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基于Open CPU的车载智能网关系统设计

倪昊霖  
【摘要】:现在我们已经进入了一个互联网的时代,随着远程控制技术、传感器技术和通信技术的成长,车联网在物联网领域作为一个重要的分支,也在迅速地发展。汽车的智能控制系统逐渐形成了一种人-服务器-车的通信形式,以便于用户完成对汽车的监控。而车载网关在系统中承担着云端和车端信息枢纽的重任,既是车载ECU,也要实现无线通信模块的功能,所以车联网领域对车载网关也有了更高的要求。传统的车载网关在响应速度、传输带宽、数据处理性能以及软件可移植性方面,已经渐渐不能满足如今汽车的需要。本文主要解决以上问题,为以后的L3和L4级别的自动驾驶技术提供一定的借鉴价值。首先,提出了一种基于Open CPU的车载智能网关的设计方案。针对传统车载网关使用MCU作为核心处理器的方法,本文采用Open CPU模组作为主处理器的方案,将业务逻辑从MCU移植到Open CPU中,进行了模组选型、电源优化、CAN链路设计等硬件方面的设计。Open CPU模组提供了Linux的硬件运行平台以及高通DSI_Net Ctrl library API,减少了 4G车载网关应用层的开发难度,增加了可移植性。其次,车身数据采集与网关功能分开,并实现FCW防碰撞预警功能。针对大量的车身数据,过滤其重复数据,只把实时更新的数据上传到云服务器,减少通信数据量。改善了传统车载网关响应速度慢、传输带宽低、数据处理性能差以及软件可移植性差的缺点,使车载网关可以进行可靠的数据传输。通过毫米波雷达对前方车辆进行差频信号AD采样,再利用FFT算法提取频谱幅值最大值,计算中频信号的频率,从而计算出前后车距与相对车速。再根据预测出的事故发生时间采取相应的安全措施,降低事故发生率。最后,建立相应的测试环境,对车载智能网关系统进行单元测试与集成测试。主要对数据采集模块、FCW防碰撞预警模块、数据处理模块进行测试与分析,检验系统的实时性和可行性。经测试结果显示,系统各项指标都达到设计要求,明显的提高了响应速度和传输效率。


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