基于V2X无线通信的车载智能终端装置的制作方法

本发明属于车载智能终端领域。更具体地说，本发明涉及一种基于V2X无线通信的车载智能终端装置。

背景技术：

随着社会的发展，汽车作为一种重要的交通工具，在人们的日常生活中越来越重要，从而汽车保有量持续增长。但是，随着车辆数量的增加，交通建设问题越来越成为制约人们出行方便的瓶颈，堵车已经成为了一个严重的社会性问题。伴随而来的交通事故亦已成为全球公共的交通安全问题。于是摆在我们交通安全面前的一道难题就是如何降低汽车相撞概率，降低人员伤亡。根据美国国家公路交通安全管理局的调查，汽车相撞的原因多数情况下在于车辆与车辆之间信息的不透明。如果车辆之间能够将彼此的运动状态通过无线通信方式告知对方，让驾驶员彼此都知道对方的情况，就能很大程度上减少碰撞事故。

当用户想要驾车外出时，可以通过手机4G通信，向车辆发送信息，从而确定车辆的位置，方便用户对车辆的定位。当车辆外出后，用户家人可以通过发送4G短信，定位目前车辆的运动状态和地理位置。

在车辆行驶过程中，如果前方遇到突发情况或者驾驶员想记录沿途的风景，可以通过安装行车记录仪来实现这个功能，但是传统行车记录仪仅仅用于视频拍摄，功能比较单一。

当车辆进出高速时，需要通过高速收费口，传统的人工收费需要车辆排队等待，费时费力，于是出现了电子收费。但是传统的电子收费装置功能也趋于简单。

车辆导航装置可以通过地图和语音的方式引导或提醒驾驶员如何按照预定的路线进行行车，给驾驶员带来了很大方便，尤其是当驾驶员身处陌生环境时。如果在导航装置中可以接收驾驶员的语音查询输入，从而使驾驶员即使在不离开车的状况下，也以为驾驶员查询车辆周围的停车场剩余车位、商场以及饭店信息等带来更大的便捷。

目前应用的车联网产品大多以RFID为主，产品的性能和可扩展性很有限，只是针对一些传统功能进行了改进——利用嵌入式CPU提高产品性能和扩展功能，通过CAN总线扩展接口分别与扩展功能模块连接，并借助运算能力表现良好的操作系统对各种采集数据进行处理，省掉了传统常规的数采系统配套的附加设备。且其无线通信模块只能是点对点的连接方式，而且大部分服务依赖于车辆驾乘人员与服务中心的坐席人员之间的语音通话，完全缺乏严格意义上的组网的概念，所以现有关的车联网车载终端产品还存在很多的改进空间。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明提供一种基于V2X无线通信的车载智能终端装置，能够实现车与车、车与物的相互通信、信息的实时显示和提醒，可以为用户提供驾乘安全、信息查询与订购、娱乐以及购物等方面的应用。

本发明提供一种基于V2X无线通信的车载智能终端装置，其包括：

控制器，其为ARM Cortex-A9处理器模块，所述ARM Cortex-A9处理器模块采用飞思卡尔公司推出的i.MX 6Quad处理器，具有40nm工艺，四核心ARM Cortex-A9架构，单个核心主频均可达1.2GHz，拥有1MB L2Cache，支持1080P@60fps解码和1080P@30fps编码，同时支持1080P分辨率3D高清视频，3D加速功能，可以同时管理用于3D立体拍摄的双摄像头，拥有独立的2D和顶点加速引擎功能。

车载自动诊断信息采集模块，其与车载自动诊断系统接口连接，并通过CAN总线与所述控制器通信连接，所述车载自动诊断信息采集模块用于采集车载自动诊断信息并将其发送至控制器；

GPS组合惯导模块，其通过SPI总线与控制器通信连接，所述GPS组合惯导模块用于采集车辆的位置和运动信息并将其发送至控制器；

V2X通信模块，其通过USB总线与所述控制器连接，且所述V2X通信模块用于接收其他的车载智能终端装置发来的操作请求并将其发送至控制器，将控制器发出的操作结果发送至其他车载智能终端装置，或者用于接收控制器发出的操作请求并将其发送至其他车载智能终端装置，或者接收其他车载智能终端装置返回的操作结果并将其发送至控制器。

优选的是，所述的基于V2X无线通信的车载智能终端装置中，所述V2X通信通信模块支持IEEE802.11p无线通信协议，具有5.8GHz带宽，双天线通信，数据速率为3～54Mbps，通信范围超过1Km，支持USB2.0接口协议。

优选的是，所述的基于V2X无线通信的车载智能终端装置，还包括4G通信模块，其与用户手机通信连接，所述4G通信模块用于将用户的操作请求发送至控制器，并将控制器返回的操作结果发送至用户手机。所述4G通信模块支持全网通，具有双向休眠唤醒功能，内嵌TCP/IP协议栈，支持多个Socket及IP地址。

优选的是，所述的基于V2X无线通信的车载智能终端装置，还包括摄像头，其用于采集车辆前方的视频数据并将该视频数据发送至控制器，所述摄像头支持2048×1536动态图像分辨率，具有24位真彩色，图像传输速率为30帧/秒，图像格式为XGA/QXGA。

优选的是，所述的基于V2X无线通信的车载智能终端装置，还包括ETC读取模块，其用于读取ETC卡信息并将其发送至控制器。

优选的是，所述的基于V2X无线通信的车载智能终端装置，所述GPS组合惯导模块包括GPS模块和惯性传感器，所述GPS模块可同时接收北斗、GPS双系统定位，定位精度为2m，数据更新速率为20Hz，冷启动时间为26s。所述惯性传感器测量电路，能够在卫星信号不稳定的情况下，保证该车载智能终端装置具有稳定的定位精度。

优选的是，所述的基于V2X无线通信的车载智能终端装置，还包括：语音输入模块，其用于接收用户的语音命令并将其发送至控制器，所述语音输入模块支持PWM和DAC两种音频输出方式，内部集成时钟振荡器。

优选的是，所述的基于V2X无线通信的车载智能终端装置，还包括LCD显示屏，其用于显示导航地图，或者显示其他有通信连接的车辆的位置，所述LCD显示屏为5寸TFT带触摸功能的电容式LCD，分辨率为800×480，支持5点触摸。

优选的是，所述的基于V2X无线通信的车载智能终端装置，还包括与所述控制器通信连接的Flash模块和Sdram模块，其中所述Flash模块为具有8GB存储容量的eMMC类型的Flash存储器。所述Sdram模块为频率为532MHz，存储容量为2GB的64位DDR3存储器。

优选的是，所述的基于V2X无线通信的车载智能终端装置，还包括电源，其用于为所述处理器、车载自动诊断信息采集模块、GPS组合惯导模块、V2X通信模块、4G通信模块、摄像头、ETC读取模块、语音输入模块、LCD显示屏、Flash模块和Sdram模块提供电源。

优选所述电源模块通过车辆OBD接口的电源输入端获得+12V直流电源，然后进行直流转换，分别生成+5V电压、+3.3V电压。

优选该车载智能终端可以与周围支持IEEE802.11p无线通信协议的车辆或网络自动组网，并且可以通过所述无线网络实现信息查询、沟通、娱乐和购物。

优选车载智能终端支持手写输入和语音输入功能。

优选所述V2X无线通信网络有效距离超过1千米。

优选通过在多个车辆安装本终端装置，能够实现凭借小范围的高速无线通信组网技术在车辆周围形成一个完整的无线通信安全局域网，以便车辆彼此之间相互感知对方的运动状态。

本发明设计的一种基于V2X的车载智能终端装置是一种基于DSRC的车载智能终端装置。通过该装置，用户可以实现车辆的定位、通信、视频拍摄、ETC收费及导航等功能，克服了传统单一车载设备功能单一、价格昂贵、安装使用不方便的难题。在一定空间范围内，通过V2X之间的无线通信，使该空间范围内的资源可以达到互联互通，不仅解决了车与车之间的信息交换，从而减小车辆事故发生的概率，而且使得车与物之间达到了信息共享，从而为用户获得车辆周围的资源信息带来了便利。

本发明具有以下优点：

1、可以实现1千米范围以内的高速免费无线组网技术，以达到车与车或者车与物之间的快速信息交换；

2、可以实现导航功能，并且LCD显示屏可以支持用户手动输入查询信息或者定位；

3、可以实现ETC功能，节省用户通过高速收费口的时间；

4、具有行车记录仪功能，方便用户用视频记录车辆的行车轨迹；

5支持4G移动通信，可以通过手机客户端和GPS定位功能查询车辆的位置信息；

6、该装置采用车身自动的OBD接口来实现自供电，供电方便；

7、支持语音输入、输出功能，信息查询方便；

8、车辆定位不受天气、建筑物遮挡等因素的影响，可靠性高。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明提供的基于V2X无线通信的车载智能终端装置的一个实施例的结构图。

图2为本发明提供的基于V2X无线通信的车载智能终端装置的一个实施例的软件架构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1为一种基于V2X无线通信的车载智能终端装置系统结构图，该装置包括ARM Cortex-A9处理器模块、摄像头模块、SD卡模块、OBD接口信息模块、GPS组合惯导模块、V2X通信模块、4G通信模块、LCD导航模块、ETC卡模块、Flash模块、Sdram模块、语音模块以及电源模块。图2一种基于V2X无线通信的车载智能终端装置的软件架构，。该软件架构分为底层引导程序、操作系统内核和应用软件三层：(1)底层引导程序主要完成中断屏蔽、堆栈初始化以及操作系统内核引导等工作。(2)操作系统内核主要完成硬件外设驱动程序的编写和初始化，操作系统采用Ubuntu12.04版本；(2)应用软件主要完成：车辆导航、语音查询、车辆定位、GPS组合导航数据解析、ETC收费、视频采集与存储、车辆状态信息采集与管理、WAVE组包/解析、数据包加/解密、实时快速认证。

一、一种基于V2X无线通信的车载智能终端装置的硬件系统实现方法

ARM Cortex-A9处理器模块采用飞思卡尔公司推出的i.MX 6Quad处理器，具有40nm工艺，四核心ARM Cortex-A9架构，单个核心主频均可达1.2GHz，拥有1MB L2 Cache，支持1080P@60fps解码和1080P@30fps编码，同时支持1080P分辨率3D高清视频，3D加速功能，可以同时管理用于3D立体拍摄的双摄像头，拥有独立的2D和顶点加速引擎功能。所述ARM Cortex-A9处理器模块作为该车载智能终端装置的核心模块，分别与摄像头模块、ETC卡模块、SD卡模块、OBD接口信息模块、V2X通信模块、GPS组合惯导模块、4G通信模块、LCD导航模块、Flash模块、Sdram模块、语音模块以及电源模块相连接。

摄像头模块可以用于记录行车过程中车辆前方的状况，并将视频信息通过ARM Cortex-A9处理器模块的编码与压缩，然后保存到SD卡模块中。

GPS组合导航模块采用北斗、GPS双模卫星定位，并加入MEMS惯导电路以松耦合方式形成组合导航系统单元。卫星定位主要提供初始状态信息和周期性的位置信息修正。MEMS惯导电路包含3轴加速度和3轴陀螺信号，在所述车载智能终端装置运行过程中，始终处于工作状态。所述GPS组合导航模块用于采集车辆的位置、速度和方向等必要的状态信息，然后通过串行通信方式发送给ARM Cortex-A9处理器模块。

OBD接口信息模块通过车辆OBD接口利用CAN总线通信方式采集车辆本身的运行状态信息，并可通过无线通信方式上传给用户。另外，所述OBD接口信息模块为本车载智能终端装置提供DC12V供电电源。

V2X通信模块，具有5.8GHz带宽，支持IEEE8.2.11p无线协议标准，负责车与车、车与物之间的无线通信与组网，采用基于IEEE8.2.11p无线通信协议的MK5无线通信模块实现将车辆状态信息及用户的定制信息发送给其它车辆或网络，车辆也可以同时接收其它车辆状态信息或者网络中反馈给用户的信息。

LCD导航模块采用5寸TFT真彩色触摸屏屏幕，用于地图导航，并可根据用户设置，将相互通信的车辆显示在地图导航坐标中。并可支持用户手写信息输入，方便查询与该车载智能终端装置组网的其它车辆、周围商场、停车场以及交通路况的状态信息。

语音模块可以为用户提供语音输入、输出功能，方便用户通过语音查询信息或者所述车载智能终端装置通过语音进行信息反馈给用户。

4G模块采用串行通信方式与ARM Cortex-A9处理器模块进行通信，用户通过发送短信方式，查询车辆的位置信息和状态信息。

二、一种基于V2X无线通信的车载智能终端装置的软件系统实现方法

底层引导程序主要完成ARM Cortex-A9处理器的时钟配置、中断屏蔽、堆栈初始化、UART初始化以及操作系统内核引导等工作。在完成UART初始化后，所述车载智能终端装置可以通过UART通信接口与上位机进行通信。在本应用中通过移植或者修改U-boot来完成底层引导程序的开发。

操作系统内核主要完成CAN、SPI、USB、LVDS等外设总线的读写任务操作、协议栈的移植以及任务的创建和调度。主要包括Linux操作系统内核中的TCP/IP网络协议栈模块以及USB接口的无线网卡驱动程序，其中通过修改无线网卡驱动程序实现IEEE802.11p协议规定的逻辑功能。

应用软件主要完成：车辆导航、语音查询、车辆定位、GPS组合导航数据解析、ETC收费、视频采集与存储、车辆状态信息采集与管理、WAVE组包/解析、数据包加/解密、实时快速认证。

软件系统基本工作流程为：首先，所述车载智能终端装置上电后，完成系统初始化工作；然后ARM Cortex-A9处理器模块、摄像头模块、SD卡模块、OBD接口信息模块、GPS组合惯导模块、V2X通信模块、4G通信模块、LCD导航模块、ETC卡模块、Flash模块、Sdram模块、语音模块等模块开始正常工作。GPS组合惯导模块根据预先设定的数据更新速率及时更新车辆的位置姿态和运动状态信息；ARM Cortex-A9处理器模块在接收到GPS组合惯导模块的信息后，对信息进行测量和解算。然后将信息通过无线方式发送给其它支持V2X无线通信的网络在线设备或者通过LCD实施显示在导航地图中。用户也可以接收其它车辆或者网络在线设备的信息。用户可以根据LCD显示的导航信息或者通过V2X无线通信信息，通过语音或者手写输入的方式查询用户关系的信息当经过高速收费口时，所述车载智能终端装置通过无线通信与ETC进行通信，从而节省了用户通过高速收费口的时间。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。