nbiot的车载智能感知系统【字数：14812】
随着经济和工业的快速发展，我国的汽车使用量正在以“亿/年”为单位进行增长，人们使用汽车进行的日常活动也在不断增多。同时，这种变化带来的安全隐患也在愈演愈烈。为了提升车内应急救援效率、提升驾驶员与车辆的良性互动、获取车辆实时安全状况，迫切需要一个车载智能感知系统。但是，目前市场上的大多车辆并没有或只是基于上一代GPRS的车载系统。该系统针对驾驶员对车辆的感知需求进行部署，并提取重要传感信息，通过实时数据存储与数据处理，并通过软硬件连接的方式，达到实时提醒驾驶员车内安全信息的效果。本系统具有覆盖面积广、低功耗、低成本以及具备支撑连接的优势。该系统在车联网实验室的试验小车上进行了实验测试，提示信息清晰及时。
目 录
1. 绪论 1
1.1课题研究的选题背景 1
1.2课题研究的目的和意义 1
1.3国内外研究背景 2
1.3.1国外研究现状： 2
1.3.2.国内研究现状： 2
2.系统开发工具和相关技术介绍 3
2.1 开发工具 3
2.1.1 C语言 3
2.1.2 C++语言 3
2.1.3 ARM单片机 3
2.1.4 Kinetis Design Studio 4
2.1.5 SWDProgrammer写入程序工具 5
2.1.6 uecom 5
2.2 NBIoT窄带物联网技术 6
2.2.1 NBIoT技术特点 6
2.2.2 NBIoT与常用LPWAN技术的比较 7
3.系统需求分析 8
3.1 系统功能分析 8
3.2 系统结构分析 9
4.系统设计 9
4.1 系统整体设计 9
4.2 终端UE的工程结构设计 10
4.3 终端UE程序与云服务器连接设计 12
5.系统实现 13
5.1 UE终端模块的实现 13
5.1.1 连通硬件系统 13
5.1.2 写入软件程序 14
5.2 传感网的实现 16
5.2.1 焊接传感网 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
16
5.2.2 外接传感器 17
5.3 读取传感器数据的实现 17
5.3.1 BIOS程序的准备 19
5.3.2 User程序的执行 19
5.4 LCD展示的实现 21
5.4.1初始化LCD屏幕 21
5.4.2主函数实现LCD屏幕展示 22
5.5 建立UE终端与云转发服务器的连接 23
5.5.1 uecom连接构件的实现 24
5.5.2 建立连接 26
5.6 系统测试 27
6.系统开发对社会的影响 30
7.系统总结与展望 31
7.1 总结 31
7.2 展望 31
参考文献 32
致谢 33
1. 绪论
随着车联网技术的快速发展与迅速普及，越来越多的车辆进入人们的眼帘，让人们应接不暇。人们开车去上班、购物、探亲、旅行但是，大部分人离开车辆后，再返回车辆时，很多时候会感到头晕、胸闷、恶心等不适症状，这是由人体对于车内环境的不适应所造成的。因此，对于这些车辆而言，就需要一个满足用户对车内环境感知的系统来越来满足驾驶员对驾驶舱内部环境的实时检测与预警需求。提升驾驶的乐趣。
1.1课题研究的选题背景
随着中国经济的快速发展，私家车拥有量不断爬升，自驾游正日益成为大多家庭的首选。此时，车辆的安全性便被提上了日程，车身的频繁保养以及各种4S店的贴心服务使得汽车本身的硬件以及基本安全性上不会出太大的问题。[15]
于是，人们便将目光转向了车内人体的舒适性上——如何能在现有车辆的基础上对车内监测系统进行最大限度的升级正成为越来越多家庭司机所思考的问题。[11]但是，许多相关监测系统大多价格高昂或设备陈旧或仅适用于豪车，这使得许多期望安装或升级车内环境监测系统的司机们望而却步。[12]事实上，无论是低端车还是高端车辆，人们对车内人体舒适性与安全性的需求不断增大。国内外在相关车内环境监测方面也都出现了一批成熟的技术。这些技术开始进入千家万户的私家车中，提升驾乘体验。[4]
1.2课题研究的目的和意义
该系统通过在车内部署传感器，为用户提供车内环境的基本参数信息。并且在车联网实验室的试验小车上进行了简易模拟实验，可以取得车内温湿度、磁场、氧气浓度、烟雾报警等信息。[1]该系统采用NBIoT窄带物联网技术支持低功耗传感器车内信息感知，提升传感器信息的传输效率。
现如今，虽然很多汽车厂商相继推出了比较成熟的车内环境监测系统的应用方案，比如奔驰、宝马等豪车品牌竞相角逐完美车内驾驶体验。但是很多普通私家车主依旧希望拥有相对个性化、科技化的车内环境。通过本此系统的开发，了解窄带物联网连接的一般步骤，能够发掘一个相对较好的与传感器、终端结合的方式。[13]
1.3国内外研究背景
1.3.1国外研究现状：
国外对车内环境质量研究较早，目前国外汽车车内环境自动控制系统已成功应用于一些高档轿车，这个系统安装在汽车车头的前部。当汽车行使时，它可以实时对车内外环境中的空气质量进行检测，如果出现高度污染，车内环境自动控制系统就会自动关闭空调的抽风机，这时车内的空气循环系统就改变为内循环，有害气体被阻隔在了车厢之外，实现对驾乘人员的保护。[8]而当远离有害气体时，它又会自动控制打开排风扇，使空调循环系统变为外循环，排出车内不新鲜的空气，实现空气的流通。而作为汽车生产和消费大国的德国，更是出台了《德国汽车车内环境标准》和 VDA278标准，以及相关的测试方法，从生产源头上减少了污染；德国的奥迪公司，还成立了车内气体监测评估小组，进行车内细微的气味控制，汽车销售前必须经过严格的车内环境数据监测期和释放期。[7]除此之外，如 Voyomotive 公司的 VOYO 设备，实现汽车、云、手机的三位一体，设备可监测车内的多种数据和传感器信息，并提供云服务和预警功能，用户可通过手机客户端实现对数据的查询和控制。[9]
1.3.2.国内研究现状：
与国外相比，国内对车内环境质量的关注较晚。2011 年，环境保护部和国家质检总局联合发布了《乘用车内空气质量评价指南》（GB/T276302011），于 2012 年 3 月 1日起正式实施，指南参考室内环境标准并限定多种污染物浓度。[8]此外，市面上出现了多种车内环境数据检测设备，此类设备市场占有率较高，但无法远程监测，数据无法存储；近年来，随着物联网技术的发展，网络式设备开始进入市场，使得司机能够获得未上车，先监测的体验。[14]但由于此类设备设备起步晚，且设备价格高昂，尚未形成统一标准，大面积普及和推广还需要一段时间，因此仍存在较大的研究空间。对此，国内高校及研究机构对车内环境数据监测也进行了相关研究，由此可见，随着无线网络技术的进一步发展，综合运用无线通信技术、互联网技术、传感器技术等前沿技术是未来车内环境数据监测的研究趋势。[3]
目 录
1. 绪论 1
1.1课题研究的选题背景 1
1.2课题研究的目的和意义 1
1.3国内外研究背景 2
1.3.1国外研究现状： 2
1.3.2.国内研究现状： 2
2.系统开发工具和相关技术介绍 3
2.1 开发工具 3
2.1.1 C语言 3
2.1.2 C++语言 3
2.1.3 ARM单片机 3
2.1.4 Kinetis Design Studio 4
2.1.5 SWDProgrammer写入程序工具 5
2.1.6 uecom 5
2.2 NBIoT窄带物联网技术 6
2.2.1 NBIoT技术特点 6
2.2.2 NBIoT与常用LPWAN技术的比较 7
3.系统需求分析 8
3.1 系统功能分析 8
3.2 系统结构分析 9
4.系统设计 9
4.1 系统整体设计 9
4.2 终端UE的工程结构设计 10
4.3 终端UE程序与云服务器连接设计 12
5.系统实现 13
5.1 UE终端模块的实现 13
5.1.1 连通硬件系统 13
5.1.2 写入软件程序 14
5.2 传感网的实现 16
5.2.1 焊接传感网 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
16
5.2.2 外接传感器 17
5.3 读取传感器数据的实现 17
5.3.1 BIOS程序的准备 19
5.3.2 User程序的执行 19
5.4 LCD展示的实现 21
5.4.1初始化LCD屏幕 21
5.4.2主函数实现LCD屏幕展示 22
5.5 建立UE终端与云转发服务器的连接 23
5.5.1 uecom连接构件的实现 24
5.5.2 建立连接 26
5.6 系统测试 27
6.系统开发对社会的影响 30
7.系统总结与展望 31
7.1 总结 31
7.2 展望 31
参考文献 32
致谢 33
1. 绪论
随着车联网技术的快速发展与迅速普及，越来越多的车辆进入人们的眼帘，让人们应接不暇。人们开车去上班、购物、探亲、旅行但是，大部分人离开车辆后，再返回车辆时，很多时候会感到头晕、胸闷、恶心等不适症状，这是由人体对于车内环境的不适应所造成的。因此，对于这些车辆而言，就需要一个满足用户对车内环境感知的系统来越来满足驾驶员对驾驶舱内部环境的实时检测与预警需求。提升驾驶的乐趣。
1.1课题研究的选题背景
随着中国经济的快速发展，私家车拥有量不断爬升，自驾游正日益成为大多家庭的首选。此时，车辆的安全性便被提上了日程，车身的频繁保养以及各种4S店的贴心服务使得汽车本身的硬件以及基本安全性上不会出太大的问题。[15]
于是，人们便将目光转向了车内人体的舒适性上——如何能在现有车辆的基础上对车内监测系统进行最大限度的升级正成为越来越多家庭司机所思考的问题。[11]但是，许多相关监测系统大多价格高昂或设备陈旧或仅适用于豪车，这使得许多期望安装或升级车内环境监测系统的司机们望而却步。[12]事实上，无论是低端车还是高端车辆，人们对车内人体舒适性与安全性的需求不断增大。国内外在相关车内环境监测方面也都出现了一批成熟的技术。这些技术开始进入千家万户的私家车中，提升驾乘体验。[4]
1.2课题研究的目的和意义
该系统通过在车内部署传感器，为用户提供车内环境的基本参数信息。并且在车联网实验室的试验小车上进行了简易模拟实验，可以取得车内温湿度、磁场、氧气浓度、烟雾报警等信息。[1]该系统采用NBIoT窄带物联网技术支持低功耗传感器车内信息感知，提升传感器信息的传输效率。
现如今，虽然很多汽车厂商相继推出了比较成熟的车内环境监测系统的应用方案，比如奔驰、宝马等豪车品牌竞相角逐完美车内驾驶体验。但是很多普通私家车主依旧希望拥有相对个性化、科技化的车内环境。通过本此系统的开发，了解窄带物联网连接的一般步骤，能够发掘一个相对较好的与传感器、终端结合的方式。[13]
1.3国内外研究背景
1.3.1国外研究现状：
国外对车内环境质量研究较早，目前国外汽车车内环境自动控制系统已成功应用于一些高档轿车，这个系统安装在汽车车头的前部。当汽车行使时，它可以实时对车内外环境中的空气质量进行检测，如果出现高度污染，车内环境自动控制系统就会自动关闭空调的抽风机，这时车内的空气循环系统就改变为内循环，有害气体被阻隔在了车厢之外，实现对驾乘人员的保护。[8]而当远离有害气体时，它又会自动控制打开排风扇，使空调循环系统变为外循环，排出车内不新鲜的空气，实现空气的流通。而作为汽车生产和消费大国的德国，更是出台了《德国汽车车内环境标准》和 VDA278标准，以及相关的测试方法，从生产源头上减少了污染；德国的奥迪公司，还成立了车内气体监测评估小组，进行车内细微的气味控制，汽车销售前必须经过严格的车内环境数据监测期和释放期。[7]除此之外，如 Voyomotive 公司的 VOYO 设备，实现汽车、云、手机的三位一体，设备可监测车内的多种数据和传感器信息，并提供云服务和预警功能，用户可通过手机客户端实现对数据的查询和控制。[9]
1.3.2.国内研究现状：
与国外相比，国内对车内环境质量的关注较晚。2011 年，环境保护部和国家质检总局联合发布了《乘用车内空气质量评价指南》（GB/T276302011），于 2012 年 3 月 1日起正式实施，指南参考室内环境标准并限定多种污染物浓度。[8]此外，市面上出现了多种车内环境数据检测设备，此类设备市场占有率较高，但无法远程监测，数据无法存储；近年来，随着物联网技术的发展，网络式设备开始进入市场，使得司机能够获得未上车，先监测的体验。[14]但由于此类设备设备起步晚，且设备价格高昂，尚未形成统一标准，大面积普及和推广还需要一段时间，因此仍存在较大的研究空间。对此，国内高校及研究机构对车内环境数据监测也进行了相关研究，由此可见，随着无线网络技术的进一步发展，综合运用无线通信技术、互联网技术、传感器技术等前沿技术是未来车内环境数据监测的研究趋势。[3]
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