體的信息；在這同時(shí),并向周邊射頻單元廣播本地基本信息,本地基本信息主要包含了車載設(shè)備類型、數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間、車載設(shè)備位置、車載設(shè)備應(yīng)用類型，廣播信息定周期發(fā)送。井根據(jù)獲取到的信息形成本地三維網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D，顯示周邊設(shè)備的經(jīng)度、緯度和海抜高度信息。并根據(jù)本地應(yīng)用的需要，向目的設(shè)備進(jìn)行單播和組播信息。基于專用通信網(wǎng)絡(luò)，車載設(shè)備向完成車輛認(rèn)證和車輛收費(fèi)的工作。車載設(shè)備的車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)在啟動(dòng)之后會(huì)一直與本地周邊的自組織網(wǎng)絡(luò)保持連接關(guān)系，直至周邊沒有其他的車載設(shè)備或是路側(cè)設(shè)備，而一旦檢測發(fā)現(xiàn)周邊的有其他的設(shè)備組成的自組織網(wǎng)絡(luò)，車載設(shè)備將會(huì)自動(dòng)連接。路測設(shè)備路測設(shè)備的車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)啟動(dòng)后，其主動(dòng)連接周邊自組織網(wǎng)絡(luò)；并生成結(jié)構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)，以供周邊的手持終端接入；其接受周邊各類設(shè)備的信息，并經(jīng)過整理后發(fā)送至周邊的設(shè)備，同時(shí)將本地匯聚的數(shù)據(jù)處理后通過有線骨干網(wǎng)絡(luò)或3G CDMA 2000移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至中心設(shè)備，同時(shí)將中心設(shè)備的信息發(fā)布至底層的其他設(shè)備，如其他路測設(shè)備、車載設(shè)備和手持終端設(shè)備；其將向其覆蓋區(qū)域內(nèi)的其他實(shí)體定周期的廣播交通渠化和交通誘導(dǎo)信息，廣播信息還包含了本地設(shè)備類型、數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間、本地設(shè)備位置、本地設(shè)備應(yīng)用類型。路側(cè)設(shè)備形成以自身為中心的基于無線局域網(wǎng)絡(luò)的自組織網(wǎng)絡(luò)和結(jié)構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)。手持終端設(shè)備手持設(shè)備的車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)啟動(dòng)后，可以在有路側(cè)結(jié)構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)覆蓋的情況下，通過無線局域網(wǎng)絡(luò)方式連接路側(cè)設(shè)備構(gòu)建結(jié)構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)，獲得本地交通誘導(dǎo)信息；也可以通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接中心設(shè)備，獲得定制的全局交通信息。信息交互通過定周期的信息發(fā)送實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)信息還包含了本地設(shè)備類型、數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間、本地設(shè)備位置、本地設(shè)備應(yīng)用類型。手持終端設(shè)備與路側(cè)設(shè)備的鏈路以及手持終端設(shè)備與中心設(shè)備的鏈路由手持終端設(shè)備自身發(fā)起、維持和斷開。中心設(shè)備中心設(shè)備的車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)啟動(dòng)后，其可以通過有線骨干網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)獲取到由路側(cè)匯聚處理的交通信息，也可以通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)獲取到由路側(cè)設(shè)備獲取到的信息；同時(shí)可以通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)直接獲取到由車載設(shè)備和手持終端設(shè)備上傳的信息。另ー方面，中心設(shè)備的誘導(dǎo)信息可以通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)直接發(fā)布和通過有線骨干網(wǎng)絡(luò)傳輸至路測設(shè)備后發(fā)布，數(shù)據(jù)信息包含了本地設(shè)備類型、數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間、本地設(shè)備位置、本地設(shè)備應(yīng)用類型。中心設(shè)備的連接網(wǎng)絡(luò)一直保持在線狀態(tài)。本發(fā)明通過多模式無線通信實(shí)現(xiàn)交通參與者之間的實(shí)時(shí)、高效和大容量的數(shù)據(jù)交互。先進(jìn)的無線通信能夠保證交通應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)通信的需求，采用多模式無線通信則使得多樣化的交通通信需求能夠得到最大限度的滿足。
本發(fā)明通過先進(jìn)的通信控制使得多模式無線通信能夠高效運(yùn)行，實(shí)時(shí)應(yīng)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母咚僮儞Q和網(wǎng)絡(luò)中的接入、容量和通斷速度等問題。本發(fā)明通過完備的通信保障使得多模式無線通信的安全性、有效性得到實(shí)時(shí)的防護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，它由路測設(shè)備、中心設(shè)備、車載設(shè)備和手持終端設(shè)備構(gòu)成； 路測設(shè)備的結(jié)構(gòu)如下集成射頻驅(qū)動(dòng)單元分別連接數(shù)據(jù)傳輸模塊、通信保障模塊和通信控制模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊分別連接集成定位驅(qū)動(dòng)單元、通信保障模塊和通信控制模塊；數(shù)據(jù)傳輸模塊、通信保障模塊和通信控制模塊構(gòu)成了通信控制與網(wǎng)絡(luò)管理單元，通信控制與網(wǎng)絡(luò)管理單元、集成射頻驅(qū)動(dòng)單元和集成定位驅(qū)動(dòng)單元構(gòu)成了車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)運(yùn)行在控制機(jī)的Windows操作系統(tǒng)上；集成射頻驅(qū)動(dòng)單元通過通用串行總線接口連接射頻單元，集成定位驅(qū)動(dòng)單元通過通用串行總線接口連接本地定位單元，數(shù)據(jù)傳輸模塊通過RJ-45接口連接本地應(yīng)用單元，或者與本地應(yīng)用單元運(yùn)行在同一臺(tái)控制機(jī)上； 中心設(shè)備、車載設(shè)備和手持終端設(shè)備與路測設(shè)備具有相同的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，所述路測設(shè)備的射頻單元、中心設(shè)備的射頻單元、車載設(shè)備的射頻單元和手持終端設(shè)備的射頻單元均向周邊的射頻單元發(fā)送信號(hào)，并且接收周邊的射頻單元發(fā)送的信號(hào)； 所述路測設(shè)備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡(luò)的通信、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信和專用通信網(wǎng)絡(luò)的通信，并且支持IEEE 802. Ilp標(biāo)準(zhǔn)、IEEE802. Iln標(biāo)準(zhǔn)、3G CDMA 2000IxEv-Do標(biāo)準(zhǔn)和射頻識(shí)別； 所述中心設(shè)備的射頻單元支持移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信，并且支持3G CDMA 2000IxEv-Do標(biāo)準(zhǔn)； 所述車載設(shè)備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡(luò)的通信、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信和專用通信網(wǎng)絡(luò)的通信，并且支持IEEE 802. Ilp標(biāo)準(zhǔn)、IEEE802. Iln標(biāo)準(zhǔn)、3G CDMA 2000IxEv-Do標(biāo)準(zhǔn)和射頻識(shí)別； 所述手持終端設(shè)備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡(luò)的通信和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信，并且支持 IEEE 802. Iln 標(biāo)準(zhǔn)和 3G CDMA 2000IxEv-Do 標(biāo)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，所述IEEE 802. Ilp標(biāo)準(zhǔn)的工作頻率為5. 9GHz，發(fā)射功率最大為33dBm ;所述IEEE 802. Iln標(biāo)準(zhǔn)的工作頻率為2. 4GHz，發(fā)射功率最大為20dBm ;所述3G CDMA 20001xEv_Do標(biāo)準(zhǔn)的工作頻率分別為I. 9GHz和2. 1GHz，最大發(fā)射功率為23dBm ;射頻識(shí)別的工作頻率為5. 8GHz，工作方式為主動(dòng)式或被動(dòng)式，發(fā)射功率小于300mW。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，所述本地定位單元獲取路測設(shè)備、中心設(shè)備、車載設(shè)備或手持終端設(shè)備的位置信息和時(shí)間信息，本地定位單元由SiRF Star III芯片組加上內(nèi)建的主動(dòng)型陶瓷天線構(gòu)成，工作頻率為I.5GHz，最短的信息獲取周期為100ms。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，所述本地應(yīng)用單元與車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息交互，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)向本地應(yīng)用單元傳輸經(jīng)由射頻單元獲得的信息和本地定位單元獲得的信息；本地應(yīng)用單元將采集到的信息和需要向周邊射頻單元的發(fā)送的信息向車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)發(fā)送。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，所述集成射頻驅(qū)動(dòng)單元支持三種無線通信模式無線局域通信網(wǎng)絡(luò)模式、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)模式和專用通信網(wǎng)絡(luò)模式；集成射頻驅(qū)動(dòng)單元提供了 Windows操作系統(tǒng)下的無線局域通信網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、專用通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)操作的驅(qū)動(dòng)； 無線局域通信網(wǎng)絡(luò)使用IEEE 802. lla/b/g/n/p標(biāo)準(zhǔn)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為包含了 CDMA、2000、WCDMA和TD-SCDMA在內(nèi)的3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和包含了 GSM和CDMA在內(nèi)的2G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)； 所述集成定位驅(qū)動(dòng)單元提供了 Windows操作系統(tǒng)下北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)； 所述數(shù)據(jù)傳輸模塊實(shí)現(xiàn)本地應(yīng)用單元與多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸； 所述通信控制模塊和通信保障模塊優(yōu)化車路協(xié)同實(shí)體之間的接入時(shí)間和信息交互的鏈路質(zhì)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，所述控制機(jī)為工控機(jī)、筆記本、PDA或智能手機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻單元向周邊射頻單元發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，采用AES算法進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，所述射頻單元接收來自周邊射頻單元的數(shù)據(jù)時(shí)，采用AES算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，在接收數(shù)據(jù)后，采用CRC 32算法進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證，以確保數(shù)據(jù)發(fā)送過程中的完整性。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于智能交通領(lǐng)域的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)。它由路測設(shè)備、中心設(shè)備、車載設(shè)備和手持終端設(shè)備構(gòu)成，運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下。本發(fā)明的有益效果為1)實(shí)現(xiàn)了交通參與者之間的數(shù)據(jù)交互。2)滿足了交通參與者對(duì)交通通信的多樣化需求。3)整合了車車/車路通信等多種車路協(xié)同系統(tǒng)中的多種信息交互方式。4)用通信控制有效保障了了車路協(xié)同通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和牢固性，并有效地適應(yīng)了拓?fù)涓咚僮儞Q和以及通信遮擋等問題。5)采用包括AES加密和CRC數(shù)據(jù)校驗(yàn)的方式保證了數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，消除外來攻擊和檢測無線傳輸中數(shù)據(jù)丟失。
文檔編號(hào)G08G1/00GK102622872SQ20121008026
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者姚丹亞, 李輝, 楊宸, 石夢(mèng)凱, 陳曉博 申請(qǐng)人:清華大學(xué)