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新能源汽车远程实时监控系统设计与研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 15:30:54
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新能源汽车远程实时监控系统设计与研究【摘要】:一套适用于新能源汽车示范运营的远程监控原型系统,完善了现有系统功能并保持其可靠性和数据完整性,重点改善了系统远程通信实时性,能为新能源

【摘要】:一套适用于新能源汽车示范运营的远程监控原型系统,完善了现有系统功能并保持其可靠性和数据完整性,重点改善了系统远程通信实时性,能为新能源汽车示范运营保驾护航和相关科学研究提供数据支撑;且设计了开放的车载终端架构,能形成一个可持续、为车联网相关应用提供支持的开发平台。 论文在跟踪新能源汽车远程监控系统国内外发展现状及对Telematics简要研究并明确其关键性技术的基础上,首先探讨了其数据采集方法和远程传输方式;然后基于上海市的地方标准提出了其设计要求和架构;接着采用结构化设计方法,分别对车载终端的硬件、软件实现方案进行了设计和研究;最后测试了原型系统的远程通信性能。 系统总体设计方面,首先提出了一个极具开放性的系统架构;然后详细设计和描述了车载终端功能行为和远程通信协议(RCP);通信方案方面,采用基于SAE J1939的高速CAN为与车辆控制网络的通信方案;采用基于CDMA2000EVDO移动网络的远程通信方案。 车载终端设计方面,采用基于MCU(STM32)的硬件实现方案,模块化地设计了满足车载终端功能要求的硬件电路。采用基于实时内核RTOS(μC/OS-II)的软件实现方案,首先提出了具有层次分明、开放性特点的车载终端软件架构;接着运用面向对象方法设计和实现了基础软件构件;最后进行了详细地应用软件设计。测试表明,原型系统具有优异的数据完整性,并改善了现有系统远程通信实时性。 【关键词】:远程监控 CDMAEVDO 车载终端 实时性 通信协议
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U495;U463.6;TP277
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-8
  • 目录8-12
  • 第一章 绪论12-19
  • 1.1 新能源汽车远程监控概述12-14
  • 1.1.1 意义及相关法规12-13
  • 1.1.2 国内外研究现状13-14
  • 1.2 Telematics 车载信息服务14-16
  • 1.2.1 Telematics 概念14-15
  • 1.2.2 Telematics 市场布局15-16
  • 1.2.3 Telematics 挑战与趋势16
  • 1.3 远程监控关键技术分析16-18
  • 1.3.1 分布式数据采集与传输17
  • 1.3.2 远程通信技术17
  • 1.3.3 嵌入式设备技术17
  • 1.3.4 集中式数据分析与处理17-18
  • 1.4 选题背景与主要内容18-19
  • 1.4.1 选题背景18
  • 1.4.2 主要内容18-19
  • 第二章 远程通信方案研究19-24
  • 2.1 2.5G、3G 及 4G 简介19-20
  • 2.2 GPRS 与 EVDO 的 TCP 性能比较20-21
  • 2.3 EVDO 网络通信原理21
  • 2.4 TCP/IP 简介21-23
  • 2.4.1 TCP/IP 分层描述22-23
  • 2.4.2 PPP 帧格式23
  • 2.4.3 TCP 主要特性23
  • 2.5 本章小结23-24
  • 第三章 CAN 通信方案研究24-29
  • 3.1 新能源汽车控制网络结构24-25
  • 3.2 CAN2.0 协议25-27
  • 3.2.1 CAN 总线特性25-26
  • 3.2.2 CAN 标准规格26
  • 3.2.3 CAN 协议内容26-27
  • 3.3 SAE J1939 简介27-28
  • 3.4 车载终端 CAN 通信协议28
  • 3.5 本章小结28-29
  • 第四章 系统总体设计29-42
  • 4.1 设计要求29-31
  • 4.1.1 功能要求29
  • 4.1.2 车辆状态信息29
  • 4.1.3 主要性能指标29-31
  • 4.2 架构设计31-34
  • 4.2.1 系统架构31-32
  • 4.2.2 车载终端架构32-33
  • 4.2.3 监控中心局域网模型33-34
  • 4.3 车载终端功能行为34-37
  • 4.3.1 功能描述34-35
  • 4.3.2 工作模式35-37
  • 4.4 远程通信协议设计37-41
  • 4.4.1 协议层次结构37
  • 4.4.2 通信过程分析37-40
  • 4.4.3 数据包格式定义40-41
  • 4.5 本章小结41-42
  • 第五章 车载终端硬件设计42-54
  • 5.1 硬件实现方案研究42-44
  • 5.1.1 MCU 与 FPGA 比较42-43
  • 5.1.2 MCU 选型43-44
  • 5.2 硬件设计概述44-47
  • 5.2.1 设计约束考虑44-46
  • 5.2.2 硬件总体结构46-47
  • 5.3 单元电路设计47-53
  • 5.3.1 电源电路48-49
  • 5.3.2 MCU 最小系统49-51
  • 5.3.3 EVDO 模块电路51-53
  • 5.3.4 CAN 驱动电路53
  • 5.4 电路原理图53
  • 5.5 本章小结53-54
  • 第六章 车载终端软件设计54-78
  • 6.1 软件实现方案研究54-57
  • 6.1.1 前后台与多任务模式54-55
  • 6.1.2 RTOS 选型55-56
  • 6.1.3 软件架构56-57
  • 6.2 μC/OS-II 应用简介57-60
  • 6.2.1 μC/OS-II 源文件57-58
  • 6.2.2 μC/OS-II 移植58-60
  • 6.2.3 μC/OS-II 重要 API60
  • 6.3 平台软件层设计60-70
  • 6.3.1 MCU 开发支持包60-61
  • 6.3.2 远程升级 IAP 程序61-62
  • 6.3.3 FatFS 应用简介62-63
  • 6.3.4 底层驱动程序63-66
  • 6.3.5 高级驱动程序66-69
  • 6.3.6 通信协议栈69-70
  • 6.4 接口层设计70-71
  • 6.5 应用层设计71-77
  • 6.5.1 车载终端启动流程72
  • 6.5.2 实时任务设计72-77
  • 6.6 本章小结77-78
  • 第七章 远程通信性能测试78-83
  • 7.1 测试原理及目标78-79
  • 7.2 模拟通信服务器设计79-80
  • 7.2.1 Server 程序设计79
  • 7.2.2 Client 程序设计79-80
  • 7.2.3 MySQL 数据库访问80
  • 7.3 远程通信测试80-82
  • 7.3.1 测试条件80-81
  • 7.3.2 测试结果及评价81-82
  • 7.4 本章小结82-83
  • 第八章 总结与展望83-84
  • 8.1 主要工作和创新点83
  • 8.2 后续研究工作83-84
  • 参考文献84-88
  • 附录188-90
  • 致谢90-91
  • 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文91


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