基于车联网的车辆被盗协寻功能的开发及应用

2018-10-31 10:47:08 汽车科技2018年4期

马钰嘉

摘 要:车辆被盗抢后的车辆位置相关信息追溯是用户对车辆安全的一项核心需求。车辆被盗协寻作为车联网系统的一项核心安全功能,可以监测用户车辆的异常信息,并在车辆发生盗抢的情况下及时上传车辆位置相关信息,及时为车辆的找寻提供重要线索。车辆被盗协寻功能的开发需要综合考虑车联网系统的硬件、软件、TSP通信协议设计,并且配以车联网服务套餐的设计及用户续费策略,从而在车联网整体商业模式上发掘更多盈利点。

关键词:车联网;被盗协寻;商业模式

中图分类号:U491.2 文献标识码:A 文章编号:1005-2550(2018)04-0040-05

Abstract: The retrospect of vehicle information after the theft is a key requirement of vehicle users. To be the Internet of Vehicle's key function, vehicle search can detect the abnormal status of vehicles and uploading the information about vehicle location to provide the important clue. The development of vehicle search should take the design of Internet of Vehicle's hardware, software, communication protocol into consideration. Also, the service package and user's continues payment strategy should be set up to mining more profit points in the business mode of Internet of Vehicles.

Key Words: Internet of Vehicles; Vehicle track; Business mode

1 前言

近几年来,随着国内汽车刚性需求的旺盛增长及保有量的不断提升,中国已经快速步入汽车社会。但由于停车场等基础设施设置不足、管理滞后等原因,汽车盗抢案件也呈现急剧上升态势。如何有效预防相关案件的发生,并在车辆被盗抢之后及时进行找回以便减少车主经济损失,已经成为亟待解决的一个难题。

得益于车联网技术的快速发展,基于车联网系统的车辆定位与被盗协寻功能也已经不断完善并在市场上投入使用[1-2]。通过车联网系统内置的定位功能及软件算法,车联网后台可以在车辆状态异常时,第一时间通知车主;一旦确认车辆被盗抢,车联网后台可以实时定位车辆位置、查看车辆状态信息,并将信息提供给公安机关等有关部门,以帮助车主尽快找回车辆[3]。目前神龙公司旗下的Blue-i、Citroen Connect两大车联网品牌都已配备车辆被盗协寻功能,并数次在找回丢失车辆、破获车辆盗抢案件中发挥了关键作用[4]。此外,与车辆被盗协寻功等核心功能相匹配的车联网服务套餐也得到开发,并在商业模式领域创造了新的盈利点。

2 车辆被盗协寻功能的实现原理

车辆被盗协寻功能的开发,主要是用于协助公安机关、车主迅速定位被盗抢车辆的位置,并尽可能挽回车主的经济损失,其原理图如图1所示[5-6]。

依托于现有的车联网体系架构,目前车辆被盗协寻功能模块中可以实现[7]:

(1)車辆状态异常时(被拖车拖走、被剧烈碰撞、超出电子围栏区域、异常启动、异常操作)时,通过车联网后台将相关报警信息告知用户;

(2)在车辆被盗抢之后,快速、实时更新车辆位置和车况信息,并以特定通信协议传输到车联网后台。

在安装有完整车联网系统的车辆中,能够使用内置传感器监测车辆异常状态的发生,并通过接收GPS/北斗卫星信号定位车辆位置,相关的异常报警信息及车辆位置能通过移动通信网络传输至人工车联网后台。在监测到车辆发生异常状态时,车联网后台会发送报警信息给用户,同时确认车辆状态的信息。一旦确定车辆发生盗抢情况,车联网后台可以通过人工客服指导车主向当地的公安机关报警,并向公安机关说明车辆被盗协寻功能的工作流程。在车联网后台收到公安机关发出的协寻请求,并审核完公安机关提供的证明材料(车型、车辆VIN号、车主身份证号、报警号等)之后,即可启动车辆追踪流程并将车辆实时位置、车况信息发送给公安机关,以便协助公安机关尽快找到车辆。

得益于车联网系统内置充电电池及低功耗设计,即使被盗抢车辆关闭了发动机,被盗协寻功能依然能通过内置电源保持长时间工作状态,增加了车辆位置相关信息可追溯的时间轴长度,从而有效提高了盗抢车辆被追回的可能性。

3 车辆被盗协寻功能涉及的硬件开发

3.1 硬件架构设计

如需实现被盗协寻功能,首先必须在车联网系统的硬件架构设计上提前做好预留[1]。在神龙公司开发车辆被盗协寻功能时,对应的车联网系统硬件架构图如图2所示。

整套架构设计以通信模组和MCU(微处理器)为核心,其中通信模组内置移动通信的调制解调器、GPS/北斗导航模块、Flash存储芯片,整体集成度较高,这样外围只需搭配GPS/北斗天线、移动通信网络天线即可实现定位、通信功能,大幅提高了硬件电路的可靠性,同时内置Flash还能在上报车辆数据时作为缓存使用[2]。

MCU用于连接传感器实现车辆异常状态监测功能,此外还连接了外部蓄电池供电和内置电池供电。双路供电设计也保证了外部供电断开之后,车联网系统依然能持续采集、上传车辆位置数据。

通信模组与MCU通过SPI和UART接口进行连接。为了实现低功耗特性,一旦车辆关闭发动机之后,通信模组与MCU都会进入低功耗工作模式,仅保留监听远程配置信息和3D加速度信号的功能。

3.2 核心器件的选型

在针对车辆被盗协寻功能设计硬件架构时,还需考虑核心器件的选型问题,以便更好适配后续软件开发工作[8]。目前神龙公司在开发车联网产品时,主要基于如下性能指标进行器件选型:

(1)通信模组:优先选择集成Cortex-A7 CPU、GPS/北斗系统定位模块、128/256MB Flash存储的模组,网络制式上需同时支持WCDMA/TD-LTE/FDD-LTE,从而简化外围器件数目,同时保留足够的扩展性。

(2)3D加速度传感器:低功耗模式下电流消耗<20μA,以便降低对车辆蓄电池的消耗;加速度侦测范围与分辨率应至少达到±12 g和13位的水平,以便在监测车辆异常移动时保持足够的灵敏度。

(3)充电电池:电池容量不低于1000mAh,充放电工作温度范围达到-30℃~ 85℃,从而保证缺乏外部供电时能继续长时间支持车辆定位功能。

4 车辆被盗协寻功能的软件架构设计

4.1 车辆被盗协寻功能的工作模式

在针对车辆被盗协寻功能开发相对应的软件时,需要首先考虑整套功能的工作模式与逻辑策略,从而保证车辆被盗协寻功能与车联网服务后台、整车功能更好地进行匹配[9]。

神龙公司在开发车辆被盗协寻功能时,首先定义了该功能对应的三种工作模式:

(1)服务关闭模式:车辆被盗协寻功能被远程关闭,无法监测车辆异常移动信息,也无法实时定位、上传车辆位置。在钥匙关闭之后,车联网系统也不会周期性唤醒。

(2)监测模式:车联网系统会监测车辆异常移动信息,同时在车辆关闭钥匙之后周期性进行唤醒,以便监测人工车联网后台是否下发了激活/关闭追踪模式的请求信息。

(3)追踪模式:车联网系统会监测车辆异常移动信息,同时每5秒钟采集、上传一次车辆位置和车况信息。在该模式下,车辆会被标记为丢失状态,相关的通话、娱乐、资讯等车联网服务都会被远程禁用。

三种工作模式的切换顺序如图3所示。其中监测模式为车联网产品出厂默认状态,在协助公安机关追踪、定位车辆位置时,可通过车联网后台下发的远程指令转为追踪模式;反之如果用户在后期未针对车联网服务套餐进行续费,则通过远程配置转为服务关闭模式。

4.2 车辆被盗协寻功能的逻辑策略

在定义完车辆被盗协寻功能的三种工作模式之后,需要进一步设计整套功能的逻辑策略。图4展示了神龙公司开发的被盗协寻功能的逻辑策略图,在车辆协寻功能处于监测模式时,即使车辆已经处于熄火休眠状态,车联网系统也会每隔60分钟左右唤醒一次,从而检查车联网后台是否已经发送出了激活追踪模式的指令[10-11]。同时,车联网系统也会持续监测车辆异常移动信息,一旦监测到异常移动信号会直接唤醒整套系统,并等待车联网后台发送的激活追踪模式的指令。

一旦车辆发生盗抢情况,且车联网后台下发激活追踪模式的指令之后,车联网系统会进一步判断车辆蓄电池是否被人为地移除,并根据实际情况选择供电模式,同时启动追踪模式定位、上传车辆位置相关信息。

4.3 TSP通信协议设计

为了保证车辆与车联网后台之间可以正常地进行通信、数据传输,还需要同步开发两者之间的数据传输协议,即TSP(Telematics Service Providers)通信协议,在协议中会详细定义各项指令与应答的交互规则、数据格式、数据长度、数据位定义等内容。这里以激活/关闭车辆被盗协寻功能追踪模式为例,简要介绍数据交互规则及数据传输格式的设计[12-13]。

在数据交互时,车联网后台与车联网系统采用如下一问一答的单向通信方式进行数据交换:

(1)车联网后台下发激活追踪模式的请求(Start Tracking Request);

(2)车联网系统收到请求之后,激活追踪模式,同时上报应答信息(Start Tracking Request Ack);

(3)车联网系统持续上报包含车辆位置、车况信息的数据串(SVT_TRACE_INFO);

(4)在需要关闭追踪模式时,车联网后台下发关闭追踪模式的请求(Stop Tracking Request);

(5)车联网系统收到请求之后,关闭追踪模式,同时上报应答信息(Stop Tracking Request Ack);

车联网系统上报车辆位置、车况信息的数据串SVT_TRACE_INFO是全部指令和应答中最重要的项目,包含了车辆VIN号、车辆位置坐标信息等内容,其数据格式定义如表1所示:

在一个正规的TSP协议开发流程中,完成了车辆被盗协寻功能协议内容的定义之后,需要将其集成到整个车联网通讯协议的框架中,并对整个通讯协议进行通信调试和相关功能的验证。

5 用户服务套餐设计及商业模式探索

车联网作为一种能为用户提供后續增值服务的产品,一般会在开发过程中同步设计后续的用户服务套餐及续费策略,以便在商业模式上发掘更多的盈利点。被盗协寻功能作为车联网安全类服务的一项核心内容,能在关键时刻为用户挽回巨额经济损失,已逐渐成为推动用户购买、续费车联网服务套餐的重要理由。

目前,国内主流车联网品牌都采用了“全功能免费试用+增值服务套餐续费”的商业模式,并以车辆被盗协寻、车辆远程控制等核心类服务来区分不同的用户服务套餐,从而尽可能推动用户购买更高级别的套餐和实现更高的盈利。

表2展示了上海通用安吉星系统与神龙公司东风标致Blue-i系统的部分增值服务套餐设计。从表中可以看出,由于安吉星系统在国内已经拥有大批稳定的客户,服务套餐的设计上拥有更高的区分度,其车辆被盗协寻服务仅在最高级别的套餐中出现,同时为满足购买普通套餐用户的需求,还额外推出了车辆被盗协寻服务叠加包。东风标致Blue-i系统还处在积累用户的阶段,因此直接将被盗协寻作为标配服务提供给用户。但无论如何,用户如果想在免费试用期结束后继续使用被盗协寻等服务,都必须持续购买相应的服务套餐。

针对车辆被盗协寻服务,后续还可以进一步优化现有的服务套餐,例如将车辆异常移动监测功能列为独立的服务内容、开发季度或月度被盗协寻服务叠加包等,从而进一步提升车联网整体商业模式的灵活性。

6 结语

车辆被盗协寻功能的开发涉及车联网硬件架构、软件逻辑策略、TSP通信协议、用户服务套餐设计等多个方面,随着用户对汽车安全类服务的关注度不断提升,被盗协寻功能在各车联网品牌上的普及也渐成趋势。目前神龙公司下属的东风标致Blue-i、东风雪铁龙Citroen Connect车联网系统均配备被盗协寻功能,并多次在售后案例中发挥了关键作用,其定位准确性、追踪时长等特性已经领先于国内主流车联网品牌。同时,伴随着更多安全类功能的推出,还进一步提升了用户对车联网服务套餐的续费率。

随着车联网技术的不断发展,下一步还可以继续针对车辆被盗协寻功能做出持续改善,例如增加远程限制被盗车辆启动发动机、远程锁定被盗车辆车门等功能,从而进一步拓展被盗协寻功能的实用性。

参考文献:

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