车联网研发

2011年 4月 课题名称：车联网研发 中国移动集团级重点项目（含联合研发项目）开题汇报报告 二、立项背景和意义（ 1/3） 车路通信车车通信G P 设备信息中心车载信息服务 / 应用车联网 以车为信息节点，通过无线通信技术、定位技术和传感器技术，实现“人 路 互联，并在此基础上提供车辆全生命周期监控、智能交通、安防、远程诊断、导航和信息娱乐等综合服务 车联网概念 车联网应用 全生命周期监控 智能交通 导航和线路规划 车辆防盗 安全和支援 娱乐和信息服务 车联网是对传统汽车交通概念的彻底颠覆，真正实现汽车的智能出行。车联网能够最大程度的优化交通资源的调配，缓解城市交通拥堵，减少尾气排放，保障交通安全，让车主在处于最优化行驶状态的同时，享受到高品质的车载信息服务。 车联网被认为是最有望突破千亿的物联网应用之一，其规模效应、示范效应和产业带动作用巨大。 二、立项背景和意义（ 2/3） 汽车信息服务市场潜力巨大，是拓展物联网应用的重要领域，中国移动应关注汽车信息服务 ,以此作为物联网战略实施的重点应用领域 解决方案商在原解决方案基础上进行提升 ,引入实时信息 完善 国外市场成熟和发展 各解决方案商方案基本成熟 , 开始进入竞争期 北美市场基本固定 ,整车厂不断完善和提升自身服务 欧盟开始实施 推进国内市场竞争日益激烈 国外解决方案商开始推进解决方案在中国市场的实施 如 吉星 , 本土运营商开始布局市场，国外服务商和中国电信进行合作，推进已有方案落地，联通启动研究进程 国内整车厂开始进行概念项目的研发 进行汽车信息服务研究，规划汽车信息服务解决方案和服务 ,开始网络汽车产品研发 二、立项背景和意义（ 3/3） 2010中国工程机械行业销售额达 4000亿元人民币，产量和销售额双双跃居世界第一，中国已成为世界工程机械制造大国 我国工程机械竞争力优势主要体现在价格方面，产品性能在智能化、电子控制、自动监测等方面同世界先进水平尚有差距 工程机械需连续作业，要求服务响应必须及时、准确，而施工地点又处于交通不便的偏远地区 随着公司规模扩张、管理区域和幅度的增大，人工为主的粗放式管理已经无法支撑企业的进一步快速发展 市场竞争激烈，价格战频频引发，工程机械企业逐渐把竞争重心向产品质量和服务转移 应用需求 管理需求 战略需求 信息化建设已经成为工程机械骨干企业进一步做大做强的瓶颈环节 2010年 5月，江苏移动与徐工集团战略签约并联合成立了工程机械物联网应用研发中心，宣告工程机械物联网时代的来临 三、课题研究目标 研究汽车信息服务和工业机械物联网的市场环境、解决方案、关键技术和行业发展趋势，形成相关解决方案，输出针对性的研究报告； 研发面向汽车信息服务的网络汽车信息服务平台、车载终端和手机客户端，积极推动产品的规模化商用； 研发面向工业机械应用的车载终端、手持机终端和监控管理平台，积极推动产品在工业机械领域的商用。 实现自主研发和自主知识产权，建立以中国移动为主导的车联网运营体系架构。 本项目的研发成果可在全国范围内的汽车信息服务和工程机械行业推广应用 ;同时，加强与优良客户的合作关系，巩固并加强移动公司在该行业内的市场占有率。 四、研究总体框架 汽 车 信 息 服 务 平 台用 户 数 据/ 业 务 数 据用 户门 户1 2 01 1 0公 共 应 急 导 航第 三 方 服 务诊 断 娱 乐支 援P O 中 心网 络 层业 务 网物 联 网 业 务 网 关物 联 网 运 营 管 理 平 台无 线 网核 心 网位 置业 务 能 力短 信工 程 机 械 感 知 层网 络 汽 车 感 知 层传 感 器 组控 制 器 组工 业 机 械车 载 终 端总 线感 知 层车 载 网 络应 用 层乘 用 车车 载 终 端路 侧 控 制 设 备业 务 控 制 平 台网 络 汽 车 应 用 层呼 叫中 心C R M（ 客 户 关 系 管 理 ）I S C（ 供 应 链 管 理 ）工 业 机 械 应 用 层W M M P - M P - T 应用层 研究汽车信息服务平台系统架构，开发汽车信息服务平台和手机客户端产品，引入第三方应用 研究工业机械控制平台系统架构，开发平台和便携式手持终端产品，与客户 研究 车联网系统架构 网络层 研究车联网对网络层的技术要求 感知层 研究乘用车车载终端技术方案，开发车辆安防终端产品，实现低功耗、无钥匙控制、移位报警、区域设防、定位、语音监听和一键报警等功能 研究工业机械车载终端技术方案，开发工业机械车载终端产品，基于 现信息采集、远程控制和自主防盗等功能 研究 五、项目的难点及解决方案（ 1/2） 项目难点 安防终端可以放置于车辆任意一个隐蔽的位置，采用电池供电，如果平均功耗太高，会导致用户经常充电或更换电池，从而影响用户体验； 安防终端采用后装模式，未与汽车总线连接，如何获取车辆运动的相关信息从而判断是否被盗是技术难题； 传统的采用电子车钥匙按键控制防盗加 /锁解锁的方式用户体验较差，需要更加智能的控制手段； 安防终端如果遭到破坏，无法即时报警 解决方案 采用低功耗节电技术，包括低功耗工作模式设计、采用低功耗芯片和电源管理等方案，有效降低终端的平均功耗； 采用加速度传感器采集汽车加速度信息，并通过数字信息号处理技术分析车辆运动状态，从而判断是否触发异常移动警报； 设计感应式遥控器技术，采用 125根据测量出来的距离决定启用防盗加 /解锁； 设计基于传感器网络的安防终端自组网防盗方案，即使车内的安防终端被破坏，由自组网内的其他终端以及路侧节点进行报警 网络汽车应用研究： 五、项目的难点及解决方案（ 2/2） 项目难点 物联网终端的通信链路及设备状态缺乏有效的监控，且存在欠费的风险 车载定位的应用与工程设备状态监控结合度不高，业务系统不统一，难以与工程机械的 解决方案 开发基于 可方便的扩展 开发基于 2 开发模块化的业务平台，与 工业机械物联网解决方案： 六、主要技术方案和关键技术 节电工作模式下，除加速度传感器、遥控接收模块处于工作状态，主控制器处于低电工作状态外（仅能接受中断），其余模块电源关闭 速度传感器产生中断唤醒主控制器及其他模块 28/电模式下工作电流100A 作电流 20A 15作电流在 150终端低功耗实现方案 开 始（ 上 电 ）等 待 遥 控 指 令（ 终 端 进 入 周 期 性 休 眠 ，除 了 遥 控 检 测 ）指 令 类 型监 控 数 据 传 输 S O S 报 警判 断 异 常打 开 G S M 模 块异 常 信 息 发 送检 测 剩 余 电 量和 信 号 屏 蔽终 端 进 入 休 眠终 端 醒 来 到 遥 控 指令节电工作模式 低功耗芯片选型 过主控制器和电源管理芯片，对各模块进行供电管理，包括电源的开闭、工作频率和工作电压的控制，最大限度降低各模块的功耗 电源管理 不影响网络通信的条件下，减少芯片功耗开销。例如：小区搜索、功率控制等环节的优化 少与网络侧不必要通信交互。例如：在不与网络通信时，不进行附着 安防终端低功耗方案 终端低功耗方案预计申请 1项专利 串 口 3G S M /G P R S /T 1J T A 理 器C A N /L I N 总线 接 口F la s h /S D R 口V R /T T S 接 口串 口 2G P S 模 块U S 头 /U 盘音 频 接 口触 摸 屏 /L C D 接 口 I D E /C F /S D 接 口蓝 牙 /P C M C I 传 感 器 接 口六、主要技术方案和关键技术 车辆运动状态检测 将 加 速 度 传 感 器 设 为M e a s u r e m e n t 模 式 ， 读 取 三轴 加 速 度 值 ， 取 平 均 得 到 参考 加 速 度进 入 m o t i o n d e t e c t i o n 模式 ， M C U 进 入 休 眠 ，等 待 中 断产 生 中 断 ， M C U 唤 醒 ， 通 过M e a s u r e m e n t 模 式 读 取 加 速 度传 感 器 ， 以 1 s 为 时 间 间 隔 ， 周期 性 地 进 行 数 据 处 理对 1 s 的 数 据 ， 做 预 处 理1 、 去 除 参 考 值2 、 中 值 滤 波 去 噪 点3 、 只 考 察 X Y 方 向 的 值 ；震 动 判 断计 算 均 值 方 差 ， 将 方 差 与 门 限 进 行 比较 ， 超 过 门 限 则 认 定 震 动 ， 否 则 认 定为 误 判 。判 定 震 动 后 ， 如 果 连 续 若 干 帧 信 号 的均 值 接 近 0 且 方 差 均 低 于 门 限 ， 则 系统 进 入 休 眠 状 态位 移 计 算在 判 定 震 动 后 ， X Y 方 向 上 如 果 连 续 出 现 正值 或 负 值 ， 计 算 1 s 内 平 均 加 速 度 ， 进 而 计算 ：1 、 通 过 一 次 积 分 计 算 分 速 度 ， 并 合 成 速 度2 、 通 过 二 次 积 分 计 算 分 位 移 ， 并 合 成 位 移判 断 ： 如 果 累 积 计 算 位 移 超 过 一 定 门 限 或 者 连续 若 干 帧 都 输 出 非 零 值 ， 则 认 定 发 生 异常 位 移 ； 每 当 计 算 位 移 超 过 一 定 门 限 时 ， 都 会 触发 报 警 ， 例 如 每 2 米 位 移 报 警 一 次 ；电 源 打 开 ， 3 1 5 M 打 开 、M C U 处 于 低 功 耗 状 态 ，其 他 所 有 模 块 关 闭接 收 到 遥 控 器 发 送 的 监控 指 令 ， 启 动 加 速 度 传感 器 。震 动 了 吗 ？打 开 G S M ， 向 平 台 报 警 ，报 告 发 生 异 常 震 动 。G S M 开 ？ 打 开 ！G P S 定 位如 果 总 位 移 超 过 一 定 门 限 ，则 打 开 G P S ， 位 置 上 报注 意 ：此 时 可 关 闭 加 速 度 传 感 器 ，安 防 终 端 由 用 户 通 过 平 台 进行 管 控 。发 生 位 移 了 吗 ？向 平 台 报 警 ， 报 告 发 生 异常 移 动 ， 并 报 告 位 移 方 向和 位 移 量 。否是是否G S M 开 ？ 关 闭 ！静震移G P 一 帧信 号 的 加速 度 方 差超 过 门 限连 续 若 干帧 的 加 速度 均 值 接近 0 且 方 差很 小连 续 若 干 帧 的 加 速 度 均 值 为 正 / 负 值或 累 积 位 移 超 过 一 定 门 限 （ 比 如 2 米 ）连 续 若 干 帧 的 加 速 度 均 值 接 近 0总 的 累 积 位移 超 过 一 定门 限 （ 比 如1 0 米 ） 或 者速 度 超 过 一定 门 限进 入 G P S 定 位 状态 ， 周 期 上 报 ，需 要 用 户 通 过 平台 进 行 管 控“ 防 盗 节 电 ” 模 式状 态 转 移 图3轴 运动检测和处理流程 车辆运动状态检测方案预计申请 1项专利 六、主要技术方案和关键技术 感应式遥控方案 安 防 终 端遥 控 器M C 度 传感 器G P S 模 块G S M / G P R S/ T D 模 块滚 动 码解 码芯 片3 1 5 M H z/ 4 3 3 M H 接 收模 块滚 动 码编 码芯 片遥 控按 键1 2 5 k H 模 块3 1 5 M H z/ 4 3 3 M H 发 送模 块1 2 5 k H 模 块M C 安防终端采用 125期触发或加速度传感器触发），遥控器接收到探测信号后利用高频模块返回身份认证信息 根据遥控器探测结果（遥控器是否在附近），安防终端启动“加 /解锁” 也可用遥控器启动加 /解锁 六、主要技术方案和关键技术 安防终端防破坏方案 移 动 通 信 网报 警 中 心车 辆 1防 盗 器车 辆 2防 盗 器车 辆 3防 盗 器车 辆 器. . 区 域 1传 感 器 网 络车 辆 1防 盗 器车 辆 2防 盗 器车 辆 3防 盗 器停 车 区节 点. . 区 域 2传 感 器 网 络方案 安防终端支持近距离通信和移动通信功能，以及应用层防盗功能。 在停车区域内，终端能够自组织成为传感器网络，推举担任与移动通信网通信的报警节点。 一旦某终端被破坏、或者车辆非移动并离开自组网后，与该防盗器邻近的防盗器会将报警信息通过传感器网转发给报警节点，报警节点再通过移动通信网将报警信息实时上报给报警中心 安防终端防破坏方案预计申请 2项专利 六、主要技术方案和关键技术 传感器组 控制器组 智能车载终端 业务调度与控制应用平台 智能车载终端 通 信 模 组短 消 息 模 块G P 交 互 单 元工 程 机 械 设 备C A N 接 口 外 部 扩 展 接 口 R S - 4 8 5 接 口M 2 M 管 理 平 台 业 务 调 度 与 控 制 应 用 平 台D S 基于 G/短信技术的智能车载终端，内嵌 2通过 制器通信。 与服务管理平台通讯，交互工程机械的运行状态、位置信息和控制命令等数据。 通过 线机器管理协议）协议与 现对终端设备的监控。 六、主要技术方案和关键技术 传感器组 控制器组 智能车载终端 业务调度与控制应用平台 靠无线通信链路的保障等功能。包括对终端的状态管理、配置管理、业务统计、故障管理、日志管理、软件升级等 六、主要技术方案和关键技术 传感器组 控制器组 智能车载终端 业务调度与控制应用平台 业务平台 远程获取机械设备的位置信息，结合 地图上显示设备位置 远程获取机械设备关键部件的状态等信息，出现异常（如超负荷运转导致）时自动预警 机械设备关键部件进行远程控制，如锁定、解锁等。 集成呼叫中心和 现客户、客服人员和技术人员的联动 统一服务 管理平台呼叫中心功能集 成 A - G P S 模 块 功 能 的工 作 手 机G P R S / C D M 网 应 用 平 台专 线W e b s e r v i c 用过无线网络并基于 六、主要技术方案和关键技术 便携式手持终端 七、专利检索情况 技术结构 传感技术 传输技术 导航定位技术 电源管理技术 防盗技术 信息服务技术 语音技术 远程控制技术 制动技术 产品结构 传感器 187 7 1 3 1 1 传感器网络 网络管理软件 应用开发套件 传输模组 11 182 13 1 11 59 5 14 传输接口 2 14 2 3 1 无线模组 10 165 12 1 11 57 3 14 有线模组 1 5 1 导航定位装置 1 4 414 1 4 3 1 防盗装置 3 26 479 1 1 15 控制器 4 7 2 1 3 9 1 52 3 汽车装置 3 34 26 3 6 124 5 15 1 车载其他设备 3 33 25 3 6 117 5 12 1 灯光照明 1 发动机 门窗 悬架 仪表显示 1 1 7 座椅 2 网络接入 1 12 交换器 网关 1 12 制动模组 2 6 6 5 1 2 5 处理器 2 4 3 1 1 5 电源供应器 1 6 1 内存 嵌入软件 1 2 八、本课题的创新点和专利点 提出符合物联网三层结构的车联网体系架构，将面向公众客户的汽车信息服务业务和面向行业客户的工程机械物联网业务纳入到统一开发的架构之中； 基于 展 车载终端低功耗技术方案； 基于加速度传感器的车辆运动状态检测技术方案； 终端防破坏报警技术方案； 基于 B/ 工程机械的标准物联网监测平台体系架构。 九、已有的研究工作积累和取得的研究成果 网络汽车应用研究 前期已开发了定位于车辆防盗的“车行无忧”产品并商用，积累大量的产品开发和运营经验，并对产品性能和用户体验方面的欠缺有着深入的认识； 在汽车信息服务方面做了大量的调研和深入研究，并编制了汽车信息服务研究报告； 在车载终端和汽车信息服务平台关键技术方面进行了深入研究，并通过开发原型产品进行验证，在终端低功耗、车辆运动状态检测和终端防破坏等方面预计申请 4项专利 工业机械物联网解决方案 徐工集团部署呼叫中心并与其 现了以呼叫中心为核心的售前售后信息流管理。 已在徐工客服人员推广 与徐工车辆定位系统进行对接，实现了 基于 已对接 前计划在工程机械企业进行试装，并定制个性化的业务系统。 十、外部合作伙伴委托方案说明 根据 中国移动研发项目管理办法 第二十三条规定：研发项目涉及与他人合作或委托开发时，研发项目承担单位应对合作伙伴选择方案及其合作方式进行严格审核，尽量避免单厂家介入核心技术，促进形成对我公司有利的多厂家交叉持有的专利局面；对于单厂家委托开发项目要研究制定有利于我公司的技术方案，并在合同中明确知识产权归属及知识产权相关的权利义务，适时应用我公司自有知识产权研究制定专利许可方案 十一、项目研究产出 项目研究产出 预期产出内容 承担单位 研究成果： 包括研究报告、形成的软硬件平台 研究报告： 1）网络汽车子课题： 汽车信息服务业务及技术研究报告 、 网络汽车安防终端解决方案 2）工业机械子课题： 工程机械智能车载终端解决方案 、 工程机械手持机终端解决方案 、 工程机械管理平台解决方案 产品： 1）网络汽车子课题：网络汽车安防终端、网络汽车信息服务平台、网络汽车手机客户端软件、 2）工业机械子课题：工程机械智能车载终端产品、便携式手持机终端、工程机械设备监控平台 研究院承担网络汽车子课题，江苏公司承担工业机械子课题 专利成果： 专利申请计划 计划申请不低于 4项专利 研究院、江苏公司 试验成果： 开展的相关试验室及外场测试工作中形成的试验报告 1）网络汽车子课题： 网络汽车安防终端设备测试规范 、 网络汽车信息服务平台设备测试规范 、 网络汽车手机客户端测试规范 ，以及实验室和现网测试报告 2）工业机械子课题： 工业机械智能车载终端设备功能测试规范 、 工业机械手持机终端设备测试规范 、 工业机械监控管理平台测试规范 ，以及实验室和现网测试报告 研究院承担网络汽车子课题，江苏公司承担工业机械子课题 十二、联合项目分工 单位 分工内容 研究产出 负责人 研究院 物联网应用研究子课题 1、产品研发 1）汽车安防终端产品； 2）网络汽车信息服务平台产品； 3）网络汽车手机客户端产品； 2、研究报告 1）汽车信息服务业务及技术研究报告； 2）网络汽车安防终端解决方案。 彭巍、赵军辉、史家康 江苏公司 工程机械物联网解决方案子课题 1、产品研发 1）工业机械智能车载终端； 2）工业机械设备监控平台 3）工程机械手持终端； 2、研究报告 1）工程机械智能车载终端解决方案； 2）工程机械管理平台解决方案； 3）工程机械手持终端解决方案。 袁吉银、邵建 十三、项目研究进度计划（ 1/2） 网络汽车应用研究子课题 任务名称 开始日期 结束日期 市场需求细化整理 2010 年 7 月 1 日 2010 年 8 月 30 日 项目开题 2010 年 8 月 1 日 2011 年 9 月 30 日 项目研发 2010 年 10 月 1 日 2011 年 5 月 31 日 一阶段产品 开发 2010 年 10 月 1 日 2011 年 2 月 28 日 系统 联调 2011 年 3 月 1 日 2011 年 3 月 3 1 日 二阶段产品 优化 2011 年 4 月 1 日 2011 年 5 月 10 日 产品验收 测试 2011 年 5 月 1 1 日 2011 年 5 月 31 日 研究报告 编制 2011 年 8 月 1 日 2011 年 5 月 31 日 专利研究和申请 2010 年 11 月 1 日 2011 年 5 月 31 日 试点项目推广 2011 年 6 月 1 日 2011 年 10 月 31 日 客户交流 2011 年 6 月 1 日 2011 年 7 月 31 日 试点项目建设 2011 年 6 月 1 日 2011 年 8 月 31 日 产品 试点 2011 年 8 月 1 日 2011 年 10 月 31 日 十三、项目研究进度计划（ 2/2） 工业机械物联网解决方案子课题 任务名称 开始日期 结束日期 项目创新立项 2010 年 8 月 20 日 2010 年 10 月 12 日 市场需求细化整理 2010 年 8 月 30 日 2010 年 11 月 20 日 项目开题 20