專利名稱：一種無(wú)線車域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)車載網(wǎng)絡(luò)接入工具，屬于無(wú)線通訊技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)是信息的時(shí)代，作為信息傳輸?shù)闹匾d體，無(wú)線通訊技術(shù)的發(fā)展也是日新月異，
其覆蓋范圍已涉及全球的每一個(gè)角落，滲透入人們生活的方方面面。通訊速度和質(zhì)量也有了
很大的提高，正在滿足人們?nèi)找鎻?fù)雜的功能需求。特別是進(jìn)入新世紀(jì)，3G技術(shù)取得了長(zhǎng)足的 發(fā)展，并開始了實(shí)用化。主要標(biāo)準(zhǔn)包括歐洲的WCDMA，日本、韓國(guó)、北美的CDMA2000,以及 中國(guó)的TD-CDMA。與此同時(shí)，中短程通訊技術(shù)也取得了突破性的進(jìn)展，由Wimax論壇聯(lián)盟主 導(dǎo)的Wimax技術(shù)作為最后lkm的解決方案，被認(rèn)為是構(gòu)建城域網(wǎng)的最佳選擇，傳統(tǒng)的基于 IEEE802.il的Wifi技術(shù)通訊距離和質(zhì)量也有了極大的提高。專為車輛通訊設(shè)計(jì)的基于 IEEE802. llp的WAVE協(xié)議體系，采取了一系列舉措以滿足車輛通訊對(duì)于可靠性和安全性的要 求。
汽車作為信息技術(shù)的"最后一塊孤島"，必將成為無(wú)線運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備和服務(wù)供應(yīng)商角逐利 益的主戰(zhàn)場(chǎng)。汽車技術(shù)與現(xiàn)代無(wú)線通訊技術(shù)的融合成為各大整車廠提升品牌形象，增加銷售 附加值的重要手段。正是在這一背景之下，出現(xiàn)了一種全新的技術(shù)——Telematics。全球范 圍內(nèi)，整車廠圍繞這一技術(shù)紛紛推出了自己的產(chǎn)品和服務(wù)，如通用的Onstar系統(tǒng)，福特的 Sync系統(tǒng)，豐田的G-Book等。就在今年通用與上海汽車集團(tuán)合資成立的安吉安星信息服務(wù) 公司將開始為上海通用汽車在中國(guó)生產(chǎn)、銷售的汽車提供汽車安全信息服務(wù)。面對(duì)日益 擴(kuò)大的市場(chǎng)蛋糕，國(guó)內(nèi)整車廠也在加快自己的研發(fā)步伐，上海汽車預(yù)計(jì)在2011年將推出自 己的Telematics系統(tǒng)?？梢灶A(yù)見，中國(guó)作為全球最大的新興汽車市場(chǎng)，汽車信息服務(wù)業(yè)將取 得長(zhǎng)足的發(fā)展。但在這一服務(wù)理念迅速發(fā)展的同時(shí)，相關(guān)硬件平臺(tái)的開發(fā)卻相對(duì)落后。
目前國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有成熟的車載網(wǎng)絡(luò)接入硬件，比較相近的是專利號(hào)為02137844. 4的無(wú)線車 域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)專利。該專利涉及的發(fā)明主要基于WP AN (個(gè)人無(wú)線網(wǎng))技術(shù)，可以將車內(nèi)的PDA、 筆記本、手機(jī)等移動(dòng)終端組成個(gè)人局域網(wǎng)，并通過(guò)GSM蜂窩網(wǎng)模塊接入外網(wǎng)。該專利一定程 度上滿足了車內(nèi)用戶的網(wǎng)絡(luò)需求，但存在以下局限性1、覆蓋范圍窄，在十米以內(nèi)，只能 為車內(nèi)終端提供網(wǎng)絡(luò)接入，其實(shí)質(zhì)是一種車內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，而不是車域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)；2、無(wú)法滿足車 輛的網(wǎng)絡(luò)需求，在該發(fā)明中汽車只是一個(gè)載體，而不是作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適合車輛應(yīng)用的車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入工具，能夠?yàn)檐囕v本身及特
3定范圍內(nèi)的其他車輛及移動(dòng)終端提供高速無(wú)線接入。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是
本發(fā)明是一種無(wú)線車域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)包括微處理器、中短程無(wú)線通訊模塊、商用蜂窩 網(wǎng)模塊、電源管理模塊、人機(jī)交互界面、車載網(wǎng)絡(luò)接口模塊、GPS模塊和功放及外接天線組 成。微處理器作為系統(tǒng)核心對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理；中短程無(wú)線通訊模塊是構(gòu)建無(wú)線車域網(wǎng)的 內(nèi)部通訊模塊；商用蜂窩網(wǎng)模塊提供整個(gè)車域網(wǎng)與外部蜂窩網(wǎng)的接口；電源管理模塊將車載 電源轉(zhuǎn)換為內(nèi)部各模塊要求的穩(wěn)定電源；人機(jī)界面使用戶能夠跟微處理器進(jìn)行交互；車輛接 口模塊提供網(wǎng)關(guān)與車載網(wǎng)絡(luò)(Can/Lin/FlexRay等)的接口； GPS模塊能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有車輛 提供導(dǎo)航和定位服務(wù)；功放及外接天線用來(lái)提高信號(hào)強(qiáng)度和覆蓋范圍。微處理器通過(guò)USB， UART， GPIO等通用接口與各模塊連接。
微處理器作為網(wǎng)關(guān)的核心，硬件上包括與各模塊連接的通用電氣接口，同時(shí)還應(yīng)具備足 夠的處理能力，能夠支持操作系統(tǒng)，提供人際界面的后臺(tái)支持。同時(shí)還須開發(fā)各功能模塊的 接口驅(qū)動(dòng)，以及相關(guān)的管理服務(wù)程序?，F(xiàn)在市場(chǎng)上有很多功能強(qiáng)大的處理器以及配套的開發(fā) 工具能夠很好的滿足設(shè)計(jì)需求。
中短程無(wú)線通訊模塊現(xiàn)在比較成熟的有Wifi模塊和Wimax模塊，市場(chǎng)上均有相關(guān)產(chǎn)品出 售。這類模塊功率和成本都較低，體積小很適合產(chǎn)品集成。
商用蜂窩網(wǎng)模塊現(xiàn)在的主流是GSM模塊，C畫A技術(shù)也正在普及，Simcom公司的相關(guān)產(chǎn)品 便能滿足本發(fā)明的相關(guān)需求。
人機(jī)界面包括輸入端和顯示端兩部分，輸入端可采用各種按鍵、觸摸屏等形式，顯示端 可采用LCD顯示屏。
電源管理模塊主要起穩(wěn)壓跟變壓的作用，滿足不同模塊的電壓需求，可以由各種穩(wěn)壓電 源組成。電源直接由車載蓄電池供給，具體接口可通過(guò)點(diǎn)煙器和OBD診斷口。
車載網(wǎng)絡(luò)接口模塊的作用是將網(wǎng)關(guān)跟車載網(wǎng)絡(luò)連接，從而使車輛本身作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端， 分享網(wǎng)絡(luò)資源。
GPS定位模塊能夠滿足網(wǎng)絡(luò)內(nèi)車輛的的定位要求，并可為他們提供導(dǎo)航服務(wù)。
功放及天線又分為中短程無(wú)線模塊的功放和天線與商用蜂窩網(wǎng)通訊模塊的功放和天線， 功放模塊集成在網(wǎng)關(guān)內(nèi)，天線外置。功放模塊和天線市場(chǎng)上也均有銷售。
整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由運(yùn)行在微處理器操作系統(tǒng)下的服務(wù)程序管理。該服務(wù)程序包括兩大功能 備置和發(fā)起外部網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線連接；車域網(wǎng)管理，包括身份認(rèn)證、權(quán)限備置、密碼管理、連接 設(shè)置等。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 運(yùn)行操作系統(tǒng)、人機(jī)界面友好，方便操作管理；
2、 增加功放，天線外置，信號(hào)穩(wěn)定，覆蓋范圍廣，且對(duì)車內(nèi)電磁環(huán)境干擾?。?br> 3、 釆用車用電源，并利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)接口 (點(diǎn)煙器或OBD診斷口)；
4、 包括車輛網(wǎng)絡(luò)接口，車輛本身成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端；
5、 應(yīng)用本發(fā)明可以輕松的組建車域網(wǎng)絡(luò)，共享網(wǎng)絡(luò)資源；6、集成GPS模塊，能過(guò)為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)車輛提供導(dǎo)航服務(wù)。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中有微處理器1.1、中短程無(wú)線通訊模塊1.2、商用蜂窩網(wǎng)模塊1.3、電源管理模塊 1.4、人機(jī)交互界面1.5、車載網(wǎng)絡(luò)接口模塊1.6、 GPS模塊1.7、 2.5GHZ射頻功放1.8、 1900MHZ射頻功放1.9以及兩根外置天線。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
將無(wú)線車域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)安裝在車內(nèi)，連接電源和天線，即可為一定范圍內(nèi)的移動(dòng)終端提供無(wú) 線接入。同時(shí)通過(guò)與車載網(wǎng)絡(luò)的連接，使車輛本身成為網(wǎng)絡(luò)終端。該網(wǎng)關(guān)一方面可將區(qū)域內(nèi) 的車輛和移動(dòng)終端組成車域網(wǎng)， 一方面可提供車域網(wǎng)與外部無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接口。
具體實(shí)現(xiàn)如圖1所示。
微處理器使用Samsung公司的S3C2410。該芯片采用32位Arm920T內(nèi)核，工作頻率202MHz， 提供3路UART接口，兩路USB接口， GPIO接口以及SP工，SCI等接口。
中短程無(wú)線通訊模塊采用基于Solomon VT6656無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制芯片的USB無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊。 該芯片完全兼容IEEE802. lla/b/g標(biāo)準(zhǔn)，整合了 3. 3V轉(zhuǎn)1. 8V的控制電路，通過(guò)USB接口與 微處理器連接。
商用峰窩網(wǎng)模塊采用Simcom公司的SIM5218模塊，該模塊支持3頻WCDMA/HSPA (850/1900/2100MHz)、 4頻GSM/GPRS/EDGE (850/900/1800/1900MHz)，嵌入SIM卡，支持 AT命令控制，該模塊通過(guò)USB接口與微控制器連接。
電源管理模塊通過(guò)車上的OBD診斷接口取電，內(nèi)部則包括5V、 3.3V穩(wěn)壓電源，給其它元 件供電。
人機(jī)界面由7寸LCD顯示屏和若干按鍵組成。
考慮到CAN網(wǎng)絡(luò)是汽車上使用的主要網(wǎng)絡(luò)，在本實(shí)施案例中，車載網(wǎng)絡(luò)接口模塊包括CAN 控制器和CAN收發(fā)器。其中控制器采用MCP2515， 一端通過(guò)SPI接口與微處理器相連，另一 端通過(guò)CAN收發(fā)器TJA1050經(jīng)由ODB診斷接口與車載CAN網(wǎng)絡(luò)連接。
GPS模塊芯片采用達(dá)伽馬SR-91 ， GPS模塊通過(guò)串口與微處理器連接。
中短程無(wú)線通訊模塊的功放采用3V， 2. 5GHZ線形射頻功放模塊RF2129以及與之相配套 的布置在車外的2. 5GHZ天線。
商用蜂窩網(wǎng)接入模塊采用3V， 1900MHZ線形射頻功放模塊RF2161以及與之相配套的布置 在車外1900MHZ天線。
微控制器經(jīng)10 口 ，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換控制兩個(gè)功放模塊的工作狀態(tài)。
微處理器運(yùn)行WinCE6. 0操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)需安裝兩個(gè)無(wú)線模塊的基于USB和UART接 口的驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)程序提供API以方便應(yīng)用程序在WinCE環(huán)境下對(duì)兩個(gè)通訊模塊進(jìn)行管理。對(duì)通訊模塊的管理最基本的功能是建立和中斷連接，控制功放功率。
在實(shí)現(xiàn)通訊的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還能實(shí)現(xiàn)用戶管理，權(quán)限分配，密碼管理等高級(jí)功能。 如上所述的實(shí)施案例可以用于組建小范圍車域網(wǎng)，可為車隊(duì)提供網(wǎng)絡(luò)和GPS定位服務(wù)。 根據(jù)不同的應(yīng)用需求，可以對(duì)功能模塊進(jìn)行相應(yīng)的配置和刪減。比如對(duì)于沒(méi)有ODB診端口的 車輛我們可以通過(guò)點(diǎn)煙器或是其它車載電源取電，同時(shí)我們也能通過(guò)配置車載網(wǎng)絡(luò)接口模塊 滿足不同車載網(wǎng)絡(luò)的接入需求，通過(guò)選擇功能更加強(qiáng)大的中短程無(wú)線通信模塊，可以有效地
提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，滿足一些如抗災(zāi)搶險(xiǎn)車輛通信管理等特殊需求。
上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉 本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng) 用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技 術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種無(wú)線車域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于該網(wǎng)關(guān)包括微處理器、中短程無(wú)線通訊模塊、商用蜂窩網(wǎng)模塊、電源管理模塊、人機(jī)交互界面、車載網(wǎng)絡(luò)接口模塊、GPS模塊、射頻功放以及外置天線組成，微處理器通過(guò)通用接口與各模塊連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線車域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述微處理器包括與各模塊連 接的通用電氣接口，具備足夠的處理能力，能夠支持操作系統(tǒng)，提供人際界面的后臺(tái)支持；還 包括各功能模塊的接口驅(qū)動(dòng)，以及相關(guān)的管理服務(wù)程序。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線車域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述中短程無(wú)線通訊模塊采用Wif i模塊和Wimax模i央。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線車域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述商用蜂窩網(wǎng)模塊包括GSM 模塊或CDMA模塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)線車域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述人機(jī)界面包括輸入端和顯示 端兩部分，輸入端采用各種按鍵、觸摸屏等形式，顯示端采用LCD顯示屏。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)線車域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述車載網(wǎng)絡(luò)接口模塊將網(wǎng)關(guān)跟 車載網(wǎng)絡(luò)連接，從而使車輛本身作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端，分享網(wǎng)絡(luò)資源。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)線車域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于功放及天線又包括中短程無(wú)線模塊的功放和天線與商用蜂窩網(wǎng)通訊模塊的功放和天線；功放模塊集成在網(wǎng)關(guān)內(nèi)，天線外置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)線車域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于還包括運(yùn)行在微處理器操作系統(tǒng) 下的服務(wù)程序，該服務(wù)程序包括兩大功能備置和發(fā)起外部網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線連接；車域網(wǎng)管理，包 括身份認(rèn)證、權(quán)限備置、密碼管理、連接設(shè)置。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)線車域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于所述微處理器分別通過(guò)UART和 USB接口跟蜂窩網(wǎng)模塊和中短程無(wú)線通訊模塊相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)線車域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)包括微處理器、中短程無(wú)線通訊模塊、商用蜂窩網(wǎng)模塊、電源管理模塊、人機(jī)交互界面、車載網(wǎng)絡(luò)接口模塊、GPS模塊、射頻功放以及外置天線組成，微處理器通過(guò)通用接口與各模塊連接。還包括運(yùn)行在微處理器操作系統(tǒng)下的服務(wù)程序，該服務(wù)程序包括兩大功能備置和發(fā)起外部網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線連接；車域網(wǎng)管理，包括身份認(rèn)證、權(quán)限備置、密碼管理、連接設(shè)置。本發(fā)明方便操作管理，可應(yīng)用于汽車這類高速運(yùn)行的交通工具上，能夠?qū)⒁欢ǚ秶鷥?nèi)的汽車和移動(dòng)終端組成車域網(wǎng)，并為整個(gè)車域網(wǎng)提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入，且信號(hào)穩(wěn)定，覆蓋范圍廣，且對(duì)車內(nèi)電磁環(huán)境干擾小。
文檔編號(hào)H04W88/00GK101674683SQ20091019760
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者丁國(guó)飛, 張新豐, 旭 楊, 勇 沈, 鄒清全 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)