ZNWL-CZ01型开放式车载控制系统

一、产品简介
         ZNWL-CZ01型开放式车载控制系统是针对物联网技术在汽车电子行业应用而设计的，集成全球卫星定位系统（GPS）、第四代移动通信系统（4G）、无线传感器网络（ZigBee）等通讯网络，配合Android高性能嵌入式平台、电子控制器（CAN控制器）、各种传感器（温湿度、压力、一氧化碳、二氧化碳、光线、PM2.5、摄像头等），实时感知汽车行驶方位、车速油耗、四轮胎压、环境参数等，将车载数据传入本地终端和远程平台，实现车辆系统的虚拟仪表车载数据显示、车辆定位、行车记录、倒车影像、障碍物自动避障等功能。系统外观如图所示：  

二、功能特点
1、采用高性能嵌入式车载终端：采用Samsung S5P4418 CPU，Cortex-A9四核处理器，核心板和接口底板通过邮票方式可靠连接，主频1.5Ghz、存储容量8GB、内存容量1GB，集成ZigBee、WiFi/BT二合一、4G通信、GPS定位等多种通信模块；支持LINUX和Android双系统，一键切换。
2、采用CAN总线通信：配备直流电机转动轮模拟车速、油耗和行驶方向，采用CAN总线与车载终端通信。
3、多种传感器通信方式：包括ZigBee组网、CAN总线通信等。
4、多种长距离通信方式：包括以太网（有线）、4G、GPS等。
5、灵活多样的传感器，支持用户定制：提供温湿度、光照度、二氧化碳、胎压、CAN车速油耗行驶方向、尾气一氧化碳有害气体检测、PM2.5检测，模拟摄像头、声光报警以及通风换气设备等。
6、车载环境信息采集：定时采集温湿度、光照度、空气质量、二氧化碳浓度、四轮胎压、油耗、车速、行驶方向等车载信息，为安全驾驶提供参考。
7、车载行车记录仪：记录车辆行驶全过程视频图像。
8、车载倒车影像：车辆倒车时，打开倒车摄像头，视频实时显示车辆后视画面，为车辆和周围人员的人身安全提供保证。
9、车辆实时定位功能：依托高速嵌入式车载终端GPS定位模块，实时上报车辆的地理信息，监控中心可随时随地快速获取所有车辆位置，地图显示。
10、导航功能：内嵌第三方地图API，输入目的地，地图实时指引目标路线。
11、语音播报功能：导航过程中，系统语音及时播报距离目的地的路况信息。道路拥堵、参数异常、联动设置过程中，智能语音节点及时播报提示信息。
12、道路拥堵模拟：使用超声波测距实时检测车辆前方状况、结合当前行驶速度，车载网关判断出道路拥堵，地图导航界面显示红色车辆拥堵标志提醒用户前方拥堵。一旦传感器检测出道路畅通，网关自动取消拥堵标志。
13、车联网功能：前方车辆发布“道路拥堵”或“道路畅通”等信号后，立即发布广播通知，提醒后方来车道路拥堵状况。后方车辆及时调整行驶方向。
14、远程数据访问：支持Web浏览器远程登录，获取实时监测数据、车辆位置信息，曲线展示历史数据，支持历史数据导出功能。
三、硬件结构
系统拓扑结构如图所示：

       系统中部署了Zigbee传感器、CAN总线传感器，这些传感器分别通过ZigBee组网、CAN总线与车载网关通信。网关可选择使用WiFi、4G移动接入互联网，同时带有GPS导航定位模块实现车辆的实时定位。
1、Zigbee传感器：主要包括温湿度、光照度、二氧化碳、胎压监测、尾气监测等节点，均采用CC2530通信模块、传感器模块和接口底板的结构形式。CC2530既作为单片机检测传感器数据，又作为通信模块运行zigbee组网协议和协调器进行数据通信，实现采集数据的上报和控制命令的接收执行。
2、CAN总线传感器单元：主要包括车速、油耗、行驶方向CAN总线单元，采用STM32处理器主板、CAN通信模块、和外围设备的结构形式。STM32作为单片机检测车速、油耗以及行驶方向的数据，通过CAN总线与车载网关进行数据通信，实现采集数据的上报和控制命令的接收执行。
四、软件资源
        整个软件系统包括智能车载网关管理软件、智能车载WEB终端监控平台软件。智能车载Web终端监控平台部署在云服务器上，提供一段时间的使用权限，只需打开浏览器登录即可访问系统。智能车载网关管理系统是车载网板的本地控制中心。
1、智能车载导航网关管理软件：默认运行Android系统，具有系统设置、设备添加、传感器信息、行车记录仪、倒车影像、导航定位、道路拥堵联网发布等功能项。系统设置主要设置CAN总线的波特率、zigbee协调器的串口号、服务器地址、传感器上下限与执行器的联动。设备添加主要用于向系统数据库添加zigbee节点、CAN设备。行车记录仪主要模拟车辆行驶过程中的视频监控。倒车影像主要模拟车辆在倒车时启动摄像头进行视频监控。系统支持导航定位，同时语音提醒道路状况。当道路发生拥堵时，自动发布，为其他车辆提供路径参考。
车载网关端软件在整个智能车载中起着承上启下的作用，是整个网板的核心，向下管理ZigBee无线传感器网络、CAN总线传感器、向上接入云平台，进行数据交互。网关采用Android软件开发，使用串口通讯，接收ZigBee传感器采样数据，下发ZigBee控制命令控制设备开关；使用CAN总线接口，实时接收CAN传感器节点上报的数据；软件内置MQTT协议，可与WEB客户端进行即时通讯，实时显示数据采样信息和设备状态，同时通过webservice二次开发接口将数据存入云服务器数据库，实现历史数据存储。
2、智能车载Web端监控系统软件：提供浏览器方式访问智能车载Web端监控软件。Web系统后端采用Spring+mybatis+Tomcat架构，内嵌MQTT协议。只需输URL地址，就可以登录到web系统中，远程查询所有车辆的位置、所有车载传感器的采样数据，对各个执行设备进行远程控制。具体包括网关管理、传感器设备管理、联动管理、报警记录、历史数据曲线显示、车辆位置等功能。