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基于4G和FlexRay的车辆远程监控系统研究与开发

高凤喜  
【摘要】:随着越来越多的电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)通过车载总线网络连接到汽车上,传统的车载总线已无法满足对未来的发展要求。同时伴随着无人车以及自动驾驶技术的逐渐发展,车载信息相对孤立的问题也需要被解决,汽车内部网络与外部网络实现通信已经成为汽车发展的重点研究领域。本设计车载总线方面选用新一代车载总线Flex Ray总线,Flex Ray总线在传输速率、通道数目、拓扑结构、数据长度、支持节点数方面相比于传统的CAN总线来说都有很大的优势。同时结合新一代的移动通信技术4G技术,最终达到车载网络与外部网络进行互联通信的目的。本项研究对Flex Ray车载总线网络与4G移动网络两种异构网络的网络结构和网络协议进行了深入的分析,提出了采用嵌入式网关的方式实现两种异构网络的互联通信,并设计了相应的协议转换模型和协议转换方法。同时,网关需要与4G模块进行连接,将转换后的数据通过4G模块发送到云服务器,最终通过Android客户端完成对车载设备的监控。从而达到随时随地对Flex Ray车载总线上的设备进行远程监控的目的。在数据的传输过程中,为了保证传输信息的安全性,本设计在Android客户端与服务器端的数据传输过程中采用了基于RSA与Base64的混合加密算法。本项研究的系统网关选用ARM9系列的S5PV210芯片为核心处理器,并设计网关的外围接口电路,网关软件平台选用Linux操作系统,其主要功能是实现两种异构网络之间的协议转换。4G通信模块选用上海移远通信技术股份有限公司的EC20 LTE模块,加上中国联通的4G SIM卡。服务器端选用Java语言进行开发,开发工具采用My Eclipse,选用Tomcat服务器和My SQL数据库,服务器端的编程架构选用Spring MVC+Spring+Mybatis的SSM框架,选用百度云BCC云端服务器,将编写好的服务器端程序部署到云端服务器。Android端程序利用Android Studio开发工具进行开发,主要完成相关的UI界面的实现以及与服务器之间交互的程序,Android客户端与服务器之间采用JSON的数据格式完成数据交互。分别在Android端与服务器端编写加密与解密程序,保证数据传输的安全性。为验证本项研究及相关设计的正确性和有效性,对本设计进行了模拟验证与测试,分别对各部分功能进行了测试,测试结果表明:网关可以实现协议转换功能,4G模块可以准确的将数据上传到云服务器,服务器端可以接收4G模块的数据并完成转发与存储,Android客户端可以接收服务器端的数据和完成显示,加密算法应用合理。


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