0 引言
物聯(lián)網(wǎng)在國(guó)際上又稱為傳感網(wǎng),從某種程度上說(shuō),它是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。如果將小到手表、鑰匙,行李物品,大到汽車、橋梁,樓房,這些物體嵌入一個(gè)微型感應(yīng)芯片,就可使它“智能化”,再借助于有、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),使人與物,物與
物進(jìn)行“對(duì)話”和“交流”,這就是物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛,可運(yùn)用于城市公共安全、工業(yè)安全生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)控、智能交通、智能家居、公共衛(wèi)生、健康監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域,在更多的場(chǎng)合,讓人們享受到更加安全輕松使捷的生活。
就目前對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的描述,其涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有:傳感器技術(shù)、識(shí)別技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、軟件技術(shù),納米技術(shù),嵌入式智能技術(shù)等。這些技術(shù)領(lǐng)域如果沒(méi)有突破,都會(huì)制約物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展。
近幾年,汽車的消費(fèi)成高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),由于道路發(fā)展滯后及管理水平的低下,城市擁堵現(xiàn)象非常嚴(yán)重,在物聯(lián)網(wǎng)概念下汽車物聯(lián)技術(shù)的運(yùn)用將有助于城市交通管理智能化水平的提高,有效改善城市交通狀況。
而藍(lán)牙技術(shù)包含了傳感器技術(shù)、識(shí)別技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)等,這些技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)密切相關(guān)。因些,藍(lán)牙用于智能交通中的汽車物聯(lián)網(wǎng)具有十分廣闊的前景。
1 藍(lán)牙的技術(shù)特點(diǎn)
1998年5月,瑞典愛(ài)立信、芬蘭諾基亞、日本東芝、美國(guó)IBM和英特爾公司五家著名廠商,在聯(lián)合拓展短距離無(wú)線通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)時(shí)提出了藍(lán)牙技術(shù)的概念。藍(lán)牙工作在無(wú)需許可的2.4 GH2工業(yè)頻段(SIM)之上(我國(guó)的頻段范圍為2 400.0"---2 483.5 MHz)。藍(lán)牙每個(gè)頻道帶寬為l MHz,相鄰頻道中心頻率間隔為I MHz。為避免帶外輻射和其他干擾,規(guī)定上、下保護(hù)頻帶分別為3.5 MHz和2 MHz。藍(lán)牙采用跳頻擴(kuò)展頻譜技術(shù),在工作頻段內(nèi)共設(shè)置79個(gè)跳頻點(diǎn),在一個(gè)30 s的時(shí)間段內(nèi),任何一個(gè)頻點(diǎn)的使用時(shí)間不超過(guò)0.4 S,且跳頻過(guò)程是偽隨機(jī)的。根據(jù)藍(lán)牙射頻功率的大小可分為3個(gè)功率級(jí)別,即1級(jí)功率100 rnW,2級(jí)功率2.5 mW,3級(jí)功率1mW。藍(lán)牙技術(shù)所具備的這些特征能夠較好地承擔(dān)起物聯(lián)網(wǎng)末端智毹傳感和微微網(wǎng)移動(dòng)通信功能,特別適合汽車物聯(lián)的概念和技術(shù)要求。
每個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡都有一個(gè)媒體訪問(wèn)控制地址.即MAC地址,它可以區(qū)別網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)的源端和目的端。與此類似,全世界每個(gè)藍(lán)牙收發(fā)器都被惟一地分配了一個(gè)遵循IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)的48位藍(lán)牙設(shè)備地址。藍(lán)牙設(shè)備地址的地址空間為232(約42.9億個(gè))。各個(gè)藍(lán)牙設(shè)備制造商有權(quán)對(duì)自己生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行編號(hào),由此可以認(rèn)為全世界的藍(lán)牙設(shè)備地址是惟一的。這就給汽車物聯(lián)網(wǎng)用戶無(wú)線識(shí)別提供了技術(shù)方案。如汽車定位,汽車身份鑒別,汽車信息查詢,汽車不停車交費(fèi),汽車搖控車門及點(diǎn)火,汽車防盜等。
2 藍(lán)牙在智能汽車方面的應(yīng)用
2.1 基于藍(lán)牙的汽車物聯(lián)
藍(lán)牙技術(shù)出現(xiàn)十多年來(lái)受到多方關(guān)注。近年來(lái),藍(lán)牙技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常看好。車載電子系統(tǒng)正向智能化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,汽車市場(chǎng)已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)重要的增長(zhǎng)點(diǎn),無(wú)線通信技術(shù)在汽車等移動(dòng)系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。起初,藍(lán)牙技術(shù)主要應(yīng)用在汽車的電話通信方面。但隨著研究和應(yīng)用的不斷深入,在汽車智能化方面將有更多的藍(lán)牙應(yīng)用:如遠(yuǎn)程車輛狀況診斷,車輛安全系統(tǒng),車對(duì)車通信。多媒體下載等。這些已是物聯(lián)網(wǎng)智能汽車的初步概念了。汽車物聯(lián)網(wǎng)是各個(gè)國(guó)家和我國(guó)極為重視的領(lǐng)域,歐盟在20lo年lo月份注資3億歐元用于研究智能汽車,智能汽車要用很多傳感器的技術(shù),有的汽車會(huì)用200多個(gè)傳感器,將來(lái)會(huì)越來(lái)越多,這些有傳感器的汽車每一個(gè)部件.都需要跟網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái),所以汽車在運(yùn)行的時(shí)候可以通過(guò)后臺(tái)告警,顯示哪個(gè)地方會(huì)出現(xiàn)故障,同時(shí)可以減少汽車追尾、解決等待時(shí)間以及尾氣排放等問(wèn)題,這就是智能交通,也是“智慧”城市必不可少的一部分。而藍(lán)牙完全可以承擔(dān)起傳感器角色,它的微型化,高度集成化,休眠功能,廉價(jià)性,開(kāi)放性是傳感器無(wú)線傳輸?shù)幕咎卣。概括起?lái),目前藍(lán)牙技術(shù)在汽車上的拓展應(yīng)用場(chǎng)景集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
2.2 應(yīng)用場(chǎng)景
免提電話當(dāng)用戶進(jìn)入車內(nèi),車載系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)連接上用戶手機(jī)。用戶在駕車行駛過(guò)程中,無(wú)須用手操作就町以用聲控完成撥號(hào)、接聽(tīng)、掛斷和音量調(diào)節(jié)等功能.可通過(guò)車內(nèi)麥克風(fēng)和音響系統(tǒng)進(jìn)行全雙工免提通話,實(shí)際上就是與車內(nèi)藍(lán)牙設(shè)備完全構(gòu)成車內(nèi)微微網(wǎng).實(shí)現(xiàn)信息交互。汽車遙控用戶可以在10 m范圍內(nèi)用附有藍(lán)牙的手機(jī)控制車門和車中的各類開(kāi)關(guān),包括汽車的點(diǎn)火控制等。本應(yīng)用實(shí)際是利用藍(lán)牙鑒權(quán)“綁定”和藍(lán)牙地址“惟一”的特點(diǎn),強(qiáng)化無(wú)線搖控的可靠性和安全性。音樂(lè)下載用戶可以通過(guò)手機(jī)加藍(lán)牙下載音樂(lè)到汽車音響中播放。其優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)線鏈接的智能化和高速傳輸。
電子導(dǎo)航用戶可以通過(guò)手機(jī)加藍(lán)牙下載電子地圖等數(shù)據(jù)到車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)中,導(dǎo)航系統(tǒng)得到當(dāng)前坐標(biāo)參數(shù)由藍(lán)牙再通過(guò)手機(jī)短信傳回導(dǎo)航中心,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)車輛定位和導(dǎo)航。
汽車自動(dòng)故障診斷系統(tǒng)車載系統(tǒng)可以通過(guò)手機(jī)加藍(lán)牙將故障代碼等信息發(fā)往維修中心,維修中心派人前來(lái)修理時(shí)可以按故障代碼等信息準(zhǔn)備好相應(yīng)的配件和修理工具,現(xiàn)場(chǎng)排除故障。
車輛定位藍(lán)牙地址惟一性特點(diǎn),給車輛的身份確認(rèn)和定位提供了技術(shù)解決方案。首先,汽車上的藍(lán)牙可以通過(guò)周邊附有藍(lán)牙設(shè)備的固定物體,如路邊指示牌、路燈、橋梁、大樓等作為參照,再由電子地圖確認(rèn)自身的準(zhǔn)確位置。其次,以藍(lán)牙微微網(wǎng)加移動(dòng)通信構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)可以在需要時(shí)實(shí)時(shí)查找汽車位置信息。
汽車擁堵目前。汽車擁堵在大城市已是一個(gè)非常突出的問(wèn)題,特別是在我國(guó),已到了非治理不可的地步了,這其中除了車輛增長(zhǎng)過(guò)快以外,沒(méi)有一個(gè)智能化的信息平臺(tái)也是一個(gè)重要的方面。藍(lán)牙芯片價(jià)格便宜,又具有地址功能,所以用藍(lán)牙在城市構(gòu)成微微網(wǎng),可以迅速組網(wǎng),從而用最少的經(jīng)費(fèi)實(shí)現(xiàn)交通管理信息化的要求。一方面,交管部門可以通過(guò)附有藍(lán)牙的汽車掌握流量信息并及時(shí)發(fā)布(而不是實(shí)況視頻)實(shí)現(xiàn)智能管理,車載藍(lán)牙實(shí)時(shí)系統(tǒng)可以提示駕駛員避開(kāi)擁堵路段繞過(guò)行駛。
2.3 應(yīng)用現(xiàn)狀
德?tīng)柛F囅到y(tǒng)公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出可以讓駕乘人員用語(yǔ)音進(jìn)行操控的車載藍(lán)牙設(shè)備;豐田汽車、日本電裝、NTTDOCOMO、松下電器產(chǎn)業(yè)、日產(chǎn)汽車和東芝等六家公司共同制訂了利用藍(lán)牙技術(shù)的車內(nèi)無(wú)線免提規(guī)格——“CCAP”。利用該規(guī)格的技術(shù)方案。手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)無(wú)線連接車載音響等設(shè)備,在行車時(shí)可以構(gòu)筑更加安全的通話系統(tǒng)。摩托羅拉公司還為汽車生產(chǎn)商推出了一種基于藍(lán)牙的汽車工具包。有了它,用戶操控手持藍(lán)牙設(shè)備,就能夠與汽車設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線聯(lián)系,比如無(wú)線遙控打開(kāi)車門、搖控點(diǎn)火,與車內(nèi)車輛檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)線交換數(shù)據(jù)庫(kù)。采用藍(lán)牙技術(shù)的車載裝置將使人們很容易在車內(nèi)通過(guò)英特網(wǎng)下載音樂(lè)、錄像和發(fā)送電子郵件。
然而到目前為止,汽車電子采用藍(lán)牙技術(shù)的步伐仍然很緩慢.汽車物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)用階段還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有形成.主要原因是汽車工業(yè)對(duì)可靠性的要求和面I臨的環(huán)境挑戰(zhàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他情況下的器件運(yùn)用.而藍(lán)牙的初忠是為了解決諸如電腦的連線問(wèn)題.沒(méi)有過(guò)多考慮惡劣的使用環(huán)境。從用戶心理考慮,至少花費(fèi)了十多萬(wàn)購(gòu)買的汽車.一般來(lái)說(shuō)很難容忍一些小的設(shè)備故障.而對(duì)普通沒(méi)備系統(tǒng)來(lái)說(shuō)這些問(wèn)題卻可被接受。而現(xiàn)實(shí)是,汽車行駛時(shí)會(huì)遇到凹凸不平的路面,振動(dòng)很強(qiáng)烈,有時(shí)灰塵也很大。同時(shí),溫度有可能也有很大的變化,不同的外部環(huán)境下,車內(nèi)外的溫度變化范圍可能從-40~50℃,這對(duì)車載電子設(shè)備來(lái)說(shuō)都是十分不利的。好在許多藍(lán)牙芯片制造商順應(yīng)了藍(lán)牙技術(shù)的拓展運(yùn)用,研究開(kāi)發(fā)了新版本的藍(lán)牙芯片,使得藍(lán)牙芯片的適應(yīng)性更強(qiáng),藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用將更加廣泛。如CSR公司已推出第六代131ueCore藍(lán)牙芯片。BlueCore6可提供行業(yè)領(lǐng)先的無(wú)線電性能和低功耗,并完全支持最新版藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范(v2.1+EDR)。BIueCore 6包含了CSR公司的AuriStream技術(shù),AuriStream技術(shù)可提供更高的語(yǔ)音質(zhì)量,與標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙語(yǔ)音傳輸方式相比,BlueCore6-ROM功耗降低了40%。
本研究從藍(lán)牙在汽車車門搖控和汽車點(diǎn)火控制與閉鎖人手,探索藍(lán)牙的二次開(kāi)發(fā)運(yùn)用,應(yīng)用的基本框架是:藍(lán)牙搖控器作主設(shè)備,藍(lán)牙從設(shè)備置于車門控制電路和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)電路之中,控制器可以發(fā)出兩個(gè)指令,即車門開(kāi)啟和火點(diǎn)搖控閉鎖。由于本次匹配采用“綁定”方式,接通速度大大提高,減少了誤動(dòng)作,增強(qiáng)了可靠性,一般很難截獲無(wú)線信號(hào),同時(shí),藍(lán)牙設(shè)備可與手機(jī)保持聯(lián)絡(luò),構(gòu)成報(bào)警系統(tǒng)。電路圖如圖1所示。
圖1藍(lán)牙搖控模塊電路原理圖
本藍(lán)牙芯片型號(hào)為:CSR BC4(v2.0+EDR),8 MbFLASH,具有P100~P101l,A100,AIol,USB,PCM,UART及SPI接口,模塊內(nèi)置8 Mb FLASH,功能強(qiáng)大,用戶可定制軟件,適用于各種藍(lán)牙應(yīng)用。板載天線,便于嵌入式應(yīng)用.藍(lán)牙協(xié)議版本為v2.0。兼容v1.2,USB協(xié)議USB 1.1,兼容USB 2.O(全速模式),其主要技術(shù)指標(biāo)為:頻率2.4 GHz(ISM band);調(diào)制方式GFSK(Gaussian Frequency Shift Keying);發(fā)射功率≤4 dBm。ClassⅡ;靈敏度≤--84,IBm@0.1%BER;通信速率Asynchronous:723.2 Kb/s,(Max)157.6 Kb/sSynchronous:433.9 Kb/s/433.9 Kb/s;安全特性:Au—thentication and encryption;應(yīng)用框架支持HFP 1.5,HFP 1.0,SPP等;供電電源為3.3 V;工作溫度為-20~+55℃。
3 結(jié)語(yǔ)
基于藍(lán)牙技術(shù)的汽車物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用具有十分明顯的優(yōu)勢(shì),在國(guó)外已受到高度重視,應(yīng)用也不斷深入。而國(guó)內(nèi)這方面的研究與應(yīng)用進(jìn)展比較緩慢,即使是藍(lán)牙在汽車電子上的應(yīng)用還只是停留在概念上的較多。汽車上的電子系統(tǒng)基本還是原有的解決方案,這就給藍(lán)牙的技術(shù)應(yīng)用提供了廣闊空間。根據(jù)工信部的計(jì)劃,汽車物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目已被列為我國(guó)重大專項(xiàng),將獲財(cái)政扶持資金,“十二五”期間,工信部將從產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等多方面著手,加大對(duì)車載信息服務(wù)的支持力度,以推進(jìn)汽車物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的全面鋪開(kāi)。因此,通過(guò)吸納國(guó)外同類產(chǎn)品的應(yīng)用模式,探索藍(lán)牙技術(shù)在汽車物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)場(chǎng)景,應(yīng)用價(jià)值,應(yīng)用環(huán)境,應(yīng)用電路,功能實(shí)現(xiàn)等,具有前瞻性和實(shí)用性,必將取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。利用“藍(lán)牙技術(shù)+3G移動(dòng)通信技術(shù)”來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車物聯(lián)網(wǎng)的“傳感”、“識(shí)別”、“不停車交費(fèi)”、“精確定位”、“故障診斷”、“微微網(wǎng)構(gòu)成”、“信息傳輸”與“交互”等功能,與常規(guī)電子設(shè)備相比,具有集成化、智能化程度高,可靠性和抗干擾能力強(qiáng),安全性好,實(shí)現(xiàn)方便,性價(jià)比高,便于今后網(wǎng)絡(luò)化和智能化等多種優(yōu)勢(shì)。
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本文標(biāo)題:基于藍(lán)牙的汽車物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與開(kāi)發(fā)
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