（计算机应用技术专业论文）基于osgi的汽车信息服务系统的应用研究.pdf

一j 2 01 1m a s t e rd e g r e ed i s s e i r t a t i o n i | | i l i f i i i 川f i f i i i i f i i f i f f i y 19 0 3 9 7 2 u n i v e r s i t yc o d e ： 10 2 6 9 s t u d e n ti d ：5 1 0 8 1 5 0 0 0 3 l ea s tc h i n an o r m a l u n i v e r s i t y r e s e a r c h0 nt h ea p p l i c a t i o no f i n v e h i c l ei n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e d0 n o s g i d e p a r t m e n t ： s o f m a r ee n g i n e e r i n gi n s t i m t e f i e l d ： t e c h n o l o g yo fc o m p u t e ra p p l i c a t i o n r e s e a r c ha r e a ：e m b e d d e ds y s t e m m e n t o r ：j ux i a o m i n g a u t h o r ： q i a nz h i h a o m a r ，1 5 ，2 0 1 l 。_ _ _ _ _ _ 华东师范大学学位论文原创性声明 是在篡淼嚣擒瞧缓黧缝第穷 日期：力，f 年歹月，日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 噬孑蹈，豹厄私垣 学位期间在导师指导下完成的 免，的左卿葫防系本人在华东师范大学攻读 士( 请勾选) 学位论文，本论文的研究成果归华东 师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论文，并向主管 部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网”送交学位论文的印刷版和电子版；允 许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅；同意学校将学位论文加入 全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版， 采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) () 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密 学位论文木，于年 月日解密，解密后适用上述授权。 ( ) 2 不保密，适用上述授权。 导师签名本人签名 沁f | 年；只f 日 木“涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定过 的学位论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方为有 效) ，未经上述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公 开学位论文，均适用上述授权) 。 套钳渡工学硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 朱明华研究员华东师范大学主席 软件学院 刘献忠副教授华东师范大学 软件学院 曹桂涛副教授华东师范大学 软件学院 华东师范大学2 0 l l 埔硕士研究生学位论文 基于o s g i 的汽车信息服务系统的应用研究 摘要 近年来，随着智能交通和物联网技术的日益发展，汽车信息服务系统作为汽车信息 服务“门户”的作用也越来越重要。汽车信息服务系统不仅要实现“人一车之间良好 互动，更要无缝的实现“车一车”、“车一路 之间的信息交流。然而，传统的面向嵌 入式的信息服务系统在兼容性、系统扩展性和数据一致性等方面存在一定问题。 本文提出了一种基于开放服务网关协议( o s g i ) 的汽车信息服务系统，通过把汽车 信息服务的需求集合转化为服务的集合，对外提供服务。同时，系统组件( b u n d l e ) 之 间以服务方式相互引用，相对独立。用户可以在系统运行期间对系统进行管理、部署、 升级而不影响整个系统的运行，有效的提供了系统的扩展性和兼容性。论文主要工作包 括以下几个方面： 一、系统研究o s g i 开放服务网关协议的关键技术，包括服务接口、服务注册、服 务引用、服务实现、服务管理，尤其是软件生命周期管理等技术。针对汽车电子设备的 特殊性，合理利用o s g i 特性，提出汽车信息服务系统的整体构架。 二、设计并实现了服务组件式的汽车信息服务系统。对内，实现了对汽车电子设备 的无缝访问，支持设备动态更新，提出了一种基于设备的访问控制手段，根据不同设备 的特性，确定不同用户的访问列表，保证合理的访问控制权限。对外，根据不同用户的 需求特性，设计不同的服务接口。对服务提供商( 如远程诊断系统) ，系统能够定期或 按需的读取汽车数据，处理命令请求，并通过3 g 网络发送结果给远端服务器；对其他 用户提供w e b 访问接口，使授权用户实现b u n d l e 生命周期管理功能。 三、研究了o s g i 服务动态演化的方法。在o s g i 规范中，当b u n d l e 发生更新时， o s g i 框架并不保证整个更新过程的数据、状态安全。本文采用了数据和实现分离的办 法，设计一个代理服务类来解决o s g i 服务动态演化问题。o s g i 服务动态演化技术可 应用于汽车信息服务系统的远程管理，实现系统的远程更新。 关键词汽车信息服务系统， o s g i ，动态服务，智能交通 a bs t r a c t w “ht h ee v o l v e m e n to fi n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ( i t s ) a n dt h ei n t e m e to f t h i n g s ( i o t ) ，i ti su r g e n tt od e v e l o pa ni n - v e h i c l ei n f o r m a t i o ns y s t e mf o rp r o v i d i n ga u t o i 1 1 f o r m t i o ns e i c e t h ea ( 1 v a n c e di n v e h i c l ei n f o r n l a t i o ns y s t e mr e q u i r e s i 1 1 f o n n a t l o n e x c h a n g i n ga n dd a t as h a r i l 唱t oa c h i e v et h eb e t t e ri n t e r a c t i o nb e t w e e np e o p l e a n dv e h i c l e s ， m o r ee f f o r t sa r eg a t h e r e do nr e a l i z i i l gs e a m l e s ss t a t u so fv e h i c l e - t o v e h i c l e o rv e h i c l e t o 。 l n 丘a s t r u c t u r ec o m m u n i c a t i o n h o w e v e r ，m o s te x i s t h 培s o l u t i o n sa r el i m i t e db ym a i n t e n a n c e ， e x t e n s i b i l i t y d a t as h a r i n g ，e t c i n t h i sp a p e r ，w ep r o p o s ea no s g i b a s e di n v e h i c l ei n f o r n l a t i o ns y s t e mt oo v e r c o n l e t h ep m b l e m sb yt r a n s f o r m i n gt h ef h n c t i o n a lr e q u i r e m e n t sc o l l e c t i o no fo u rs y s t e m i n t o s e r v i c ec o l l e c t i o n i nt h em e a n t i m e ，t h es y s t e mc o m p o n e n t sc a nk e e pm d e p e n d e n ta n d r e f e r e n c ee a c ho t h e ri nt h e 向mo fs e r v i c e c o n f i g u r a t i o n ，d e p l o y m e n ta n du p d a t i n gc a nb e d o n eb vu s e r si nt h em n t i m ew i t h o u ta 日e c t i l l gt h eo p e r a t i o no ft h ee m i r es y s t e m s u c h s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e 硫p r o v e st h ee x t e n s i b i l i t ya n dc o n l p a t i b i l i t yo f t h es y s t e m t h e s t m c t u r eo f t h ep a p e ri sa sf o l l o w s ： ( 1 ) t h es t u d yo ft h em e t h o d ss u c ha sr e g i s t e r ，r e f e r e n c e ，r e a l i z a t i o n ，a c q u i s i t i o n o f s e r v i c e si nt h eo s g i 仔a m e w o r k ，e s p e c i a l l yt h e l i f e c y c l em a n a g e m e n t o ft h eb u n d l e c o n s i d e r i n gt h ep h y s i c a lf e a t u r e so fv e h i c l e s ，a ni n v e h i c l ei n f o r m a t i o ns y s t e m i sp r e s e n t e d b a s e do nt h eo s g i 仔a m e w o r k t h eo s g is p e c i f i c a t i o n sm a k e i t p o s s i b l et ot r a n s f o m l e a c h 如n c t i o n a lr e q u i r e m e n ti n t oac e n a i nk i n do fs e r v i c e s ot h eo s g ic a nb ec o n s i d e r e da st h e s u i t a b l ec o n t a i n e rf o ras e to fs e r v i c e s ，h i c ha 1 1 0 w si n d e p e n d e ma u t oe l e c t r o n l cc o m p o n e n t s t oe f n c i e n t l yc o o p e r a t ew i t he a c ho t h e ri no r d e rt or e a l i z et h ep e r f e c ti n t e g r a t i o no fv a r i o u s s e r v i c e s ( 2 )w ef o c u s o nt h e d e s i g n a n di m p l e m e n t a t i o no fac o m p o n e n t - b a s e ds e r v i c e i n 丘a s t m c t u r e i n t e m a l l y ， o u rp l a t f o ms u p p o r t st h es e a m l e s s a c c e s st o c o 。e x i s t i i l g c o n l p o n e n t sa n dd y n a m i cu p d a t e s s e c u r i t yi s a c h i e v e db ya s s l g n l n ga c c e s sr l g h t st ou s e r s a c c o r d i n g l y e n du s e r sa r eg r a n t e da c c e s sr i g h t t ot h es p e c i n cv e h i c l ec o m p o n e n t sb yt h e l r a c c e s sl i s tw h i c hi sp r e d e f i n e d b a s e do nd e v i c ec h a r a c t e r i s t i c s e x t e m a l l y ， d i f 五。r e m i n t e r f a c e sa r ed e s i g n e dt om e e tt h ed e m a n do fd i f 五：r e n t u s e r s t os e r v i c ep r o v l d e r ，d a t a g e n e r a t e d6 0 ma u t oe l e c t r o n i cd e v i c e sc a nb eg o ta tr e g u l a ri n t e r v a l so ro nd e l l l a n d t h ed a t a c a nb es e n tt or e m o t es e r v e r sb y3 gn e t w o r kt e c h n o l o g y t oo t h e ru s e r s ，w e b - b a s e dm t e r t a c e s e n a b l ea u t h o r 讫e dp e r s o n st oa c c o m p l i s ht h el i f ec y c l em a n a g e m e mo f t h e b u n d l e s ( 3 ) r e l e v a n tr e s e a r c h i n v o l v e d ：i i lt h em e t h o d st op r o v i d ed y n a m i cs e r v i c ei no s g i 仔a m e w o r k h o w e v e r ，a c c o r d i n gt ot h eo s g ia r c h i t e c t u r e ，s e c u r i t yo fd a t aa n ds t a t ea r en o t g u a r a n t e e di i lt h ew h o l ep r o c e s so fu p d a t i n go fb u n d l e s i ti se x p e c t e dt h a t d a t as h o u l db e s e p a r a t e d 丘o ms t a t e ap r o x y c l a s si su s e dt os 0 1 v et h es t a b i l i t yp r o b l e mm e n t i o n e da b o v e w eb e n e 6 t 仔o mi n l p r o v e dn e x i b i l i t ya n dr e d u c t i o no fd e v e l o p m e n tc o s t sb ya d o p t i n go s g i t e c h n 0 1 0 9 y k e y w o r d s v e hicie in f o r m a tjo ns y s t e m ， o s gi ， d y n a m ics e r vic e ， lt s 华东师范大学2 0 1 1 届硕士研究生学位论文 基于o s g i 的汽午信息服务系统的应用研究 目录 第1 章绪论1 1 1 汽车信息服务系统1 1 2 汽车信息服务系统在智能交通、物联网中的应用研究3 1 3 汽车信息服务系统与开放服务网关协议( o s g i ) 一5 1 4 论文的研究内容6 1 5 论文主要内容安排7 第2 章o s g i 体系框架及相关研究8 2 1o s g i 概述8 2 2o s g i 框架结构1 0 2 3o s g i 关键点概述1 1 2 3 1b u n d l e 1 1 2 3 2b u n d l e 的生命周期13 2 3 3o s g i 中的类加载机制1 6 2 3 4o s g i 服务2 0 2 3 5 核心服务2 l 2 40 s g i 实现框架2 2 2 5 本章小结2 3 华东师范大学2 叭l 届硕士研充生学位论文 基于0 s g i 的汽午信息服务系统的应用研究 第3 章汽车信息服务系统总体设计2 4 3 1 需求分析2 4 3 2 硬件环境分析2 7 3 3 软件架构2 9 3 4 面向服务的o s g i 系统的设计策略3 1 3 5 本章小结3 3 第4 章车载信息系统的设计与实现3 4 4 1 虚拟设备模块3 4 4 1 1 设备特性分析3 4 4 1 2 虚拟设备层设计与实现一3 8 4 2 数据、命令服务模块4 0 4 2 1 模块设计4 l 4 2 2 按时数据传送4 2 4 2 3 按需数据服务4 3 4 3w e b 交互模块4 4 4 3 1 核心b u n d l e ( w e b h a n d l e rb u n d l e r ) 4 5 4 3 2u s e r s e r v l e t 4 8 4 3 3r e q s e r v l e t 4 9 4 3 4c o m m a n d s e 1 e t 51 4 4b u n d l e 管理模块5 4 v 华东师范大学2 0 l l 届硕士研究生学位论文 基子o s g i 的汽乍信息服务系统的应用研究 4 3 1b u n d l e 文件管理模块5 4 4 3 2b u n d l e 生命周期管理模块一5 5 4 5 动态更新：5 9 4 5 1 动态更新设计思想5 9 4 5 2 动态更新的设计与实现6 1 4 6 本章小结6 3 第5 章全文总结6 4 5 1 本文主要完成的内容和创新点6 4 5 2 下一步需要改进的地方6 5 参考文献6 6 攻读学位期间发表的学术论文目录7 1 致谢7 2 华东师范大学2 0 l l 届硕士研究生学位论文 基于o s g i 的汽午信息服务系统的应用研究 第1 章绪论 随着汽车产业和电子信息产业的飞速发展，汽车早己从单纯的机械产品发展成为 功能日趋强大、装备目益完善的电子化机械设备。如今的汽车不仅是融时尚、功能于 一身的杰出机械代表，同时也是电子类设备中的精品典范。人们对于汽车的要求也不 仅仅局限为一种简单的代步工具，更希望汽车成为工作、生活以及休闲娱乐的一种有 效手段；不仅希望汽车能够和驾驶者进行有效的人车互动，同时也希望汽车能够和周 围环境进行有效的交流、互享信息，使汽车更加的智能化、网络化。 汽车信息服务系统作为信息技术、汽车电子技术和计算机技术的综合应用，实现 了以汽车为主体的与驾驶者和外在环境之间的信息无障碍的交流通信，可以说是近几 年汽车产业中备受瞩目的综合研究方向。同时，汽车信息系统同时也是智能交通系统 ( i t s ，i n t e l l i g e n tt r a n s p o r ts y s t e m ) 和物联网( i n t e m e to f t h i n g s ) 重要组成部分。 本章首先阐述了汽车信息服务系统的研究背景，接着介绍了汽车信息服务系统在 智能交通和物联网中的应用研究，然后简述了以开放服务网关协议( o s g i ，o p e n s e i c eg a t e w a vi n i t i a t i v e ) 为软件模型的汽车信息系统的研究情况，最后提出了本文 的主要研究内容和文章结构。 1 1 汽车信息服务系统 汽车信息服务系统是近几年来才出现的新概念，它己成为车辆导航、通信、安防 和远程诊断的一个集合，成为车辆的一个重要组成部分。汽车上的各种电子设备可 以通过控制器局域网络( c a n ，c o n t m l l e r 心e an e t w o r k ) 总线或本地互联网( l 跗，l o c a l i n t e r c o i l i l e c tn e t w o r k ) 等汽车总线形成独立的车辆整体网络，并与周围世界联网，构 成以车为单元的完整的“车载信息系统”。 华东师范大学2 0 l1 届硕士研究生学位沦文基于o s g i 的汽车信息服务系统的应用研究 汽车信息服务系统作为一个新兴的用于汽车通讯市场及个人应用的系统，不仅为 驾驶员提供实时交通信息、紧急救助服务、导航，而且也为乘客提供互联网、电影、 电子游戏等“车载多媒体服务”【2 】。其包涵了软件技术、内容获取、网络通信、用户体 验、信息服务等方面；其产业发展牵动汽车制造、半导体、通信、软件等相关行业： 技术应用涵盖智能交通系统、智能汽车和物联网等技术。简单来说，汽车信息服务系 统是将无线通信技术引用到汽车行业，通过无线网络为用户提供导航、定位、交通信 息、道路安全、娱乐信息等内容的服务，真正实现人车路的通信中枢。 汽车信息服务系统大致经历了三个发展阶段【3 】。第一阶段的车载信息系统一般只 有简单的信息装置，其功能单一，结构也较为简单，同时有由于受到自身存储容量的 限制，当时的车载系统往往依赖外部数据，且系统实现软硬件不分离，特定的硬件结 构对应特定的软件。第二阶段的车载信息系统多以车载自主导航的形式出现，同时在 一定程度上结合了车载娱乐设备。第二阶段的车载信息系统主要研究适合导航和路径 引导的电子地图的生成、管理和维护，研究地图路径查找和地图匹配。第三代汽车信 息系统，也即是现今主流车载信息系统，体现了平台化、信息化和软硬件分离的特点。 所谓平台化，即车载信息系统分为软件平台和硬件平台两部分，硬件平台多为嵌入式 微机系统，向上提供良好的物理设备支持。软件平台则侧重向应用服务程序提供公用 的软件平台，增强代码的可移植性。信息化则是指在现代车载系统中不仅要为驾驶员 提供良好的用户界面，同时也更加注重通过网络环境进行车车、车人、车一路之间的 通信。软硬件分离的特点则指软件和硬件研发相互独立，使车载信息系统不受限于特 定的硬件平台设备，从而有助于构建一种更加开放的系统平台，使汽车信息服务系统 平台提供服务功能的更加多样化、个性化。 在汽车产业界，欧美、日本对车载信息系统的研究起步较早，比较典型的系统包 括：美国通用的o n s t a r 系统、美国福特的w i n g c a s t 系统、韩国现代的a t o m 系统、 德国宝马的a s s i s t 系统、德国奔驰的c o m m a n d 系统、日本丰田的g b o o k 系统等【4 1 。 此类系统不仅实现了互联网、电子邮件收发、交通信息、导航功能，还实现了车辆故 障诊断、车身控制等功能。 在我国，汽车产业取得了举世瞩目的成就。2 0 0 9 年我国汽车产销量更是首次突破 l o o o 万辆，成为继美国和日本之后全球第三个汽车年产量过千万辆的同家。汽车产业 的蓬勃发展也带动了相关一系列产业的发展。作为汽车产业和信息产业两大产业支柱 2 华东师范大学2 0 l l 届硕士研究生学位论文基于o s g i 的汽车信息服务系统的应用研究 的结合点，车载信息系统的发展引起了广泛的重视。很多专家预测，随着汽车电子业 得飞速发展，车载信息服务技术为用户提供服务所取得的利润将远远大于汽车生产的 利润。 对于汽车信息服务，国内在g p s 导航方面做得较早，电子地图等已经比较完善。 但是，我国在汽车电子信息服务技术的研究还远远落后与国外，国外的新一代车载信 息服务产品已经纷纷投入应用，而我国还只处于研究的初级阶段【5 】。汽车信息服务技 术的发展任重而道远。所以，本文提出的车载信息服务系统是有一定现实意义的。 1 2 汽车信息服务系统在智能交通、物联网中的应用研究 智能交通系统( i t s ，l m e l l i g e n tt r a l l s p o n a t i o ns y s t e m ) 是将先进的信息技术、数据通 讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等集成起来运用于整 个交通运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、 高效的综合运输和管理系统【6 】【。7 1 。智能交通系统不仅能使交道基础设施发挥出最大效 能，缓解城市交通拥堵，同时也对交道安全、交通事故处理与救援、道路收费系统等 产生重大的影响。 车载信息系统是智能交通系统的重要组成部分，智能交通的发展也极大的推动了 车载信息系统的发展。早期，智能交通系统并没有通过车载信息系统来直接管理车辆。 直到8 0 年代，各国在智能交通系统中才开始有汽车信息服务的相关研究出现。9 0 年 代以后，各国在车载信息系统上的研究发展就相当的快了。其研究主要方向集中于车 载信息系统对于汽车数据的处理以及汽车信息系统与外界环境之间的信息交流。例如， 日本政府重点支持的车辆信息及控制系统( v i c s ， v e h i c l ei n f o m a t i o na n dc o n t r o l s v s t e m ) 主要是基于路边的传感器把交通状况发送到智能交通处理中心，每个车载终 端接收处理中心加工整理后的交通信息，并且不同的车载信息系统可以有不同的方式 来表示交通信息。 可以看出，当前的智能交通系统严重依赖预先部署的基础设施。例如，嵌入路面 的感应传感器，部署在主要公路交叉口的摄像头等。通常，路面传感器负责对车流信 华东师范大学2 0 l l 届硕士研究生学位论文 基于0 s g i 的汽车信息服务系统的应用研究 息进行监测，然后上传到交通中心，经过数据处理后，交通中心在将数据报告发送给 车载终端。这样的信息传播方式是一种比较低效的方式。汽车信息技术作为物联网的 传统组成部分。其实现主要是利用通讯技术和车载电子信息技术实现远距离监测和信 息上报及控制。其覆盖范围较广，不局限于汽车与交通中心的信息交换，为车辆之间 信息交流，提供了一种新的方式。 物联网( i n t e m e to f t h i n g s ) ，指的是将各种信息传感设备，如射频识别( r f i d ) 装置、 红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个 巨大网络【8 儿9 1 。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，系统可以自动的、实时的 对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。物联网通过身份识别技术、无 线传感器网络等技术手段，将有效的促进“智能互联城市 的出现，推动社会经济的 发展 1 0 】。 车载信息系统是物联网的典型应用。车载物联网本质上就是一个巨大的无线传感 器网络，每一辆汽车都可以被视为其中的一个超级终端节点。而汽车信息系统则是实 现汽车通信的关键“门户”【 。车载信息系统不仅仅要实现车与后台( v 2 l ，v e h i c l et o i n 丘a s t r u c t u r e ) 间的通讯，还要实现车与车( v 2 v ，v e h i c l et ov e h i c l e ) ，车与路( v 2 r ， v e h i c l et or o a d ) ，车与人( v 2 p v e h i c l et op e r s o n ) 间的信息传输，这样一来，每辆 汽车都成为物联网中的设备，形成了一个汽车行业的物联网。 目前，关于车载物联网的研究主要有：f l e e t n e t 【1 2 】目的是利用无线多跳自组织网 络技术实现无线车载通信，能够有效提高司机和乘客的安全性和舒适性。c a r t a l k 【”】 是一个欧洲的司机辅助系统研究项目。c a l i f o r n i ap a t h 【1 4 】是加州大学伯克利分校的一个 关于智能交通系统的综合性研究项目。m i tc a r t e l 【”】是麻省理工学院的一个分布式移 动传感器网络和远程通信系统。i n t e l l i d r i v e 项引1 6 】致力于在个人移动设备( 如手机和 p d 、车辆以及路边基站之间建立安全、灵活的无线通信，使道路交通系统更安全、 更智能和更环保。 本文基于汽车c a n 总线平台，提出了一种基于0 s g i 的信息系统，该系统能提供 良好的数据接口，有效的融入智能交通系统和物联网平台。 4 华东师范大学2 0 l l 届硕士研究生学位论文 基于o s g i 的汽车信息服务系统的应用研究 1 3 汽车信息服务系统与开放服务网关协议( o s g i ) 传统的汽车信息服务系统主要分为前装和后装两类。前装主要指汽车生产厂商将 车载服务终端作为汽车部件内置于汽车电路上。其主要优点是出厂自带、功能较齐全， 缺点则是价格较高，并且由于厂商自行开发，系统接口通常不开放。后装则指汽车在 出厂后，改装汽车或者加装终端设备，使驾乘人员能够使用汽车信息服务。其特点主 要是价格便宜，但是与车上原有系统交互不强，基本处于孤立状态。 所以，传统的汽车信息服务系统在独立使用上功能虽然不存在问题，但是在不同 系统间的信息沟通上却有很多的问题。综合说来有：l 、系统兼容性不好，各系统接口 差异较大，即不能车内整合信息共享也不能车车共享信息：2 、可升级性差，系统多固 化在硬件上，无法简单升级，升级开销较大；3 、车辆数据信息即没有统一的表达形式， 也没有数据保护措施。 同时，在传统的软件开发项目中，软件设计人员花了很大的力气在优化系统，减 少耦合度上。然而，即使如此，系统也没有办法达到很好的通用性。一旦需求变化， 整个软件工程马上就暴露在重新开发设计的风险下。针对汽车电子设备变化快的特点， 传统意义上的软件开发方式已经不能适应汽车信息服务系统的需求了，我们亟待一种 新的、提供面向服务的，可扩展的动态的软件开发方法，能够有效的减低开发风险， 减少开发、维护成本。 1 9 9 9 年由i b m 等1 5 家公司发起成立了“开放服务网关联盟”。其于2 0 0 9 年9 月发布了o s g 卜s p e c m c a t i o i l s4 2 。o s g i 是为各种家电设备提供通用的软件运行平台， 即是可以屏蔽设备、操作系统、硬件区别的中间件平台。随着汽车电子产业的发展， 人们发现该模型也可以应用于汽车电子，o s g i 联盟专门成立了一个名为汽车专家组 ( v e h i c l ee x p e r t 研o u p ) 的特别机构为o s g i 在汽车电子领域的应用制定规范。 目前，学术界关于o s g i 在家庭网关和无线传感器网络中的应用的研究比较多 1 7 】【1 8 】【l9 1 ，而在汽车电子方面的研究还比较少。z h a n g 【2 0 j 等人将o s g i 用于指配、管理 和开发车载信息服务，并提出一种情境感知的服务架构，增强汽车的安全性和便利性； c h o i 【2 l 】提出一种基于0 s g i 框架的车载系统的人机接口；l i 2 2 】介绍了基于o s g i 的架 构的智能汽车中移动设备从服务商访问、下载和使用服务的特点，并做了应用的展望； 华东师范大学2 0 l l 届硕士研究生学位论文基于0 s g i 的汽乍信息服务系统的应用研究 l a r s s o n 【2 3 】介绍了一个基于0 s g i 的对物流进行在线实时跟踪的系统；k i m 【2 4 】提出了一 种基于o s g i 的车载应用程序管理架构；s a n t a 【2 5 】实现了一个智能车载系统，可以进行 定位，多媒体播放，司机辅助系统等多项功能；d u c o u n h “2 6 】提出了一种在汽车无线 网络上实现高效分布式应用的网络协议；s a n t a 【2 7 】讨论了在蜂窝网的支持下实现车车通 信以及车与固定设施进行通信的问题；p i n a r t 【2 8 】提出了一个基于o s g i 的用于验证服务 程序的概念，测试性能的车载系统测试平台；p h u n g 【2 9 】探讨了车载系统中车载服务和 车外智能交通系统( i t s ) 服务的生命周期不一致引起的安全问题，并提出一个面向方 面编程( o o a ) 的解决方案；s e e p o l d 【3 0 】提出了一种基于o s g iu p i l p 的扩展架构，以 实现对车载网络中异构的各部件的管理；p a r k 【3 l 】针对智能车辆中有大量传感器，提出 一种新的基于s c s n ( 智能车辆传感网) 的平台，用以解决传统的c a n 总线的扩展性 和互操作性不足的问题。 同时，国内基于o s g i 的汽车信息系统的研究相对较少，本文的研究相对填补了 国内研究的空白。 1 4 论文的研究内容 本文提出了一种的基于开放服务网关协议( o s g i ) 的汽车信息服务系统，该系统 提供了一种面向服务的软件架构，将整个汽车抽象为一个服务平台，提供不同的应用 服务。通过o s g i 框架，使车载信息服务系统支持模块化和增量的开发方式。 通过平台的设备管理服务，在用户验证、确保安全的基础上，可以定期或按需的 读取汽车电子数据、支持设备动态更新，支持用户远程的设备监控。强化了系统的可 扩展性，强调接口的统一，即以服务为方式提供接口服务。提高了车载平台的兼容性、 扩展性和数据通用性，实现了汽车信息服务系统的软硬件分离设计。 该车载系统从远端服务提供商到本地车载设备提供了完全的端到端的解决方案。 即对于0 s g i 车载系统，用户可以通过h t t p 协议从网络的任何地方管理车载设备上软 件的生命周期，可以安装、删除、升级软件服务而不中断整个系统服务。 6 华东师范大学2 0 l l 届硕士研究生学位论文 基于o s g i 的汽午信息服务系统的应用研究 同时，文章对o s g i 动态服务升级进行了扩展，利用一个代理服务类，解决了动 态升级中服务和数据不一致的问题。 1 5 论文主要内容安排 第一章绪论。主要介绍当前汽车信息系统、物联网和智能交通的研究情况。明确 的指出研究汽车信息系统的必要性，以及对车载设备的动态管理、安全访问控制以及 0 s g i 服务软件构架是研究的重点。 第二章o s g i 体系框架及相关研究。重点对0 s g i 服务注册、引用机制；b u n d l e 类加载机制，b u n d l e 生命周期的运行管理机制，0 s g i 核心服务，以及开源框架e q u i n o x 进行介绍。 第三章汽车信息服务系统总体设计。研究车载信息服务系统的体系架构。重点研 究虚拟设备模块、数据、命令服务模块、b u n d l e 管理模块、w e b 交互服务模块的设计 第四章汽车信息服务系统的设计与实现。结合c a n 实验平台和开源e q u i n o x 框 架来构造一个汽车信息服务系统。 第五章全文总结。总结研究的重点和创新点，指出研究和实现中的不足。 7 华东师范大学2 0 l l 届硕士研究生学位论文基于0 s g i 的汽午信息服务系统的应用研究 第2 章o s g i 体系框架及相关研究 开放服务网关协议o s g i ( o p e ns e r v i c eg a t e w a yi n i t i a t i v e ) ，建立于19 9 9 年3 月1 日，致力于建立一个开放的服务规范和服务发布平台。o s g i 技术提供一种面向服务 的软件架构，它使其中的软件组件能够动态地发现对方，软件组件可以在运行中被安 装、升级或者移除而不需要中断系统的操作，从而达到最小化耦合度的目的，同时也 有效的降低了开发、维护成本，减少开发的风险。在0 g s i 服务规范中，服务组件以 b u n d l e 的形式发布。 本章简要的介绍了o s g i 规范及其特点，并对b u n d l e 特点、服务机制、类加载机 制、b u n d l e 生命周期管理、o s g i 核心框架以及其提供的核心服务进行介绍。接着， 文章引入介绍开源框架e q u 曲o x ，本文提出的车载信息系统也是构架于e q u i n o x 之上 的。 2 1o s g i 概述 o s g i 利用了j a v a 可移植性和平台无关性等特点，建立了一种基于软件模块化、 动态化的系统。所谓的软件模块化，既是指软件模块之问相互独立，不受其他模块的 影响；外部模块只能访问该模块对外提供的功能；模块具备独立的生命周期，例如启 动、停止、更新等。而软件动态化则主要是形容系统能够动态的增加、更新或删除模 块，而对于模块本身来说不需要做额外的处理。这里需要指出的是，虽然o s g i 能够 动态的增加、删除或更新模块，并完成依赖的o s g is e i c e 的引用迁移。但要软件开 发人员自行处理由此带来的模块巾对象的状态保持和恢复的问题。因此对于o s g i 的 软件开发人员来说，要对b u n d l e 生命周期改变和c o m p o n e n t 生命周期改变所带来的 变化做相应的处理。 华东师范大学2 0 l l 届硕士研宄生学位论文 基于0 s g i 的汽车信息服务系统的应用研究 o s g i 技术定义了一系列的标准的软件原语，一个具体的应用以标准软件组件的 形式表示，组件之间具有协作简单，耦合度小的特点。总的来说，o s g i 提供了一种 模块化开发和模块化部署的方法，为软件开发者、服务软件供应商提供了一个开放、 通用的软件架构，能够积极的推动动态、可扩张系统的开发，并且有效降低系统日常 开发、维护成本。 如图2 1 所示。o s g i 规范提供一种基于b u n d l e 服务的、软件组件式的、通用安 全的、且利于管理的j a v a 框架【3 羽。 图2 1o s g i 体系结构f 3 2 】 具体来说，o s g i 体系结构主要由b u n d l e 、服务和框架三部分组成。 b u n d l e 是o s g i 体系结构中的功能单元，其向o s g i 框架注册服务，并且对外提 供服务。b u n d l e 是由有一些相互联系的类、一些其他的资源文件和一个基于x m l 的 b u n d l e 配置文件组成的。b u n d l e 可以通过导出( e x p o r t