用于機動車路考系統的車載通訊系統研究

隨著現代化建設步伐的日益加快，機動車和駕駛員的發展給交通管理部門帶來前所未有的更高要求。為把好交通安全的第一關，向社會輸送合格的駕駛員，更好的為經濟建設服務，研究開發科學可靠的計算機路考系統對機動車駕駛員進行道路駕駛和場地考試，成為交管部門和計算機應用研發單位共同關注的焦點。而車載機通訊系統作為路考試系統中非常關鍵的一部分。它關系到整個系統能否正常運行和顯示，它是各系統之間的橋梁和紐帶。它通過車載設備對駕駛人、考試車輛在完全行駛情況進行精確檢測定位后，車載通訊系統將考試過程得到的數據以數字信息形式通過無線網傳送給主控檢測中心，在監控中心通過監測設備和管理軟件對整個考試情況進行適時監測和管理，再通過網絡對所有考試情況進行統一網絡化管理的系統。所以，車載通訊系統的開發和研究就尤為重要了。
1 對車載通訊系統的要求
車載通訊系統在工作過程中需要監測來自于各傳感器的車輛狀態信息，而監測這些信息的目的是為了了解車輛的工作狀態，從而作出相應的處理。因此，車載通訊系統應該滿足以下的兩點基本要求：
（1）實時性高
一般情況考車起步最多不超過3s，在考試過程中換檔時間就更短，一般在1s左右完成，方向盤擺動可在1-2s左右完成，控制周期都在50ms 以內。要真實反映系統“微觀”工作過程，車載通訊系統數據采集和更新周期也應在50ms 以內。
（2）信息量大
車載通訊系統在其工作過程中要對發動機、離合器及變速器等單元進行綜合監控，需要通過傳感器采集各種車輛狀態信息，包括：車門信號、安全帶信號、手剎信號、倒車信號、離合器信號、主剎車信號、副剎車信號、油門信號、檔位信號、發動機轉速信號（啟動）、里程（速度）信號、汽車方向信號、震動信號、汽車擺正信號等。盡管每次采集的數據量并不是很多，但為充分反映系統的工作狀態，需要存儲和分析各信號信息；又由前分析得知數據更新周期較短，所以總的信息量大。
2 車載通訊系統總體設計方案
2.1 系統硬件結構設計
考慮到對車載通訊系統應用的要求，采用PC104組件為車載通訊系統的核心部件，作為上位機；車載通訊系統的下位機采用西門子公司的S7-200PLC，上位機和下位機之間通過西門子公司的PC/PPI 通信電纜協議轉換器進行連接；系統采用無線局域網與監控中心和基站進行通訊；視屏服務器用于攝取駕駛室內考試過程中的圖像信息，轉為網絡中的數字圖像信息，在局域網上傳輸，以便考試監控中心對整個考試過程進行監控和考試視屏信息備案；GPS為地標定位（檢測、標定項目位置和行車軌跡）；指紋儀用于識別考生、考官身份；傳感器用于檢測系統要求的信號，反映出工作狀態，在信號的傳遞過程中要慮除干擾，傳感器信號傳至PLC或PC104。整個系統的硬件結構圖如圖1所示。

2.2 系統功能分解
根據系統的硬件結構，可將系統的功能劃分為兩大部分：下位機的數據采集，處理及數據發送；上位機的數據接收、處理、顯示及數據的無線通訊。具體來說，下位機主要功能有：采集車載傳感器信號，監控傳感器信號狀態，根據考試規則，輸出邏輯判斷代碼；接收PC104指令，完成采集和判斷的過程。上位機PC104 組件的主要功能有：采集、分析場地項目信號、GPS 信號；作為上位機，管理PLC 工作，接收下位傳送的數據并做出相應的處理；對考生、考官信息判斷和考試成績智能分析判定；考生考官信息，考試成績本地存檔并實時上傳；管理語音、數據通迅；過程信息的實時動態顯示等。