基于車聯(lián)網(wǎng)的智能行車安全系統(tǒng)技術研發(fā)

目錄TOC\o"1-3"\h\u9888一、項目意義及必要性 2115581、項目建設背景 280902、項目必要性 3133363、項目建設意義 531036二、國內(nèi)外發(fā)展及技術發(fā)展趨勢 739451、國內(nèi)外發(fā)展情況 750602、市場發(fā)展情況 92815三、項目研究內(nèi)容 10198661、涉及的技術領域 10116022、擬解決的關鍵問題 11302733、技術原理、方法及工藝 1218194、項目技術創(chuàng)新點 2226057四、項目預期目標 24229131、項目預期成果 24176032、項目前景及貢獻 2437563、項目預期指標 2512565五、項目實施方案 2681611、項目組織管理方式 2636072、技術實施步驟 2675763、產(chǎn)業(yè)化策略 277314、資金方案 28289725、知識產(chǎn)權策略 2932668六、項目實施進度 2927920七、現(xiàn)有的工作基礎及條件 30111631、工作基礎 30101622、支撐條件 31263613、項目團隊 32一、項目概要針對當前車載終端研究主要存在的問題是車載系統(tǒng)功能單一，難以擴展，并且多采用GSM等比較落后的通信方式等問題，項目結(jié)合GPS和北斗各自的性能特點，開發(fā)出具有快速定位，定位精度高、定位盲區(qū)少、多媒體音響系統(tǒng)用戶體驗好等特點的系列汽車導航多媒體電子產(chǎn)品,具備智能云服務、智能實時導航、雙向互聯(lián)、信息提醒等功能，為汽車用戶提供安全，高效，節(jié)能環(huán)保，和生活個性化服務，提高交通和車輛相關數(shù)據(jù)采集和處理能力，消除車輛信息孤島現(xiàn)象，從而提高實時路況數(shù)據(jù)監(jiān)測準確性和車輛使用安全性。在行業(yè)內(nèi)打造低成本的車載智能信息終端，推廣行業(yè)應用，大大促進車載行業(yè)的發(fā)展，為國家推進車聯(lián)網(wǎng)、智能交通，進而達到智能城市的建設奠定基礎。本項目及產(chǎn)品打破國外廠商壟斷該市場的局面，實現(xiàn)國內(nèi)首創(chuàng)，國際領先。二、項目意義及必要性 1、項目建設背景 目前車聯(lián)網(wǎng)受限于整車廠商阻礙以及無線網(wǎng)絡傳輸及覆蓋等問題，信息流主要在車載端和整車廠商的車聯(lián)網(wǎng)服務平臺之間流轉(zhuǎn)，并沒有后續(xù)的產(chǎn)業(yè)鏈延伸及增值服務。未來車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢為信息流打破現(xiàn)有壁壘的約束，進到獨立平臺運營商中并伴隨后續(xù)的產(chǎn)業(yè)鏈延伸及增值服務。未來除基本的導航、通信等服務外，還會將駕駛記錄、車輛信息等數(shù)據(jù)接入保險企業(yè)、4S店、維修廠商及車輛管理部門，對駕駛員的行為數(shù)據(jù)判斷并提供相應增值服務或基于大數(shù)據(jù)定價。因此，未來的趨勢必然是信息流的延伸、大數(shù)據(jù)增值及其他增值服務的興起。從行業(yè)發(fā)展方面來看，我國車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)基本具備了技術、市場、以及制度等基礎，4G網(wǎng)絡和北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的應用也為車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)結(jié)網(wǎng)完成后，系統(tǒng)用戶定位，電文通信和位置報告都將優(yōu)于GPS，借助這一優(yōu)勢，北斗車載終端將在導航市場形成核心的競爭力，并搶占一定的市場份額?，F(xiàn)階段雖然GPS和北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)都向民用市場免費開放，但是美國并沒有承諾中國以及亞太地區(qū)用戶可以免費使用，也就是說美國可以隨時關閉在亞太地區(qū)的GPS服務，并且由于地緣政治的關系，GPS在亞太地區(qū)的精度被人為的降低了，這些都是車載終端必須從GPS轉(zhuǎn)到北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的理由。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式向民用市場開放以后，中國的車載終端就可以用于一個放心可靠的導航平臺，這將打破GPS壟斷導航市場產(chǎn)業(yè)鏈的格局，在車載終端的研發(fā)和應用環(huán)節(jié)將會引發(fā)新一輪的技術升級和激勵競爭，但這同樣是車載終端行業(yè)一次巨大的發(fā)展契機。2、項目必要性 隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，汽車在人們的日常生活和工作中發(fā)揮越來越重要的作用。汽車工業(yè)已然在中國支柱產(chǎn)業(yè)中有著舉足輕重的地位。如果在中國10%的轎車上安裝導航系統(tǒng)，利潤就會超過數(shù)億，其市場潛力不言而喻。車載導航系統(tǒng)是近年來發(fā)展很快的一種安裝在車輛上用來對車輛進行導航的系統(tǒng)。它綜合運用了計算機、通信、汽車、交通等眾多領域的高新技術，一直是社會高科技科研的熱點。目前，車載導航系統(tǒng)技術最發(fā)達的地方要屬日本、美國和歐洲。其中又以日本最為領先。我國在車載導航系統(tǒng)研發(fā)方面起步較晚，但發(fā)展勢頭卻很迅猛。目前中國裝備了車載導航系統(tǒng)的汽車已達數(shù)百萬輛之多。近幾年來，北京四維、大通等公司通過引進國外先進技術加上自主創(chuàng)新，在車載導航系統(tǒng)領域取得了長足發(fā)展。為了占取市場的先機，各大公司都在盡快發(fā)展和推出車載導航產(chǎn)品。由于各個國家不同的地理位置，不同的道路狀況以及不同的地圖等原因，車載導航產(chǎn)品的開發(fā)與其它產(chǎn)品有很大差異，各國開發(fā)的車載導航產(chǎn)品都是適用于本國的產(chǎn)品。目前國內(nèi)開發(fā)的車載導航系統(tǒng)還存在一些缺陷，如成本昂貴、定位精度不夠、技術還不夠成熟等。車載導航系統(tǒng)融合了定位導航技術、通訊技術以及嵌入式系統(tǒng)等技術。目前GPS定位系統(tǒng)是使用最廣泛的車載定位導航技術。對于我國的車載系統(tǒng)來說，這在技術上依賴性太強，在很多關鍵技術方面受制于人，這是在車載終端上使用GPS的明顯缺陷。所以使用我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)來實現(xiàn)車輛的定位導航是很有必要的。3、項目建設意義中華人民共和國交通運輸部在2013年初下達了一個通知——《關于加快推進“重點運輸過程監(jiān)控管理服務示范系統(tǒng)工程”實施工作的通知》，標志著國家對于基于北斗/GPS雙模衛(wèi)星定位車載終端的重視，通知中要求在示范工程實施中的試點省份必須盡快完成新的使用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的車載終端的項目實施工作，并且對具體的時間節(jié)點做出了要求。從交通運輸部的態(tài)度上可以清楚的看到國家推廣北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的決心和力度是前所未有的強大，項目基于北斗/GPS雙模衛(wèi)星定位的車載終端的設計是符合國家與市場需求的。1）主動安全服務降低道路運輸事故隨著機動車保有量增加，交通事故數(shù)量也逐年上升，已占到交通事故總數(shù)的80%以上。在地面交通系統(tǒng)中，由于車速相對較慢，多人傷亡的特大型交通事故不常發(fā)生。但是城市交通環(huán)境復雜，車流量大，小型交通事故時常發(fā)生，另外城市車輛和人員密集，交通事故所產(chǎn)生的影響很大。雖然一般的城市交通事故不會產(chǎn)生較大的直接經(jīng)濟損失，但會直接影響城市社會生產(chǎn)和生活效率，間接經(jīng)濟損失巨大。因此，交通安全保障具有迫切的社會需求。ITS通過主動安全模型構(gòu)建和智能信息推送等關鍵技術的研究和在線位置服務系統(tǒng)的建設，利用衛(wèi)星定位、車載傳感器網(wǎng)絡、無線通信等技術手段，為交通車輛提供基于位置的主動安全預警信息服務，輔助駕駛者及時掌握可能的安全隱患，避讓可能的道路擁堵和其它駕駛安全隱患，從而達到人-車-路的和諧統(tǒng)一，進而推動安全、暢通、便捷、高效、綠色的現(xiàn)代交通發(fā)展，實現(xiàn)從傳統(tǒng)的被動安全接受模式向現(xiàn)代的主動安全服務模式的轉(zhuǎn)型，以避免交通事故的發(fā)生，有利于提高交通運營效率。因此，面向主動交通安全的車輛在線位置服務技術關鍵技術的研究和突破，是推進“十二五”交通信息化朝著智能交通目標邁進的關鍵環(huán)節(jié)，并可為智能交通產(chǎn)業(yè)升級及在線位置服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定基礎。2）提高道路的資源利用率車載終端具有定位導航功能，其功能包括車輛定位、路徑計算、路徑引導、數(shù)據(jù)通信、地圖匹配和人機接口等多種功能，可以作為城市交通流誘導系統(tǒng)的重要組成部分之一。汽車尾氣污染已經(jīng)成為大氣污染的主要污染源之一，并且?guī)淼墓馕廴尽⒃肼曃廴竞拖拇罅磕茉?。提高汽車等交通工具的使用效率，可以大幅度的減少污染的來源，使交通與環(huán)境更加友好。最近幾年，城市道路建設的發(fā)展已經(jīng)遠遠跟不上汽車的數(shù)量增長，道路系統(tǒng)中大量使用立體交通的解決方案，是道路的復雜程度也進一步提升，在這種情況下，車載終端的研制可以為可以提高道路的資源利用率，并且從一定程度上減小交通事故的發(fā)生。3）市場前景廣闊北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006～2020）》確定的16項科技重大專項之一，建設我國獨立自主的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，是黨中央、國務院、中央軍委著眼國家安全和發(fā)展做出的重大決策。交通運輸行業(yè)是導航應用的主要市場，研發(fā)北斗/GPS雙模車載導航系統(tǒng)既具有廣闊的市場前景，又符合國家的產(chǎn)業(yè)發(fā)展導向?？萍己扛叩能囕d導航信息系統(tǒng)具有強大的生命力，未來有著很大的市場潛力。三、國內(nèi)外發(fā)展及技術發(fā)展趨勢 1、國內(nèi)外發(fā)展情況 以GPS為代表的全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展迅速。目前，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)主要包含了美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐盟的伽利略系統(tǒng)、中國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其中以美國的GPS全球定位系統(tǒng)應用最為廣泛。GPS是一個衛(wèi)星導航系統(tǒng)，GPS由美國國防部投資建設，并向全球開放。GPS是真正實現(xiàn)了全球、全天候、連續(xù)、實時、以空為基礎的高精度無線電導航系統(tǒng)。GPS由地面控制站、空間設備、GPS用戶接收機和地面通信網(wǎng)部分組成，在軍民兩大領域的實際應用中處于壟斷地位，應用領域遍及國民經(jīng)濟各個部門，包括軍事、航空、農(nóng)業(yè)及民用車載導航等，隨著世界四大導航系統(tǒng)格局的形成，美國為了更好的滿足軍事需要以及擴展GPS民用市場，實施了GPS現(xiàn)代化計劃。主要內(nèi)容包括增強GPS衛(wèi)星信號強度、新增具有更好保密性和抗干擾能力的軍用碼（M碼）、增加L5民用頻率等。截至目前，第三顆GPSIIF衛(wèi)星已完成在軌檢測，加入31顆衛(wèi)星組成的GPS星座，剩余的9顆衛(wèi)星于2013年交付，以改善抗干擾能力并提高導航精度。衛(wèi)星定位應用已經(jīng)滲入到軍工到民用領域的各個方面，作為一個大國必須擁有自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，在此背景下北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)應運而生。美蘇兩國在冷戰(zhàn)末期就已經(jīng)開始著手建立自己的導航系統(tǒng)，而中國則是在二者之后第三個擁有完全自主設計的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)設計的目標同美國全球定位系統(tǒng)（GPS）和俄羅斯GLONASS系統(tǒng)一樣都是致力于在全球范圍內(nèi)向用戶提供全天候和全天時的定位、導航和授時服務，但是這些服務將擁有比它們更高的精度和更強的可靠性，并且北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)還將具有短報文通信的能力，這是它們所無法比擬的。北斗系統(tǒng)與資深的美國的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)GPS相比，其性能在民用領域毫不遜色，在衛(wèi)星導航增強系統(tǒng)功能上甚至還優(yōu)于GPS系統(tǒng)，兩者的應用比較如下表所示：圖表：北斗與GPS性能比較由于衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)在國民經(jīng)濟的重要地位，世界各國都高度重視自身的衛(wèi)星導航技術的發(fā)展和產(chǎn)品鏈的建設，比如在我國周邊的日本、印度，他們都在致力于獨立的衛(wèi)星定位技術的研究發(fā)展，而以色列、烏克蘭等國也紛紛積極參與到歐盟伽利略計劃中來，其對衛(wèi)星定位技術的渴求顯而易見。2、市場發(fā)展情況 基于衛(wèi)星導航系統(tǒng)的智能交通位置服務主要應用在交通運輸領域的車輛智能導航、車輛運營管理和道路交通監(jiān)測三大方面。隨著各類車輛的增多和交通狀況的變化，對衛(wèi)星導航定位精度的要求越來越高。2011年，全球車載導航市場的規(guī)模達到1096.1萬臺，2013年約2000萬臺。智能交通系統(tǒng)（ITS）最基本的應用就是車載導航系統(tǒng)。在發(fā)達國家，車載導航技術已經(jīng)非常成熟，車載導航以已經(jīng)不僅僅完成導航功能，更可以根據(jù)用戶的需求細分為不同的類型實現(xiàn)更具體的功能，最普遍的一個應用就是將車載導航與行車記錄結(jié)合在一起，有些國家已經(jīng)將行車記錄作為道路交通事故認定的直接證據(jù)。我國車載導航最初出現(xiàn)的是面向中端和高端車型的前裝車導航系統(tǒng)，價格一直居高不下，市場因此保持了平緩的增長態(tài)勢。此外，前裝車載導航系統(tǒng)的安裝模式要求車載導航生產(chǎn)企業(yè)首先成為汽車生產(chǎn)商的配件采購對象，在新車研發(fā)時就要求車載導航產(chǎn)品就進入研發(fā)周期。所以，前裝車載導航市場進入門檻較高，基本上被國外幾大品牌企業(yè)占據(jù)了該市場。這些企業(yè)包括博世、德爾福、先鋒、阿爾派、哈曼、愛信、大陸汽車等全球知名廠商。隨著車載導航技術的成熟和普及，市場需求的擴大，最近幾年，我國開始出現(xiàn)“專車專用”的后裝車載導航產(chǎn)品，即針對每一種市場推出的新車型研發(fā)和生產(chǎn)的車載導航系統(tǒng)。由于中國汽車消費市場正在走向差異化和個性化，原廠配備的電子設備不能完全滿足消費者的需求，同時電子產(chǎn)品后裝市場價格遠低于前裝，為后裝導航產(chǎn)品市場的發(fā)展提供了巨大的市場需求。與前裝導航產(chǎn)品相比，后裝導航產(chǎn)品所覆蓋的車型遠遠超過了前裝，滿足了市場上尚未配置前裝導航系統(tǒng)的汽車主的需求，目前我國的后裝導航市場份額遠高于前裝。隨著后裝技術越來越成熟，服務越來越完善，后裝導航產(chǎn)品在未來幾年內(nèi)還將保持快速增長，尤其是車載導航產(chǎn)品在中低端車型的普及，仍將以后裝導航產(chǎn)品為主。預計未來幾年內(nèi)，后裝車載導航產(chǎn)品仍將占據(jù)我國車載導航市場的主導地位。四、項目研究內(nèi)容 1、涉及的技術領域 1)搭建車載終端的硬件平臺，包括通信板上集成了北斗/GPS雙模衛(wèi)星定位模塊和GSM/GPRS通信模塊，通過串行接口接受主控單元的控制和數(shù)據(jù)通信。可以在后續(xù)的設計中根據(jù)適用車型的不同和使用需求的不同快速的定制硬件平臺。2)基于搭建好的嵌入式硬件平臺，研究WindowsEmbeddedCE6.0操作系統(tǒng)技術的移植，完成BootLoader的開發(fā)和驅(qū)動程序的設計工作。3）移植好的系統(tǒng)應用開發(fā)，主要實現(xiàn)對北斗/GPS雙模定位模塊輸出的NMEA-0183標準語句的解析和處理和CAN總線數(shù)據(jù)的采集，通過GPRS網(wǎng)絡與平臺建立TCP連接，實現(xiàn)智能云服務、智能實時導航、雙向互聯(lián)、信息提醒等功能。2、擬解決的關鍵問題 1）北斗/GPS雙模定位信息采集的問題現(xiàn)階段市場上的車載終端大部分是使用GPS定位系統(tǒng)的，但是由于GPS在亞太地區(qū)的故意偏離，造成現(xiàn)在定位精度并不是很高；并且，GPS并沒有對免費使用的承諾，存在隨時關閉的風險。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)雖然已經(jīng)可以滿足車載終端的需求，但是它并不是一個在全球范圍內(nèi)穩(wěn)定運行的系統(tǒng)，該系統(tǒng)還處于建設中，在此期間可能仍用大量問題需要解決，這有可能會導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。所以，在本項目中使用的是基于北斗/GPS雙模衛(wèi)星定位來實現(xiàn)位置信息的獲取。2）車輛狀態(tài)信息采集的問題車輛安全預警需要以車輛狀態(tài)為準則?，F(xiàn)在的車輛大量使用傳感器和電子設備，由此帶來汽車的設計與布線的困難上升，現(xiàn)代汽車絕大部分已經(jīng)使用CAN總線技術來解決這個問題，這同樣為車輛狀態(tài)信息采集帶來了便利，現(xiàn)在絕大部分車輛都采用CAN總線，一條高速CAN總線連接核心部分，如發(fā)動機和制動系統(tǒng)等，還有一條低速CAN總線用來連接車輛上的常規(guī)電路。如果實現(xiàn)準確而直接的車輛信息采集，CAN總線是首選，并且現(xiàn)在大量汽車4S店在進行汽車維修時也是采取這種方式。接入汽車本身的CAN總線進行信息采集是本項目需實現(xiàn)的第二個問題。3）與平臺的互聯(lián)及信息傳遞的問題車輛信息采集以后需要上傳至平臺進行分析和反饋，因為車輛是在動態(tài)運動，所以必須采用物理上無線的傳輸系統(tǒng)，4G網(wǎng)絡是車載終端的首選，也可選用GPRS網(wǎng)絡來進行數(shù)據(jù)傳輸。3、技術原理、方法及工藝 技術路線項目研究的系統(tǒng)需要采集大量數(shù)據(jù)進行分析計算，主要包括車輛狀態(tài)信息、道路環(huán)境靜態(tài)信息和道路環(huán)境動態(tài)信息，通過車輛主動交通安全模型的分析，向平臺上報并向車輛推送主動安全與預警信息。在整個系統(tǒng)中，道路環(huán)境靜態(tài)信息和道路環(huán)境動態(tài)信息需要通過其它平臺獲得，比如道路環(huán)境靜態(tài)信息中的地圖信息是通過測繪或現(xiàn)有的數(shù)據(jù)獲得的，道路環(huán)境動態(tài)信息中的天氣信息和道路擁堵情況可以分別向氣象部門和交管部門獲取，現(xiàn)有的道路環(huán)境信息獲取渠道已經(jīng)滿足要求，無需重復建設。其中核心部分的車輛狀態(tài)信息卻是需要通過車載終端來獲取。整體架構(gòu)終端主要研發(fā)內(nèi)容包括定位模塊、底層硬件支撐平臺、無線通訊模塊、嵌入式操作系統(tǒng)平臺、車載地理信息系統(tǒng)和用戶界面及應用等。系統(tǒng)整體框架如下圖所示：圖表：終端整體架構(gòu)項目按照功能實現(xiàn)的方式將整個車載終端分為兩個層次。底層為硬件資源，它主要包括一個核心的嵌入式硬件平臺，包括CPU、Flash和時鐘電路等實現(xiàn)中央控制器的功能，它的主要功能就是通過各種接口控制外圍的功能芯片，實現(xiàn)具體功能的外圍芯片是另外一個部分，它們與車輛的采集接口相連，主要包括北斗/GPS雙模衛(wèi)星定位模塊、GPRS無線通信模塊和CAN信息采集模塊。底層的硬件資源為上層應用的實現(xiàn)完成硬件基礎，并且考慮到二次開發(fā)和更新?lián)Q代的問題，應合理選擇核心嵌入式平臺使用的芯片。上層是基于底層嵌入式硬件平臺的軟件系統(tǒng)，它的核心是WindowsEmbeddedCE6.0操作系統(tǒng)，通過操作系統(tǒng)向下將硬件屏蔽，這樣在實現(xiàn)應用開發(fā)的時候只需提供定制好的SDK開發(fā)包就可以很方便的開發(fā)應用，這樣將WindowsEmbeddedCE6.0操作系統(tǒng)為應用的后續(xù)開發(fā)提供一個平臺支持。車載終端應用可以包括行車記錄、藍牙、車況信息、IPod、TV/DVD/音樂、收音機、語音識別、一鍵呼叫、語音對講、互聯(lián)網(wǎng)等功能。應用與嵌入式操作系統(tǒng)平臺構(gòu)成了車載終端的軟件層。終端硬件設計項目研究的車載終端劃分為兩大系統(tǒng)：硬件平臺和軟件系統(tǒng)。項目的硬件平臺主要運用了模塊化的設計思想，將北斗/GPS雙模衛(wèi)星定位模塊和GSM/GPRS通信模塊集成在一張電路板上，并將MCU和其他部分放在另一張電路板上，方便前期測試和終端的二次升級開發(fā)，如下圖所示。圖表：硬件設計整體框圖主控單元包括MCU、外置FLASH、SDRAM和外圍時鐘電路等使MCU正常工作的所有電路；車輛數(shù)據(jù)采集單元包括一路高速CAN總線、一路低速CAN總線、開關量和模擬量采集接口，對于絕大部分的車輛來說，這些量已經(jīng)可以完全涵蓋車輛狀態(tài)的變量，并且在車輛數(shù)據(jù)采集單元中還擁有加速度傳感器和震動傳感器，可以獨立的測量車輛的加速度和獨立感知車輛狀態(tài)。在通信板上集成了北斗/GPS雙模衛(wèi)星定位模塊和GSM/GPRS通信模塊，通過串行接口接受主控單元的控制和數(shù)據(jù)通信。操作系統(tǒng)平臺構(gòu)建根據(jù)嵌入式硬件的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制和汽車電子等領域的應用越來越廣泛，并且隨著自動化程度的提升，對硬件本身的要求也越來越高，項目選擇WindowsEmbeddedCE6.0操作系統(tǒng)作為車載終端的操作系統(tǒng)。WindowsEmbeddedCE6.0的系統(tǒng)框架從底層向上可以分為:硬件層、OEM層、操作系統(tǒng)層以及應用層。每一層都由幾個不同的模塊組成，每一個模塊又由幾個不同的組建構(gòu)成。WindowsEmbeddedCE6.0的這種層次性的結(jié)構(gòu)試圖盡量將硬件、驅(qū)動程序、操作系統(tǒng)和應用程序等開發(fā)的人員分工合作、并行開發(fā)。結(jié)構(gòu)體系如下圖。圖表：WindowsEmbeddedCE6.0的體系結(jié)構(gòu)根據(jù)目WindowsCE操作系統(tǒng)的定制必須使用PlatformBuilder，而在WindowsEmbeddedCE6.0發(fā)后，微軟公司將PlatformBuilder設計成VisualStudio的一個插件，這樣開發(fā)人員就可以在VisualStudio這個相當完善的IDE中進行內(nèi)核的配置和編譯。首先安裝VS2005及SP1補丁，然后安裝WindowsEmbeddedCE6.0，最后安裝WindowsEmbeddedCE6.0補丁，包括SP1、R2、2008全年補丁、R3補丁、各月份補丁等。搭建完成宿主機開發(fā)環(huán)境后就可以進行WindowsEmbeddedCE6.0操作系統(tǒng)的定制，生成內(nèi)核鏡像，下載到目標板上運行等，開發(fā)流程圖如下圖。圖表：WindowsEmbeddedCE6.0移植流程圖操作系統(tǒng)經(jīng)常需要與硬件直接進行通信，但是不同CPU的硬件差異較大，以此操作系統(tǒng)很難做到跨CPU平臺，正常情況下針對于一款CPU就需要開發(fā)出相應的操作系統(tǒng)，這為開發(fā)帶來了很大的不便。在項目中，開發(fā)者硬件與操作系統(tǒng)之間的通信接口抽象出來，編寫成單獨的一層函數(shù)，這樣操作系統(tǒng)在訪問硬件時不再直接訪問硬件，而是去訪問接口函數(shù)，并且在不同架構(gòu)的CPU平臺上進行移植操作系統(tǒng)時只需要將這一層接口函數(shù)按照硬件的要求重新編寫即可，BSP就是這樣一層接口函數(shù)。WindowsEmbeddedCE6.0操作系統(tǒng)的BSP包括BootLoader、驅(qū)動、OAL(OEMAdaptationLayer)和配置文件，如下圖所示：圖表：BSP結(jié)構(gòu)圖應用軟件設計項目中采用北斗/GPS雙模衛(wèi)星定位模塊有兩個串口來進行控制，其中一個串口是用來給模塊芯片升級使用的，另一個串口主要功能是向外輸出標準NMEA語句，并接收控制指令，做出相應操作。根據(jù)兩大核心功能模塊的特點，項目軟件實現(xiàn)三大功能：一是定位數(shù)據(jù)的處理與存儲；二是通過GPRS模塊發(fā)送指定數(shù)據(jù)；三是CAN總線數(shù)據(jù)的采集與存儲。整體數(shù)據(jù)流圖如下：在項目整體數(shù)據(jù)流向中，GSM/GPRS通信模塊與云平臺建立TCP連接以保證數(shù)據(jù)上傳與下發(fā)的可靠性，CPU通過串口來發(fā)送AT指令來控制通信模塊的運作；北斗/GPS雙模定位模塊實時的向CPU發(fā)送定位數(shù)據(jù)，CPU收到后按規(guī)則發(fā)送和存儲，CPU也是通過串口發(fā)送指令來控制定位模塊運行；CAN總線模塊的運行也是如此。在項目設計中，要求車載終端不間斷的向云平臺發(fā)送位置信息，所以串口接收定位數(shù)據(jù)并解析和通信模塊建立TCP連接并向平臺發(fā)送位置信息這兩個進程之間需要有通信，所以需要使用消息隊列的方法實現(xiàn)兩個進程間的通信。消息隊列實際上是一個數(shù)據(jù)隊列，提供進程與進程之間數(shù)據(jù)交換，選用消息隊列主要原因是消息隊列是先進先出模式，讀出順序和寫入順序是相同的，并且支持多個寫客戶端和多個讀客戶端。圖表：消息隊列使用方式在串口通信上，主要通過打開、關閉串口、配置串口、讀寫串口等程序?qū)崿F(xiàn)。另外，在串口通信中，使用的是ASCII編碼，而WindowsCE在顯示的時候使用的是Unicode編碼，在發(fā)送和接收的時運用wcstombs_s函數(shù)進行轉(zhuǎn)換。在定位數(shù)據(jù)的處理方面，項目模塊采用具有完全自主知識產(chǎn)權的雙模基帶芯片及國產(chǎn)射頻芯片，能夠支持GPSL1及BD2B1雙頻點，具有高精度、高靈敏度、低功耗、小尺寸等顯著特點。該模塊在北斗和GPS雙模定位天線連接正常并且電源接通后，自動開始搜索衛(wèi)星開始定位，并通過串口向外發(fā)送NMEA-0183語句。定位模塊軟件設計方面，結(jié)合車載終端設計的需求，設計軟件流程圖如圖下所示。圖表：定位模塊軟件流程圖首先，要實現(xiàn)全部的軟件功能就要對串口進行初始化，在串口驅(qū)動中已經(jīng)對串口進行初始化的函數(shù)。隨后是TD3017A模塊的初始化，模塊初始化只需要向其發(fā)送啟動指令，模塊本身就可以完成初始化的工作。因為車載終端的主要作用是對車輛的監(jiān)控，所以車載終端在車輛熄火的時候也是不掉電的，所以項目對TD3017A的啟動是熱啟動，熱啟動以后模塊本身向外發(fā)送的定位數(shù)據(jù)為關閉之前的數(shù)據(jù)，這部分數(shù)據(jù)也是正常的定位數(shù)據(jù)，但是這是無效數(shù)據(jù)，所以需要又一個判定過程，在項目中主要是針對定位時間進行判定，如果定位時間與終端內(nèi)存儲的最新一條的定位信息的定位時間一致則判定為無效定位，這時進入超時等待階段，等待時間T是定位模塊定位首捕時間的兩倍，超時等待結(jié)束后再次進行判定，數(shù)據(jù)有效則進入正常狀態(tài)，數(shù)據(jù)無效這時向定位模塊發(fā)送冷啟動指令（掉電啟動），冷啟動會清空模塊本身存儲的信息，如果有定位數(shù)據(jù)則表示是新的定位數(shù)據(jù)表明模塊已經(jīng)正常工作。接收的定位數(shù)據(jù)經(jīng)過解析之后按照要求的格式存入文本文件，等待別的進程的調(diào)用。在GPRS無線通信方面，GPRS模塊的使用實際上是CPU與GPRS模塊的一個交互過程GPRS，數(shù)據(jù)傳輸是通過S3C6410的UART3對模塊進行初始化，初始化完成后開始對GPRS模塊下發(fā)AT指令，首先是移動通信網(wǎng)絡的一個注冊和鑒權的過程，只要是使用中國移動的手機卡并且沒有欠費都可以成功，然后附著GPRS網(wǎng)絡，成功以后就可以向監(jiān)控平臺發(fā)出請求建立TCP連接，在這里是有一個終端向平臺注冊和鑒權的過程的，當?shù)谝淮巫猿晒笠院缶蜔o需注冊直接向平臺發(fā)鑒權碼，如果正確就可以建立TCP連接，在每次數(shù)據(jù)發(fā)送之前都要檢查是否有接收標志，如果有的話就串口中斷發(fā)送進行接收，沒有就按照消息隊列中的消息先進先出的進行發(fā)送。TCP發(fā)送數(shù)據(jù)方面，本程序的作用是處理TCP消息發(fā)送隊列中的TCP消息，首先從隊列中接收TCP消息，檢測TCP狀態(tài)，如果TCP連接成功，就將TCP數(shù)據(jù)發(fā)送到GPRS模塊中。CAN數(shù)據(jù)的采集與發(fā)送方面，為了實現(xiàn)車輛CAN總線信息的采集和進一步準確解析CAN總線信息，將CAN總線信息的解析放到監(jiān)控平臺來完成，CAN控制器采集到CAN總線信息后直接將其寫入TCP發(fā)送消息隊列，然后通過透明傳輸?shù)姆绞綄⒉杉降臄?shù)據(jù)上傳到平臺上，有平臺根據(jù)車型來調(diào)取數(shù)據(jù)庫中的解析協(xié)議，然后將結(jié)果再下發(fā)到終端上。在CAN總線信息采集程序的設計上依然采用多線程設計，主線程的流程圖如下：圖表：CAN主線程流程圖4、項目技術創(chuàng)新點 智能交通系統(tǒng)基于道路動態(tài)信息數(shù)據(jù)采集技術、智能交互技術以及高精度位置服務，在車載信息系統(tǒng)終端基礎上，實現(xiàn)高精度導航、遠程車輛狀態(tài)感知、交通安全預警和LBS后服務、智能云服務、智能實時導航、雙向互聯(lián)、信息提醒等功能等功能。實現(xiàn)這些功能的前提就是道路動態(tài)數(shù)據(jù)采集技術、智能交互技術和高精度位置服務?，F(xiàn)有的車載終端采用的一般是GPS定位服務，GPS定位服務是一個相當成熟的定位導航系統(tǒng)，但是因為美國處于國家戰(zhàn)略層面的考慮，在亞太地區(qū)進行了人為的偏離，并且在國內(nèi)并沒有地面站配合，使中國用戶在使用GPS定位的時候精度無法保證；另外，GPS定位在費用方面也是受制于人。而本項目使用北斗/GPS雙模衛(wèi)星定位來實現(xiàn)位置服務。這樣設計的先進性在于北斗系統(tǒng)是我國自主設計的導航定位系統(tǒng)，現(xiàn)階段的定位精度已經(jīng)完全滿足車載終端的需求，并且隨著北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建設完善，精度還可以進一步提高；但是由于北斗系統(tǒng)正在建設當中，還有一系列的問題需要解決，所以保險起見使用雙模定位，保證在車載終端的使用周期內(nèi)都可以獲得良好的位置服務?，F(xiàn)階段市面上也充斥著大量的車載終端產(chǎn)品，但是大多數(shù)是進行簡單的行車記錄，也就是實現(xiàn)了一個實時攝像的功能，這個功能并不是記錄車輛的運行狀態(tài)，車主對于車輛本身的狀態(tài)并沒有一個清晰的了解，比如發(fā)動機狀態(tài)和車身狀態(tài)等，而這些其實車輛自身是有監(jiān)控的。項目通過使用CAN總線信息采集來解決車輛自身狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集問題，通過這些信息的采集和解析，對于出現(xiàn)的問題及時向車主反饋，提醒車主及時保養(yǎng)和維修。五、項目預期目標1、項目預期成果 根據(jù)公司目前發(fā)展情況及策略，項目開展后，開發(fā)出具有快速定位，定位精度高、定位盲區(qū)少、多媒體音響系統(tǒng)用戶體驗好等特點的系列汽車導航多媒體電子產(chǎn)品,將實現(xiàn)對車輛和監(jiān)控平臺提供高精度的位置服務，使得車載終端具有北斗/GPS雙模衛(wèi)星定位能力，實現(xiàn)車輛信息采集、智能云服務、智能實時導航、雙向互聯(lián)、信息提醒等功能功能，為公司及社會帶來很大的效益。2、項目前景及貢獻 在美國，歐盟、日本、韓國，車廠前裝智能車載終端的比例高達40%-70%。而在中國，目前前裝車載只有不到5%的比例。隨著車內(nèi)連接消費需求的持續(xù)增長，從2005年至今，中國車聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)已從5萬增長至700多萬戶，而預計到2016年將滲透到1000萬戶，占彼時汽車用戶總數(shù)的將近10%，車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)值超過1000億元，中國將全面進入車聯(lián)網(wǎng)時代。受益于企業(yè)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展和滲透率的提升，車載導航市場在未來3年的增長率將維持在10%以上。2015年中國車聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模有望突破1500億元，到2020年90%的汽車將具備互聯(lián)網(wǎng)接入功能，互聯(lián)網(wǎng)連接將成為未來汽車的標配，車聯(lián)網(wǎng)或?qū)⒊蔀橐粋€不亞于移動互聯(lián)網(wǎng)市場產(chǎn)值的超級藍海。交通運輸行業(yè)是導航應用的主要市場，項目研發(fā)基于車聯(lián)網(wǎng)的智能行車安全系統(tǒng)技術既具有廣闊的市場前景，又符合國家的產(chǎn)業(yè)發(fā)展導向。本項目和產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化及后臺服務產(chǎn)業(yè)化，將形成一種技術在國際、國內(nèi)領先的新興產(chǎn)業(yè)，帶動上下游產(chǎn)業(yè)鏈，并形成千億規(guī)模的經(jīng)濟價值。本項目的研究成果如在我國大規(guī)模推廣應用，將會帶來廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景。3、項目預期指標 經(jīng)濟指標：根據(jù)公司現(xiàn)有的客戶基礎及項目產(chǎn)品的先進性，項目執(zhí)行期間新增營業(yè)收入1500萬元以上。技術指標：1.符合國標和行業(yè)標準。2.定位導航電子產(chǎn)品精度技術指標如下：（1）信號接收：北斗/GPS兼容，射頻具有雙模并行接收能力；（2）首次定位時間：冷啟動≤33秒，熱啟動≤5秒，重捕獲≤2秒；最小位置更新率為：1Hz；（3）定位精度：水平定位精度≤15m，高程定位精度≤30m，速度定位精度≤2m/s；差分定位精度（可選）：1m-5m；（4）測速精度：優(yōu)于1米/秒；（5）授時精度：優(yōu)于100納秒；（6）平均故障間隔時間≥3000h，可靠性強化路況試驗不少于30000km。（7）衛(wèi)星接收通道：不小于12個；靈敏度優(yōu)于-130dBm；學術指標：申請發(fā)明專利3項，實用新型專利2項，培養(yǎng)工程師5位。六、項目實施方案 1、項目組織管理方式 1）組織架構(gòu)根據(jù)項目的先進性及重要性，公司采取直線職能式的組織結(jié)構(gòu),下設市場銷售部、技術開發(fā)部、生產(chǎn)部、工程管理部、質(zhì)量管理部和綜合管理部共6個職能部門,在技術創(chuàng)新過程的各個環(huán)節(jié),公司管理層和職能部門各司其職,共同承擔技術創(chuàng)新職責,從而保證了技術創(chuàng)新過程的有效運行,形成了以市場營銷和技術開發(fā)為核心的技術創(chuàng)新體系。2）組織形式新產(chǎn)品開發(fā)活動以項目為單位進行組織,在經(jīng)過項目可行性評審后,由總工程師負責以設計任務書的形式向技術開發(fā)部下達任務,由技術開發(fā)部經(jīng)理負責項目的組織實施,在部門內(nèi)部產(chǎn)生項目負責人和項目組成員。項目組成員由技術開發(fā)部經(jīng)理和項目負責人共同決定。2、技術實施步驟 （1）確定項目的總體方案。根據(jù)目前公司發(fā)展需求及技術研發(fā)情況，召集市場部、研發(fā)部、生產(chǎn)部等核心人員商討，確定項目的總體方案。（2）方案評審。根據(jù)項目的總體方案，由研發(fā)部對方案進行審核，對技術各部分進行可行性分析，對項目細節(jié)部分進行設計。（3）設計分工，并確定外形風格。根據(jù)項目的具體方案，對項目的設計、研發(fā)進行分工，通過整體合作，形成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)路線。（4）購買設備并對項目實驗。根據(jù)項目需要，購買所需相應設備，通過對項目所需材料、工藝進行反復實驗，發(fā)掘項目的缺點并加以研究、改進，最終形成產(chǎn)品雛形。（5）小試及中試。根據(jù)試驗結(jié)果，消化新產(chǎn)品的技術資料，對新產(chǎn)品技術狀態(tài)、測試環(huán)境要求、控制難點及要點進行規(guī)劃，系統(tǒng)、模塊的測試驗證，完成故障維修及數(shù)據(jù)分析；對中試過程中出現(xiàn)的問題進行分析、提報，并跟蹤問題的解決進度，在中試結(jié)束后組織編寫試生產(chǎn)報告，組織中試評審，小批量的轉(zhuǎn)產(chǎn)工作。（5）生產(chǎn)。根據(jù)研發(fā)出的產(chǎn)品，在生產(chǎn)部進行少量生產(chǎn)，對部分客戶進行推廣，根據(jù)反饋，不斷發(fā)掘產(chǎn)品缺點并改進，對硬件、結(jié)構(gòu)、軟件、工藝、測試、維修、物料、質(zhì)量以及相關生產(chǎn)文件進行全面驗證，最終確定產(chǎn)品，批量生產(chǎn)。3、產(chǎn)業(yè)化策略 (l)完善專利技術,保證產(chǎn)品質(zhì)量項目完成后，公司首先要不斷完善已有的專利技術,使產(chǎn)品的優(yōu)越性發(fā)揮到極致。雖然新技術的應用使得產(chǎn)品在質(zhì)量上有了大幅度的提高,但同時新技術的應用不可避免的會伴隨一定得不成熟表現(xiàn),可能體現(xiàn)在產(chǎn)品上就成為了質(zhì)量的隱患。(2)降低生產(chǎn)成本,提高顧客價值目前公司車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的生產(chǎn)體系己經(jīng)非常成熟,標準化和規(guī)范化已經(jīng)取得一定成果。例如產(chǎn)品目前有著成熟的生產(chǎn)流程,合理的車間布局,和完善的生產(chǎn)進度監(jiān)督機制。但是由于公司目前的生產(chǎn)流程不夠規(guī)范化，并且在廠房的設置和生產(chǎn)設備的配置上都顯得不夠成熟,因此短期來看盡管目前產(chǎn)能夠滿足市場需求,但是從公司中長期的發(fā)展而言,正確預測未來的生產(chǎn)規(guī)模,及時配置完善的生產(chǎn)設備,改善現(xiàn)有的車間布局等應是今后努力的重點。同時規(guī)范化的生產(chǎn)流程也可以幫助公司大幅度減低人力成本并整體降低生產(chǎn)成本。(3)鞏固基本功能,提高附加價值公司研發(fā)的車載終端在性能上面優(yōu)于傳統(tǒng)的產(chǎn)品,在精度和使用壽命等方面都有著突出的表現(xiàn),這使得產(chǎn)品在基本功能層次方面表現(xiàn)突出,縮減成本,降低價格;完善技術,提高產(chǎn)品質(zhì)量也是提高經(jīng)濟性。公司應用自己己有的技術,聯(lián)系終端顧客,根據(jù)最終消費者的需求制造成符合要求的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，附加價值的服務將是公司提高顧客滿意度,保持良好的顧客關系,在競爭中取勝的籌碼。4、資金方案 根據(jù)項目的測算及具體方案，項目共需資金412.8萬元。在項目資金來源上，公司自有研發(fā)資金212.8萬元，申請政府技術創(chuàng)新資金200萬元。通過政府資金的支持，將提高項目的成功率和縮短研發(fā)時間，并增強企業(yè)技術創(chuàng)新的信心與動力。5、知識產(chǎn)權策略 在知識產(chǎn)權方面，項目開展后，嚴格按照公司相關制度要求，做好保密工作，嚴防技術泄露。項目相關技術完成后，申請相關專利保護。七、項目實施進度本項目建設期為2年，具體實施進度如下：階段起始時間研究內(nèi)容及預期目標12015.01-2015.05主要內(nèi)容：產(chǎn)品策劃及調(diào)研。根據(jù)目前公司發(fā)展需求及技術研發(fā)情況，召集市場部、研發(fā)部、生產(chǎn)部等核心人員開會，確定項目的總體方案進行市場調(diào)研，評審公司目前技術水平，召開技術創(chuàng)新會議，對新產(chǎn)品的市場定位、競爭情況、技術水平、經(jīng)濟效益及資源投入等方面進行分析。目標：確定項目的總體產(chǎn)品方案，成立項目組，編寫出項目可行性報告。22015.06-2015.12主要內(nèi)容：方案設計及實驗開發(fā)。根據(jù)產(chǎn)品的具體方案，購買所需相應設備，對項目方案設計、研發(fā)進行分工，通過對項目所需材料、工藝進行反復實驗，發(fā)掘項目的缺點并加以研究、改進。目標：完成車載終端的硬件平臺、嵌入式硬件平臺，WindowsEmbeddedCE6.0操作系統(tǒng)的移植、系統(tǒng)上應用開發(fā)等整個產(chǎn)品的設計方案，開發(fā)出具有快速定位，定位精度高、定位盲區(qū)少、多媒體音響系統(tǒng)用戶體驗好等特點的系列汽車導航多媒體電子產(chǎn)品。32016.01-2015.06主要內(nèi)容：技術研發(fā)及試產(chǎn)。結(jié)合關鍵材料的性能，對產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)進行設計，組裝成產(chǎn)品，并通過實驗方式進行試驗。根據(jù)試驗結(jié)果