CN105391781A - 用于构建稳健车载网络的移动车载终端网络管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于构建稳健车载网络的移动车载终端网络管理方法，特别是对通过基站接入网络的移动车载终端进行实时管理的解决方案。其中通过对移动车载终端GPS数据信息的误差修正，增强了移动车载终端与管理中心信息交换的精确性与有效性。本管理方案中，通过引入SNMP网络管理协议，有效缓解道路交通堵塞，预防交通事故，并为移动车载终端建立一个完整的MIB信息库，方便对车载终端信息的查询与修改。

Description

用于构建稳健车载网络的移动车载终端网络管理方法
技术领域
本发明涉及一种使用SNMP网络管理协议，利用对车载终端GPS数据进行误差修正等手段，对通过基站接入网络的移动车载终端进行实时管理的方案。
背景技术
在智能交通***中，车载通信是一种有效并且可靠的管理数据的解决方案。但随着移动车载自组织网络的广泛应用，车载通信往往出现一些问题。由于节点的异构性，交互性，合作性，节点数据的管理成为一个重要部分，并且在同一网络中，大量车载信息的精确、有效交换也成为一个重大难题。因此需要提出一个车载自组网络进行网络管理和监视的解决方案，由此引入SNMP网络管理协议。
SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol,简单网络管理协议)是由国际互联网组织定义的一套网络管理协议，基于TCP/IP的网络管理协议，该协议主要由管理中心、管理代理、管理信息库以及管理协议等几部分组成。利用该协议，一个管理中心可以远程管理所有支持该协议的网络设备，如监视被管设备运行状态等，从而有效的对设备进行远程管理，同时还可发现并解决网络中可能出现的突发情况。参见图1，它为计算机网络管理提供了一套标准的管理信息库和管理协议。通常协议中用到查询(GET)操作以及修改(SET)操作等，来实现对管理信息库(MIB,ManagementInformationBase)中的数据操作，此外，还有GETNEXT以及TRAP操作。通过SNMP网络管理协议，可实现对车载终端实时管理，并对突发事件进行预警。
由于车载网络中的车辆节点移动速度快导致网络拓扑变化频繁，且移动车载终端需要具有体积小的特点。受此限制，移动车载终端的存储能力、计算能力及网络性能有限。因此，传统互联网中所使用的网络设备管理协议和方法对于移动车载终端设备来说负荷过重，性能要求难以满足而无法有效使用,需要针对能力受限的移动车载终端设备设计高效的管理方法。要对移动车载终端设备进行管理，首先是既有的互联网设备管理协议是否能够直接用于移动车载终端设备及其效果如何。使用既有协议具有标准成熟度高，可以避免额外的标准开发工作，易与原有网管***和设备兼容等优点。SEHGALA等实现了轻量级的SNMP协议和NETCONF协议，并比较发现SNMP协议比NETCONF具有更高的效率，占用的运算时间和存储空间都相对较少。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种用于构建稳健车载网络的移动车载终端网络管理方法，通过扩展SNMP协议的管理信息库，将SNMP协议应用于通过基站接入网络的移动车载终端的网络管理，并对车载终端节点进行远程监视与管理；通过对移动车载终端中的GPS数据信息进行误差修正，增强了移动车载终端与管理中心信息交换的精确性与有效性。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种用于构建稳健车载网络的移动车载终端网络管理方法，包括以下步骤：
步骤一，将车载自组网络中车辆上的移动车载终端通过无线链路与基站相互通信；
步骤二，在车载自组网络中所有车辆上都配备GPS定位模块，移动车载终端通过GPS定位模块获取其精确位置，监视其速度、经纬度信息，并把这些信息通过基站发送到管理中心；
步骤三，将车载自组网络中所有移动车载终端均视为移动车载节点，并将其权限修改为可进行手动配置，以支持SNMP信息；
步骤四，根据移动车载节点所需监视的属性在基站中建立相应的移动车载终端MIB信息库，MIB信息库中以变量或者对象的形式存储信息；
步骤五，将步骤二中获取的移动车载终端的实时GPS信息写入MIB信息库，并对移动车载终端的相关属性设定上下阈值；
步骤六，车载自组网络中每个移动车载节点与管理中心之间进行数据信息的交换，以通过管理中心实现车载终端网络的管理。
进一步地，所述的移动车载终端中设置有与GPS定位模块连接的移动车载信息管理模块；所述的基站中设置有移动车载终端应用程序模块以及监控程序模块，移动车载终端应用程序模块和监控程序模块均与移动车载终端MIB信息库连接；
其中：所述的移动车载信息管理模块用于监测车载节点实时信息：
移动车载终端应用程序模块用于通过调用不同的移动车载终端应用程序以分别收集移动车载终端的实时信息；监控程序模块用于监控基站上移动车载终端应用程序的状态信息。
进一步地，所述的步骤六的具体过程包括：
步骤S60，当移动车载终端上的车载信息管理模块监测到移动车载节点的实时信息时，将这些信息传递给基站中的车载终端应用程序模块和监控程序模块，通过调用应用程序与MIB信息库中的信息以修改接口来修改对应的MIB信息；
步骤S61，当管理中心需要访问MIB信息库时，管理中心将对MIB信息库的操作信息携带在SNMP报文中并在所有基站与管理中心构成的网络中广播SNMP报文，当基站上的SNMP管理代理程序接收到该SNMP报文时，判断报文格式是否完整，若完整则确定是否可以处理该报文，若可以处理，则向管理中心发送响应报文，根据收到的SNMP报文中携带的操作信息查看或者设定基站上的MIB信息库；若收到的SNMP报文不可处理，则丢弃。
进一步地，所述的步骤S61中判断收到的SNMP报文是否可以处理的方法为：
步骤S610，检查SNMP报文的译码看消息是否能被分析，若不能，则该报文不可处理，否则转到下一步；
步骤S611，查看SNMP报文的版本号是否基站上的SNMP管理代理程序可以识别的SNMP，若不是，则该报文不可处理，否则转到下一步；
步骤S612，对SNMP报文的公用区名、消息PDU部分、源和目的传输地址进行鉴别，若鉴别失败，则该报文不可处理，否则转到下一步；
步骤S613，检查SNMP报文的消息PDU部分是否可分析，若不能，则该报文不可处理，若可以分析，则该报文可以处理。
进一步地，所述的步骤S61中，当基站上的SNMP管理代理程序同时收到多条SNMP报文时，将对这些报文进行排列，逐一处理；当队列满后，新收到的报文将被丢弃，此时SNMP管理代理程序向管理中心发送拥塞消息，队列中任何重复报文占据的空间将被释放，同时管理中心停止发送报文，待一段时间以后再重新发送。
进一步地，所述的步骤四中，移动车载终端MIB信息库中的对象分为实时性对象和非实时性对象，其中：
实时性对象指那些随时间变化的动态数据，对于这些对象，需要调用应用程序通过移动车载终端读取或者设置车辆硬件上的属性信息；
非实时性对象指那些不随时间变化的静态数据，对于这些对象，其初始值在***初始化时进行赋值，而查询该对象时，返回其初始值；当设置该对象时，需要调用车载终端设置的车辆硬件上的相关属性信息，同时改变初始值，以备后续读取。
进一步地，在步骤六中，当管理中心对发现车辆出现异常状况时，管理中心将向移动车载终端发送预警或提示信息。
本发明与现有技术相比，具有以下技术特点：
针对移动车载终端和车载网络应用的特点扩展了SNMP协议的管理信息库，提出了一套软硬件解决方案和移动车载管理信息库的标准化方案，且通过对移动车载终端的实时GPS信息进行修正，增强了移动车载终端与管理中心信息交换的精确性与有效性。本管理方案中，通过引入SNMP网络管理协议，有效缓解道路交通堵塞，预防交通事故，并为移动车载终端建立一个完整的MIB信息库，方便对车载终端信息的查询与修改。
附图说明
图1为背景技术中提到的简单网络管理协议SNMP参考模型；
图2为本发明的整体流程图；
图3为本发明中的层次结构图；
图4为SNMP报文格式；
图5为车载终端的MIB结构。
具体实施方式
遵从上述技术方案，如图2所示，一种用于构建稳健车载网络的移动车载终端网络管理方法，包括以下步骤：
步骤一，将车载自组网络中车辆上的移动车载终端通过无线链路与基站相互通信；这里指的是所有车载自组网络中的车辆，将这些车辆的车载移动终端均安装无线收发模块，通过无线链路与基站之间收发信息，通信协议采用TCP/IP协议，通过基站可将其接入互联网。
步骤二，在车载自组网络中所有车辆上都配备GPS定位模块，移动车载终端通过GPS定位模块获取其精确位置，监视其速度、车辆航向、经纬度信息，并把这些信息通过基站发送到管理中心；管理中心分析数据的有效性以及完整性，基于监测到的实时信息，对同一路段上运行的所有车辆进行分析，对可能出现的危险情况或者道路堵塞对相应的车辆发送预警或提示信息；
当能接收到3颗以上GPS卫星信号的地方，通过GPS卫星实现对移动车载终端的定位；当在卫星信号盲区无法通过GPS实现对移动车载终端定位时，通过移动车载终端上的传感器(加速度传感器和陀螺仪)来获取其速度信息并由基站定位获取其经纬度信息。
对于监测到的实时GPS数据，其完整性是指每一个GPS数据应包含采集所在点的位置信息、方向信息、速度信息，并附加有车载终端标识号，以及其它的车辆状态信息。其有效性是指逐项检查数据是否有效，如检查GPS数据是否符合所在地理范围，采集时间是否有效，误差是否超过GPS接收机标定的最大误差等。
获取移动车载终端实时GPS信息时，在数据产生、传输、处理过程中可能产生误差。此时当管理中心分析监视的移动车载终端的GPS信息有效时，则对GPS信息进行误差矫正，如产生定位粗差时，可以根据GPS接受机输出的DOP(几何精度衰减因子)值、速度滤波因子以及加速度滤波因子予以探测并剔除；当为GPS常规测量误差时，采用查分定位技术等来进行误差矫正。
步骤三，将车载自组网络中所有移动车载终端均视为移动车载节点，来加强车载通信，并将其权限修改为可进行手动配置，以支持SNMP信息；
步骤四，选取移动车载节点所需监视的属性以及基站***的实际性能指标在基站中建立相应的移动车载终端MIB信息库，MIB信息库中以变量或者对象的形式存储信息；
具体来讲，移动车载终端MIB信息库建立方法包括：
步骤S40，对***进行详细的管理需求分析；
步骤S41，列出MIB信息库中的管理对象；
步骤S42，将对象信息分组；
步骤S43，建立MIB信息库。
在本实施例中，移动车载终端MIB信息库中的对象分为实时性对象和非实时性对象，其中：
实时性对象指那些随时间变化的动态数据，如节点剩余电量、缓存的GPS信息等；对于这些对象，需要调用应用程序通过移动车载终端读取或者设置车辆硬件上的属性信息；
非实时性对象指那些不随时间变化的静态数据，如节点标识号等；对于这些对象，其初始值在***初始化时进行赋值，而查询该对象时，返回其初始值；当设置该对象时，需要调用车载终端设置的车辆硬件上的相关属性信息，同时改变初始值，以备后续读取。
移动车载终端中具有许多可配置属性，从其中选取本方案所要监视的属性信息，例如：
如图5所示，为一种根据移动车载终端的实际需求，将移动终端被监视的属性信息分类如下：
①车载终端节点信息组：标识号、电量、工作电压、工作温度、缓存的GPS信息(车辆航向、经纬度、速度)、存储空间等。
②车载终端模块组：主控模块工作状态，通信模块等。其中：
主控模块工作状态信息：工作电压、主控循环、指令状态、工作状态等；
通信模块工作状态信息：工作电压、通信类型、通信速率、传输半径、收发字节数、收发状态等；
数据分析处理模块工作状态信息：工作电压、收发数据量、收发状态、工作状态(调制/解调状态、编码/解码状态、分析行驶状态)。
步骤五，将步骤二中获取的移动车载终端的实时GPS信息写入MIB信息库，并对移动车载终端的相关属性设定上下阈值，如节点的工作温度、节点的电量等的阈值，当超出阈值时，说明车辆出现异常状况。
步骤六，车载自组网络中每个移动车载节点与管理中心之间进行数据信息的交换，以实现车载终端网络的管理。
具体的，管理中心用携带移动车载终端MIB库的SNMP管理代理程序与移动车载终端交换网络中的信息，SNMP管理代理程序工作在与移动车载终端相连接的基站中。管理中心与移动车载终端都具有接收、处理SNMP报文的单元。图4为SNMP报文的格式。
如图3所示，移动车载终端中设置有与GPS定位模块连接的移动车载信息管理模块；所述的基站中设置有移动车载终端应用程序模块以及监控程序模块，移动车载终端应用程序模块和监控程序模块均与移动车载终端MIB信息库连接；
其中：所述的移动车载信息管理模块用于监测车载节点实时信息，当移动车载信息管理模块监控到的某一对象属性的工作状态超过设定的阈值，或者出现意外现象，SNMP管理代理程序向管理中心发送一个Trap告警信息，管理中心根据Trap包中的对象属性值，获取相应的意外情况，对车辆进行相应预警，如超速、慢速预警，事故预警等。
移动车载终端应用程序模块用于通过调用不同的移动车载终端应用程序以分别收集移动车载终端的实时信息；监控程序模块用于监控基站上移动车载终端应用程序的状态信息。
本步骤的具体过程包括：
步骤S60，当移动车载终端上的车载信息管理模块监测到移动车载节点的实时信息时，将这些信息传递给基站中的车载终端应用程序模块和监控程序模块，通过调用应用程序与MIB信息库中的信息以修改接口来修改对应的MIB信息；
步骤S61，当管理中心需要访问MIB信息库时，管理中心将对MIB信息库的GET或SET等操作信息携带在SNMP报文中并在所有基站与管理中心构成的网络(互联网)中广播SNMP报文，当基站上的SNMP管理代理程序接收到该SNMP报文时，判断报文格式是否完整，若完整则确定是否可以处理该报文，若可以处理，则向管理中心发送响应报文，根据收到的SNMP报文中携带的操作信息查看或者设定基站上的MIB信息库；若收到的SNMP报文不可处理，则丢弃。
所述的步骤S61中判断收到的SNMP报文是否可以处理的方法为：
步骤S610，检查SNMP报文的译码看消息是否能被分析，若不能，则该报文不可处理，否则转到下一步；
步骤S611，查看SNMP报文的版本号是否基站上的SNMP管理代理程序可以识别的SNMP，若不是，则该报文不可处理，否则转到下一步；
步骤S612，将SNMP报文的公用区名、消息PDU部分、源和目的传输地址进行鉴别服务，若鉴别失败，则该报文不可处理，否则转到下一步；
步骤S613，检查SNMP报文的消息PDU部分是否可分析，若不能，则该报文不可处理，若可以分析，则该报文可以处理。
需要说明的是，这里用公用区名来访问共用区内的对象。鉴别服务技术在这里是指允许SNMP代理验证SNMP消息的来源以及其是否被修改，以此判断是否对管理中心进行响应。
需要说明的是，上述的GET操作是指管理中心从MIB信息库中获取特定的对象属性信息。SET操作是指，对于MIB信息库中的可“读-写”对象，管理中心可以调用应用程序，修改特定对象的属性信息。此外，GET-NEXT操作是指通过遍历MIB树获取对象。TRAP代表用它发送非请求通知给管理中心，进行预警。
值得注意的是，当基站上的SNMP管理代理程序同时收到多条SNMP报文时，将对这些报文进行排列，逐一处理；当队列满后，新收到的报文将被丢弃，此时SNMP管理代理程序向管理中心发送拥塞消息，队列中任何重复报文占据的空间将被释放，同时管理中心停止发送报文，待一段时间以后再重新发送。
当管理中心对发现车辆出现异常状况时，则认为发生了告警事件，此时管理中心将向移动车载终端发送预警或提示信息；这些异常状况包括但不限于：
1.某个移动车载终端节点的工作温度超过设定的最大值；
2.某个移动车载终端节点的工作电压不在预设的范围内；
3.某个移动车载终端节点的剩余节点电量低于设定的最小值；
4.某个移动车载终端节点的存储空间已满；
5.主控循环出现死循环或重新启动现象；
6.某个移动车载终端节点行驶至危险或堵塞路段；
7.根据监视的某个移动车载终端节点的实时信息分析得其未按高速公路规定的限速行驶；
8.根据监视的某个移动车载终端节点的实时信息分析得其在非停车区停车；
9.根据监视的某个移动车载终端节点的实时信息分析得其长时间连续行驶；
10.根据监视的移动车载终端节点的实时信息分析得其两个车载终端节点的距离过近；
11.根据监视的某个移动车载终端节点的实时信息分析得其逆行、掉头。
本方案中在车辆上的硬件承载结构可以有两种：
第一种：以移动车载终端里的主控单元作为车载信息管理模块，这样可以降低成本。但是当主控单元出现意外情况无法正常工作时，将无法获取移动移动车载终端的精确监视信息；
第二种：采用独立的移动车载信息管理模块，用独立的电池和电源进行双重供电。通过独立的监控电路获取移动车载节点的大部分属性信息，剩余节点的属性信息由车载信息管理模块与主控单元共同获取。车载信息管理模块通过无线链路与基站相连，最终通过基站接入网络。
该方案的软件实现过程为：基站上的应用程序包括移动车载终端应用程序模块中的移动车载终端应用程序、监控程序模块中的监控程序两个部分，通过调用相关应用程序分别收集移动车载终端的实时信息和基站上移动车载终端应用程序的状态信息。对于上述硬件实现方案中的第二种，主要通过监控程序收集移动车载终端的实时信息和基站上移动车载终端应用程序的状态信息，根据收集的信息调用MIB修改接口修改MIB库中相应的对象信息。
需要说明的是，基站上的移动车载终端应用程序与移动车载终端进行管理信息交换的通信协议：
1.基站到移动车载终端的查询指令：“SNMP”+(对象标识)
2.移动车载终端到基站的查询相应：“SNMP”+“OID”MIB信息。

Claims (7)

1.一种用于构建稳健车载网络的移动车载终端网络管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将车载自组网络中车辆上的移动车载终端通过无线链路与基站相互通信；
步骤二，在车载自组网络中所有车辆上都配备GPS定位模块，移动车载终端通过GPS定位模块获取其精确位置，监视其速度、经纬度信息，并把这些信息通过基站发送到管理中心；
步骤三，将车载自组网络中所有移动车载终端均视为移动车载节点，并将其权限修改为可进行手动配置，以支持SNMP信息；
步骤四，根据移动车载节点所需监视的属性在基站中建立相应的移动车载终端MIB信息库，MIB信息库中以变量或者对象的形式存储信息；
步骤五，将步骤二中获取的移动车载终端的实时GPS信息写入MIB信息库，并对移动车载终端的相关属性设定上下阈值；
步骤六，车载自组网络中每个移动车载节点与管理中心之间进行数据信息的交换，以通过管理中心实现车载终端网络的管理。
2.如权利要求1所述的用于构建稳健车载网络的移动车载终端网络管理方法，其特征在于，所述的移动车载终端中设置有与GPS定位模块连接的移动车载信息管理模块；所述的基站中设置有移动车载终端应用程序模块以及监控程序模块，移动车载终端应用程序模块和监控程序模块均与移动车载终端MIB信息库连接；
其中：所述的移动车载信息管理模块用于监测车载节点实时信息：
移动车载终端应用程序模块用于通过调用不同的移动车载终端应用程序以分别收集移动车载终端的实时信息；监控程序模块用于监控基站上移动车载终端应用程序的状态信息。
3.如权利要求1所述的用于构建稳健车载网络的移动车载终端网络管理方法，其特征在于，所述的步骤六的具体过程包括：
步骤S60，当移动车载终端上的车载信息管理模块监测到移动车载节点的实时信息时，将这些信息传递给基站中的车载终端应用程序模块和监控程序模块，通过调用应用程序与MIB信息库中的信息以修改接口来修改对应的MIB信息；
步骤S61，当管理中心需要访问MIB信息库时，管理中心将对MIB信息库的操作信息携带在SNMP报文中并在所有基站与管理中心构成的网络中广播SNMP报文，当基站上的SNMP管理代理程序接收到该SNMP报文时，判断报文格式是否完整，若完整则确定是否可以处理该报文，若可以处理，则向管理中心发送响应报文，根据收到的SNMP报文中携带的操作信息查看或者设定基站上的MIB信息库；若收到的SNMP报文不可处理，则丢弃。
4.如权利要求3所述的用于构建稳健车载网络的移动车载终端网络管理方法，其特征在于，所述的步骤S61中判断收到的SNMP报文是否可以处理的方法为：
步骤S610，检查SNMP报文的译码看消息是否能被分析，若不能，则该报文不可处理，否则转到下一步；
步骤S611，查看SNMP报文的版本号是否基站上的SNMP管理代理程序可以识别的SNMP，若不是，则该报文不可处理，否则转到下一步；
步骤S612，对SNMP报文的公用区名、消息PDU部分、源和目的传输地址进行鉴别，若鉴别失败，则该报文不可处理，否则转到下一步；
步骤S613，检查SNMP报文的消息PDU部分是否可分析，若不能，则该报文不可处理，若可以分析，则该报文可以处理。
5.如权利要求3所述的用于构建稳健车载网络的移动车载终端网络管理方法，其特征在于，所述的步骤S61中，当基站上的SNMP管理代理程序同时收到多条SNMP报文时，将对这些报文进行排列，逐一处理；当队列满后，新收到的报文将被丢弃，此时SNMP管理代理程序向管理中心发送拥塞消息，队列中任何重复报文占据的空间将被释放，同时管理中心停止发送报文，待一段时间以后再重新发送。
6.如权利要求1所述的用于构建稳健车载网络的移动车载终端网络管理方法，其特征在于，所述的步骤四中，移动车载终端MIB信息库中的对象分为实时性对象和非实时性对象，其中：
实时性对象指那些随时间变化的动态数据，对于这些对象，需要调用应用程序通过移动车载终端读取或者设置车辆硬件上的属性信息；
非实时性对象指那些不随时间变化的静态数据，对于这些对象，其初始值在***初始化时进行赋值，而查询该对象时，返回其初始值；当设置该对象时，需要调用车载终端设置的车辆硬件上的相关属性信息，同时改变初始值，以备后续读取。
7.如权利要求1所述的用于构建稳健车载网络的移动车载终端网络管理方法，其特征在于，在步骤六中，当管理中心对发现车辆出现异常状况时，管理中心将向移动车载终端发送预警或提示信息。
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