專利名稱：一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及智能交通領域，具體涉及一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其為城市道路交通中的機動車駕駛員、行人和交通管理者出行者提供了可用于改善交通安全和交通效率的數(shù)據(jù)交互平臺。
背景技術：
隨著交通事故和交通擁堵的不斷增長，大量交通控制和交通誘導設施被施用于實際道路交通系統(tǒng)中，其正常運行的數(shù)據(jù)基礎是各類型的交通傳感器，但是這些傳感器所采集的交通數(shù)據(jù)往往只是來源于浮動車、部分交叉路口和少量路段，較之于整個城市而言僅僅是局部的交通數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對于交通控制和交通誘導而言往往不完備，造成交通控制 和交通誘導往往不能實時有效。另一方面，車輛獲取交通信息僅僅是依靠交通廣播電臺的信息廣播以及路旁的可變信息牌，這些信息延時往往較大，而且很難給駕駛員以全局、直觀和實時的交通信息，造成駕駛員駕駛操作反應滯后；同時駕駛員也很難對短時間和短距離內發(fā)生的交通事件做出判斷和應急反應。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對上述缺陷公開了一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，該系統(tǒng)運行于Linux操作系統(tǒng)環(huán)境下；車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的出現(xiàn)將給交通信息采集、交通安全保障、交通協(xié)調控制等提供一種全新的解決思路車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)就是采用先進的無線通信和新一代互聯(lián)網(wǎng)等技術，全方位實施車車、車路動態(tài)實時信息交互，并在全時空動態(tài)交通信息采集與融合的基礎上開展車輛主動安全控制和道路協(xié)同管理，充分實現(xiàn)人-車-路的有效協(xié)同，保證交通安全，提高通行效率，從而形成的安全、高效和環(huán)保的道路交通系統(tǒng)；一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)能夠借助無線局域通信網(wǎng)絡、移動通信網(wǎng)絡和專用通信網(wǎng)絡等中先進的無線通信技術，通過通信控制和網(wǎng)絡管理，實現(xiàn)車輛之間、車輛與路側設備之間、行人與路側設備之間以及管理中心與其他交通出行者之間的實時和可靠的信息交互，使得交通管理者能夠獲得全局、直觀和實時的交通信息-為交通控制和交通誘導提供準確、可靠和完備的交通數(shù)據(jù)，有利于做出正確的交通決策。另一方面，基于多模式無線通信的車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺能夠提升交通出行者的交通效率和交通安全性；實時、可靠的交通信息能夠使得交通出行者尤其是機動車駕駛員能夠及時獲取到周邊車輛的全局運行狀況、道路渠化信息和臨近路段交通事故信息，從而為安全出行提供可靠保障；更為準確和實時的交通信息能夠為交通出行者提供更加有效地誘導信息和服務信息，為交通出行者的合理決策提供充分的數(shù)據(jù)支撐。為了解決現(xiàn)有技術中車輛的自主安全防護和交通信息的斷面采集所具有的缺陷問題車輛不能根據(jù)周邊車輛的運行狀況進行協(xié)同安全防護，而僅依靠車輛自身攜帶的傳感器和駕駛員的安全意識和反應進行自主安全防護；交通控制和誘導系統(tǒng)不能獲取到整體性的交通信息，而僅能夠依賴局部區(qū)域不完整的交通信息來實施交通控制策略和發(fā)布誘導信息；本發(fā)明提供了一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，借助先進的多模式無線通信技術，實現(xiàn)包括車輛、路側設備、行人和中心等交通參與者之間實時、可靠和大容量的數(shù)據(jù)交互，從而為進一步改善城市道路交通效率和交通安全狀況提供數(shù)據(jù)支撐。一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)由路測設備、中心設備、車載設備和手持終端設備構成；系統(tǒng)中的設備均運行有Linux操作系統(tǒng)。路測設備的結構如下集成射頻驅動單元分別連接數(shù)據(jù)傳輸模塊、通信保障模塊和通信控制模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊分別連接集成定位驅動單元、通信保障模塊和通信控制模塊；數(shù)據(jù)傳輸模塊、通信保障模塊和通信控制模塊構成了通信控制與網(wǎng)絡管理單元，通信控制與網(wǎng)絡管理單元、集成射頻驅動單元和集成定位驅動單元構成了車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺運行在控制機的Linux操作系統(tǒng)上；集成射頻驅動單元通過通用串行總線接口連接射頻單元，集成定位驅動單元通過通用串行總線接口連接本地定位單元，數(shù)據(jù)傳輸模塊通過RJ-45接口連接本地應用單元，或者與本地應用單元運行在同一臺控制機上；中心設備、車載設備和手持終端設備與路測設備具有相同的結構。所述路測設備的射頻單元、中心設備的射頻單元、車載設備的射頻單元和手持終端設備的射頻單元均向周邊的射頻單元發(fā)送信號，并且接收周邊的射頻單元發(fā)送的信號；所述路測設備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡的通信、移動通信網(wǎng)絡的通信和專用通信網(wǎng)絡的通信，并且支持IEEE 802. Ilp標準、IEEE802. Iln標準、3G CDMA 2000IxEv-Do標準和射頻識別；所述中心設備的射頻單元支持移動通信網(wǎng)絡的通信，并且支持3GCDMA2000IxEv-Do 標準；所述車載設備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡的通信、移動通信網(wǎng)絡的通信和專用通信網(wǎng)絡的通信，并且支持IEEE 802. Ilp標準、IEEE802. Iln標準、3G CDMA 2000IxEv-Do標準和射頻識別；所述手持終端設備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡的通信和移動通信網(wǎng)絡的通信，并且支持 IEEE 802. Iln 標準和 3G CDMA 2000IxEv-Do 標準。所述IEEE 802. Ilp標準的工作頻率為5. 9GHz，發(fā)射功率最大為33dBm ;所述IEEE802. Iln標準的工作頻率為2. 4GHz，發(fā)射功率最大為20dBm ;所述3G CDMA 2000IxEv-Do標準的工作頻率分別為I. 9GHz和2. 1GHz，最大發(fā)射功率為23dBm ;射頻識別的工作頻率為5. 8GHz，工作方式為主動式或被動式，發(fā)射功率小于300mW ；所述本地定位單元獲取路測設備、中心設備、車載設備或手持終端設備的位置信息和時間信息，本地定位單元由SiRF Star III芯片組加上內建的主動型陶瓷天線構成，工作頻率為I. 5GHz，最短的信息獲取周期為100ms。所述本地應用單元與車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺進行實時的信息交互，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺向本地應用單元傳輸經由射頻單元獲得的信息和本地定位單元獲得的信息；本地應用單元將采集到的信息和需要向周邊射頻單元的發(fā)送的信息向車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺發(fā)送。所述集成射頻驅動單元支持三種無線通信模式無線局域通信網(wǎng)絡模式、移動通信網(wǎng)絡模式和專用通信網(wǎng)絡模式；集成射頻驅動單元提供了 Linux操作系統(tǒng)下的無線局域通信網(wǎng)絡、移動通信網(wǎng)絡、專用通信網(wǎng)絡設備和網(wǎng)絡操作的驅動；無線局域通信網(wǎng)絡使用IEEE 802. lla/b/g/n/p標準，移動通信網(wǎng)絡為包含了CDMA 2000、WCDMA和TD-SCDMA在內的3G移動通信網(wǎng)絡和包含了 GSM和CDMA在內的2G移動通信網(wǎng)絡；所述集成定位驅動單元提供了 Linux操作系統(tǒng)下北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的驅動；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊實現(xiàn)本地應用單元與多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺的數(shù)據(jù)傳輸；所述通信控制模塊和通信保障模塊優(yōu)化車路協(xié)同實體之間的接入時間和信息交 互的鏈路質量。所述控制機為工控機、筆記本、PDA或智能手機。所述射頻單元向周邊射頻單元發(fā)送數(shù)據(jù)時，采用AES算法進行數(shù)據(jù)加密，所述射頻單元接收來自周邊射頻單元的數(shù)據(jù)時，采用AES算法對數(shù)據(jù)進行解密，在接收數(shù)據(jù)后，采用CRC 32算法進行數(shù)據(jù)驗證，以確保數(shù)據(jù)發(fā)送過程中的完整性。本發(fā)明的有益效果為I)實現(xiàn)了交通參與者之間的數(shù)據(jù)交互。從提升交通效率的角度來分析，在傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)中，交通管理者是通過傳感器檢測方式獲得交通系統(tǒng)的各種斷面的交通數(shù)據(jù)，而很難獲取到全面和連續(xù)的交通數(shù)據(jù)，因此其所做出的交通控制和誘導策略也很難完全準確。通過基于車路協(xié)同的數(shù)據(jù)交互，每一個交通參與者都是一個交通信息源，能夠為交通管理者提供連續(xù)和實時的交通信息，從而為交通參與者做出準確和及時的交通控制和誘導奠定了基礎；對交通出行者而言，在傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)中，其僅能夠從電臺廣播、電視或是路旁的可變信息牌獲取到交通信息，這些信息往往非常有限，且實時性較差，基于車路協(xié)同的交通系統(tǒng)能夠極大豐富交通出行者所能獲得的交通信息，并為個性化的信息定制提供可能，從而個人出行提供更為準確的導向提供信息平臺。另一方面，在傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)中，從安全角度考慮，在傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)中，車輛僅能夠依靠駕駛員的安全意識和反應來保障駕駛安全，而在本發(fā)明中，車輛能夠實時的獲取到周邊車輛的運行信息，并基于該信息對周邊的危險狀況進行告警和主動安全防護。2)滿足了交通參與者對交通通信的多樣化需求。車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)的交通安全和交通效率等諸多應用，對無線通信具有極其多樣化的需求，很難有一種通信模式能夠很好的滿足所有的需求；另一方面，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)還要在最大程度上兼容現(xiàn)有的通信設備，以提高設備利用率，所以，采用多模式無線通信網(wǎng)絡作為車路協(xié)同系統(tǒng)中實體之間的聯(lián)系滿足了交通系統(tǒng)中交通參與者對信息種類和通信質量的多樣化需求。3)整合了車車/車路通信等多種車路協(xié)同系統(tǒng)中的多種信息交互方式，改變了一種應用-一套通信設備的狀況，實現(xiàn)了車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)中的參與者-車輛、路側設備、行人和中心通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交互平臺進行數(shù)據(jù)傳輸，便利了車路協(xié)同系統(tǒng)應用的開發(fā)。4)用通信控制有效保障了了車路協(xié)同通信網(wǎng)絡的可靠性和牢固性，并有效地適應了拓撲高速變換和以及通信遮擋等問題。5)采用包括AES加密和CRC數(shù)據(jù)校驗的方式保證了數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，消除外來攻擊和檢測無線傳輸中數(shù)據(jù)丟失。


圖I所示是本發(fā)明所述數(shù)據(jù)交互平臺的功能結構圖；圖2所示是本發(fā)明所述數(shù)據(jù)交互平臺的部署示意具體實施方式
下面結合圖I 圖2詳細說明具體實施方式
。一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)由路測設備、中心設備、車載設備和手持終端設備構成；如圖I、圖2所示，路測設備的結構如下集成射頻驅動單元分別連接數(shù)據(jù)傳輸模塊、通信保障模塊和通信控制模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊分別連接集成定位驅動單元、通信保障模塊和通信控制模塊；數(shù)據(jù)傳輸模塊、通信保障模塊和通信控制模塊構成了通信控制與網(wǎng)絡管理單元，通信控制與網(wǎng)絡管理單元、集成射頻驅動單元和集成定位驅動單元構成了車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺；集成射頻驅動單元通過通用串行總線接口連接射頻單元，集成定位驅動單元通過通用串行總線接口連接本地定位單元；數(shù)據(jù)傳輸模塊通過RJ-45接口連接本地應用單元，或者與本地應用單元運行在同一臺控制機上；當數(shù)據(jù)傳輸模塊與本地應用單元運行在同一臺控制機上時，該控制機配置需滿足車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺的配置要求；控制機通過本地進程的Socket通信進行車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺與應用程序的數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)交互遵循本地通信應用協(xié)議，Socket連接方式為UDP。當數(shù)據(jù)傳輸模塊與本地應用單元分別應用在兩臺控制機上時，本地應用單元的控制機不受限制，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺的控制機需滿足配置要求；車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺與應用程序的數(shù)據(jù)交互通過Socket通信進行，數(shù)據(jù)交互遵循本地通信應用協(xié)議，Socket連接方式為UDP。中心設備、車載設備和手持終端設備與路測設備具有相同的結構。路測設備的射頻單元、中心設備的射頻單元、車載設備的射頻單元和手持終端設備的射頻單元均向周邊的射頻單元發(fā)送信號，并且接收周邊的射頻單元發(fā)送的信號；路測設備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡的通信、移動通信網(wǎng)絡的通信和專用通信網(wǎng)絡的通信，并且支持IEEE 802. Ilp標準、IEEE802. Iln標準、3G CDMA 2000IxEv-Do標準和射頻識別(RFID)；中心設備的射頻單元支持移動通信網(wǎng)絡的通信，并且支持3GCDMA 2000IxEv-Do標準；車載設備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡的通信、移動通信網(wǎng)絡的通信和專用通信網(wǎng)絡的通信，并且支持IEEE 802. Ilp標準、IEEE802. Iln標準、3G CDMA 2000IxEv-Do標準和射頻識別；手持終端設備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡的通信和移動通信網(wǎng)絡的通信，并且支持 IEEE 802. Iln 標準和 3G CDMA 2000IxEv-Do 標準。
車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)通過射頻單元組建無線自組織網(wǎng)絡與結構性網(wǎng)絡，并且接入周邊無線自組織網(wǎng)絡與結構性網(wǎng)絡。IEEE 802. I Ip標準的工作頻率為5. 9GHz，發(fā)射功率最大為33dBm ；所述IEEE802. Iln標準的工作頻率為2. 4GHz，發(fā)射功率最大為20dBm ;所述3G CDMA 2000IxEv-Do標準的工作頻率分別為I. 9GHz (上行)和2. IGHz (下行)，最大發(fā)射功率為23dBm ;射頻識別的工作頻率為5. 8GHz，工作方式為主動式或被動式，發(fā)射功率小于300mW ；本地定位單元獲取路測設備、中心設備、車載設備或手持終端設備的位置信息和時間信息，具體包括經緯度、速度、加速度、方向角、海拔等，本地定位單元由SiRF StarIII芯片組加上內建的主動型陶瓷天線構成，工作頻率為I. 5GHz，最短的信息獲取周期為IOOms0本地應用單元與車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺進行實時的信息交互，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互 平臺向本地應用單元傳輸經由射頻單元獲得的信息和本地定位單元獲得的信息；本地應用單元將采集到的信息(通過傳感器采集信息)和需要向周邊射頻單元的發(fā)送的信息向車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺發(fā)送。集成射頻驅動單元支持三種無線通信模式無線局域通信網(wǎng)絡模式、移動通信網(wǎng)絡模式和專用通信網(wǎng)絡模式；集成射頻驅動單元提供了 Linux操作系統(tǒng)下的無線局域通信網(wǎng)絡、移動通信網(wǎng)絡、專用通信網(wǎng)絡設備和網(wǎng)絡操作的驅動；無線局域通信網(wǎng)絡使用IEEE 802. lla/b/g/n/p標準，移動通信網(wǎng)絡為包含了CDMA 2000、WCDMA和TD-SCDMA在內的3G移動通信網(wǎng)絡和包含了 GSM和CDMA在內的2G移動通信網(wǎng)絡；所述集成定位驅動單元提供了 Linux操作系統(tǒng)下北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的驅動；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊實現(xiàn)本地應用單元與多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺的數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)傳輸模塊是四種設備(路測設備、中心設備、車載設備和手持終端設備)數(shù)據(jù)交互的實現(xiàn)部分，也是數(shù)據(jù)交互平臺與應用數(shù)據(jù)交互的實現(xiàn)部分；數(shù)據(jù)傳輸模塊基于TCP/IP協(xié)議族和WAVE協(xié)議族與周邊單元進行通信。數(shù)據(jù)傳輸模塊具有定周期的數(shù)據(jù)傳輸、基于請求響應的數(shù)據(jù)傳輸和基于事件驅動的數(shù)據(jù)傳輸三種傳輸模式，完成與四種設備(路測設備、中心設備、車載設備和手持終端設備)和本地應用收發(fā)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)組幀、超時和重發(fā)控制、接收數(shù)據(jù)隊列控制、本地地址管理、傳輸協(xié)議管理和無線傳輸功率控制的功能。四種設備(路測設備、中心設備、車載設備和手持終端設備)通過數(shù)據(jù)交互平臺進行數(shù)據(jù)交互；在數(shù)據(jù)交互的過程中，所述通信控制模塊和通信保障模塊優(yōu)化車路協(xié)同實體之間的接入時間和信息交互的鏈路質量。控制機為工控機、筆記本、PDA或智能手機。在一個優(yōu)選實施例中，控制機硬件組成如下微處理器采用板載Intel Celeron M Processor 或 Intel Pentium M Processor 1G,北橋Intel82855GM/GME(GMCH)，南橋Intel FW8280IDB-M(ICH4-M);顯示控制器采用主板內建的圖形控制器具有可以進行并行數(shù)據(jù)處理和精確像素插入的3D超管線架構，全3D硬件加速，VGA顯示分辨率可達1600X 1200085Hz ;系統(tǒng)存儲器為配板載256MBDDR200/266/333MHzDDR SDRAM，另提供一條200Pin DDRSO-DMM系統(tǒng)內存擴充插槽，主板內存最大容量可擴充到2GB ;本地磁盤空間80GB ；6個USB2. O高速接口，支持480Mb/s傳輸率；主板內建一個10/100Mb/s以太網(wǎng)控制器(Realtek TL8139DL)，支持網(wǎng)絡引導啟動(PXE)、網(wǎng)絡喚醒(WOL)功能；1/0功能'2個標準RS-232串口(C0M1 COM2)。其中手持終端實體的數(shù)據(jù)交互平臺的物理組成是微處理器采用高通snapdragon MSM82551433MHz，工作頻段為GSM850/900/1800/1900MHz, CDMA 2000800/1900MHz，主屏分辨率為 800X480 像素，主屏尺寸為 4. 3 寸，支持 Mini-USB 接口，512MB RAM，存儲空間 16GB。射頻單元向周邊射頻單元發(fā)送數(shù)據(jù)時，采用AES算法進行數(shù)據(jù)加密，所述射頻單元接收來自周邊射頻單元的數(shù)據(jù)時，采用AES算法對數(shù)據(jù)進行解密，在接收數(shù)據(jù)后，采用CRC 32算法進行數(shù)據(jù)驗證，以確保數(shù)據(jù)發(fā)送過程中的完整性。本發(fā)明的詳細過程如下通信控制與網(wǎng)絡管理單元啟動后自動接入本地自組織通信網(wǎng)絡，并根據(jù)應用需要 接入結構性網(wǎng)絡。對于不同的設備(路測設備、中心設備、車載設備和手持終端設備)，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺的啟動后的工作模式各不相同，下面將說明這四類設備的工作模式車載設備車載設備的車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺啟動后，其會主動連接周邊自組織網(wǎng)，主動接受周邊實體的信息；在這同時,并向周邊射頻單元廣播本地基本信息,本地基本信息主要包含了車載設備類型、數(shù)據(jù)發(fā)送時間、車載設備位置、車載設備應用類型，廣播信息定周期發(fā)送。并根據(jù)獲取到的信息形成本地三維網(wǎng)絡拓撲示意圖，顯示周邊設備的經度、緯度和海拔高度信息。并根據(jù)本地應用的需要，向目的設備進行單播和組播信息?；趯Ｓ猛ㄐ啪W(wǎng)絡，車載設備向完成車輛認證和車輛收費的工作。車載設備的車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺在啟動之后會一直與本地周邊的自組織網(wǎng)絡保持連接關系，直至周邊沒有其他的車載設備或是路側設備，而一旦檢測發(fā)現(xiàn)周邊的有其他的設備組成的自組織網(wǎng)絡，車載設備將會自動連接。路測設備路測設備的車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺啟動后，其主動連接周邊自組織網(wǎng)絡；并生成結構性網(wǎng)絡，以供周邊的手持終端接入；其接受周邊各類設備的信息，并經過整理后發(fā)送至周邊的設備，同時將本地匯聚的數(shù)據(jù)處理后通過有線骨干網(wǎng)絡或3G CDMA 2000移動通信網(wǎng)絡發(fā)送至中心設備，同時將中心設備的信息發(fā)布至底層的其他設備，如其他路測設備、車載設備和手持終端設備；其將向其覆蓋區(qū)域內的其他實體定周期的廣播交通渠化和交通誘導信息，廣播信息還包含了本地設備類型、數(shù)據(jù)發(fā)送時間、本地設備位置、本地設備應用類型。路側設備形成以自身為中心的基于無線局域網(wǎng)絡的自組織網(wǎng)絡和結構性網(wǎng)絡。手持終端設備手持設備的車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺啟動后，可以在有路側結構性網(wǎng)絡覆蓋的情況下，通過無線局域網(wǎng)絡方式連接路側設備構建結構性網(wǎng)絡，獲得本地交通誘導信息；也可以通過移動通信網(wǎng)絡連接中心設備，獲得定制的全局交通信息。信息交互通過定周期的信息發(fā)送實現(xiàn)，數(shù)據(jù)信息還包含了本地設備類型、數(shù)據(jù)發(fā)送時間、本地設備位置、本地設備應用類型。手持終端設備與路側設備的鏈路以及手持終端設備與中心設備的鏈路由手持終端設備自身發(fā)起、維持和斷開。中心設備中心設備的車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺啟動后，其可以通過有線骨干網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)絡獲取到由路側匯聚處理的交通信息，也可以通過移動通信網(wǎng)絡獲取到由路側設備獲取到的信息；同時可以通過移動通信網(wǎng)絡直接獲取到由車載設備和手持終端設備上傳的信息。另一方面，中心設備的誘導信息可以通過移動通信網(wǎng)絡直接發(fā)布和通過有線骨干網(wǎng)絡傳輸至路測設備后發(fā)布，數(shù)據(jù)信息包含了本地設備類型、數(shù)據(jù)發(fā)送時間、本地設備位置、本地設備應用類型。中心設備的連接網(wǎng)絡一直保持在線狀態(tài)。本發(fā)明通過多模式無線通信實現(xiàn)交通參與者之間的實時、高效和大容量的數(shù)據(jù)交互。先進的無線通信能夠保證交通應用對數(shù)據(jù)通信的需求，采用多模式無線通信則使得多樣化的交通通信需求能夠得到最大限度的滿足。本發(fā)明通過先進的通信控制使得多模式無線通信能夠高效運行，實時應對通信網(wǎng)絡拓撲的高速變換和網(wǎng)絡中的接入、容量和通斷速度等問題。本發(fā)明通過完備的通信保障使得多模式無線通信的安全性、有效性得到實時的防 護。
權利要求
1.一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，它由路測設備、中心設備、車載設備和手持終端設備構成； 路測設備的結構如下集成射頻驅動單元分別連接數(shù)據(jù)傳輸模塊、通信保障模塊和通信控制模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊分別連接集成定位驅動單元、通信保障模塊和通信控制模塊；數(shù)據(jù)傳輸模塊、通信保障模塊和通信控制模塊構成了通信控制與網(wǎng)絡管理單元，通信控制與網(wǎng)絡管理單元、集成射頻驅動單元和集成定位驅動單元構成了車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺運行在控制機的Linux操作系統(tǒng)上；集成射頻驅動單元通過通用串行總線接口連接射頻單元，集成定位驅動單元通過通用串行總線接口連接本地定位單元，數(shù)據(jù)傳輸模塊通過RJ-45接口連接本地應用單元，或者與本地應用單元運行在同一臺控制機上； 中心設備、車載設備和手持終端設備與路測設備具有相同的結構。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，所述路測設備的射頻單元、中心設備的射頻單元、車載設備的射頻單元和手持終端設備的射頻單元均向周邊的射頻單元發(fā)送信號，并且接收周邊的射頻單元發(fā)送的信號； 所述路測設備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡的通信、移動通信網(wǎng)絡的通信和專用通信網(wǎng)絡的通信，并且支持IEEE 802. Ilp標準、IEEE802. Iln標準、3G CDMA 2000IxEv-Do標準和射頻識別； 所述中心設備的射頻單元支持移動通信網(wǎng)絡的通信，并且支持3G CDMA 2000IxEv-Do標準； 所述車載設備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡的通信、移動通信網(wǎng)絡的通信和專用通信網(wǎng)絡的通信，并且支持IEEE 802. Ilp標準、IEEE802. Iln標準、3G CDMA 2000IxEv-Do標準和射頻識別； 所述手持終端設備的射頻單元支持無線局域網(wǎng)絡的通信和移動通信網(wǎng)絡的通信，并且支持 IEEE 802. Iln 標準和 3G CDMA 2000IxEv-Do 標準。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，所述IEEE 802. Ilp標準的工作頻率為5. 9GHz，發(fā)射功率最大為33dBm ;所述IEEE 802. Iln標準的工作頻率為2. 4GHz，發(fā)射功率最大為20dBm ;所述3G CDMA 20001xEv_Do標準的工作頻率分別為I. 9GHz和2. 1GHz，最大發(fā)射功率為23dBm ;射頻識別的工作頻率為5. 8GHz，工作方式為主動式或被動式，發(fā)射功率小于300mW。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，所述本地定位單元獲取路測設備、中心設備、車載設備或手持終端設備的位置信息和時間信息，本地定位單元由SiRF Star III芯片組加上內建的主動型陶瓷天線構成，工作頻率為I.5GHz，最短的信息獲取周期為100ms。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，所述本地應用單元與車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺進行實時的信息交互，車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺向本地應用單元傳輸經由射頻單元獲得的信息和本地定位單元獲得的信息；本地應用單元將采集到的信息和需要向周邊射頻單元的發(fā)送的信息向車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺發(fā)送。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，所述集成射頻驅動單元支持三種無線通信模式無線局域通信網(wǎng)絡模式、移動通信網(wǎng)絡模式和專用通信網(wǎng)絡模式；集成射頻驅動單元提供了 Linux操作系統(tǒng)下的無線局域通信網(wǎng)絡、移動通信網(wǎng)絡、專用通信網(wǎng)絡設備和網(wǎng)絡操作的驅動； 無線局域通信網(wǎng)絡使用IEEE 802. lla/b/g/n/p標準，移動通信網(wǎng)絡為包含了 CDMA.2000、WCDMA和TD-SCDMA在內的3G移動通信網(wǎng)絡和包含了 GSM和CDMA在內的2G移動通信網(wǎng)絡； 所述集成定位驅動單元提供了 Linux操作系統(tǒng)下北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的驅動； 所述數(shù)據(jù)傳輸模塊實現(xiàn)本地應用單元與多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互平臺的數(shù)據(jù)傳輸； 所述通信控制模塊和通信保障模塊優(yōu)化車路協(xié)同實體之間的接入時間和信息交互的 鏈路質量。
7.根據(jù)權利要求I所述的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，所述控制機為工控機、筆記本、PDA或智能手機。
8.根據(jù)權利要求I所述的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻單元向周邊射頻單元發(fā)送數(shù)據(jù)時，采用AES算法進行數(shù)據(jù)加密，所述射頻單元接收來自周邊射頻單元的數(shù)據(jù)時，采用AES算法對數(shù)據(jù)進行解密，在接收數(shù)據(jù)后，采用CRC 32算法進行數(shù)據(jù)驗證，以確保數(shù)據(jù)發(fā)送過程中的完整性。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于智能交通領域的一種多模式無線通信車路協(xié)同數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)。它由路測設備、中心設備、車載設備和手持終端設備構成，運行在Linux操作系統(tǒng)環(huán)境下。本發(fā)明的有益效果為1)實現(xiàn)了交通參與者之間的數(shù)據(jù)交互。2)滿足了交通參與者對交通通信的多樣化需求。3)整合了車車/車路通信等多種車路協(xié)同系統(tǒng)中的多種信息交互方式。4)用通信控制有效保障了了車路協(xié)同通信網(wǎng)絡的可靠性和牢固性，并有效地適應了拓撲高速變換和以及通信遮擋等問題。5)采用包括AES加密和CRC數(shù)據(jù)校驗的方式保證了數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，消除外來攻擊和檢測無線傳輸中數(shù)據(jù)丟失。
文檔編號E01C1/04GK102664916SQ201210080230
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權日2012年3月23日
發(fā)明者姚丹亞, 李輝, 楊宸, 石夢凱, 陳曉博 申請人:清華大學