基于北斗导航新能源汽车信息交互系统的研发

沙乃金，何青林，张凯方

（河南蓝海新能电动汽车有限公司研究院，河南 新乡　453000）

基于北斗导航新能源汽车信息交互系统的研发

沙乃金，何青林，张凯方

（河南蓝海新能电动汽车有限公司研究院，河南 新乡453000）

简要阐述北斗卫星导航系统项目研究的主要特点和车载智能信息模块I型产品结构，介绍其硬件特点，并分析其市场投入使用情况。

北斗导航；新能源汽车；CAN通信模块；信息交互

众所周知，交通能源与环境问题是21世纪全球面临的重大挑战，发展新能源汽车是未来汽车发展的趋势。伴随着汽车保有量的上升，车联网的重要性愈发显得重要。传统汽车内部信息高度数字化以后，汽车不再是孤独的个体，车载信息通过移动通信技术把汽车内综合信息远程上传，使远程诊断技术、远程辅助系统成为了一项有价值的增值服务体系；对智能交通管理的大课题有着直接的帮助。

基于这种需求，通过北斗导航技术研发的车载智能信息模块应运而生，其中汽车CAN总线技术进行数据交换是车载电子设备的主流方向，性能稳定高效，根据此协议所开发出来的汽车电子产品通用性高，可根据具体要求做个性化定制和功能延伸。

研发智能车载信息终端产品，与车身CAN/LIN总线连接，实现实时车况信息采集、信息发送、远程诊断等，实现定位与导航、娱乐、通信、信息、诊断、辅助驾驶、行驶记录等功能。

1　北斗卫星导航系统项目研究主要技术点

北斗卫星导航系统 （BeiDou〈COMPASS〉Navigation Satellite System）是由中国自行研发的区域性有源三维卫星定位与通信系统 （CNSS），是继美国的全球定位系统 （GPS）、俄罗斯的格洛纳斯 （GLONASS）定位系统之后世界第3个成熟的卫星导航系统。

CAN属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。较RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统介绍如下。

1）具有明显的优越性：网络各节点之间的数据通信实时性强；缩短了开发周期；已形成国际标准的现场总线；结构简单，只有2根线与外部相连，并且内部集成了错误探测和管理模块。

2）优先支持具有国内自主产权的TD-LTE技术。

3）详细参数如下：峰值速率，上行50Mbit/s，下行100 Mbit/s；频谱效率为3G（WCDMA，TDSCDMA，CDMA2000）系统的2～4倍；用户数据环回时延低于10 ms；支持高速移动用户，当用户时速为120km/h时，上行速率20Mbit/s，下行速率50Mbit/s；可变带宽，支持1.25，2.5，5，10，15，20 MHz等系统带宽；全IP骨干网络［1］。

1) 本文引入熵权法与模糊物元评价方法，建立基于熵权模糊物元的智慧城市建设公众参与水平评价模型，并且以青岛市智慧城市建设公众参与现状为例对该模型进行验证，证明该评价方法能有效提高权重的可信度，科学合理地衡量出现阶段青岛市智慧城市建设公众参与水平.

2　车载智能信息模块Ⅰ型产品结构

车载智能信息模块I型产品采用北斗系统进行车辆定位，通过移动互联网技术的数据信息进行车辆与监管中心之间的双向数据通信。

车载终端通过卫星定位系统运算出定位数据 （经度、纬度、时间、速度、方向）、状态数据 （ACC开关），通过汽车专用CAN总线和相关部件进行通信。以电动汽车为例，动力电池、电池管理系统 （BMS）以及协作部件 （行驶记录仪、计价器、广告管理模块等）相关数字信号等，经过计算打包处理，将数据信息通过无线通信模块发回到中心信息网关。中心信息网关接收来自车载单元回传中心的定位及状态数据，判断数据类型，将其中的北斗定位数据、状态数据、服务请求等根据中心服务系统的车辆所属单位 （通过车台信息进行识别）派发给相应的监控客户端。监控客户端即可实时地将车辆的经度、纬度、速度、状态等信息显示在监控终端的电子地图上。北斗终端的应用示意见图1。

图1　北斗终端的应用

各监控客户端可以对所属的电动汽车进行数据检测和相关控制，也可以通过客户端的归总分类为：电池包信息，电机信息，智能仪表信息，故障信息，电动汽车故障预警报警信息。

也可将命令发往相应的中心监控服务器，再由中心信息网关通过通信网关服务中心发往目标车台。车载台根据系统命令，会自动回传定位数据、报警信号。平台数据处理原理见图2。

图2　平台数据处理原理

总控制中心通过光纤连接信息服务器，分中心可通过专线、宽带连接互联网，并连至总中心。总中心、分中心及各中心内部的数据中心、监管终端均基于IP互联技术，从而实现所有功能组件均可以通过互联网连接而放置在不同的地理位置，无论是无线上网还是专线都可以及时、准确地监控车辆和数字化信息。

系统基于C语言开发，采用B/S和C/S结构相结合的工作方式，并可根据企业规模大小选用不同类型的数据库 （SQLServer，Oracle），能够建立车辆数量高达百万的庞大管理系统。整个系统设计充分保证系统的可伸缩性和扩展性，具备相当的通信、计算机和网络设备的信息容量及处理能力，并有一定的超前性，软硬件预留接口，便于维护、升级和扩展，以适应将来发展的要求。

I型产品的优势在于价格低廉，产品技术成熟，可迅速普及以租赁、出租、客运、企业车辆等为需求的客户。定位于现有客户并可迅速根据需要提供定制型运营方案。

3　硬件设计说明

1）电源部分：9～40 V设计，可短时间支持100 V输入，高可靠电源，支持锂电池，有外电时终端由外电供电，无外电时由锂电供电。

2）CPU采用ARM芯片，集成度高，功能强，可扩展性好。

3）语音模块采用软件TTS方案，降低成本。

4）北斗采用高灵敏度模块，外置天线。

5）内置碰撞模块。

6）采用大容量SPI FALSH存储芯片，体积小。

7）终端状态LED指示，工作状态一目了然。

8）支持电话功能，内置功放，可免提通话。

9）CAN总线接口，可以对接汽车CAN总线。

10）两路RS232接口设计，灵活接入各种串口外设。

11）USB可以支持U盘的读写。

12）支持多个开关量模拟量输入输出。

13）选用工业级通信模块。

4　投放车辆使用情况总结 （图3）

1）车载信息终端与汽车CAN总线相连，并入汽车信息体系，对体系内的信息进行采集并通过移动互联网技术上传。支持在线OBD车载自动诊断技术［2］。

2）针对电动汽车实现动力电池组、驱动部分DC/ DC、控制器、智能组合仪表、BMS电池管理系统实时通信。

图3　投放使用情况

3）信息通过移动互联网实时上传并储存在云端，通过云计算可诊断故障，并通知中心和驾驶员。

4）驾驶习惯分析：通过智能数据分析，可对驾驶人员的驾驶习惯进行分析，对电动汽车制造商的技术提升和舒适系统开发提供了重要资料，可以改善驾驶员不良驾驶习惯。为虚拟驾驶教学类辅助程序提供了丰富的数据。

5　结束语

北斗卫星导航系统以车载智能信息终端系统为核心，以车载CAN总线为信息点，为汽车提供定位、实时信息采集并上传，实现远程OBD诊断、警告，能够向用户直观便捷地显示行车信息、故障信息等，方便用户了解车况和处理故障，提供便捷的汽车维修服务，同时也是汽车对外通信的平台和接口［3］。

产品达到国内先进水平，实现基于车载信息模块的智能化功能，解决了当前的人车网络信息单一、操控繁琐的常见问题。

目前河南蓝海新能电动汽车有限公司凭借电动汽车及充换电设施信息交互系统研发与示范推广项目，于2015年获得河南省新乡市科技重大项目奖，公司研究院获得新乡市工程技术研究中心称号。

目前该系统应用于福汽集团旗下东南汽车和福建新龙马汽车，并有其他车型在广泛试用中，至今安装该系统车辆已售出两千余台，取得了良好的客户反映。

［1］杨元喜.北斗区域卫星导航系统基本导航定位性能初步评估［J］.中国科学，2014，44（1）：72-81.

［2］刘应吉.基于CAN总线与GPRS的营运客车运行状态远程监控系统研究［J］.交通信息与安全，2013，174（1）：90-93.

［3］张新丰.面向规模示范运营的新能源汽车远程监控系统设计［J］.汽车工程，2012，34（5）：470-474.

（编辑心翔）

Development of New Energy Vehicles Information Interaction System Based on Beidou Navigation

SHA Nai-jin，HE Qing-lin，ZHANG Kai-fang
（Research institute of Henan Landhigh Xinneng Electric Vehicle Co.，Ltd.，Xinxiang 453000，China）

Beidou navigation；new energy vehicles；CAN communication module；information interaction

U463.675

A

1003-8639（2016）09-0050-03Abstract：This paper introduces features of Beidou navigation project，demonstrates structure and hardware features of type I vehicle intelligent information module，and analyzes its commercialization situation.

2016-01-25；

2016-04-26

沙乃金 （1989-），男，软件工程师，主要从事BS或CS结构的软件开发。