路面工程机械机群实时信息的获取、传输与存储

摘要

本文对压路机、摊铺机、自卸车和拌和站等多种工程机械的各种动态信息的获取、传输和存储进行了深入研究。针对工程机械的不同特点对数据传输网络进行了选型、设计和架构实现，完成工程机械下位机信息获取及通信软件、控制中心上位机通信软件的开发。 本文首先对控制中心对各种工程机械的信息需求进行了详细分析，针对这些信息需求和工程机械的不同特点，分别探讨了与控制中心不同的通信方式和通信网络架构实现。 对于压路机和摊铺机，选择GSM和WLAN作为与控制中心的路由方案，完成了无线局域网络的架构。根据不同的应用要求压路机和摊铺机下位机实现分别使用了基于嵌入式系统和基于工控机的两种不同的硬件平台，实现了与控制中心间的动态信息无线传输。通过对CAN信息和GPS定位信息格式进行深入研究，完成基于CAN总线的状态信息和GPS定位信息的获取；针对两种不同通信网络，完成数据的TCP封装和WLAN发送及数据的PDU格式封装和GSM网络发送。 选用现成GPS/GSM车载终端产品作为自卸车GPS定位信息获取和发送的下位机，控制中心完成对其短信息接收、解析。 对于沥青拌和站，深入研究并比较了多种串口通信技术，最终采用了RS-485网络作为拌和站和控制中心的信息通信接口，并设计了双方通信的协议和格式，实现了拌和站和控制中心间的信息通信。 为了实现远程视频监控功能，详细探讨了远程视频传输的两大关键技术：视频编码技术和实时传输技术。通过对多种视频编码标准的比较，选择使用MPEG-4编码技术；并针对本工程应用要求对实时传输协议RTP进行了简化和修改，同时提出了一些网络视频数据流量控制和减少抖动、延时的策略，实现了控制中心对移动工程机械的远程实时监控；最后对视频传输过程中出现的问题进行了分析并提出了相应的解决办法和一些建议。 最后，本文阐述了控制中心上位机和移动工程机械下位机的信息数据的存储策略，并针对存储策略对数据库的设计实现做了讨论。

目录

文摘

英文文摘

东南大学学位论文独创性声明和使用授权声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.1.1智能化工程机械机群

1.1.2课题的研究对象和核心技术

1.2课题的应用价值

1.3本文的章节安排

第二章相关理论与技术

2.1 CAN现场总线

2.2全球定位系统GPS

2.3 GSM网络和短消息业务SMS

2.4无线局域网WLAN

2.5串行通信技术

2.5.1串行通信技术简介

2.5.2几种典型的异步串行通信标准接口及比较

2.6视频压缩编码技术

2.6.1几种图像压缩标准

2.6.2各种图像压缩标准的比较

2.7多媒体实时传输技术

2.7.1流媒体

2.7.2 RTP/RTCP

第三章工程机械的信息需求和架构设计

3.1路面工程机械地理位置分布

3.2控制中心对工程机械的信息要求

3.3工程机械信息获取及传输的设计方案

3.3.1数据通信方案

3.3.2工程机械信息获取及传输的硬件设计方案

3.3.3工程机械信息获取及传输的软件设计方案

3.4小结

第四章工程机械的状态信息及GPS定位信息的获取与传输

4.1压路机的信息获取与传输

4.1.1基于CAN总线的压路机状态信息的获取

4.1.2压路机GPS定位信息的获取及解析

4.1.3压路机信息的封装及发送

4.2摊铺机信息的获取与传输

4.3自卸车信息的获取与传输

4.4拌和站信息的获取与传输

4.4.1通信协议和格式的制定

4.4.2控制中心和拌和站通信及处理流程

4.5控制中心的信息接收及处理

4.5.1压路机、摊铺机WLAN通信及GSM短消息通信

4.5.2自卸车GSM短消息通信

4.5.3拌和站RS-485通信

第五章工程机械监控系统中视频监控功能的实现

5.1系统对视频监控功能的需求分析

5.2视频监控的架构设计

5.2.1视频编码器的选择

5.2.2数据通信方式选择

5.2.3 RTP/RTCP的简化

5.3图像监控功能的软件设计与实现

5.3.1 DirectShow简介

5.3.2 COM组件

5.3.3软件设计与实现

5.4实验中出现的问题及解决办法

第六章动态信息的存储设计

6.1控制中心的数据存储

6.1.1数据存储策略

6.1.2数据库设计

6.2摊铺机下位机的数据管理

6.2.1摊铺机下位机数据库设计

6.2.2视频数据的存储管理

6.3压路机下位机数据存储的改进方向

结束语

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文