基于车联网的集成GPRS+GPS模块的整车控制器研究

油飞

摘 要：车联网（Internet of Vehicles）是物联网在智能交通系统领域的延伸，它利用射频识别、无线通信等先进的技术对车辆与交通状况进行监测，通过监控视频、各种智能传感器等设备对车辆的静态和动态信息进行采集，并在信息应用平台上对采集的交通信息进行处理与利用，实现了车、路、人三者之间的信息交互。

关键词：整车控制器;GPRS模块;GPS模块

当下随着新能源汽车尤其是电动汽车的发展，国家制定了对电动汽车的相关参数进行采集，进而实现大数据分析的有关政策，使得对电动汽车各类运行参数的监控及汽车的定位跟踪日益重要。由于受到现有车辆的通信和数据采集系统采用有线通讯传输的限制，无法实现远程采集电动汽车运行参数，实现大数据分析。

随着互联网的发展，远程通讯得到了很大的发展，从而给大数据分析的发展提供了硬件基础，因此针对车载无线通讯的应用就应运而生。通过无线通信终端，可以实现远程监控电动汽车各类运行参数及定位跟踪汽车的运行轨迹，通过对运行参数的监控及运动轨迹的定位跟踪可以实现对电动汽车运行状态及活动轨迹的大数据分析，例如，通过运行轨迹预测汽车是否处于安全状态，实现防盗功能，提前发现各个零部件的不良状态等。

本文提出在整车控制器内部集成GPS和GPRS无线模块。整车控制器可以通过该模块获取外界路况、车子位置信息、充电粧分布等信息，并将电动车的状态信息通过无线模块发送给远程终端，从而使电动车与外界实现信息的共享。

1 整车控制器

整车控制器是实现整车控制决策的核心电子控制单元，一般仅新能源汽车配备，传统燃油车无需该装置。整车控制器通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图;通过监测车辆状态（车速、温度等）信息，由整车控制器判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载附件电力系统的工作模式;整车控制器具有整车系统故障诊断保护与存储功能。

2 GPRS模块

GPRS（General Packet Radio Service）称作通用分组无线业务，它是依托于GSM（Global System of Mobile communication，全球移动通信系统）移动数据通讯网络而形成的一种分组无线业务。

GPRS通过在GSM数字移动通信网络中引入分组交换功能实体，以支持采用分组方式进行的数据传输。GPRS系统可以看作是对原有的GSM电路交换系统进行的业务扩充，以满足用户利用移动终端接入Internet或其它分组数据网络的需求。

现有的无线通讯技术中GPRS通讯覆盖范围已经达到了90%以上，经过多年应用，GPRS被证明是一种比较可靠的通讯方式。其数据传输的优点如下：

（1）GPRS采用TCP/IP封装技术，容易和现有的INTERNET技术及应用平台整合。

（2）费用低廉，GPRS网络采用数据流量收费，极大地降低了通信使用费用。

（3）GPRS模块成本也比较合理，通过多年应用，GPRS模块的成本大幅度下降，使得低成本应用得到实施的可能。

（4）永远在线，设备随时保持网络在线。

（5）實现快速登录，车载无线通讯终端一开机，就可以与GPRS网络建立连接，整个登录网络只需要5秒钟。

基于以上的特点，GPRS通讯方式是比较适合的方式，所以本文以GPRS通讯技术为基础。

3 GPS模块

GPS 是英文 Global Positioning System（全球定位系统）的简称，是一个可以为全球用户提供有效、持续定位导航的全球卫星导航系统。

一般GPS系统主要由3部分组成：空间部分、地面监控部分以及用户设备部分。这3个部分对GPS系统的正常工作具有不同的作用，且缺一不可。

（1）空间部分;GPS 共有 24 颗卫星，其中 21 颗作为常规使用，另外 3 颗留作备用。所有的24颗卫星运行在6个轨道平面上，他们的运行周期平均为12小时。这样就保证了在任一时刻、任一地点高度角在15度以上时都能观测到4颗及4颗以上的卫星，某些情况下最多能够观测到11颗卫星。在利用GPS系统进行导航定位时，需要得到经度、纬度和高度，而且要保证至少可以监测到4颗卫星，重要的是这4颗卫星的分布位置会在一定程度上影响到定位的精度。另外，空间部分中的3颗备用卫星是为了防止发生不可预测的特殊情况时某些卫星不能正常工作，这3颗卫星就可以替补故障卫星来确保整个GPS系统依旧可以高效、可靠地运行。

（2）地面监控部分;GPS地面监控部分是由分布在全球的6个地面站构成，这六个地面站分别是位于迭戈加西亚、阿松森群岛、盖茨堡、卡瓦加兰、科罗拉多以及夏威夷，这6个地面站都有监测站的功能，其中还有主控站、备用主控站和监测站等功能的地面站，它们在主控站的控制下进行自动的数据采集。他们的主要工作是对当地的环境数据和GPS卫星数据进行采集、存储并发送给主控站。主控站是设在美国科罗拉多的施瑞福空军基地，只有这唯一一个，它是整个GPS系统的“中枢神经”。备用主控站也只有一个，是位于美国马里兰州的盖茨堡，它的功能是作为主控站的备用站，功能与主控站一致，会在发生某些特殊情况的时候启用。

（3）用户设备部分：GPS定位技术是以一种被动式的方式执行的，用户需要借助专门的信号接收器才能获取用户所在的位置信息。GPS接收机是用户设备部分的主要部分，从本质上看，GPS接收机实际上是一台无线电接收台，通过接收导航卫星发出的无线电信号，并对卫星信号做相应处理后，然后根据处理后得到的数据来确定用户所在的位置。

整车控制器上电后，系统通过I/O口和模拟信号输入口获取相应的操作信号，通过CAN总线接收来自车辆其他CAN终端的信息。然后经过DSP进行处理之后，将控制信号通过I/O口输出至控制单元，通过CAN总线发送至其他控制单元，如BMS和MCU等;通过串行总线（UART）将需要发送给远程终端的数据传送给GPRS模块，如：GPS地理位置与时钟信息，车辆运行状态信息等，通过GPRS发送给远程终端，实现大数据分析的目的。

4 结束语

综上所述，把整车控制器、GPRS、GPS集成在一起，实现对车辆或相关设备的相关参数进行监测和定位，给以后对相关设备进行大数据分析提供基础。