4G通信枝术及其在车辆监控系统中的应用

　　近年来，国家对交通基础设施建设加大了投入，据统计，截至2014年底，我国公路里程达到446.39万千米，交通基础设施建设的飞速发展一方面对社会经济发展、人们交通出行带来了实惠，同时也提高了车辆的公路运输水平。目前，车辆在运行途中主要通过电台与上级联络，管理还相对滞后，无法对车队进行实时监控，难以满足现代物流的需求。所以，加强车辆监控信息化建设十分必要，同时也对运输车辆在遂行运输任务途中的监控与管理提出了更高的要求。

　　随着当前4G通信技术的不断发展，给车辆的监控系统带来了新的前景。本文基于4G通信技术，提出一f基于4G通信技术的监控系统，用以解决目前车监控的一系列难题。

　　4G通信技术简介

　　4G技术全称为第四代移动通信系统，该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种网络制式。4G能够以100Mbps以上的速度下载，速度比目前的3G移动通信技术快50倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。其具有通信速度快、网络频谱宽、通信灵活、智能性能高、兼容性好、高质量通信、频率效率高、费用便宜等优势。

　　系统设计的目标

　　主要是基于4G移动网络设计出一套能够满足物流部门需求的车辆监控系统，通过本系统的视频监控、卫星定位、数据传送等功能对车辆遂行运输CMIC插接器的接线端子P03—搭铁—蓄电池负极。②条件电源电路。当点火开关接通时，点火开关继电器线圈通电，继电器触点闭合，组合仪表CMIC条件电源电路接通，其电路为：蓄电池正极—电源开关—点火开关继电器触点(闭合)—熔断器F108—CMIC插接器的接线端子P02—组合仪表CMIC。

　　(3)CAN通信总线。①组合仪表CMIC有两路CAN总线与车身电控单元CBCU连接。一路为组合仪表CMIC的接线端子P08通过黄色导线(D)与车身电控单元CBCU的D号插接器接线端子17连保障任务的全程进行远程监控，并随时下达指令。此系统由控制中心、指挥调度终端、车载终端组成。其中，车载终端和控制中心主要通过4G网络连接，在系统运行时，车载终端通过4G通信技术将监控视频、车辆状态、人员信息等经加密后传送给控制中心。控制中心再将信息进行解密，筛选后传输到指挥调度终端上，使领导能够了解车队目前的状态，为领导及物流部门决策指挥提供更直观、更形象的依据。

　　系统设计的原则

　　一是突出实用性、易用性原则。本系统应当切实为物流部门提供服务，使其能够感受到现代通信技术给指挥监控带来的便利。使用界面应当方便简洁，用户体验良好，便于操作。应当做到在使用者初次进行使用时能够清楚地了解基本的操作，在特殊环境下不易进行误操作。

　　二是注重稳定性、可靠性以及前瞻性原则。为了保障系统的稳定运行，系统应当采取多种形式保证数据传输的安全性、稳定性、完整性。同时，系统还要考虑无线通信技术的发展趋势，具有一定的前瞻性。

　　三是考虑可维护性、扩展性原则。在系统设计时，应当考虑到外界的环境影响，力求系统维护简便、故障率低，并可研制该系统专用的故障检测处理平台。同时，应当考虑未来技术的发展趋势，预留一定数量接口，便于未来接入一些先进的设备。控接;另一路为组合仪表CMIC的接线端子P10通过绿色导线(F)与车身电控单元CBCU的D号插接器接线端子19连接。②车身电控单元CBCU有两路CAN总线与发动机ECU连接。一路为车身电控单元CBCU的C号插接器接线端子01通过黄色导线与发动机ECU的1号插接器的接线端子35连接;另一路为车身电控单元CBCU的C号插接器接线端子02通过绿色导线与发动机ECU的1号插接器的接线端子34连接。

　　系统组成及功能

　　(一)系统的网络结构

　　本系统由控制中心、指挥调度终端、车载终端、4G通信网络、定位系统组成。

　　控制中心控制中心是本指挥监控系统的核心，主要负责将服务器通过网络接收到的经过加密的车载终端发来的信息进行解密处理，进行备份之后传送给指挥终端。并且将指挥调度终端所下达的指令经过加密后经网络传送给车载终端。从而能够使指挥终端得到车载终端的信息。

　　4G网絡4G网络是车载终端与控制中心连接的桥梁。按照ITU的定义，静态传输速度达lGbps,用户在中速移动下(60千米/小时)可达20Mbps。而最新的LTE-A网络则达到了150Mbps的下行速率，并在韩国有了实际应用，此速率完全可以满足单路高清视频或多路普清视频的传输需求。同时可以传输正常的图片及文字信息。

　　车载终端车载终端是车上各类设备与控制中心连接的桥梁。通常情况下，车载主体终端安装在驾驶室内。该终端主要由视频监控单元、北斗定位单元、通信单元、交互显示单元、加密/解密单元、电源组成。其中，视频监控系统由数个无线摄像头通过无线路由器与车载终端连接。北斗定位单元主要用于对车队进行实时定位。使驾驶员及上级首长能够了解车队具体位置。通信单元主要是用于发送及接收信息，并将接收到的信息分别传送到其余各单元。交互显示单元由一块触摸式高清显示屏组成。该单元可以显示各监控摄像头的实时录像，北斗定位单元所得到的车辆位置，以及上级发来的指令等。并且驾驶员可通过触摸屏进行各种交互操作。加密/解密单元作用是将实时视频、定位信息等数据进行加密后传输以及将上级发来的数据进行解密后传输，以保证该系统的保密性。电源单元则是通过车载12/24伏电源进行分压，给各个单元提供稳定的电流，同时还装有电池，以保证在外界供电突然中断时系统一定时间内的正常运转。

　　指挥调度终端指挥调度终端主要由上级领导使用。使用时可根据具体情况通过用不同方式同控制中心连接。指挥终端上可显示车载终端提供的监控视频以及定位信息。同时还可以给车载终端发送实时指令。

　　(二)系统各部分使用功能

　　车辆实时监控本系统的车载终端与数个摄像头通过无线网络连接，摄像头的数量可根据车辆执行任务的性质不同而进行调整。在运输普通物资或人员时，可仅在头车及尾车设置摄像头，以节省网络带宽。在运输特种物资时，可根据具体情况在车厢内设置摄像头以便进行监控。摄像头拍摄的画面可在指挥终端上显示，经过存储备份加密之后，通过4G网络传输至控制中心。控制中心经解密、存储后传输至指挥调度终端，使指挥员可以掌握车队动态。

　　北斗定位系统车载终端内装有北斗定位系统，可以通过北斗卫星实时对车队的位置进行定位，并显示在电子地图中。同时，定位信息也可发送至控制中心，从而使上级能够了解车队位置。

　　对讲系统车载终端配有一个电子手咪，可以通过网络实现对讲机的功能。驾驶员可以同处在同一指挥网络下的车队指挥员以及上级进行实时的语言通讯,方便了上下级之间的沟通。

　　指挥调度系统指挥系统是本系统的一个重要组成部分。当上级指挥员想要将新的任务信息传达给车队时，可通过指挥系统，将包含任务信息的文字、图片、语言、视频等文档上传至控制中心，控制中心经加密后通过网络传输给车载终端，从而在车载终端的触摸式显示屏上。使驾驶员明白运输任务信息。

　　车辆信息管理每次任务前，由调度员将本次任务的车辆型号、数量、车牌号、任务目标、装载物资、人员信息等信息录人车载终端中，传输至指挥终端，从而对车队基本情况进行了解。

　　系统操作为方便使用，指挥终端和车载终端的主要操作显示设备可设计一块高分辨率液晶触摸屏。操作者可以通过触摸方式对系统进行操作，这种操作方式相比传统的鼠标键盘来说，在外界环境较为颠簸、昏暗时更方便使用，因此更适合在车上使用。

　　4G网络技术在物流领域的应用，有着较为广阔的前景。由于4G通信发展相对成熟，其具有通信距离远、传输速度快等优势，全国各地建立了大量的4G基站，因此对于物流部门来说，通过4G网络进行通信就减少了建设通信设施的成本，是未来车辆通信技术发展的一个趋势。

　　(作者单位：军事交通学院车辆工程系)