物联网在智能车载系统中的应用

白景斐

（山西电力职业技术学院 山西 太原 030021）

物联网有关技术的日趋成熟使得全球信息化得到快速发展，更促进了数字信息化的发展[1]。数字信息化的应用已经成为各界提升自身竞争力和发展力的有力工具，尤其是现代物流业。如何进一步加强数字信息化在提高企业效益中的应用成为现在物流业及其管理理念的重要思考方向。现阶段物流业大多数的车载系统中，仅能提供录像功能供以后观看而不能实现物流信息的实时监控。

本文提出一种基于物联网的智能车载系统，结合RFID、GPS定位、GPRS通信以及图像采集等技术，使得物流车辆在无人工操作的情况下与监控终端实时通信，实现了对物流车辆全程的实时监控。

1 相关技术

RFID技术是物联网技术中不可忽视的重要组成部分，它的日趋成熟使物联网得到快速发展，也给许多行业都带来了深刻的变革。本文将RFID技术与GPS定位、GPRS通信以及图像采集等技术综合运用于车载系统中，利用各个技术的优势构造出一个智能车载系统。

1.1 物联网概念

作为新一代信息技术的重要部分，物联网即通过RFID、GPS、红外感应器等信息设备，遵照协议将任一物品与互联网连接来进行信息的交流，从而实现识别、跟踪、监控与管理的智能化流程。物联网可分为感知层、网络层和应用层，它将各种感知技术综合应用起来，比互联网有显著的优势，目前已广泛应用在智能消防、只能交通、工业检测、环境保护与检测等许多领域[2]。

1.2 RFID技术

RFID是无线射频识别（Radio Frequency IDentification）的简称，即在识别系统与特定物体之间不存在机械或光学接触的前提下，通过无线电信号识别特定物体的同时读写入相关信息，在物流管理中得到广泛应用。RFID系统通常由应答器、阅读器以及应用软件系统组成。

根据工作频段的不同，RFID技术也可应用在不同领域。如低频段125～135 kHz因其良好的事物穿透能力广泛应用在门禁管理、车辆管理、考勤及固定设备等；高频段13.56 MHz已被广泛应用于防伪、物流及人员识别等领域；而超高频段860～960 MHz则被应用于移动商务、物流管理等领域。

1.3 GPS技术

GPS是全球定位系统（Global Positioning System）的简称，用户通过卫星持续发送自身的星历参数和时间信息，经过计算得出接收机的三维信息及速度和时间信息等，由空间星座、地面控制和用户设备三部分组成。GPS具有全天候、高精度、自动化等显著优点，广泛运用于军事、民事交通、精确农业及日常生活等许多领域。

2 智能车载系统设计

本系统以改进和完善物流过程、解决在运输中对物流车辆不能实时监控为目标，在物联网的技术背景下，将嵌入式技术、无线通信技术、全球定位技术及图像采集技术等综合有效地应用于智能车载系统[3]。该系统在Linux平台上用ARM11处理器进行开发，在植入终端的嵌入式软件中通过程序来进行对系统中其他部分的控制。

智能车载系统主要由全球定位模块、无线通信模块、RFID模块、图像采集模块等组成。其系统总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构图Fig.1 Structure diagram of the system

2.1 全球定位模块

全球定位模块选用SIRF芯片系列的GS-92卫星定位模块，具有定位块、性能好、体积小、功耗低等优点，广泛应用于GPS导航、车载终端、车辆防盗、公交车自动报站等领域。

GPS模块的软件程序是本系统的重要部分，主要用来检测车辆的速度、经纬度、加速度、海拔等信息。模块开始使用后，先进行串口的初始化，设置好相应参数后打开串口读出初始记录，最后通过gps_pharse函数 （char*line，GPS_INFO*GPS）； 进行GPS信息的解析[4]。GPS模块程序处理流程如图2所示。

图2 GPS模块程序处理流程Fig.2 Program process of GPSmodule

2.2 无线通信模块

GPRS模块采用的是西门子公司MC系列的MC55i，它是四波段（850 MHz、900 MHz、1 800 MHz、1 900 MHz）的 GPRS模块，可在全世界任一国家的GSM网使用，具有功耗低、可靠性高、性价比高和易开发等特点。MC55i模块目前广泛应用于智能公交、远程无线抄表、无线数据传输单元等实际系统中。

GPRS模块的软件程序只要用来实现无线和实时的数据通信，从而进行在线数据更新、短信的收发及控制终端控制等功能，GPRS模块是在AT指令模式下工作的[5]。

2.3 RFID读写设备及嵌入式平台

RFID读写设备主要进行物流车辆信息与控制终端信息的交换，是本系统的核心和基础。射频识别模块采用nRF24L01无线模块，它具有极低的电流消耗，将标签放置在物流车辆内的货物上，经由控制终端的RFID读卡器来识别管理物流车辆[6]。该无线模块通过UART串口与ARM系统连接通信，下面给出其初始化部分代码：

void init_NRF24L01（void）{

CE=0； CSN=1； SCK=0；

SPI_Write_Buf （WRITE_REG +TX_ADDR，TX_ADDRESS，TX_ADR_WIDTH）；//写本地地址

SPI_Write_Buf （WRITE_REG + RX_ADDR_P0，RX_ADDRESS， RX_ADR_WIDTH）；//写接收端地址 0

}

摄像头模块作为RFID读写部分的辅助设备，用来完成图像采集功能。模块通过USB接口直接与ARM平台连接，由嵌入式平台对其中的图像进行存储，数据的安全性得以保障。ARM系统对得到的图像信息进一步处理，由GPRS模块发送至控制终端[7]。

本系统要求对物流车辆采集实时动态信息，集传输、GPS信息、RFID识别于一体的综合要求，嵌入式平台的CPU采用三星公司的S3C2440A微处理器，该处理器为手持设备与普通应用提供了高性能、低功耗的解决方案，其简单精致、全静态的设计尤其适合于对成本和功耗敏感的系统。

3 系统功能的实现

本系统中控制终端的监视查看界面是用PowerBuilder可视化开发区工具开发的，其内置的PowerScript编程语言为可扩展的面向对象的语言，具有强大的功能。控制终端可实时地查看所监控车辆的相关信息，从而进行有效管理。下面给出控制终端界面示例，如图3所示。

4 结束语

图3 控制终端界面Fig.3 Control terminal interface

本文系统设计提出了一种基于物联网的智能终端系统，将物联网技术融入到物流业的车载系统中，结合RFID和GPRS等技术，根据系统实际需求，选择相应的处理器和硬件设备，三位一体地实现了对物流车辆实时信息的监控。提高了物流车辆实时监控信息传输的可靠性和安全性，同时降低了实际成本。在实际应用中对智能车载系统的各个子系统功能了解和分析不够深入，而且各地区功能需求的不同，使得本系统仍有许多不足之处，在实际应用中还可进一步深入完善和改进。

[1]朱晓荣，孙君，齐丽娜，等.物联网[M].北京:人民邮电出版社，2010.

[2]林明蕴.浅议基于物联网的智能车辆管理系统设计思路[J].信息与电脑，2013（1）:183-185.LIN Ming-yun.Discussion on the intelligent vehicle management system design based on the Internet of things[J].China Computer&Communication，2013（1）:183-185.

[3]贾华伟，朱勇，赵广鸣，等.基于RFID的智能车辆管理系统[J].物联网技术，2013（8）:30-32.JIA Hua-wei，ZHU Yong，ZHAO Guang-ming，et al.Intelligent vehicle management system based on RFID system[J].Internet of Things Technologies，2013（8）:30-32.

[4]刘源.基于嵌入式Linux的GPS车载定位导航系统设计[D].浙江:浙江大学，2007.

[5]孙德辉，卫革.基于ARM的GPRS远程数据传输系统的设计[J].计算机应用，2010，29（7）:26-28.SUN De-hui，WEI Ge.Design of GPRS remote data transmission system based on ARM[J].Computer Application，2010，29（7）:26-28.

[6]游战清，刘克胜.无线射频识别（RFID）与条码技术[M].北京:机械工业出版社，2007.

[7]李先茂，王蓉，孙晟，等.基于Linux远程图像采集控制系统的设计[J].ARM开发与应用，2010，26（12）:99-101.LI Xian-mao，WANG Rong，SUN Sheng，et al.Linux-based remote image acquisition control system design[J].Development and Application of ARM，2010，26（12）:99-101.