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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇車載網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：故障樹分析 貝葉斯網(wǎng)絡(luò) 故障診斷
中圖分類號：TP183 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）05-0109-01
由于網(wǎng)絡(luò)信息化的快速發(fā)展，使得車載網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)組成更加復(fù)雜，人們對于車載網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的故障診斷日益重視。建立準(zhǔn)確、可靠、快速的故障診斷是完善車載網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)性能的客觀需求，也是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。因此，故障診斷成為了車載網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)研制工作中一個重要內(nèi)容。
1 傳統(tǒng)的故障樹分析方法在故障診斷中的應(yīng)用情況
故障現(xiàn)象與故障原因之間必然存在相應(yīng)的因果關(guān)系，故障診斷就是根據(jù)該因果關(guān)系來進(jìn)行推理與決策。
各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳統(tǒng)故障診斷大多采用故障樹分析（Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA）方法來進(jìn)行故障診斷因果推理。故障樹分析方法是一種從系統(tǒng)到分系統(tǒng)（部件），再到零件，按照逐層下降形式分析的方法。它從系統(tǒng)開始，通過邏輯運(yùn)算符號繪制成一個逐漸展開的樹形的分枝圖，來分析故障事件（頂端事件）的概率，同時也可用來分析零件、分系統(tǒng)（部件）或子系統(tǒng)故障對于系統(tǒng)故障影響。
采用故障樹分析方法來進(jìn)行故障診斷推理時具備直接、明了、邏輯性強(qiáng)、基層維修人員易掌握的特點(diǎn)。但是故障樹分析方法存在故障原因處理沒有區(qū)分，斷程序固化，沒有突出各故障原因發(fā)生概率差異，無法體現(xiàn)其對系統(tǒng)故障的貢獻(xiàn)大小，不能反映診斷成本、診斷時間等因素對系統(tǒng)故障產(chǎn)生的實(shí)際影響等不足。在診斷過程中，容易產(chǎn)生故障信息不確定性，而造成大型系統(tǒng)的故障搜索時間和空間顯著增加。
2 基于故障樹的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障推理原理
貝葉斯網(wǎng)絡(luò)（Bayesian Networks，BN）是一種概率網(wǎng)絡(luò)，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是基于概率推理的數(shù)學(xué)模型，所謂概率推理就是通過一些變量的信息來獲取其他的概率信息的過程，基于概率推理的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是為了解決不定性和不完整性問題而提出的，它對于解決復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性和關(guān)聯(lián)性引起的故障有很大優(yōu)勢，在多個領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。
建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型是用它進(jìn)行故障診斷的首要問題，它需要解決的問題包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的確定、節(jié)點(diǎn)間的有向弧連接關(guān)系、各節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率以及條件概率表的確定。文獻(xiàn)給出了建立貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的一般步驟。
這種方法建立在模型建立者對系統(tǒng)比較了解的基礎(chǔ)上，實(shí)施難度較大，限制了它的應(yīng)用。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障診斷中，故障樹分析和故障模式、影響及危害性分析是常用的方法。
貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和故障樹具有很大的相似性。只是前者不僅承繼了故障樹的狀態(tài)描述及推理方式，而且還具備描述事件多態(tài)性和故障邏輯關(guān)系非確定性的能力。
3 基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的故障診斷示例
某車載網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)故障樹結(jié)構(gòu)如圖1所示。
與故障樹中基本事件對應(yīng)，以根節(jié)點(diǎn)X1代表電臺天線，其狀態(tài)分別為正常（0），信號不能發(fā)送等為故障（1）；X2代表中頻板，其狀態(tài)分別為正常（0），無輸出等為故障（1）；其余以此類推。與故障樹中頂端事件對應(yīng)，以S1代表無線電臺無法數(shù)據(jù)通信；S2代表X1與S3取或的邏輯結(jié)果；其余以此類推。建立的車載網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
4 結(jié)語
本文在分析故障樹分析方法的特點(diǎn)和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在處理不確定性問題優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行車載網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的故障推理應(yīng)用。研究了基于故障樹和故障模式、影響及危害性分析信息的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型建立方法，分析了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的故障預(yù)測和推理原理，最后通過對于某型車載網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)故障實(shí)例驗(yàn)證了上述方法的可行性和有效性。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；車載網(wǎng)絡(luò)；技術(shù)
Abstract: with the rapid development of Internet of things, the car slide networking also presents a strong momentum of development. This article mainly from the car slide networking overview, cargo network in information dissemination, cargo car networking challenges and solutions in three aspects to explore the application and development of cargo car networking technology
Key words: the Internet of things; On-board network; technology
中圖分類號：TN711文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104(2013)
一、車載物聯(lián)網(wǎng)概述
（一）、車載物聯(lián)網(wǎng)的概念
車載物聯(lián)網(wǎng)是一項(xiàng)新興技術(shù)，可以大幅提高未來交通系統(tǒng)的安全和效率，并將車輛連接到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。車載物聯(lián)網(wǎng)能夠在行駛中的車輛之間建立無線通信，也能夠在過路車輛和路邊基站之間建立無線通信。利用多跳轉(zhuǎn)發(fā)的方式，車載網(wǎng)絡(luò)能夠讓兩個在信號范圍之外的車輛也建立通信連接。車載網(wǎng)絡(luò)將成為未來智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。
本質(zhì)上車載物聯(lián)網(wǎng)是一個巨大的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。每一輛汽車都可以被視為一個超級傳感器節(jié)點(diǎn)。通常一輛汽車裝備有內(nèi)部和外部溫度計、亮度傳感器、一個或多個攝像頭、麥克風(fēng)、超聲波雷達(dá)，以及許多其他裝備。此外，未來的汽車將配備一個車載計算機(jī)、GPS定位儀和無線收發(fā)裝置。這使得汽車之間，以及汽車和路邊基站之間能夠無線通信。這種前所未有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展了計算機(jī)系統(tǒng)對整個世界的感知與控制能力，并可以讓信息在本地產(chǎn)生和共享，不必涉及龐大的基礎(chǔ)設(shè)施。
（二）、車載物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用
未來的汽車和車載網(wǎng)絡(luò)為人們提供了一系列應(yīng)用。車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可分為4個類別。
1、效率應(yīng)用
效率應(yīng)用包括城市交通管理、交通擁塞檢測、路徑規(guī)劃、公路收費(fèi)、公共交通管理等。這類應(yīng)用致力于改善公眾和個人的出行效率。
2、安全應(yīng)用
安全應(yīng)用包括碰撞預(yù)警、電子路牌、紅綠燈警告、．網(wǎng)上車輛診斷、道路濕滑檢測等。通常這類應(yīng)用利用短距離通信實(shí)時性的特點(diǎn)來為司機(jī)提供即時警告。
3、商業(yè)應(yīng)用
商業(yè)應(yīng)用包括基于位置的服務(wù)，將帶給人們巨大的商機(jī)。這些商業(yè)應(yīng)用的種類繁多，如，最近的餐館、最便宜的加油站、商場促銷信息等。這些可能的商業(yè)應(yīng)用將為服務(wù)業(yè)帶來新的競爭手段。
4、信息娛樂應(yīng)用
信息娛樂應(yīng)用包括視頻和音樂共享、基于位置的餐廳評論、拼車、社交網(wǎng)絡(luò)等。實(shí)際上，信息娛樂的一些應(yīng)用，如福特SYNC和起亞UVO，已成為當(dāng)前汽車市場的一個引人注目的亮點(diǎn)。信息娛樂系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化將是必然趨勢。
國際著名汽車制造商和零部件供應(yīng)商于20世紀(jì)80年代就致力于汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與應(yīng)用，迄今已推出多種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，如J1850、VAN、CAN、ABUS等。最初車用網(wǎng)絡(luò)只有高檔汽車中才采用，而且多為各廠商自行研制的通信協(xié)議。到90年代初，協(xié)議的研發(fā)到了相對成熟的階段，從車身舒適性控制部件到動力系統(tǒng)控制部件都成為車用網(wǎng)絡(luò)包羅的對象。
（三）、車載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用
首先，車載物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有成本低、容易部署和操作的優(yōu)勢。消費(fèi)者無需訂閱即可享受服務(wù)。其次，從技術(shù)角度來看，智能交通系統(tǒng)中傳播的很多信息有很強(qiáng)的
位置相關(guān)性，車載物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)能夠很方便地為臨近車輛建立實(shí)時或者非實(shí)時的短距離通信。
二、車載物聯(lián)網(wǎng)中的信息傳播
車載網(wǎng)絡(luò)是一個以信息為中心的分布式系統(tǒng)，信息在網(wǎng)絡(luò)的不同位置生成、收集和。人們可以把信息傳播分為兩個不同的層次：宏觀信息傳播和微觀信息傳播。以信息為中心來發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)需求十分重要。
（一）、宏觀信息傳播
宏觀信息傳播指在一個特定的地理區(qū)域里將信息傳遞給一個或一組節(jié)點(diǎn)。信息傳播的目的地是網(wǎng)絡(luò)中的特定的單個節(jié)點(diǎn)或者一組指定的節(jié)點(diǎn)組，甚至可能是一組未知節(jié)點(diǎn)。宏觀信息傳播的目的是減少信息傳遞延時，減少傳遞開銷(包括存儲開銷和通信開銷)，并提高未來查詢的成功率(如果接收節(jié)點(diǎn)是事先未知的)。宏觀信息傳播的研究課題通常包括信息路由、數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)融合等。
信息傳播可以建立在基礎(chǔ)設(shè)施之上，也可以不依賴基礎(chǔ)設(shè)施。一些學(xué)者提出出建立于蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上的P2P疊加網(wǎng)絡(luò)。車輛通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施建立到耳=聯(lián)網(wǎng)的可靠鏈接，然后這些車輛之間可以以P2P疊加網(wǎng)絡(luò)的方式來實(shí)現(xiàn)非安全應(yīng)用的信息共享、發(fā)現(xiàn)和交換。然而，由于基礎(chǔ)設(shè)施提供的服務(wù)通常是付費(fèi)訂閱的方式，這實(shí)際上限制了消費(fèi)者的數(shù)量。與基于基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)相比，相對廉價的自組織網(wǎng)絡(luò)方案顯得更有吸引力。另一方面，大多數(shù)的非安全應(yīng)用沒有嚴(yán)格的實(shí)時性要求，因而，當(dāng)前的一項(xiàng)研究熱點(diǎn)是以容遲的方式來實(shí)現(xiàn)車載自組織網(wǎng)絡(luò)的信息傳播。研究者提出了一些通用的容遲網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，如流行性路由。
數(shù)據(jù)緩存和數(shù)據(jù)融合也是車載自組織網(wǎng)絡(luò)中熱門的研究方向。有人使用了定期廣播和緩沖的方法從數(shù)據(jù)中心分發(fā)信息到車載自組織網(wǎng)絡(luò)。根本來說，它是一個從數(shù)據(jù)中心到車輛的單向信息傳播。還有人提出了一個層次性的數(shù)據(jù)融合方案。該方案定義了一組地標(biāo)來幫助計算旅行時間。他們還提出了一個路邊基站的部署算法來優(yōu)化信息融合。
在車載自組織網(wǎng)絡(luò)中，信息的傳播、緩存和融合都有過相應(yīng)的研究。然而，在車載自組織網(wǎng)絡(luò)中，大多數(shù)類型的信息中并不包括任何目標(biāo)車輛的先驗(yàn)知識，因而容遲的數(shù)據(jù)傳播、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)緩存以及數(shù)據(jù)融合密切地聯(lián)系在了一起。任何車輛可能會產(chǎn)生并發(fā)出一個查詢，且希望其臨近車輛能盡快響應(yīng)。
（二）、微觀信息傳播
微觀信息傳播指涉及一跳或者幾跳的局部信息傳遞。在車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)市場化的初級階段，車輛很少有機(jī)會遇到其他車輛或路邊基站。所以，提高兩車相遇時信息傳播的效率十分重要。
通常，微觀信息傳播的主要挑戰(zhàn)在于如何把下層條件(車輛移動性、無線信道相對位置)和上層應(yīng)用的需求聯(lián)系在一起。從上層的角度來看，容遲網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可以容忍一定的信息延遲和誤差。從底層的角度來看，移動性、信道和車輛位置卻可能在很短的時間內(nèi)大幅變化。現(xiàn)有的工作研究了不同的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議下的單跳問題，然而，仍然缺少一個上層和下層之間的有效聯(lián)系。這種聯(lián)系可以使人們能夠利用底層的苛刻條件，而不是受其限制。
當(dāng)人們設(shè)計微觀信息傳播協(xié)議時，可以重點(diǎn)關(guān)注3個方面的問題：
1、應(yīng)用需求
容遲網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用不一定需要一個可靠的鏈接，但是他們卻需要根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾詠戆才艛?shù)據(jù)的優(yōu)先性。人們還希望能夠設(shè)定一個在傳播的過程中允許的信息丟失程度閾值。
2、資源管理
主要問題包括如何調(diào)度低層資源(例如傳輸信道、傳輸速率等)，如何調(diào)度上層任務(wù)，如何分配資源以確保公平等。
3、協(xié)作
人們可以利用多任務(wù)調(diào)度、轉(zhuǎn)發(fā)、中繼、多方網(wǎng)絡(luò)編碼等不同的技術(shù)來幫助在信號范圍內(nèi)各車輛的互相協(xié)作，提高整體性能。
三、車載物聯(lián)網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)及解決方案
車載網(wǎng)絡(luò)所獨(dú)有的特性給人們提來了前所未有的挑戰(zhàn)，然而，與此同時，這些特性也使人們能夠從與以往不同的角度去思考和解決問題。
（一）、鏈路層面臨的挑戰(zhàn)
在鏈路層，面臨的主要挑戰(zhàn)是如何使鏈路層洳議適應(yīng)獨(dú)特的車輛運(yùn)行環(huán)境，使鏈路層獲得最佳性能。鏈路層協(xié)議包括3個主要設(shè)計目標(biāo)：響應(yīng)能力、可靠性和可擴(kuò)展性。首先，鏈路層協(xié)議需要能夠?qū)π诺罈l件和車輛的移動性快速響應(yīng)，同時協(xié)議的可靠性和可擴(kuò)展性對與安全相關(guān)的應(yīng)用也起著重要的作用。一些傳統(tǒng)的鏈路層協(xié)議的設(shè)計方法，如無線接入點(diǎn)(AP)握手、媒體訪問控制(MAC)層超時管理、地址解析協(xié)議(ARP)超時等，在高速移動的車載環(huán)境中已顯示出低下的性能。這些傳統(tǒng)的設(shè)計方法通常會導(dǎo)致增加的啟動延時、未充分利用的帶寬，以及帶寬的不公平分配。
實(shí)際上，可擴(kuò)展性和可靠性在一定程度上互相影響，互相作用。可靠廣播技術(shù)也是重要的研究問題之一。目前的可靠廣播技術(shù)一般包括重復(fù)廣播、合作式傳遞、發(fā)射功率自適應(yīng)等。可靠性和可擴(kuò)展性仍然值得進(jìn)一步深入研究，特別是針對車輛安全系統(tǒng)的應(yīng)用，因?yàn)樽罱K用戶對車輛安全系統(tǒng)要求很高。
（二）、應(yīng)用層面臨的挑戰(zhàn)
在應(yīng)用層，人們所面臨的主要挑戰(zhàn)是如何效地表示、發(fā)現(xiàn)、存儲和更新整個網(wǎng)絡(luò)的信息。
命名和尋址是車載網(wǎng)絡(luò)的核心問題。如何有效地將真實(shí)世界的信息建立索引，以方便信息存儲和傳播，是一個有待研究的問題。本文認(rèn)為尋址將采用混合型、多層次的方案，真實(shí)世界的環(huán)境信息將起重要作用。命名和尋址政策對系統(tǒng)中的其他協(xié)議，如路由和信息發(fā)現(xiàn)有重大影響。由于車輛的高移動性，另一個挑戰(zhàn)是如何動態(tài)地將車輛的標(biāo)簽(ID)映射到基于位置的地址，如在基于位置的廣播中，人們需要知道在某一區(qū)域內(nèi)的所有車輛列表。這個問題對于整個混合網(wǎng)絡(luò)體系都有非常重要的影響。本文認(rèn)為可以在車輛以及路邊基站上實(shí)現(xiàn)類似地址解析協(xié)議、反向地址解析協(xié)議(ARP，RARP)來幫助解決這個問題。
分布式數(shù)據(jù)管理是另一個車載網(wǎng)絡(luò)中具有挑戰(zhàn)性的問題。它包括數(shù)據(jù)復(fù)制、數(shù)據(jù)刪除、緩存管理等一系列問題。傳統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)管理假定在地理上分散的多臺服務(wù)器連接在同一網(wǎng)絡(luò)，這在車載自組織網(wǎng)絡(luò)中不再成立。從本質(zhì)上講，人們可以把車載網(wǎng)絡(luò)看作一個巨大的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其中每個車輛維護(hù)一個本地的數(shù)據(jù)庫。車和車間不定期交換數(shù)據(jù)，從而逐步更新全局?jǐn)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)。從全局的角度來說，不一致性不可避免。為此，一個研究問題是如何以最小的開銷來維護(hù)一個相對一致的分布式數(shù)據(jù)庫。
結(jié)論
車載物聯(lián)網(wǎng)是一個具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ男屡d領(lǐng)域。它能夠使人們的日常生活更緊密地與計算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，增強(qiáng)交通安全，提高城市交通效率，以及提供各種與位置相關(guān)的信息服務(wù)。近些年，車載物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)得到了學(xué)術(shù)界、工業(yè)界以及政府部門的高度重視，相關(guān)的工業(yè)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已提上制汀日程。然而，針對不同的應(yīng)用和不同的環(huán)境，仍然有很多尚未妥善解決的問題。人們相信，在車載物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，會看到更多更深入的研究，同時車載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將能夠很快走出實(shí)驗(yàn)室，投入實(shí)際應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1]王欲進(jìn)，江發(fā)潮．車載網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].車輛與動力技術(shù)，2008（10）．
關(guān)鍵詞:地鐵;數(shù)字視頻;單頻網(wǎng)
作為城市軌道交通建設(shè)重要組成部分的旅客資訊系統(tǒng)，是一套面向乘客的導(dǎo)乘信息、運(yùn)營信息、公益商業(yè)廣告、地鐵服務(wù)宣傳的數(shù)字媒體信息綜合和管理的平臺。南京地鐵1號線在規(guī)劃設(shè)計中并沒有考慮該系統(tǒng)的建設(shè)，在l號線建設(shè)過程中，南京地鐵公司從提高地鐵運(yùn)營和乘客服務(wù)水平，以及增加運(yùn)營收人的角度出發(fā)，增加了該系統(tǒng)的建設(shè)。該系統(tǒng)主要分為車站和車載兩個主要部分，本文主要介紹南京地鐵1號線車載旅客資訊系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。
1 地鐵車載旅客資訊系統(tǒng)的需求及特點(diǎn)
了車站旅客資訊系統(tǒng)的建設(shè)，并隨著地鐵工程進(jìn)展實(shí)施完成。在地鐵建設(shè)過程中，我們了解到車載旅客資訊系統(tǒng)的建設(shè)對提高地鐵運(yùn)營服務(wù)水平和運(yùn)營收人也有著重要意義，決定增加該系統(tǒng)的建設(shè)。在該系統(tǒng)設(shè)計中，我們充分利用了已建系統(tǒng)的技術(shù)功能潛力，包括隧道泄漏電纜、各車站發(fā)射設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸通道(光纖、千兆以太網(wǎng)、SDH信道等)。根據(jù)南京地鐵的實(shí)際情況，系統(tǒng)具備以下幾個特點(diǎn)。
(1)可視性，車載旅客資訊系統(tǒng)要提供導(dǎo)乘信息和重要提示信息，所以要求具備良好的可視性，具備良好的實(shí)時視頻播出效果，使旅客能在第一時間獲得清晰的動態(tài)的音像信息，同時實(shí)現(xiàn)商業(yè)廣告的播出。
(2)可控性，地鐵導(dǎo)乘信息會經(jīng)常根據(jù)地鐵不同運(yùn)營情況或突發(fā)事件進(jìn)行調(diào)整，不同列車所播出信息不盡一致，所以本系統(tǒng)需具備控制中心和列車兩級控制功能，對播出節(jié)目和信息進(jìn)行切換。
(3)可擴(kuò)展性，地鐵往往分期、分階段建設(shè)，最終形成由多條線路構(gòu)成的地下軌道交通網(wǎng)絡(luò)，因此要求旅客資訊系統(tǒng)具備較強(qiáng)的可擴(kuò)展性。
2 車載旅客資訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)比較
針對南京地鐵車載旅客資訊系統(tǒng)的要求，在系統(tǒng)設(shè)計時主要存在兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，一種是基于網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù);一種是基于數(shù)字視頻廣播(Digital Video Broadcast，簡稱DVB)技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這兩種技術(shù)也相互吸收對方的長處，不斷打展各自的應(yīng)用領(lǐng)域。
2.1 網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)是伴隨著現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的，隨著網(wǎng)絡(luò)速度和計算機(jī)運(yùn)算能力地不斷提高，使得遠(yuǎn)程實(shí)時播放視頻文件成為可能。在車載旅客資訊系統(tǒng)中，車載計算機(jī)通過無線以太網(wǎng)從遠(yuǎn)程服務(wù)器實(shí)時下載視頻文件、播表、導(dǎo)乘信息、，經(jīng)過軟件對上述信息進(jìn)行合成，再通過計算機(jī)的圖形顯示卡以VGA方式輸出到終端顯示屏上。采用這一技術(shù)方式好處在于:一是系統(tǒng)可控性強(qiáng)，可以根據(jù)不同列車來播放不同的節(jié)目、信息;二是可以充分利用已建好的車站旅客資訊系統(tǒng)的中央服務(wù)器、終端計算機(jī)和以太網(wǎng)傳輸平臺，造價低廉。但是在系統(tǒng)設(shè)計時無線以太網(wǎng)傳輸技術(shù)水平還比較低，數(shù)據(jù)信息量少，更新效率較低，接收到的視頻圖像數(shù)據(jù)還達(dá)不到實(shí)時播放的效果。
2.2 數(shù)字電視廣播技術(shù)
數(shù)字視頻地面廣播(Digital Video Broadcasting-Terrestrial，DVB-T)是DVB一系列標(biāo)準(zhǔn)中較新的一個標(biāo)準(zhǔn)，用于地面開路數(shù)字電視系統(tǒng)，采用國際標(biāo)準(zhǔn)的MPEG-2編碼，COFDM(編碼正交頻分復(fù)用)調(diào)制方式。在采用該技術(shù)的系統(tǒng)中，地鐵列車在運(yùn)行過程中連續(xù)不間斷地接收到由泄漏電纜或地面發(fā)射基站發(fā)射的實(shí)時信號，通過數(shù)字機(jī)頂盒進(jìn)行解碼，并轉(zhuǎn)換為模擬復(fù)合視頻和音頻信號，再經(jīng)過視音頻分配器輸出到終端顯示屏上。采用這一技術(shù)方式好處在于:一是系統(tǒng)實(shí)時視頻節(jié)目播放質(zhì)量高，新聞時效性高，娛樂性強(qiáng);二是可利用己建好的地鐵光纖網(wǎng)絡(luò)和隧道信號泄漏系統(tǒng)。但是由于DVB-T是廣播方式發(fā)送信號的，雖可以通過加擾器和CA(身份認(rèn)證)卡做到針對某列車發(fā)送定制信息，但信息量小，且需要通過電視臺發(fā)送，所以無法做到地鐵信息實(shí)時遠(yuǎn)程播控。
3 車載旅客資訊系統(tǒng)的設(shè)計
我們根據(jù)以上兩種實(shí)現(xiàn)技術(shù)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，為保證南京地鐵在2005年9月正式通車時，車載視訊系統(tǒng)也能同步開通，確定了DVS-T的方案。而針對其方案的缺陷，我們通過在列車上增建一套播放控制設(shè)備來解決列車個性化信息播出問題。
3.1 隧道和地面信號發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計
關(guān)鍵詞：車載網(wǎng)絡(luò)；移動模型；交通模擬
中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）16-0044-02
Abstract： Vehicular Ad Hoc Networks （VANET） have broad prospect with two types of application in mind： driving safety and improve the efficiency of traffic. To date， the majority of VANET research efforts have relied heavily on simulations， due to prohibitive costs、complex technical problems and external factors influence of employing real world tested . The vehicles mobility has serious effects on the VANET topology， build the scene of can properly reflect the characteristic of the vehicle movement is particularly important. In this paper， we first present the classification of VANET mobile model， then， we discuss the architecture of real vehicle movement pattern.
Key words：VANET； Mobility Model； Traffic Simulator
1 概述
車載網(wǎng)絡(luò)（Vehicular Ad Hoc Networks， VANETs）[1] 是移動自組織網(wǎng)絡(luò)（MANET， Mobile Ad Hoc Networks）的一種，由兼具終端和路由功能的車輛節(jié)點(diǎn)，通過無線鏈路形成無中心、多跳、臨時性自制系統(tǒng)，不僅突破了傳統(tǒng)無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的地理局限性，而且能更加快速、高效、便捷的靈活部署，同時可以提供強(qiáng)大的實(shí)時交通數(shù)據(jù)信息，改善駕駛員的安全駕駛環(huán)境，減少交通事故傷亡人數(shù)以及緩解交通擁塞。
由于在現(xiàn)實(shí)世界中評測VANET的性能面臨耗資巨大等因素的影響，所以目前對于VANET的研究工作主要依賴于仿真。雖然，隨著研究的不斷深入，現(xiàn)今的車載網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境相比早期的隨機(jī)移動、圓形通信區(qū)域以及無干擾環(huán)境已經(jīng)有了非常顯著的進(jìn)步，但是面臨的主要問題依然是如何更準(zhǔn)確的反映現(xiàn)實(shí)世界中車輛的移動特性以及外界環(huán)境的影響。
現(xiàn)今的車載網(wǎng)絡(luò)仿真，主要包含三大模塊：移動模型、網(wǎng)絡(luò)模型以及信號傳播模型。移動模型作為車載網(wǎng)絡(luò)仿真的關(guān)鍵組成部分之一，是真實(shí)車輛的運(yùn)動描述，用以反映車輛節(jié)點(diǎn)的移動方式。本文論述了車載網(wǎng)絡(luò)移動模型的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，對VANET移動模型分類進(jìn)行分析，探討了VANET移動模型存在的問題以及未來的發(fā)展前景。
2 移動模型概述
由于車輛的移動性對VANET的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有著顯著的影響，所以在車載網(wǎng)絡(luò)仿真研究別需要能夠反映車輛交通真實(shí)行為的移動模型。
在建立移動模型的早期，人們更偏好隨機(jī)移動模型[2]，但是由于其隨機(jī)性（比如方向）使隨機(jī)移動模型難以模擬比較真實(shí)的車輛運(yùn)動場景。后來研究人員引入地理空間約束，構(gòu)建基于圖的移動模型GBMM[3]（Graph-Based Mobility Model）。但是，GBMM中車輛節(jié)點(diǎn)的速度產(chǎn)生后恒定不變，無法體現(xiàn)車輛之間的對于速度的相互影響，基于此問題，Seakar等人提出移動模型FTM[4]（Fluid Traffic Model），控制車輛行駛速度隨車流密度的增減做相應(yīng)的變化。Bettstetter等人考慮到車輛的運(yùn)動狀態(tài)具有連貫性，提出了平滑移動模型SMM[5]（smooth mobility）。Trieber等人則綜合考慮了車輛行駛狀態(tài)以及車輛之間的交互影響，提出智能駕駛員模型IDM[6]（Intelligent Driver Model）。
現(xiàn)今，對VANET移動模型的構(gòu)建主要基于IDM模型進(jìn)行拓展。如交通仿真器VanetMobiSim，為了在岔路口附近獲取更貼近真實(shí)的車輛駕駛行為描述，VanetMobiSim在IDM模型的基礎(chǔ)上對達(dá)到岔路口的車輛進(jìn)行交通規(guī)則約束，通過交通標(biāo)志以及其他車輛狀態(tài)控制車輛的行駛行為。
3 VANET移動模型分類
根據(jù)范圍和特，通常將VANET移動模型分為5類[7]：隨機(jī)模型、車流模型、交通模型、行為模型以及基于蹤跡（trace）的模型。
隨機(jī)模型：車輛的移動是隨機(jī)的，車輛節(jié)點(diǎn)的方向、速率等參數(shù)從隨機(jī)過程中采樣。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)簡單且容易再現(xiàn)結(jié)果，所以在車載網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期作為仿真測試的主要選擇。但是由于車輛的移動具有其固有特性，且受到道路約束以及交通規(guī)則的約束，所以目前已經(jīng)很少采用隨機(jī)移動模型對車載網(wǎng)進(jìn)行車輛移動的建模。
車流模型：現(xiàn)實(shí)中的車輛移動受到多方面因素的影響，車流移動模型通過模仿自然現(xiàn)象，把車輛的移動性建模成車流，其研究方向主要從微觀、宏觀、介觀三個方面進(jìn)行考慮。微觀建模主要反映車輛間交互影響（比如與前車需保持安全車距），典型的微觀車流模型是車輛跟隨模型（car following models， CFM）。宏觀車流模型借鑒流體動力學(xué)的理論，可以反映車輛移動的總體特征，并極大地減少計算量。介觀模型是對微觀模型和宏觀模型的折中。目前的車載網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議仿真普遍選取微觀車流模型。
交通模型：交通模型主要針對行駛至岔路口的車輛的交通規(guī)則執(zhí)行。其運(yùn)動模型主要分為旅途模型和路徑模型。路途模型對當(dāng)前位置與目的點(diǎn)位置的移動進(jìn)行建模，而路徑規(guī)劃通常基于最優(yōu)化函數(shù)，比如最短行駛距離，所需的行駛時間最短，或者相對而言最暢通的道路等，根據(jù)行駛狀況建立可拓展的動態(tài)算法。目前對于路徑選擇，大多采用Dijkstra圖算法。
行為模型：人類行為具有極大的復(fù)雜性，不會在所有情況下都遵循理想化的特定行為反應(yīng)。根據(jù)人類行為理論構(gòu)建的行為移動模型，除了考慮對刺激的響應(yīng)模式和物理影響，也會考慮社會關(guān)聯(lián)關(guān)系甚至人工智能的學(xué)習(xí)過程，以便更好的近似模擬人類的運(yùn)動模式。缺點(diǎn)的計算量過大。
基于蹤跡（trace）的模型：通過收集車輛運(yùn)動軌跡信息，提取通用的運(yùn)動模式。但是推測通用運(yùn)動模式過程極為復(fù)雜，推測所基于的數(shù)據(jù)并不全面，且僅能提供粗粒度的移動性描述，這導(dǎo)致其結(jié)果應(yīng)用范圍并不廣泛。
4 實(shí)際車輛移動模型架構(gòu)
移動模型的性能主要取決于三個方面：車輛的移動模式、車輛間的相互影響以及對交通規(guī)則的執(zhí)行。車輛的移動模式包括道路對車輛的約束，車輛的基本行駛速度、加速度，對到達(dá)目的地的路徑選擇等；車輛間的相互影響主要體現(xiàn)在前車對當(dāng)前車輛速度影響，例如在車輛擁擠狀態(tài)下，保持安全車距跟隨前車行駛。而交通規(guī)則的執(zhí)行主要是根據(jù)車輛所通過的岔路通燈信號或路標(biāo)進(jìn)行車輛行駛控制。為了創(chuàng)建更貼近真實(shí)車輛運(yùn)動模擬器以適應(yīng)特定的應(yīng)用場景，研究者們提出了真實(shí)車輛移動模型的全功能概念視圖，如圖1所示。
在圖1中，移動模型分為了兩大主要模塊：運(yùn)動約束和交通生成器。運(yùn)動約束由拓?fù)涞貓D和交叉路口管理構(gòu)成，體現(xiàn)了多車道車流、吸引點(diǎn)/排斥點(diǎn)以及道路障礙對車輛行駛速度的影響。其中吸引點(diǎn)指的是車輛移動至相似的目的點(diǎn)所在地，排斥點(diǎn)指的是車輛出發(fā)以相似的起點(diǎn)所在地。而交叉路口管理是對交叉路口的交通規(guī)則執(zhí)行進(jìn)行建模。交通生成器由車輛生成器和駕駛員生成器構(gòu)成。車輛生成器定義了車輛的類型以及車輛生成的初始位置。駕駛員生成器主要體現(xiàn)駕駛員與環(huán)境之間的交互。時間模式主要用以描述不同時間段的車流密度，比如上下班高峰期道路擁擠狀態(tài)或者凌晨道路車輛稀疏等狀態(tài)。外部影響用以主動建模一些運(yùn)動模式，比如交通事故，臨時道路施工等。
5 探討與展望
VANET作為一種新興的技術(shù)，近年來廣泛受到研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的關(guān)注。目前，車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展還處于萌芽階段，并沒有形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈條和業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，無論是軟件還是硬件，各大汽車廠商各自為戰(zhàn)，其技術(shù)研究成果僅加載在自家品牌的高級車輛，各品牌車輛之間的車載通信并不兼容，很難構(gòu)建大規(guī)模，可多次重復(fù)的現(xiàn)實(shí)評測場景。VANET的性能評測依舊嚴(yán)重依賴于仿真測試。
對車輛移動模型的建模，其直接目標(biāo)是對車輛移動性對車載網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用協(xié)議的評估。在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，高速行駛中的車輛的精確定位、對信號傳輸造成衰弱或阻斷的無線通信障礙都是需要考慮的問題。對于車載網(wǎng)絡(luò)仿真來說，移動模型是其關(guān)鍵組成部分之一，網(wǎng)絡(luò)模擬以及信號傳播控制之間的相互融合達(dá)到每個參數(shù)都能有效的影響其他組成模塊的效果是車輛移動建模未來發(fā)展的方向。
6 總結(jié)
VANET的運(yùn)動模式具有高移動性和自由度受道路約束等特點(diǎn)。對于車載網(wǎng)絡(luò)的仿真測試，要求所使用的移動模型能夠盡可能的反映真實(shí)情況的車輛運(yùn)動模式。本文根據(jù)范圍和特，探討了VANET不同分類的移動模型特點(diǎn)，介紹了真實(shí)車輛運(yùn)動模式應(yīng)該遵循的架構(gòu)，并簡要討論了目前VANET的發(fā)展?fàn)顩r以及未來可能的發(fā)展趨勢。
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關(guān)鍵詞：地鐵建設(shè)；車載視頻；監(jiān)控系統(tǒng)；無線網(wǎng)絡(luò)；地鐵運(yùn)營
中圖分類號：TN971 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）06-0084-03
目前各城市地鐵建設(shè)正如火如荼地進(jìn)行著，根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有的規(guī)劃：2010年地鐵建設(shè)達(dá)480公里，2011～2015年達(dá)2411公里，2016～2020年達(dá)3053公里。地鐵建設(shè)如此之快跟地鐵作為高效、方便、節(jié)能的運(yùn)輸工具是分不開的。
地鐵能平穩(wěn)順利的建設(shè)和安全高效的運(yùn)營，需要各個地鐵子系統(tǒng)發(fā)揮各自的作用。據(jù)了解在各個城市的地鐵車站站廳、站臺、出入口及變電所等位置安裝了數(shù)量較多的攝像機(jī)，基本能夠滿足安防的需求。但是地鐵作為乘客的公共密集區(qū)，容易受到突發(fā)事件、恐怖襲擊的威脅，容易造成人員重大傷亡和交通中斷，造成社會恐慌，影響社會和諧發(fā)展；同時國內(nèi)大部分地鐵司機(jī)由于一人駕駛，在駕駛過程中，司機(jī)是否按照標(biāo)準(zhǔn)操作、有無不遵章守紀(jì)的情況，基本都無法查證。車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)對運(yùn)行的地鐵車廂內(nèi)部進(jìn)行實(shí)時視頻圖像監(jiān)控并記錄這些視頻圖像，以供地鐵運(yùn)營公司和地鐵公安分局及時掌握客室內(nèi)的情況，便于地鐵運(yùn)營管理和治安防范。
1 系統(tǒng)功能
車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)是地鐵運(yùn)營實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理的配套設(shè)備，是供運(yùn)營管理人員實(shí)時監(jiān)視地鐵車廂內(nèi)的情況，確保乘客安全乘車，預(yù)防突發(fā)事件的必要手段，也為發(fā)生在車廂內(nèi)的各種糾紛、案件等提供重要依據(jù)。系統(tǒng)通過安裝在各節(jié)車廂中的攝像機(jī)對乘客乘車情況進(jìn)行采集和記錄，顯示在司機(jī)控制室的顯示屏上，并能通過車地?zé)o線系統(tǒng)將視頻信息實(shí)時上傳至控制中心。
2 系統(tǒng)構(gòu)成
車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成大同小異，以國內(nèi)某地鐵線為例：
如圖1所示，車載視頻監(jiān)視系統(tǒng)可分為兩個基本部分：車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)部分和車載視頻監(jiān)視系統(tǒng)部分。
2.1 車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是通過在區(qū)間及地鐵上安裝無線接入設(shè)備，確保沿線車站與移動地鐵之間建立安全穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)。
2.1.1 基本無線網(wǎng)絡(luò)。無線局域網(wǎng)要求在車地之間建立穩(wěn)定、安全且能避免沖突的連接，并且此連接和畫面質(zhì)量不因地鐵的高速運(yùn)行而中斷。
2.1.2 車載局域網(wǎng)絡(luò)。攝像頭采集的乘客乘車情況視頻信息經(jīng)車載視頻主機(jī)傳到無線接入單元，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)視信息全部上傳至控制中心。
攝像頭采集的乘客乘車情況視頻信息經(jīng)車載視頻主機(jī)傳到司機(jī)室的監(jiān)視屏上顯示。
2.2 車載視頻監(jiān)視系統(tǒng)
車載視頻監(jiān)視系統(tǒng)具有對地鐵車廂乘客乘車情況的監(jiān)視功能，通過監(jiān)視設(shè)備（攝像頭）采集的運(yùn)營中的地鐵車廂內(nèi)旅客的乘車情況，記錄數(shù)據(jù)，實(shí)時播放，并能上傳至控制中心。
2.2.1 車載視頻監(jiān)控主要的功能。由于各城市對車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求不盡相同，部分城市根據(jù)自身特點(diǎn)提出了一些特殊要求，不做列舉，在此總結(jié)了該系統(tǒng)滿足運(yùn)營的通用功能：車載視頻實(shí)時監(jiān)視功能；單畫面和多畫面切換以及全屏顯示功能；動輪詢功能，軟件依次定時自動切換對各攝像頭視頻的查看；錄像功能，對所有監(jiān)視的圖像進(jìn)行實(shí)時錄制、本地儲存，連續(xù)錄制保存時間和格式按照各地運(yùn)營需求設(shè)置；字符疊加功能，播放窗體顯示攝像頭的位置信息和當(dāng)前的時間和日期；支持錄像文件的遠(yuǎn)程查詢和遠(yuǎn)程回放，可根據(jù)時間、車廂號或攝像頭編號等特征進(jìn)行檢索、回放錄像，無丟失數(shù)據(jù)現(xiàn)象；與TMS的聯(lián)動報警，為方便司機(jī)及時查看報警事件所對應(yīng)地點(diǎn)的視頻監(jiān)控圖像，車載視頻主機(jī)在接收到TMS發(fā)送的緊急報警事件觸發(fā)信號后，立即在司機(jī)室觸摸屏上顯示對應(yīng)地點(diǎn)的視頻圖像。
2.2.2 中央視頻監(jiān)控功能。登錄用戶權(quán)限管理，用戶權(quán)限分等級設(shè)置，不同的登錄用戶具有不同的操作權(quán)限。系統(tǒng)記錄登錄用戶的操作，如登錄退出時間、操作記錄等以供將來查詢；實(shí)時車載監(jiān)控視頻觀看，中心視頻監(jiān)控軟件除具有實(shí)時視頻查看功能外，權(quán)限用戶可以進(jìn)行輪詢配置、攝像頭IP管理等；錄像查詢、下載、本地回放和在線回放；錄像硬盤實(shí)時檢測、目錄設(shè)定及定期清理；圖片抓取；車載視頻主機(jī)狀態(tài)檢測；與TMS的聯(lián)動報警。
2.2.3 車載監(jiān)控告警功能。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)、門緊急解鎖、緊急呼叫對講等不安全信息觸發(fā)后，監(jiān)測系統(tǒng)自動報警定位，系統(tǒng)自動錄像故障點(diǎn)區(qū)域視頻，通過車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)，將重要報警信息傳輸至控制中心調(diào)看，協(xié)助運(yùn)營單位調(diào)度指揮處置緊急情況。
2.2.4 中央監(jiān)控告警功能。圖像化顯示線路車輛運(yùn)行狀態(tài)（車號、上下行、區(qū)間等）；實(shí)時接收并顯示地鐵突發(fā)告警信息，快速切換至現(xiàn)場圖像，監(jiān)控中心大屏實(shí)時顯示；快速調(diào)看突發(fā)事件錄像；控制中心與車站監(jiān)控系統(tǒng)之間的列車運(yùn)行位置信息的交互；可與綜合監(jiān)控（ISCS）實(shí)現(xiàn)交互。
2.2.5 監(jiān)控視頻存儲功能。所記錄的視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼以后存儲在硬盤中，可隨時調(diào)看，定時上傳至控制中心相應(yīng)的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)庫。
2.2.6 系統(tǒng)配置管理功能。輪詢配置，通過輪詢配置，工作人員可以選擇當(dāng)前運(yùn)行車輛或者其他特定車輛進(jìn)行視頻畫面的輪詢監(jiān)控，設(shè)置輪詢畫面切換時間；攝像頭配置，攝像頭配置實(shí)現(xiàn)增加、刪除、修改車載監(jiān)控攝像頭位置及IP等信息。
2.3 系統(tǒng)主要設(shè)備
系統(tǒng)主要設(shè)備如表1所示：
3 主要問題及解決建議
相較于地面監(jiān)控系統(tǒng)，車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安裝實(shí)現(xiàn)有以下阻礙：
3.1 空間限制
由于車廂空間狹小，對于攝像機(jī)布點(diǎn)和布線有較高要求。可采用2～3個球機(jī)達(dá)到車廂全覆蓋的
目的。
3.2 車體震動
地鐵處于高速運(yùn)行狀態(tài)，車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備必須經(jīng)受無規(guī)則、高強(qiáng)度、長時間的震動。在此可以采用加固措施或者采用防震設(shè)備。
3.3 數(shù)據(jù)安全
傳輸通道必須安全，設(shè)置冗余設(shè)備，備份數(shù)據(jù)。
3.4 電磁干擾
高速行進(jìn)的地鐵以及區(qū)間內(nèi)復(fù)雜的電磁環(huán)境，要求系統(tǒng)有較強(qiáng)的抗干擾能力。可以優(yōu)化編碼技術(shù)或傳輸信道，也可以采用5.8G頻率通信避開絕大部分系統(tǒng)（如信號系統(tǒng)）的電磁干擾。
不過目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)相對成熟，以上問題可以通過各種技術(shù)手段妥善解決，技術(shù)上不存在任何問題。
4 結(jié)語
隨著客流量的升高，地鐵運(yùn)輸壓力也在逐步凸顯，地鐵車廂內(nèi)的環(huán)境也日漸復(fù)雜，對于地鐵運(yùn)營管理造成很多障礙，也給犯罪分子可乘之機(jī)。
將車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)加入地鐵系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)其功能，可以肯定，能夠有效地威懾不法分子甚至預(yù)防恐怖襲擊的發(fā)生，也極大的為取證提供了方便。對于地鐵運(yùn)營安全、有序、高效的要求，車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的。據(jù)了解，國內(nèi)大部分新建地鐵線路都在CCTV（閉路監(jiān)視系統(tǒng)）系統(tǒng)中加入車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)，而早期的線路，如北京、上海等地都已經(jīng)在線路改造升級的過程中加入了部分視頻監(jiān)控的功能，可見，在地鐵運(yùn)營過程中對于車載視頻監(jiān)控功能的需求日益增強(qiáng)，車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)在地鐵運(yùn)營中是十分重要且必須的。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊磊，李峰.閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.
關(guān)鍵詞： TCP協(xié)議； SCTP協(xié)議； 并行多路徑傳輸； 無線網(wǎng)絡(luò)； 車載網(wǎng)絡(luò)
中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）27-6091-03
當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用的傳輸層協(xié)議是TCP和UDP協(xié)議，TCP與UDP的顯著區(qū)別是TCP可以提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，這使它在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中有著杰出的貢獻(xiàn)，然而隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的提高，TCP的局限性也越來越明顯。SCTP協(xié)議（流控制傳輸協(xié)議）是2000年提出的新一代傳輸層協(xié)議，它具有與傳統(tǒng)TCP和UDP協(xié)議不同的多宿性和多流性，不僅可以提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)還具有選擇性重傳、無序遞交等特性[1]。為充分利用每條路徑資源以提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，Iyengar博士等人在SCTP基礎(chǔ)上提出了并行多路徑傳輸（Concurrent Multipath Transfer）機(jī)制，在近年來受到了更多的關(guān)注，并已逐漸成為研究的熱點(diǎn)，該文對TCP及SCTP-CMT的基本特性進(jìn)行了介紹。隨著無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展以及接入方式的多樣化，無線網(wǎng)絡(luò)通信受到了越來越多的關(guān)注，尤其是具有多種接入方式的無線網(wǎng)絡(luò)通信，而車載網(wǎng)絡(luò)屬于高速移動的無線網(wǎng)絡(luò)，且隨著汽車的日益普及，對車載網(wǎng)絡(luò)的研究具有一定的意義，基于以上幾點(diǎn)，該文以車載網(wǎng)絡(luò)為例來研究TCP和SCTP-CMT在具有多種接入方式的無線網(wǎng)絡(luò)中的傳輸性能，并在NS2仿真平臺上對TCP與SCTP-CMT在車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的性能進(jìn)行了仿真分析比較。
1 TCP
TCP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議）是面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層協(xié)議，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)的應(yīng)用是使用TCP協(xié)議來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹Ｗ鳛樵贗P網(wǎng)絡(luò)中可靠的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，TCP協(xié)議有著杰出的表現(xiàn)。使用TCP協(xié)議進(jìn)行傳送的數(shù)據(jù)必須滿足無重復(fù)、無差錯和按序到達(dá)特點(diǎn)，正是因?yàn)門CP這些特性保證了數(shù)據(jù)傳送的可靠性和健壯性；TCP協(xié)議的擁塞控制算法包括慢啟動、擁塞避免、快速恢復(fù)和快速重傳算法，在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞時擁塞控制算法能顯著提高TCP的傳輸性能。使用TCP協(xié)議進(jìn)行通信的兩個端點(diǎn)在通信之前需通過三次握手來建立一條邏輯通信鏈路，在鏈路建立好后會進(jìn)入慢啟動階段，進(jìn)而進(jìn)入擁塞避免階段和擁塞控制階段[2]。
在剛開始制定TCP協(xié)議時，由于當(dāng)時的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度還很慢，網(wǎng)絡(luò)性能也比較穩(wěn)定，因此在設(shè)計數(shù)據(jù)包格式時為減少開銷，將頭部設(shè)計的非常緊湊，這使得TCP協(xié)議的可擴(kuò)展性較差，幾乎不能擴(kuò)展。然而隨著網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的提高和網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的增加，TCP因受到可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)要求以及擁塞控制機(jī)制的限制，已經(jīng)不能充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，急需進(jìn)行擴(kuò)展，尤其是在以車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為例的具有多種接入方式的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。不同的鏈路在帶寬以及傳輸時延上都存在著較大的差異，當(dāng)TCP在不同鏈路之間進(jìn)行切換時，性能會受到很大的影響[3]。此外，TCP不能有效區(qū)別擁塞丟包與鏈路故障丟包，而是簡單的將丟包均視為擁塞丟包，然而在無線網(wǎng)絡(luò)中丟包不僅僅是擁塞丟包造成的也可能是因無線信號差錯造成的，簡單的歸因于擁塞丟包會導(dǎo)致?lián)砣翱诘牟槐匾档停M(jìn)而降低傳輸效率[4]。可見，TCP在具有多種接入方式的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下應(yīng)用的局限性越來越明顯。
2 SCTP-CMT
SCTP協(xié)議是由SIGTRAN組織最初設(shè)計并用來在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸信令消息、面向數(shù)據(jù)流的端到端傳輸協(xié)議， SCTP可以提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)并且可以保留數(shù)據(jù)消息邊界[5]。SCTP協(xié)議中引入了關(guān)聯(lián)的概念，關(guān)聯(lián)是指兩個終端經(jīng)過四次握手后建立的一種連接關(guān)系。除此之外，SCTP還具有許多新特性，如多宿性、多流性。多宿性是SCTP的重要特性之一，在具有多個網(wǎng)絡(luò)接口的主機(jī)上，可以通過多個IP地址來訪問該主機(jī)，假設(shè)需要通信的兩個主機(jī)分別有N個和M個接口，則該關(guān)聯(lián)中最多可以擁有N*M條路徑，使用多路徑的目的是獲得冗余，這可以避免因某條路徑的失效而導(dǎo)致整個關(guān)聯(lián)失敗的現(xiàn)象發(fā)生，提高了通信的可靠性[6]。多流性（multi-stream）是指在使用SCTP進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬蓚€端點(diǎn)可以同時擁有多個流，用戶除了可以選擇使用不同的路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸外，還可通過不同的數(shù)據(jù)流來傳輸數(shù)據(jù)，且不同的數(shù)據(jù)流之間相互獨(dú)立。
在實(shí)際應(yīng)用中，使用SCTP協(xié)議進(jìn)行通信的終端間雖然可以擁有多條路徑，但通常只使用主路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)主路徑失敗后才會選擇備用路徑來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這極大的浪費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)資源。隨著人們對帶寬的要求越來越高，為充分利用每一條路徑的鏈路資源、增加端到端之間的網(wǎng)絡(luò)利用率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量、提高傳輸效率，Iyengar博士等人提出了并行多路徑傳輸（CMT）的概念，它不僅可以在多條路徑上同時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而且當(dāng)某條路徑發(fā)生故障時，可以及時的選擇其他路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而新路徑不需像傳統(tǒng)SCTP一樣，需要從慢啟動階段開始，這大大的提高帶寬的利用率和吞吐量[7]。為使多路徑傳輸技術(shù)更加完美，Iyengar博士等人還針對CMT的不足之處分別提出了相應(yīng)的改進(jìn)算法。因每條路徑的傳輸性能不同，有些被判斷為需要重傳的封包可能是因?yàn)樵谝粋€傳輸速率較慢的路徑上，針對因此導(dǎo)致的亂序現(xiàn)象提出了SFR算法，該算法在每條路徑上獨(dú)立的應(yīng)用快速重傳算法，并且在發(fā)送端設(shè)置了兩個參數(shù)，分別是highest_in_sack_for_dest和saw_newack以判斷數(shù)據(jù)是在傳輸中還是真的需要重傳；由于SACK是基于整個關(guān)聯(lián)而不是單個路徑，SCTP在收到GAP信息時不會更新cwnd，既而減少了cwnd更新的機(jī)會，就此問題提出了CUC算法，與SFR類似，CUC算法在每條路徑上獨(dú)立地應(yīng)用擁塞控制機(jī)制，以更加合理的更新?lián)砣翱冢会槍€別延遲到達(dá)的ACK導(dǎo)致緩存不斷增加的問題，提出了DAC算法，該算法通過修改計算丟包次數(shù)方法，以觸發(fā)快速重傳[8]。
使用多條路徑進(jìn)行并行傳輸時，由于每條路徑的屬性不同，網(wǎng)絡(luò)的性能參數(shù)（如帶寬、時延）各異，很難保證數(shù)據(jù)包能夠同時到達(dá)接收端。同時丟包也可能會導(dǎo)致后發(fā)出的數(shù)據(jù)包先到達(dá)，使亂序問題變得更加嚴(yán)重，容易產(chǎn)生接收端緩存問題[9]。Iyengar等人就接收端緩存問題提出了五種重傳策略，分別是同路徑重傳（RTX-SAME）；隨機(jī)重傳（RTX-ASAP）；最大窗口重傳（RTX-CWND）；最大門限重傳（RTX-SSTHRESH）；最小丟包率重傳（RTX-LOSSRATE）。此外，Preethi Natarajan等人也提出了CMT-PF（Potentially-failed）機(jī)制來緩解接收端緩存問題[10]。Shailendra也為SCTP-CMT提出了改進(jìn)的MPSCTP機(jī)制[11]。
3 仿真實(shí)驗(yàn)
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)通信受到了越來越多的關(guān)注，當(dāng)前越來越多的終端可以擁有多種接入方式，因此具有多種接入方式的無線網(wǎng)絡(luò)通信成為時下熱點(diǎn)話題之一。車載網(wǎng)絡(luò)屬于高速移動的無線網(wǎng)絡(luò)，隨著車輛的日益普及，人們對車載網(wǎng)絡(luò)的要求也越來越高。為研究SCTP-CMT與TCP在具有多種接入方式的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的傳輸性能，我們以車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為例，針對SCTP-CMT和TCP分別建立了模擬車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，如圖1所示為SCTP-CMT的拓?fù)鋱D，其中，S為服務(wù)器端，在傳輸層采用SCTP-CMT協(xié)議，應(yīng)用層采用FTP協(xié)議。圖2為TCP的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，其中，S1和S2為服務(wù)器端，傳輸層均采用TCP協(xié)議，應(yīng)用層采用FTP協(xié)議。R1，1與R1，2以及R2，1與R2，2這兩條瓶頸路徑帶寬均為2Mb，時延為20ms，其中MN為接收端，即移動車輛，基站BS1和BS2的距離設(shè)為500m，MN以60km/h的速度在其站BS1和BS2之間移動。在版本為2.34的NS2網(wǎng)絡(luò)仿真平臺[12]上進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，以分析SCTP-CMT與TCP誰更適合應(yīng)用于車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
圖3和圖4分別為SCTP-CMT和TCP的擁塞窗口變化和吞吐量變化的仿真結(jié)果圖，從圖中我們可以看到，無論是擁塞窗口變化還是吞吐量，SCTP-CMT的性能都高于TCP。尤其是在12.5秒時，TCP因需要轉(zhuǎn)換路徑時，擁塞窗口幾乎降為零，重新經(jīng)歷了一個慢啟動過程。而SCTP-CMT因?yàn)樵谡麄€仿真過程中都可以在兩條路徑上同時進(jìn)行傳輸，因此無論是在3.5s為有線鏈路擁塞造成丟包、在12.0s時發(fā)生無線鏈路信息造成的丟包，還是在20.0s是無線鏈路信號造成超時，其傳輸性能都一直優(yōu)于TCP。
雖然在仿真結(jié)果中SCTP-CMT性能始終高于TCP，但可以發(fā)現(xiàn)在12.0s和20.0s時，并沒有將因無線信號錯誤而造成的差錯丟包與受帶寬限制而產(chǎn)生的擁塞丟包區(qū)分開了，造成了擁塞窗口不必要的降低。這是因?yàn)镾CTP-CMT采用與傳統(tǒng)TCP協(xié)議相同的擁塞控制機(jī)制（CC），無法區(qū)分擁塞丟包與差錯丟包。近期有許多學(xué)者為SCTP-CMT、MPTCP分別提出CMT/RP CC和MPTCP CC機(jī)制，以使擁塞控制機(jī)制更加適合應(yīng)用于多路徑數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，[13]但在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中還需做進(jìn)一步的研究。
4 結(jié)論
TCP是面向連接的可靠傳輸協(xié)議，SCTP在繼承了TCP的優(yōu)點(diǎn)上發(fā)展出了多宿、多流等特性，在SCTP基礎(chǔ)上提出的多路徑并行傳輸機(jī)制（SCTP-CMT）可以同時利用多條路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，提高了鏈路的利用率。該文介紹了TCP與SCTP-CMT的基本特性，分析了TCP的不足之處以及SCTP-CMT的優(yōu)點(diǎn)。為比較TCP與SCTP-CMT在具有多種接入方式的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的傳輸性能，該文以車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為例，在NS2上建立仿真拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以分析TCP與SCTP-CMT誰更適合車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們可以看到，SCTP-CMT在車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的傳輸性能明顯高于TCP的傳輸性能，尤其是在多個基站間切換時，可以保證數(shù)據(jù)的高效傳輸，因此認(rèn)為SCTP-CMT比TCP更適合應(yīng)用于具有多種接入方式的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。但當(dāng)前SCTP-CMT的發(fā)展還不夠成熟，尤其是在無線網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法上仍須做進(jìn)一步的改進(jìn)。
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關(guān)鍵詞：4G網(wǎng)絡(luò)；車載視頻
1現(xiàn)狀分析
近幾年，全國各地發(fā)生的多起執(zhí)法糾紛表明，現(xiàn)場執(zhí)法遭遇的問題已越來越趨復(fù)雜化。執(zhí)法部門執(zhí)法的透明度和公正度越來越受到廣大民眾的關(guān)注，在應(yīng)對各類流動性或突發(fā)性事件時，遇的到“取證難”、上級指揮信息溝通難等問題，其主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
（1）網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全面。城市治安監(jiān)控點(diǎn)絕大多數(shù)是采用的有線監(jiān)控，且存在很多監(jiān)控盲區(qū)。（2）現(xiàn)場取證難。無法全程記錄執(zhí)法過程，容易引發(fā)執(zhí)法糾紛等。（3）遠(yuǎn)程指揮調(diào)度難。遠(yuǎn)程指揮中心無法獲取執(zhí)法現(xiàn)場具體情況（如照片、視頻信息），影響了重要事件的快速決策與指揮調(diào)度。
2車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)
車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計分為端移動取證設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、后端中心管理平臺和監(jiān)控指揮中心4部分構(gòu)成部分，車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2.1前端系統(tǒng)設(shè)計
前端硬件子系統(tǒng)是系統(tǒng)的信息節(jié)點(diǎn)，主要由車載主機(jī)、攝像機(jī)、GPS模塊、4G天線、駕駛員報警按鈕組成等設(shè)備組成。在車頂安裝車載云臺，作為目標(biāo)攝像機(jī)，用于跟蹤拍攝事件關(guān)鍵點(diǎn)和采集目標(biāo)特征信息；在車內(nèi)安裝一個高清攝像機(jī)，作為前景攝像機(jī)，用于記錄事件發(fā)生的整體行為過程。音視頻信息通過車載主機(jī)進(jìn)行編碼存儲，同時可通過4G網(wǎng)絡(luò)，將信息傳輸至中心管理平臺，實(shí)現(xiàn)前后臺的互動。
2.2視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)
傳輸網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)的紐帶，包含4G無線通信傳輸鏈路和IP固網(wǎng)傳輸鏈路兩部分，4G網(wǎng)絡(luò)將不同的固定和無線平臺及跨越不同頻帶的無線網(wǎng)絡(luò)連接起來，并支持高速移動環(huán)境下高速數(shù)據(jù)傳輸能力，將前端采集的信息等，由4G無線通信模塊經(jīng)網(wǎng)關(guān)送入固網(wǎng)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)前后臺實(shí)時信息交互。
2.2.1 4G在無線視頻監(jiān)控領(lǐng)域的優(yōu)勢
在無線車載監(jiān)控應(yīng)用中，車輛收集的數(shù)據(jù)信息必須依賴無線通信技術(shù)，當(dāng)前無線監(jiān)控采用WIFI、微波、3G等無線接入方式，其傳輸距離小，靈活性差，廣闊區(qū)域覆蓋成本高，帶寬有限等局限性，不具備大規(guī)模廣域視頻監(jiān)控覆蓋能力；4G網(wǎng)絡(luò)采用了OFDM（正交頻分復(fù)用技術(shù)）、MIMO（多輸入多輸出）、AMC（自適應(yīng)編碼調(diào)制）、SDR（軟件無線電）、IPv6等關(guān)鍵技術(shù)，使得4G網(wǎng)絡(luò)可以提供更快的接入速率、更低的時延，這對提高無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性及視頻質(zhì)量非常重要，其主要優(yōu)勢如下：
（1）通信速度更快：傳輸速率是3G網(wǎng)絡(luò)的10倍，下行峰值可達(dá)100Mbps、上行峰值可達(dá)50Mbps，比現(xiàn)有的3G網(wǎng)絡(luò)更加快速、更加穩(wěn)定，該速率可以滿足多監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)傳輸需求，解決無線視頻傳輸速率的瓶頸。（2）全I(xiàn)P核心網(wǎng)：支持有線及無線接入，采用的無線接入方式和協(xié)議與核心網(wǎng)協(xié)議、鏈路層是分離獨(dú)立的。在高速運(yùn)動情況下可提供2～100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，利于保證無線視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的實(shí)時性。（3）覆蓋區(qū)域廣：在高速移動時，提供大于100kbps的接入服務(wù)，滿足車載視頻的監(jiān)控應(yīng)用需求。（4）更好的兼容性：4G應(yīng)該接口開放、能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、終端多樣化以及能從2G平穩(wěn)過渡等特點(diǎn)，以完成對多種用戶的融合。在不同系統(tǒng)間無縫切換，傳送高速多媒體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
2.2.2流量控制
雖然4G的帶寬有了很大的提高，但是總體的網(wǎng)絡(luò)資源還是比較有限，且資費(fèi)還比較昂貴，為了節(jié)約4G資費(fèi)，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源，更好的使用4G網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)采用流媒體技術(shù)解決多路并發(fā)訪問的問題，降低多路并發(fā)訪問給前端4G傳輸造成重復(fù)流量和計費(fèi)，確保每路視頻在任何時候均只輸出1路碼流。
每路視頻需消耗的流量與視頻的分辨率和幀率密切相關(guān)，設(shè)每路圖像占用x Mb碼流，每天有td，時上傳圖像計算。則每天需要4G流量（上行）Y=xMb/s/8*3600秒*t小時*1天/1024，每路圖像所需4G流量對比如表l所示。
2.2.3網(wǎng)絡(luò)安全
4G網(wǎng)絡(luò)無線傳播的優(yōu)勢及開放性的特征，無線傳播的數(shù)據(jù)很可能被截取，給一些敏感視頻數(shù)據(jù)帶來一定風(fēng)險，因此，要保證視頻數(shù)據(jù)在鏈路上的安全性傳輸，主要方法如下：（1）視頻信息加密。對網(wǎng)絡(luò)傳輸信息，采用加密措施，包括視頻信號的加密、控制信令的加密，保障信息安全。（2）專網(wǎng)傳輸。監(jiān)控系統(tǒng)通過專網(wǎng)傳輸，與外網(wǎng)物理隔離，避免傳輸網(wǎng)絡(luò)遭受攻擊和破壞。（3）防火墻隔離。對監(jiān)控中心服務(wù)器平臺網(wǎng)絡(luò)接入進(jìn)行防火墻隔離，只允許指定端口、指定地址訪問指定的服務(wù)，防止非法入侵。
2.3后端中心管理平臺
后端中心管理平臺是系統(tǒng)核心所在，其相關(guān)設(shè)備安裝在監(jiān)控中心機(jī)房，主要包括流媒體分發(fā)子系統(tǒng)、集中存儲子系統(tǒng)等構(gòu)成，它們共同形成數(shù)據(jù)運(yùn)算處理中心，主要完成各種數(shù)據(jù)信息的交互，集管理、交換、處理、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)于一體，實(shí)現(xiàn)視頻實(shí)時瀏覽、存儲與視頻轉(zhuǎn)發(fā)如圖2所示。
2.3.1流媒體分發(fā)子系統(tǒng)
流媒體服務(wù)器作為視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中最主要的視頻資源管理服務(wù)器，用于多客戶端復(fù)用相同現(xiàn)場圖像的流媒體轉(zhuǎn)發(fā)管理，緩解網(wǎng)絡(luò)帶寬緊張的區(qū)域。
流媒體服務(wù)器負(fù)責(zé)匯聚視頻監(jiān)控前端、顯示設(shè)備、用戶終端調(diào)用圖像的流媒體轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。視頻圖像調(diào)用均從流媒體服務(wù)器上獲取實(shí)時圖像視頻流，流媒體服務(wù)器直接訪問前端圖像采集設(shè)備，單節(jié)點(diǎn)內(nèi)部采用流媒體進(jìn)行視頻轉(zhuǎn)發(fā)給存儲服務(wù)器進(jìn)行存儲；同時轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端和解碼器，實(shí)現(xiàn)視頻流的實(shí)時瀏覽。同級別節(jié)點(diǎn)可直接從對方流媒體服務(wù)器中獲取圖像，也可以從上級節(jié)點(diǎn)的流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)獲取。
2.3.2集中存儲子系統(tǒng)
存儲視頻信息由流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)存儲，為確保應(yīng)急指揮等緊急情況下有效資料的長期保存及統(tǒng)一管理，考慮系統(tǒng)容量、安全性、穩(wěn)定性，流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)給存儲服務(wù)器的視頻信息，采用磁盤陣列集中存儲方式，并通過磁盤冗余的方式對數(shù)據(jù)提供安全保障。
2.4監(jiān)控指揮中心
2.4.1顯示子系統(tǒng)
顯示子系統(tǒng)主要由解碼器、大屏控制器、大屏顯示器應(yīng)用軟件平臺等組成，實(shí)現(xiàn)對高清視頻及GIS系統(tǒng)圖形的顯示、切換和控制。系統(tǒng)可根據(jù)圖像監(jiān)控的需要設(shè)置顯示策略、報警聯(lián)動策略，根據(jù)時間、各種觸發(fā)命令設(shè)定各種顯示方式和輪詢方式，以達(dá)到對執(zhí)勤車輛的分布情況和事發(fā)現(xiàn)場全面掌握，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程現(xiàn)場指揮調(diào)度、快速高效處理各類突發(fā)事件等一系列管理、控制功能。
2.4.2語音對講子系統(tǒng)
語音對講系統(tǒng)是調(diào)度指揮系統(tǒng)對于突發(fā)事件進(jìn)行協(xié)調(diào)處理、信息分析以及指令下達(dá)的重要工具，實(shí)現(xiàn)指揮中心與執(zhí)法人員的直接交流，成為最有效的信息，協(xié)調(diào)指揮的手段之一如圖3所示。
在一些突況下，指揮中心需要第一時間對現(xiàn)場人員下達(dá)指令。領(lǐng)導(dǎo)和中心工作人員可通過麥克風(fēng)采集語音信息，經(jīng)過調(diào)音臺傳輸至用戶Pc，用戶Pc通過客戶端軟件，將語音信息通過服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)至現(xiàn)場車載設(shè)備上，現(xiàn)場人員通過車載設(shè)備內(nèi)置揚(yáng)聲器獲取指揮中心的語音指令。
通過拾音器將現(xiàn)場人員的語音信息傳輸至無線車載設(shè)備中，經(jīng)過數(shù)字編碼后，通過4G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至中心管理平臺的服務(wù)器，監(jiān)控指揮中心用戶PC客戶端通過服務(wù)器獲取現(xiàn)場語音信息，通過聲卡輸出后至調(diào)音臺，調(diào)音臺語音信息通過音響進(jìn)行播放。實(shí)現(xiàn)對講的同時，可配合GPS定位和電子地圖，指揮中心可向最近的執(zhí)法人員和車輛下達(dá)指令，實(shí)施調(diào)度，進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮和交流。
3系統(tǒng)的主要功能設(shè)計
（1）圖像實(shí)時傳輸預(yù)覽：在執(zhí)法過程中，通過移動4G網(wǎng)絡(luò)，車載系統(tǒng)拍攝的畫面可實(shí)時上傳監(jiān)控指揮中心，且隨時可遠(yuǎn)程調(diào)取每前端移動取證終端的實(shí)時圖像在大屏或電腦上顯示，能保證現(xiàn)場情況第一時間傳回監(jiān)控中心；能夠在監(jiān)控中心遠(yuǎn)程布防、設(shè)防、調(diào)控前端攝像機(jī)角度，監(jiān)控畫面可單/多畫面任意切換預(yù)覽。
（2）實(shí)時語音對講功能：車載設(shè)備內(nèi)置麥克風(fēng)及揚(yáng)聲器，通過平臺與現(xiàn)場人員實(shí)現(xiàn)語音對講，進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮和交流。
（3）電子地圖與GPS定位功能：在執(zhí)法工作中，對執(zhí)法車輛的位置掌控是不可或缺的。車載監(jiān)控設(shè)備內(nèi)置GPS模塊，在依靠4G無線網(wǎng)絡(luò)向中心傳輸視頻的同時，可以將GPS信息直接上傳到平臺數(shù)據(jù)庫中，加上中心平臺的電子地圖功能，可以在電子地圖上看到車輛所在具置及車速信息，極大的提高了車輛運(yùn)行的安全性和調(diào)度的便捷性。
（4）實(shí)時監(jiān)控執(zhí)行車輛：為了加強(qiáng)執(zhí)行車輛的管理，可限定車輛的行駛路線、區(qū)域范圍、執(zhí)法過程中不能隨意停車。監(jiān)控中心可能預(yù)先設(shè)定限制的路線及行駛區(qū)域范圍，一旦車輛輛駛出限定的范圍或違規(guī)停放，監(jiān)控中心將自動發(fā)出相應(yīng)報警信息。
（5）手機(jī)監(jiān)控：手機(jī)監(jiān)控主要是利用手機(jī)終端的移動性，用戶可以隨時在手機(jī)或者PAD上調(diào)閱感興趣的視頻資源，來解決視頻監(jiān)控以往只能在監(jiān)控中心或者辦公室瀏覽視頻的問題，及時發(fā)現(xiàn)問題解決問題。
（6）報警聯(lián)動功能：對于執(zhí)法車輛，一旦遇到特殊情況，執(zhí)法人員只要按下報警開關(guān)，平臺監(jiān)控中心就能同時收到報警信息，這樣，就能及時地調(diào)看前端實(shí)時圖像，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指揮決策。
（7）平臺分級管理：系統(tǒng)采用多級權(quán)限控制管理，按實(shí)際的管理架構(gòu)對每個用戶賦予不同的權(quán)限和級別，用戶的權(quán)限主要分為功能操作權(quán)限和設(shè)備操作權(quán)限兩部分，只有被授權(quán)的用戶方可進(jìn)行操作，權(quán)限可以被賦予，也可以被收回。
關(guān)鍵詞：鐵路系統(tǒng)；LTE-R技術(shù)；交通體系；主要性能；鐵路建設(shè) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
中圖分類號：U22 文章編號：1009-2374（2017）01-0037-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.01.018
1 LTE-R技術(shù)在我國鐵路的設(shè)計系統(tǒng)重點(diǎn)分析
在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，我們需要向西方國家學(xué)習(xí)鐵路電氣自動化通訊配合技術(shù)。在多種電氣技術(shù)混合使用與項(xiàng)目開發(fā)的過程中，可以不斷地積累通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)。在動力定位通訊設(shè)計程序控制中，技術(shù)人員應(yīng)該從提高自動化可靠性的角度出發(fā)，開展通訊整體結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的細(xì)節(jié)優(yōu)化建設(shè)。
從整體上來說，為了更好地保證不同通訊設(shè)備和電氣能源結(jié)構(gòu)在鐵路上的配合應(yīng)用，技g人員采用一定的優(yōu)化手段減少通訊功能使用上的限制。在設(shè)計次序上，技術(shù)人員首先要做好DP設(shè)備的等級分析，從環(huán)境條件的優(yōu)化入手，開展鐵路電氣設(shè)備的最大設(shè)計功率分析。做好高速列車結(jié)構(gòu)的推力器配置分析，從電力負(fù)荷和單線圖簡化設(shè)計出發(fā)，促進(jìn)鐵路機(jī)車載體DP能力分析的深入實(shí)現(xiàn)。在DP鐵路動力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)和機(jī)電自動化控制中，使用FMEA分析方法，使DP系統(tǒng)下PEMA鐵路電氣自動通信系統(tǒng)的可靠性整體實(shí)現(xiàn)。使用DP系統(tǒng)還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)鐵路通訊設(shè)備LTE-R技術(shù)的優(yōu)化布置，重點(diǎn)開展鐵路通道信號容量MVA分?jǐn)嗄芰Φ慕ㄔO(shè)，從而提高自動化通訊系統(tǒng)的可靠性。
2 LTE-R技術(shù)在我國鐵路的管理平臺技術(shù)應(yīng)用分析
打造科學(xué)的列車通信系統(tǒng)管理平臺，技術(shù)人員應(yīng)該做好車載信息系統(tǒng)乘務(wù)員應(yīng)用界面中整體控制系統(tǒng)的分享設(shè)計工作。做好車載信息系統(tǒng)列車站應(yīng)用界面、車載信息系統(tǒng)列車長應(yīng)用平臺和列車無線信息平臺應(yīng)用功能板塊開發(fā)工作，優(yōu)化車載無線應(yīng)用平臺接入口處的乘客入口網(wǎng)絡(luò)信息接入方式，提升網(wǎng)絡(luò)界面瀏覽速率。
在LTE-R技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下的列車運(yùn)行控制活動中，技術(shù)人員應(yīng)該對實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行優(yōu)化。其中，列車控制系統(tǒng)的信息傳輸活動中，電路域數(shù)據(jù)傳輸與接入實(shí)現(xiàn)中，無線閉塞中心（RBC）至CTCS-3及車載設(shè)備之間的通信，應(yīng)該滿足前期的列控方案設(shè)計的需要。機(jī)車同步操控信息傳輸活動，需要滿足重載組合列車主從機(jī)車通信的強(qiáng)度和頻率設(shè)計要求。調(diào)查機(jī)車信號和監(jiān)控信息傳輸?shù)南嚓P(guān)活動，需要嚴(yán)格按照調(diào)車機(jī)車與地面監(jiān)測主機(jī)通信的制式標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)。鐵路通訊活動中，總調(diào)度指揮室采用語音調(diào)度通信控制的方式，對調(diào)度員、車站值班員與司機(jī)之間的通信活動進(jìn)行設(shè)計與安排。而列車無線車次號校核信息傳輸，則按分組域數(shù)據(jù)控制的方式，由調(diào)度員至司機(jī)的調(diào)度命令下達(dá)進(jìn)行信號傳輸。列車運(yùn)行安全監(jiān)控中的漏纜監(jiān)測信息傳輸，則是由監(jiān)測點(diǎn)將漏纜監(jiān)測的信號采集情況，傳輸?shù)降孛姹O(jiān)測中心實(shí)現(xiàn)信息的反饋。
3 LTE-R技術(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)重點(diǎn)設(shè)計與基站建設(shè)介紹
3.1 鐵路通訊延時回波系統(tǒng)設(shè)計
按照電力一次系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計要求，工作人員應(yīng)該按照操作界面的主程序優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的對應(yīng)性管理。
在我國鐵路通訊系統(tǒng)建設(shè)活動中，可以采用LTE-R技術(shù)抑制0db最大延時回波進(jìn)行分析，并且對鐵路通訊系統(tǒng)的規(guī)范值進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。其中，當(dāng)1（C=3780），規(guī)范值為110.0，TDA18273模式下的延時回波為121.0.FC5100模式下的延時回波為122.0，RDA5880的延時回波為122.0，我們分析鐵路系統(tǒng)模式2（C=1）時，其規(guī)范值為60.0，TDA18273DE的延時回波為75.0，模式RDA5880標(biāo)準(zhǔn)下的延時回波頻率為75.0.LTE-R技術(shù)在我國鐵路的建設(shè)活動，經(jīng)歷了標(biāo)準(zhǔn)制定與比較充分的技術(shù)準(zhǔn)備極端，在實(shí)驗(yàn)測試與設(shè)備準(zhǔn)備階段，技術(shù)人員對車載鐵路上的硬件設(shè)備進(jìn)行改造，并且對通信系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性的改造。在車載中繼轉(zhuǎn)發(fā)方案應(yīng)用活動中，技術(shù)人員應(yīng)該從車內(nèi)天線、LTE-R技術(shù)和車載設(shè)備的系統(tǒng)化建設(shè)出發(fā)，顯著提升車載中繼信號發(fā)射的整體應(yīng)用效率。為了提升鐵路通訊的質(zhì)量，技術(shù)人員應(yīng)該做好基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作，提升廣播發(fā)射基站的功率，從而顯著提升LTE-R技術(shù)信號的覆蓋面和強(qiáng)度。強(qiáng)化無線基站與無線網(wǎng)絡(luò)的對接應(yīng)用效率，滿足高鐵列車長途運(yùn)輸狀態(tài)下的個人性網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)的需求。車載中繼轉(zhuǎn)發(fā)方案中，需要應(yīng)用LTE信號進(jìn)行鐵路車載信號的全面覆蓋，車內(nèi)天線應(yīng)該滿足商務(wù)型車廂電視用戶的需求，并且在終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)維護(hù)上，對i-PAD和Wi-Fi用戶進(jìn)行信號覆蓋。除此之外，車內(nèi)的2G用戶、3G用戶、LTE用戶和計算機(jī)Wi-Fi用戶的車載中繼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)設(shè)計，也是LTE-R技術(shù)應(yīng)用與系統(tǒng)改造的重點(diǎn)內(nèi)容。
3.2 鐵路網(wǎng)絡(luò)制式信號兼容性設(shè)計
在LTE-R技術(shù)鐵路網(wǎng)絡(luò)制式標(biāo)準(zhǔn)下，進(jìn)行漫游網(wǎng)絡(luò)與既有網(wǎng)絡(luò)的兼容性建設(shè)，考慮到不同區(qū)段信號的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與互通性建設(shè)，實(shí)現(xiàn)LTE-R技術(shù)的實(shí)時性支持。增強(qiáng)上行的MINO信號波段發(fā)射強(qiáng)度，使車載通訊系統(tǒng)支持最高上行8流，最低上行強(qiáng)度4流的通訊網(wǎng)絡(luò)信號傳輸?shù)男枰?/p>
在IMT-Advanced信號通道系統(tǒng)激活狀態(tài)控制中，將車載信號載波聚合在Carrier-Aggregation的信號整體遷移區(qū)間中，實(shí)現(xiàn)不同流向信號區(qū)段技術(shù)的有效分流。在一些商務(wù)型鐵路車輛信號保障活動中，可以采用e-MBMS技術(shù)，對車載用戶提供信號定位服務(wù)，擴(kuò)寬通訊系統(tǒng)的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，滿足互聯(lián)網(wǎng)時代標(biāo)準(zhǔn)下的通訊高質(zhì)量建設(shè)需求。無論從經(jīng)濟(jì)的角度，還是社會民生保障類的建設(shè)角度出發(fā)，都需要加強(qiáng)LTE-R技術(shù)的應(yīng)用與研究，從而提升鐵路系統(tǒng)的整體服務(wù)質(zhì)量，保障國計民生的基礎(chǔ)性工程順利運(yùn)行。提升鐵路交通質(zhì)量，需要從鐵路車載通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的角度出發(fā)，進(jìn)行QOS式通訊活動的實(shí)時性支持。在鐵路通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，應(yīng)用IP/SDR技術(shù)，技術(shù)人員應(yīng)該考慮到制式轉(zhuǎn)換方面的應(yīng)用對稱性，并且努力推廣全國鐵路系統(tǒng)的通信系統(tǒng)制式標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，采用新技術(shù)對用戶使用的透明性及應(yīng)用技術(shù)的獨(dú)立性進(jìn)行
優(yōu)化。
4 借鑒國外先進(jìn)信號控制技術(shù)，推行鐵路LTE-R通訊技術(shù)革新的應(yīng)用分析
在高速鐵路信號質(zhì)量維護(hù)活動中，技術(shù)人員應(yīng)該與互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商保持密切聯(lián)系，為了向高速列車旅客提供更好的服務(wù)，應(yīng)該根據(jù)車載環(huán)境，制定滿足列車旅客需要的無線通信系統(tǒng)方案，
日本的新干線N700技術(shù)，最高運(yùn)行速度達(dá)到了300千米/小時，其無線接入系統(tǒng)的平均傳輸速度達(dá)到了上行/下行、2/1的狀態(tài)。其無線接入系統(tǒng)為同軸泄露式電纜Wi-Fi信號傳遞的模式。中國臺灣的LTE-R技術(shù)在其鐵路系統(tǒng)中的應(yīng)用效率比較高，不過臺灣地區(qū)的高速列車的運(yùn)行距離比較短，只是從臺北到高雄。無線接入系統(tǒng)為WImax（802.16m）的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。鐵路系統(tǒng)的平均傳輸速率為下行+上行10～30。無線傳輸接入系統(tǒng)為WIMAX（802.16cm）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在我國鐵路LTE-R的云無線接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化活動中，技術(shù)人員需要采用基于實(shí)時云架構(gòu)的基帶池。在鐵路通訊LTE-R技g應(yīng)用活動中，技術(shù)人員應(yīng)該做好頻譜管理工作，包括車輛信息的調(diào)度和功率控制等活動，促使控制信息與數(shù)據(jù)信息相統(tǒng)一。在虛擬基站集群建設(shè)活動中，負(fù)載均衡高速交換設(shè)備對信號進(jìn)行虛擬化測試。其中，虛擬基站集群中RRUHU基于控制面/用戶面分離的異構(gòu)高鐵線路無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，服務(wù)網(wǎng)管（SGW）中移動性管理實(shí)體（MME）的可靠性比較高。在異構(gòu)網(wǎng)頻譜融合原理下，進(jìn)行鐵路系統(tǒng)信號通訊技術(shù)革新。技術(shù)人員應(yīng)該從時域變化的形態(tài)進(jìn)行分析，考察頻域的變化情況。當(dāng)無線環(huán)境較差不能滿足系統(tǒng)傳輸?shù)男枰獣r，技術(shù)人員需要對可靠性、信道穩(wěn)定性要求低以及時延不敏感的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類處理，促使無線環(huán)境系統(tǒng)處于較好的運(yùn)行狀態(tài)，并且剛好可以滿足系統(tǒng)傳輸?shù)囊蟆?/p>
5 結(jié)語
LTE-R新技術(shù)的應(yīng)用淘汰了傳統(tǒng)的鐵路通訊技術(shù)。新系統(tǒng)大量使用新型的通訊技術(shù)，技術(shù)人員對車載通訊技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化類的研究，并且對通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功能結(jié)構(gòu)性完善，實(shí)現(xiàn)路線預(yù)測中LTE-R技術(shù)的應(yīng)用效果開發(fā)。新系統(tǒng)逐步進(jìn)入商用階段，并且為鐵路的安全運(yùn)行進(jìn)行保障。使用無線中繼Relay工具，進(jìn)行通訊信號系統(tǒng)的最小化路測檢驗(yàn)，確保車載機(jī)器間的通信質(zhì)量整體良好。增強(qiáng)鐵路系統(tǒng)不同車載區(qū)間的信號投遞針對性，采用有效的規(guī)避手段消除干擾信號對于LTE-R技術(shù)應(yīng)用的干擾效果。
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關(guān)鍵詞：車載；物聯(lián)網(wǎng)；子系統(tǒng)
1 前言
完整的車載物聯(lián)網(wǎng)是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，包括物聯(lián)網(wǎng)、車載實(shí)時通訊、以及車輛本身作為終端的移動傳感器；是車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)、車載移動互聯(lián)網(wǎng)的“三網(wǎng)融合”，這個大系統(tǒng)由停車引導(dǎo)系統(tǒng)、交通實(shí)時指揮系統(tǒng)、公交線路管理系統(tǒng)、車輛追蹤與告警系統(tǒng)、手持式抄牌系統(tǒng)、汽車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)、電子駕照系統(tǒng)、公交優(yōu)先系統(tǒng)、不停車收費(fèi)系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。
2 車載物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)簡介車載物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)簡介
2.1 停車引導(dǎo)系統(tǒng)
停車引導(dǎo)系統(tǒng)通過安裝在每個車位上方和車輛上超聲波車位探測器，實(shí)時采集進(jìn)入停車場的車輛和停車場的各個車位的車輛信息。然后通過探測器的節(jié)點(diǎn)控制器按照輪詢的方式進(jìn)行信息查找收集，收集各個探測器信息，并按照一定規(guī)則將數(shù)據(jù)壓縮編碼后反饋給中央控制器，交由中央控制器完成數(shù)據(jù)處理，最終將處理后的車位及時數(shù)據(jù)（車位平面圖等）發(fā)送公布，需要進(jìn)入停車場的車輛駕駛?cè)藛T可以通過車載網(wǎng)絡(luò)搜索停車引導(dǎo)地圖快捷到達(dá)就近停車位，從而實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)車輛及時進(jìn)入空余車位的功能。這樣避免大型停車場停車位置難以尋找或者取車不易找到自己的車輛，防止多輛汽車搶占一個停車位以及車輛進(jìn)來已經(jīng)無車位停車等情況，能帶來不小的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
2.2 交通實(shí)時指揮系統(tǒng)
給汽車安裝RFID芯片，給交通燈安裝對應(yīng)的讀卡器。根據(jù)綠燈通過車輛數(shù)得到擁擠程度，和車內(nèi)GPS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時修改出行線路，避免交通擁堵；交警部門可根據(jù)實(shí)際情況（擁堵或車禍），手動設(shè)置擁堵路段，和GPS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時指揮路上車輛，讓用戶車輛在未到擁堵處時提前分流。
2.3 公交線路管理系統(tǒng)
給公交車輛安裝RFID芯片，在站牌安裝讀卡器。讀卡器之間相互聯(lián)網(wǎng)，站牌可根據(jù)車輛到站的情況顯示公交車到達(dá)本站的時間，方便乘客提前選擇公交線路。站牌可自動記錄公交車出入情況，有效防止公車不停站的情況出現(xiàn)，公交公司可追蹤公交車全程行駛狀況，合理化線路安排
2.4 車輛追蹤與告警系統(tǒng)
對于交警部門重點(diǎn)監(jiān)控的車輛，以及違章、黑車等違法車輛，在經(jīng)過交通燈時，在交警部門進(jìn)行報警，交警部門可根據(jù)車輛的位置，監(jiān)控車輛的行蹤，以及對車輛進(jìn)行攔截。
2.5 手持式抄牌系統(tǒng)
在車牌中裝入RFID芯片，遇到違章車輛時，使用手持式讀寫器即可對違章車輛進(jìn)行處罰，處罰信息實(shí)時進(jìn)入交警管理系統(tǒng)，有效降低交警部門處理違章車輛的成本，同時減少車主幕后操作，撤銷罰單的行為。
2.6 電子駕照系統(tǒng)
在車主駕照中安裝RFID芯片，記錄車主的違章記錄。交警使用手持式讀卡器處理車主違章時，能夠馬上知道車主的違章歷史，在處罰的現(xiàn)場靈活使用各種處罰手段，有效防止車主多次違章的情況出現(xiàn)，在違章時及時進(jìn)行教育和提醒，充分體現(xiàn)了違章處罰以教育為目的的精神。
2.7 公交優(yōu)先系統(tǒng)
對其公交線路上的燈控路口安裝RFID設(shè)備，當(dāng)公交車駛近路口地方，RFID設(shè)備就能讀到公交車的信息。根據(jù)需要，并在信號控制設(shè)備的配合下，適當(dāng)調(diào)節(jié)紅綠燈的時間，以實(shí)現(xiàn)公交優(yōu)先通行。
2.8 汽車尾氣遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)
近年來，中國內(nèi)地的汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，而與此同時，大量汽車尾氣的排放加劇了大氣污染，為此，應(yīng)當(dāng)有一套完善的系統(tǒng)來限制汽車尾氣的排放。 我們設(shè)想，在現(xiàn)有的尾氣監(jiān)測設(shè)備上嵌入pda，并作為必備配件植入汽車，汽車賣出后，pda中加入車牌信息，適時檢測尾氣排放量并與車牌信息一起發(fā)送到監(jiān)測中心服務(wù)器。pda隨汽車發(fā)動而啟動，定時（假定為五分鐘一次）從監(jiān)測設(shè)備獲取數(shù)據(jù)并保存。pda存儲空間用完或者汽車發(fā)動機(jī)熄火時，pda自動將所存數(shù)據(jù)及車牌信息發(fā)送到監(jiān)測中心服務(wù)器。服務(wù)器分析數(shù)據(jù)并對排放量超標(biāo)的車主作出相應(yīng)處罰。另一方面，為防止車主或維修者私自修改數(shù)據(jù)，pda應(yīng)有安全設(shè)置，定時自動生成隨機(jī)密碼返回到服務(wù)器，如果使用錯誤密碼打開，則向服務(wù)器發(fā)出警報。
2.9 電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)
電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）是作為一種快捷的智能收費(fèi)系統(tǒng)，目的是為了緩解道路收費(fèi)口處的交通擁擠狀況，加快疏導(dǎo)車輛通過收費(fèi)口的速度而設(shè)計的。系統(tǒng)利用收費(fèi)口通信天線與車載設(shè)備之間的通信，當(dāng)車輛駛進(jìn)收費(fèi)口時，在計算機(jī)收費(fèi)系統(tǒng)和插入車載裝置紀(jì)錄代付款協(xié)議等信息IC卡后，雙方均完成對通行費(fèi)的紀(jì)錄，從而實(shí)現(xiàn)電子結(jié)算收費(fèi)。
電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的特點(diǎn)是不停車、無人操作和無現(xiàn)金交易，主要包括兩部分內(nèi)容，一是車輛的電子車牌系統(tǒng)，它是車輛的唯一識別，存儲了車輛的相關(guān)信息，實(shí)時與收費(fèi)站的控制設(shè)備進(jìn)行通信；另一部分是后臺計費(fèi)系統(tǒng)，由管理中心與銀行組成，包括收費(fèi)專營公司、結(jié)算中心和客戶服務(wù)中心等，后臺根據(jù)收到的數(shù)據(jù)文件在公路收費(fèi)專營公司和用戶之間進(jìn)行交易和結(jié)算。高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)具有全路段封閉型、智能卡車載、電子托收、聯(lián)網(wǎng)分賬等特點(diǎn)。通行效率比人工繳費(fèi)顯著提高。
3 小結(jié)
車載物聯(lián)網(wǎng)是一個巨大的無線移動網(wǎng)絡(luò)。所有工作的核心是遍布每一輛汽車上超級傳感器終端。未來物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)下的車輛裝有內(nèi)部和外部溫度計、亮度傳感器、攝像頭、麥克風(fēng)、超聲波雷達(dá)，等等裝備。通過車載計算機(jī)、衛(wèi)星定位儀和無線接收發(fā)裝置處理和傳遞信息。這使得車內(nèi)，車際間能夠無線通信。系統(tǒng)有機(jī)地將汽車、駕駛?cè)藛T、道路設(shè)施以及相關(guān)的服務(wù)部門相互連接起來，這種前所未有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展了計算機(jī)系統(tǒng)對整個世界的感知與控制能力，并可以讓信息實(shí)時實(shí)地得進(jìn)行共享，不必重復(fù)進(jìn)行龐大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。各個子系統(tǒng)和各種功能都是以智能交通信息應(yīng)用為中心，提供實(shí)時、全面、準(zhǔn)確的交通信息。并使駕駛?cè)藛T、道路與汽車三位一體共享信息平臺，大大提高公路、交通設(shè)施和能源使用。這樣，路網(wǎng)上的交通將展一個最佳狀態(tài)，交通擁擠將大大改善，通行能力及機(jī)動性、安全性和生產(chǎn)效率也將最大限度地提高。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵字： 車載自組網(wǎng)； 模糊邏輯算法； 自適應(yīng)信標(biāo)率； 車輛位置信息檢測
中圖分類號： TN711?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）17?0140?03
0 引 言
車載自組網(wǎng)作為一種新領(lǐng)域，需要考慮車輛交通安全為首要功能，有效調(diào)度車輛行駛。至今車輛間通信依靠車輛與路邊通信，以避免多普勒效應(yīng)的影響。然而，經(jīng)過一系列的研究，提出車輛間直接通信，車輛間的直接通信使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓叨嘧兊奶攸c(diǎn)。車輛來往隨時間或者地點(diǎn)都有疏密的變化，提出了一種智能的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸，即自適應(yīng)信標(biāo)率（ABR）。自適應(yīng)的實(shí)現(xiàn)需要用到人工智能的模糊邏輯推斷算法，從而得出自適應(yīng)信標(biāo)間隔時間。
1 智能自適應(yīng)信標(biāo)方案的提出
ABR方案來替代路邊基礎(chǔ)設(shè)施的車輛通信系統(tǒng)，依據(jù)交通狀況調(diào)節(jié)自組網(wǎng)信標(biāo)產(chǎn)生頻率（beacon/s）。假設(shè)所有的車輛裝有用于車輛間信息通信的無線通信設(shè)備如全球定位系統(tǒng)（GPS）。把VANET網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理和分類，與一般以太網(wǎng)相類似，選取分布節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)的骨干節(jié)點(diǎn)。由于不同的節(jié)點(diǎn)在分組轉(zhuǎn)發(fā)、洪泛的過程中起不同功能，并且節(jié)點(diǎn)占有不同數(shù)據(jù)資源，因此，將網(wǎng)絡(luò)中紛繁復(fù)雜各不相同的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效的分類，以便管理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸分發(fā)，促進(jìn)有效傳輸，節(jié)省資源。并且，考慮到一個網(wǎng)絡(luò)的連通和移動節(jié)點(diǎn)故障時會影響網(wǎng)絡(luò)連通，保證一定的魯棒性的前提下，車載的移動網(wǎng)絡(luò)是瞬息變化的，數(shù)據(jù)的傳遞必須保證時間的實(shí)時性。壓縮每個節(jié)點(diǎn)信息存儲，減少冗余，減少開銷。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。
1.1 車輛位置與相對距離信息的確定
將部分車輛作為信標(biāo)，其余車輛根據(jù)與信標(biāo)相對位置和距離或者跳數(shù)等確定自身位置。將信息廣播、匯總，確定車輛疏密度。測距方法使用測量信號接收強(qiáng)度（RSS）。依據(jù)發(fā)送給接收端的信號強(qiáng)度，通過數(shù)據(jù)傳輸過程中傳播損耗的計算，最后，車輛間距離就可以經(jīng)無線信號傳播理論由傳播損耗換算而來。這種技術(shù)成本較低。但是，無線信號的傳播是在一個空間大環(huán)境下，受各種可能的背景噪聲的影響，因此，信號傳播測距的精確度也會受影響。另一方面，因?yàn)橛布O(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，其普遍運(yùn)用在無線通信。并且，大部分無線通信設(shè)備裝有該功能模塊，所以，根據(jù)RSS的測距方法得到車輛間距離之后，車輛相對位置可應(yīng)用三邊、三角方法得到。
為減少冗余，采用新的車輛定位方式，即通過已知位置信息的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，計算其余節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的相對距離，從而達(dá)到定位的目的，并且減少了信息的存儲。由此可知，選取多的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，得到的網(wǎng)絡(luò)開銷也大，顯然會造成網(wǎng)絡(luò)的資源浪費(fèi)。在設(shè)計的定位方法中，定位精度受到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的分布和數(shù)目的影響非常大。
1.2 任意兩個節(jié)點(diǎn)間關(guān)系的預(yù)測
基于信號穩(wěn)定度的自適應(yīng)路由根據(jù)周期性接收到的信號的強(qiáng)度，將節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)簡單分為強(qiáng)連接點(diǎn)和弱連接點(diǎn)，這種分類過于簡單，不利于節(jié)點(diǎn)間密切關(guān)系的更準(zhǔn)確化。
在不考慮其他因素的情況下，一條路徑可能對于完成從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的給定數(shù)量的數(shù)據(jù)傳輸是足夠穩(wěn)定的。但是如果該路徑上業(yè)務(wù)流擁塞，則可能造成穩(wěn)定性不足以傳輸給定數(shù)據(jù)的情況。正常交通中，根據(jù)當(dāng)前的車輛密度改變信標(biāo)分布，提高車輛信標(biāo)利用率，減少負(fù)載。但是，當(dāng)?shù)缆吠话l(fā)事故時，之前根據(jù)稀疏的車輛運(yùn)行而確定的稀疏的信標(biāo)利用率必須面對大量的車輛距離及安全信息檢測，然后改變信標(biāo)率。這樣會使網(wǎng)絡(luò)擁堵，嚴(yán)重的會讓網(wǎng)絡(luò)癱瘓，對促使車輛安全無任何幫助。使得該自適應(yīng)方案變成一個嚴(yán)重的問題。那么這個方案就存在弊端了。所以，在監(jiān)測車輛運(yùn)行距離及位置、密度時，也必須時刻廣播車輛危險突發(fā)信號。根據(jù)這個信號在短時間內(nèi)改變信標(biāo)密度，應(yīng)對突發(fā)的車輛密度劇增的現(xiàn)象。在實(shí)際生活中，道路上車輛運(yùn)行是多變的。其中存在著一定的危險因素。而車載自組網(wǎng)中，首要的目的就是保證車輛安全，即預(yù)防意外發(fā)生和意外發(fā)生后可及時、準(zhǔn)確地和鄰近車輛廣播車輛狀態(tài)，防止因意外事故引起的擁堵而繼續(xù)發(fā)生交通事故。車輛的安全狀況信息包括許多突發(fā)事件（如交通事故、急剎車等）。這種情況下，對有意外事故發(fā)生的車輛自組網(wǎng)，信標(biāo)率的增加是非常有必要的，甚至在非常擁堵的情況之下。準(zhǔn)確接收意外事故車輛廣播信號的車輛合作疏散交通。因此車輛的安全狀況是決定車載自組網(wǎng)中信標(biāo)率的另一個重要的因素。于是，城市交通中假設(shè)存在著不同安全因素的車輛，用發(fā)生意外事故（emergency）的車輛與無不安全因素（non?emergency）的車輛來衡量這些不同安全因素車輛的安全程度。
2 自適應(yīng)的實(shí)現(xiàn)
3 決策系統(tǒng)的設(shè)計
要求的信標(biāo)值是由決策推斷系統(tǒng)得到的，因此接下來闡述的就是決策推斷系統(tǒng)的設(shè)計，如圖3所示。如前所述，車輛以高速運(yùn)行，交通狀況也由稀疏到密集不斷變化。因此，許多因素動態(tài)地改變信標(biāo)間隔。以訓(xùn)練集為基礎(chǔ)的模式識別人工智能的決策系統(tǒng)在模式分類和決策系統(tǒng)中有著良好的性能，本文中用來控制信標(biāo)率。在自組網(wǎng)中，車輛不清楚怎么樣的信標(biāo)率適合當(dāng)前的交通狀況，因此，以5組訓(xùn)練集為例，車輛稠密度、車輛安全狀況作為交通狀況的兩個特征值，需要達(dá)到的信標(biāo)率由兩個特征值確定，在訓(xùn)練集的基礎(chǔ)上，應(yīng)用模式識別的算法得出需要達(dá)到的信標(biāo)率范圍。
首先假設(shè)輸出信標(biāo)率范圍再進(jìn)行細(xì)化為1～10信標(biāo)/秒，這個值越大產(chǎn)生信標(biāo)需要的工作周期時間越短。車輛稠密度也分為1～3個等級，可表示為spare，mdense和vdense。安全狀態(tài)分為2種即意外事故（emerge）和無意外事故（non?emerge），需要對不同信標(biāo)率對應(yīng)的不同交通特征進(jìn)行統(tǒng)計。
決策系統(tǒng)具體流程如圖4所示。
而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法缺乏動態(tài)處理能力，算法的穩(wěn)定性與學(xué)習(xí)效率成反比；還沒找到某一明確的規(guī)則確定學(xué)習(xí)效率的大小，尤其相對于非線性網(wǎng)絡(luò)來說，學(xué)習(xí)效率的選擇更是一個難題；訓(xùn)練過程也可能陷入局部最小，可以通過變換初始值進(jìn)行多次訓(xùn)練來解決這個問題，但又增加了計算的負(fù)擔(dān)；沒有有效的方法可以確定網(wǎng)絡(luò)層數(shù)，太多或太少都會影響系統(tǒng)的性能。
由兩個輸入值確定最終的信標(biāo)率。第一幅圖形表示的就是信標(biāo)率，第二幅為車輛密度，第三幅為車輛安全狀態(tài)。車輛密度與車輛安全狀態(tài)經(jīng)由模糊邏輯算法的函數(shù)隸屬關(guān)系，fuzzy運(yùn)算得到信標(biāo)率。
4 結(jié) 論
本文提出基于ABR與車輛交通特點(diǎn)相關(guān)的信標(biāo)頻率調(diào)整。ABR方法的自適應(yīng)特點(diǎn)使它適用于稀疏的和稠密的交通情況。在不造成資源浪費(fèi)的前提下，又保證信號準(zhǔn)確的傳輸，即通過ABR提高網(wǎng)絡(luò)的性能。車輛定位和位置信息推斷出車輛密度、車輛安全狀態(tài)作為車輛通信網(wǎng)絡(luò)特征及屬性決策要達(dá)到的新信標(biāo)率。那么這個方案中車輛安全狀況、密度等信息的準(zhǔn)確共享和精確傳輸成為計算信標(biāo)率的關(guān)鍵，并影響下一時刻的信標(biāo)率。最后，基于一組的規(guī)則數(shù)據(jù)，用模糊邏輯推斷新的信標(biāo)率控制整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)時間周期。
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【關(guān)鍵詞】智能交通 遠(yuǎn)程監(jiān)控 Android平板電腦 OBD-Ⅱ
伴隨著人民生活水平的不斷提高以及國家經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，汽車與我們的生活日益緊密，為我們帶來便利的同時，也使得一些問題突顯出來。堵車、交通肇事、占道停車、人車爭路等一系列現(xiàn)象都是汽車保有量增加的負(fù)面影響。為了解決這些矛盾，提出了智能交通管理系統(tǒng)ITMS（Intelligent Traffic Management Systems）的概念。ITMS利用先進(jìn)的科技手段控制交通狀況，實(shí)現(xiàn)智能化管理，涉及無線通訊技術(shù)、計算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)以及自動控制技術(shù)。為保證ITMS實(shí)時、準(zhǔn)確、高效，需要建立一套集技術(shù)、管理、服務(wù)為一體的車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
1系統(tǒng)架構(gòu)分析
車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由車載終端、無線通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心服務(wù)器、監(jiān)控中心軟件以及軟件客戶端構(gòu)成。可實(shí)現(xiàn)車輛實(shí)時運(yùn)行參數(shù)采集、將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器、監(jiān)控中心處理和存儲汽車數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)庫以及完成客戶端查詢顯示車輛狀態(tài)等功能。
2系統(tǒng)原理
目前，幾乎所有處于在用狀態(tài)的車輛都搭載了第二代隨車自診斷系統(tǒng)，即OBD-Ⅱ（On Board Diagnostics-Ⅱ）。將ELM327藍(lán)牙模塊安裝到車輛的OBD-Ⅱ接口上，再使用Android平板電腦與 ELM327模塊進(jìn)行藍(lán)牙配對建立起車載數(shù)據(jù)采集終端。車輛的實(shí)時數(shù)據(jù)會由Android平板電腦中的APP應(yīng)用定時向OBD-Ⅱ系統(tǒng)采集。同時，平板電腦中內(nèi)置的GPS模塊還可以提供車輛的地理位置數(shù)據(jù)。利用成熟覆蓋廣泛的4G通信網(wǎng)絡(luò)，諸如發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)、故障碼、地理坐標(biāo)等信息將上傳到監(jiān)控中心的服務(wù)器上，經(jīng)處理后存入數(shù)據(jù)庫。監(jiān)控中心調(diào)取數(shù)據(jù)庫信息就可以實(shí)現(xiàn)車輛的狀態(tài)管理、軌跡查詢、維護(hù)預(yù)警等功能。通過車載終端的客戶端，系統(tǒng)用戶也可以獲得所需信息。
3系統(tǒng)組成
3.1車載終端
車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的車載終端包含數(shù)據(jù)采集模塊、GPS模塊、無線通信模塊等，主要由Android平板電腦和ELM327構(gòu)成。OBD-Ⅱ系統(tǒng)的車輛實(shí)時數(shù)據(jù)可通過ELM327的藍(lán)牙芯片發(fā)送至Android平板電腦，再利用平板電腦的通信模塊，通過4G無線網(wǎng)絡(luò)上傳至監(jiān)控中心服務(wù)器。同時，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心也可向車載終端發(fā)出指令，調(diào)度和監(jiān)控車輛。實(shí)現(xiàn)車載終端與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)交互。
3.2 4G通信網(wǎng)絡(luò)
4G是第四代移動通信技術(shù)的簡稱，是目前應(yīng)用的最新一代無線通信協(xié)議。在協(xié)議結(jié)構(gòu)上4G通信網(wǎng)絡(luò)能夠與TCP/IP無縫連接，可以被當(dāng)做Internet互聯(lián)網(wǎng)的子網(wǎng)。在技術(shù)指標(biāo)上，4G通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率能夠達(dá)到100Mbps，滿足車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對于無線服務(wù)的要求，可將車輛的狀態(tài)信息實(shí)時、準(zhǔn)確的上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器。同時4G網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)的通信方式，可以同時對多個車輛實(shí)施監(jiān)控。
3.3 監(jiān)控中心服務(wù)器
監(jiān)控中心服務(wù)器是車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的核心，類似人類的大腦。主要的功能包括：
（1）數(shù)據(jù)庫管理。數(shù)據(jù)庫管理主要包括車輛運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和車輛及駕駛員資料數(shù)據(jù)兩個部分。服務(wù)器一方面將車載終端上傳的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后儲存在數(shù)據(jù)庫中；另一方面保存車輛和駕駛員背景資料，并可根據(jù)需要對資料進(jìn)行查詢、修改、增刪等管理操作。
（2）軟件交互。監(jiān)控中心提出數(shù)據(jù)要求時，服務(wù)器必須及時響應(yīng)。以便在監(jiān)控界面實(shí)時顯示車輛的狀態(tài)信息。
（3）報警預(yù)判。通過不斷收集多個車輛的行車數(shù)據(jù)，建立車輛故障的大數(shù)據(jù)模型。將實(shí)時數(shù)據(jù)與故障模型比對，提前預(yù)判故障，防患于未然。對已經(jīng)發(fā)生故障的車輛，根據(jù)故障類型提供維修提示。
（4）防火墻。保護(hù)車輛數(shù)據(jù)和用戶信息免受網(wǎng)絡(luò)攻擊和病毒破壞。
3.4 監(jiān)控軟件
監(jiān)控軟件是車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)交互媒介，其核心是地理信息系統(tǒng)GIS（Geographic Information System）。依托GIS可實(shí)現(xiàn)以下功能：
（1）數(shù)字地圖。數(shù)字地圖提供更加豐富的地理信息，可以將地圖立體化，動態(tài)化，且存取速度快。監(jiān)控軟件利用數(shù)字地圖可實(shí)現(xiàn)行駛路線規(guī)劃，車輛導(dǎo)航，地物查詢等功能。
（2）行車軌跡監(jiān)控。結(jié)合數(shù)字地圖，監(jiān)控中心可同時對多個目標(biāo)的行駛軌跡進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。而且行駛軌跡可以同步保存在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，必要時可以實(shí)現(xiàn)行駛軌跡回放。
（3）緊急情況處置。在車輛行駛過程中，如發(fā)生交通肇事或遇到盜搶事件時，駕駛員可在車載終端發(fā)出警報。監(jiān)控軟件根據(jù)警報類型提供急救、報警或保險服務(wù)。在車輛處于停駐防護(hù)狀態(tài)時，如發(fā)生非正常移動，監(jiān)控軟件也要發(fā)出警報。
（4）狀態(tài)顯示。利用監(jiān)控軟件可快捷查詢車輛的狀態(tài)數(shù)據(jù)，方便的對車輛和駕駛員信息進(jìn)行管理。
3.5 客戶端
使用車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的用戶，需要在Android設(shè)備上安裝系統(tǒng)客戶端。通過客戶端進(jìn)行注冊，登記車輛和個人信息。在客戶端上使用用戶名和密碼可以登陸監(jiān)控中心服務(wù)器，查詢車輛實(shí)時數(shù)據(jù)及多種信息。
4結(jié)語
智能交通管理系統(tǒng)ITMS是一種保障安全、提高效率、改善環(huán)境、節(jié)約能源的綜合運(yùn)輸系統(tǒng)。在現(xiàn)代交通管理中發(fā)揮著舉足輕重的作用，車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是其中重要的一環(huán)，應(yīng)用前景廣泛。
參考文獻(xiàn)：
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衛(wèi)星系統(tǒng):衛(wèi)星系統(tǒng)包括衛(wèi)星天線、功放、衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器、天線控制器。衛(wèi)星天線完成無線信號的發(fā)送、接收。功放完成上行信號的功率放大。衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器完成信號調(diào)制、解調(diào)。天線控制器完成天線狀態(tài)的控制。衛(wèi)星系統(tǒng)完成衛(wèi)星鏈路的搭建、狀態(tài)監(jiān)測和質(zhì)量管理。音視頻系統(tǒng):音視頻系統(tǒng)包括攝像機(jī)、顯示器、話筒、音響、電話機(jī)、音視頻編解碼器，交換機(jī)、硬盤錄像機(jī)、音視頻切換器、無線單兵對講機(jī)。音視頻系統(tǒng)完成事件現(xiàn)場的音視頻采集以及和會商中心之間的語音、視頻的互通，為事件的研判、決策提供實(shí)時參考依據(jù)。地面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng):地面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括與地面固定站相連接的若干子網(wǎng)，各網(wǎng)絡(luò)的連接可以利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)通過VPN專線實(shí)現(xiàn)，也可以通過增設(shè)光纜直接連接。該系統(tǒng)可以使各個指揮機(jī)構(gòu)以及相關(guān)專家參與遠(yuǎn)程的實(shí)時指揮和指導(dǎo)。
系統(tǒng)利用音視頻采集設(shè)備，將單兵采集或車載設(shè)備采集的災(zāi)害監(jiān)測區(qū)音視頻圖像進(jìn)行實(shí)時采集，然后通過車載的編碼器進(jìn)行實(shí)時編碼，形成數(shù)字化碼流，由車載調(diào)制設(shè)備進(jìn)行模擬信號調(diào)制，利用車載衛(wèi)星收發(fā)器進(jìn)行發(fā)射數(shù)據(jù)信號，數(shù)據(jù)流通過衛(wèi)星無線線路傳輸至衛(wèi)星，然后由衛(wèi)星進(jìn)行中轉(zhuǎn)傳輸至地面小站衛(wèi)星，通過終端解調(diào)設(shè)備進(jìn)行數(shù)字信號還原，然后，將數(shù)字信號進(jìn)行解碼還原成音視頻信號，通過地面網(wǎng)絡(luò)將音視頻信息及時傳輸?shù)街笓]中心、應(yīng)急指揮中心、政府等部門。系統(tǒng)運(yùn)行條件。(1)固定站和移動站點(diǎn)同時開啟衛(wèi)星通信設(shè)備，按照預(yù)先設(shè)定的參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)IP地址進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定必須遵循國家水利部統(tǒng)一規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，不得與國家相關(guān)參數(shù)有沖突。(2)地面具備衛(wèi)星車通行條件。(3)固定站建設(shè)過程中衛(wèi)星天線對星方向無遮擋，移動平臺要遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場、相對平坦且沒有遮擋的地方，如可以及時判定移動平臺所處地的方位，讓天線初始盡量對著衛(wèi)星方向，便于快速準(zhǔn)確搜星。(4)對地面操作人員有一定的技術(shù)要求。操作人員必須了解衛(wèi)星通信基本原理和常識，熟悉所使用的相關(guān)設(shè)備，掌握設(shè)備各種參數(shù)配置，會排除一般故障。在必要并有聯(lián)通條件時，可尋求專家技術(shù)支持。
系統(tǒng)存在的問題。(1)信號傳輸相對易受惡劣天氣和其他條件干擾，出現(xiàn)臨時性中斷。盡管一般只是暫時性影響，但也會不同程度的影響整個網(wǎng)絡(luò)的連接。(2)衛(wèi)星接收系統(tǒng)搜星時刻易受其它衛(wèi)星干擾而出現(xiàn)擾動導(dǎo)致天線對不準(zhǔn)衛(wèi)星，出現(xiàn)無法準(zhǔn)確對星通信的情況。經(jīng)實(shí)地測試，衛(wèi)星會出現(xiàn)自動搜星失靈現(xiàn)象，最終解決方式是利用手動設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，重新定位。(3)傳輸帶寬有限，視頻清晰度受限。由于水利部分配到各地的帶寬有限，或者產(chǎn)生臨時性帶寬爭搶沖突，傳輸?shù)囊曨l信號碼率必須調(diào)低，使得傳輸?shù)漠嬅尜|(zhì)量在一定程度上降低。
升級擴(kuò)展策略和展望。(1)變靜中通為動中通。目前建設(shè)的移動指揮系統(tǒng)屬于靜中通系統(tǒng)，在車載衛(wèi)星收發(fā)系統(tǒng)移動過程中無法完成通信。如果升級至動中通，可以實(shí)現(xiàn)在車載衛(wèi)星收發(fā)系統(tǒng)移動過程中實(shí)現(xiàn)實(shí)時和連續(xù)的信息傳輸，遠(yuǎn)程指揮中心可以更多更完整的觀測，從而為更為正確的研判提供更多的實(shí)時資料。(2)廣泛建立地面固定監(jiān)測點(diǎn)，建立預(yù)警報警系統(tǒng)。通過在偏遠(yuǎn)地區(qū)建立監(jiān)測點(diǎn)并提供報警功能，可以將信號反饋至各大指揮中心，同時，將有限的移動指揮系統(tǒng)資源應(yīng)用于當(dāng)前最緊急的時間突發(fā)區(qū)，有利于合理的調(diào)配資源，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)有力的指揮決策。(3)擴(kuò)展固定站形成網(wǎng)狀指揮系統(tǒng)，便于調(diào)度指揮和實(shí)時會商決策。將固定站擴(kuò)展為多點(diǎn)，特別是偏遠(yuǎn)地區(qū)和技術(shù)力量薄弱并且是事件多發(fā)區(qū)，有利于內(nèi)蒙古全區(qū)的實(shí)時會商決策和調(diào)度指揮。(4)增加帶寬，實(shí)時機(jī)動調(diào)控應(yīng)用，保障重點(diǎn)地區(qū)的應(yīng)急使用，提高通訊質(zhì)量。在水利衛(wèi)星租用總帶寬有限的情況下，實(shí)現(xiàn)由水利部相關(guān)部門統(tǒng)一調(diào)度分配資源，各地及時請示反饋的工作機(jī)制，把有限的帶寬集中應(yīng)用于當(dāng)前急需使用的地區(qū)和特定時期的事件多發(fā)區(qū)。(5)增設(shè)多個單兵采集系統(tǒng)，并解決一對多的兼容性和無縫切換對接。對災(zāi)害發(fā)生面積較大地區(qū)實(shí)施全方位立體觀測和全方位多角度指揮，利于實(shí)現(xiàn)指揮的正確性和全局化。(6)隨著我國北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用，水利衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)的不斷發(fā)展，可以抓住機(jī)遇，集中資源，大力擴(kuò)展防汛抗旱指揮系統(tǒng)的應(yīng)用。
地域遼闊，橫跨多個江河水系，偏遠(yuǎn)地區(qū)較多，近年全區(qū)范圍相對多發(fā)洪澇災(zāi)害，同時又屬于旱災(zāi)多發(fā)區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，四大江河公網(wǎng)覆蓋只有旗縣所在地直徑60km范圍，全區(qū)大量報汛報旱測站及水庫、閘壩等報汛站還有50%公網(wǎng)無法覆蓋。該系統(tǒng)建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)蒙古全區(qū)全面防災(zāi)減災(zāi)工作的提升，更有利于實(shí)現(xiàn)防汛抗旱指揮科學(xué)化、實(shí)時有效化。
鑒于衛(wèi)星通信的重要性，在原水利衛(wèi)星通信網(wǎng)的基礎(chǔ)上，內(nèi)蒙古防汛抗旱指揮部依據(jù)已經(jīng)成熟的技術(shù)條件，積極建立了防汛抗旱應(yīng)急移動指揮系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有先進(jìn)性、實(shí)用性、可靠性、安全性、可維護(hù)性、兼容性等特點(diǎn)，對防汛抗旱應(yīng)急指揮，特別是在特殊條件下(常規(guī)指揮手段失靈或不可達(dá))具有很重要的意義，保證了防汛抗旱指揮的全時有效性、重點(diǎn)急救性、實(shí)時指導(dǎo)性，使該項(xiàng)工作取得了進(jìn)一步的發(fā)展。（本文作者：徐世超、蘇和單位：內(nèi)蒙古防汛抗旱調(diào)度(信息)中心、內(nèi)蒙古氣象信息中心）
