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本文的工作是由徐州工程机械集团、东南大学、清华大学、重庆交通学院等单位共同承担的国家863基金项目“机群智能化工程机械”研究的一个重要部分,这是因为智能化工程机械实现机群化的前提是移动的工程机械与监控中心实现信息共享。
首先,介绍了机群智能化工程机械概念及研究现状,详细分析了施工现场环境及各种工程机械的信息需求,针对这些信息需求和工程机械的不同特点,设计了通信网络总体架构,选定了各种工程机械车载终端与控制中心的通信方式。
根据工程机械施工的特点,选定了基于嵌入式系统的硬件方案,进行了方案的论证、设备选型、设计与实现,完成了搭载嵌入式GSM模块、嵌入式GPS模块和电源供电模块的电路板设计。最终实现了基于Linux嵌入式系统的车载CAN/GPS/WLAN/GSM无线通信的通信终端。
接着,给出了施工现场的无线局域网的网络架构,并且给出了无线局域网络通信编程的实现过程。然后,通过对CAN信息和GPS定位信息格式进行深入研究,完成了CAN总线的状态信息和GPS定位信息的获取,并将获取到的数据封装成TCP数据包,最后通过无线局域网发送,由控制中心接收并且存储至数据库。
由于无线局域网覆盖范围小、需要架设网络,通信终端又采用了现有的无线广域网络的两种通信方式:基于短消息和基于GPRS。对于短消息方式,根据短消息数据包的格式要求,将获取到的CAN信息和GPS定位信息,封装至PDU,使用AT指令集,通过GSMModem发送。对于GPRS方式,给出了组网方式,利用PPP协议,在Linux系统上实现了GPRS通信。然后,通过实验比较了GPRS和短消息之间的通信量以及费率上的差异。
最后,设计了在GPRS网络下穿越防火墙以及反向控制通信终端的通信方法。