（通信與信息系統(tǒng)專業(yè)論文）車輛管控?zé)o線通信子系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究和設(shè)備的研制.pdf

摘要 社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來車輛數(shù)量的迅速增加，從而給道路交通和車輛調(diào)度帶來 極大的壓力。如何對(duì)車輛實(shí)施有效的管理和監(jiān)控，提高車輛的使用效率，降低運(yùn) 營(yíng)的成本，保證道路的通暢，成了全社會(huì)都非常關(guān)注的問題。信息技術(shù)的迅猛發(fā) 展，為車輛管控系統(tǒng)的信息化、自動(dòng)化提供了有力的技術(shù)支持，而信息的安全問 題無疑是信息技術(shù)中一個(gè)非常重要的課題。本學(xué)位論文主要研究基于藍(lán)牙技術(shù)的 車輛管控系統(tǒng)，研究了藍(lán)牙系統(tǒng)中的若干關(guān)鍵技術(shù)，特別是將數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用 于藍(lán)牙設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，開發(fā)出了郵政車輛管控系統(tǒng)。 論文共分6 章，各章內(nèi)容簡(jiǎn)介如下。 第一章首先介紹了課題背景和車輛管控系統(tǒng)的現(xiàn)狀，接著闡述了藍(lán)牙技術(shù)的 基本特征并給出了本論文的結(jié)構(gòu)。 第二章對(duì)車輛管控系統(tǒng)作了全面的討論，介紹了智能停車管理系統(tǒng)、智能交 通管理系統(tǒng)和智能公交管理系統(tǒng)等，給出了它們的結(jié)構(gòu)、工作流程和功能特點(diǎn)。 這些智能車輛管控系統(tǒng)均使用藍(lán)牙技術(shù)來實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。 第三章對(duì)藍(lán)牙的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)作了分析，包括安全保密、跳頻以及組網(wǎng)技術(shù) 等，它們是藍(lán)牙系統(tǒng)有別于其他無線通信技術(shù)的標(biāo)志，是后面各章研究開發(fā)工作 的基礎(chǔ)。 第四章主要對(duì)數(shù)據(jù)流加密技術(shù)進(jìn)行了研究，剖析了分組密碼、序列流密碼、 公開密鑰密碼以及p g p 標(biāo)準(zhǔn)等幾種數(shù)據(jù)流冉b 密的加密算法，其中公開密鑰密碼 中的r s a 加密算法將應(yīng)用于第五章的數(shù)據(jù)加密傳輸。 第五章是藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用，介紹了在藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中應(yīng)用的軟件、 硬件環(huán)境以及系統(tǒng)流程，分析了藍(lán)牙技術(shù)的安全機(jī)制，提出了將r s a 數(shù)據(jù)流加 密技術(shù)應(yīng)用其中的方案。 第六章詳細(xì)介紹了自s 政車輛管控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，首先介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作漉 程，然后給出了智能車載卡和局端藍(lán)牙通信囂的硬件實(shí)現(xiàn)。 論文最后對(duì)全文和課題工作進(jìn)行了總結(jié)。 關(guān)鍵詞：藍(lán)牙，加密，r s a ，密碼學(xué)，車輛管控 a b s t r a c t t h eq u a n t i t yo fv e h i c l ei si n c r e a s i n gq u i c k l yw i t ht h ed e v e l o p m e n to fs o c i e t ys o t h a tt h e r ea r em o r ea n dm o r ed i m c u l d c sf o rr o a dt r a f f i ca n dv e h i c l em a n a g e m e n t h o wt om a n a g ee f f e c t i v e l yt h ev e h i c l e st oe n h a n c et h ee f f e c t i v e n e s sa n dd e c r e a s e e x p e n d i t u r eb e c o m e sv c r yi m p o r t a n t o nt h e o t h e rh a n d c o m m u n i c a t i o na n d i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g i e sa r ed e v e l o p i n gv e r yq u i c k l y i ti sp o s s i b l en o wt ob r i n gu pa n e wa n dp o w e r f u lv e h i c l em a n a g e m e n ta n ds u r v e i l l a n c es y s t e mw i t hi n f o r m a t i o na n d a u t o m a t i o n t h es e c u r i t yi sa ni m p o r t a n tp a r ti nt h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g i e ss ot h e m a i nt a s ko ft h et h e s i si st or e s e a r c ht h es e c u r i t ym e c h a n i s ma n dt l l ev e h i c l e m a n a g e m e n ts y s t e m sb a s e do nb l u e t 0 0 t ht e c h n o l o g y a sa r e s u l to ft h er e s e a r c hw o r k ， t h ev e h i c l em a n a g e m e n ts v s t e m sh a v eb e e nd e v e l o p e da n da p p l i e dt op o s tv e h i c l e i n t e l l i g e n c em a n a g e m e n ts y s t e m t h e r ea r es i xc h a p t e r si nt h et h e s i sa sf o l l o w s i nt h ef i r s tc h a p t e r , t h eb a c k g r o u n do ft h ep r o j e c ti si n t r o d u c e da n dt h ef e a t u r e s o ft h ev e h i c l em a n a g e m e n ts y s t e m sa r ed e s c r i b e d t h e nt h ec o n f i g u r a t i o no ft h i s t h e s i si sg i v e n s o m ei n t e l l i g e n c ev e h i c l em a n a g e m e n ts y s t e m ss u c ha sp a r k i n ga n dt r a f f i ca r e d i s c u s s e di nc h a p t e r2 t h es t r u c t u r e s ，w o r k i n gf l o wa n dc h a r a c t e r i s t i c so ft h e ma r e g i v e n t h ew i r e l e s sd a t at r a n s m i s s i o n sa r eb a s e do nb l u e t o o t ht e c h n o l o g y i nc h a p t e r3 ，t h ek e yt e c h n o l o g i e si n c l u d i n gs e c u r i t y , f r e q u e n c yh o p p i n g ，p i c o n e t a n ds c a t t e r n e ta r ed i s c u s s e d t h e ya r et h em a i nf l a g sd i f f e r i n gf r o mo t h e rw i r e l e s s t e c h n o l o g ya n d t h ef o u n d a t i o n sf o rn e x tc h a p t e r s t h es t r e a ma l g o r i t h m sa r es t u d i e di nc h a p t e r4 t h e e n c r y p t i o ns y s t e mt od e s ( d a t ae n c r y p t i o ns t a n d a r d ) ，r s ao fp u b l i ck e yc r y p t o s y s t e ma n dp g ps t a n d a r da r e a n n y z e di nd e t m l t h ea n a l y s i si nt h i sc h a p t e rw i l lb et h et h e o r yf o u n d a t i o nf o rt h e a p p l i c a t i o ni nt h en e x tc h a p t e r t h ea p p l i c a t i o nf o rd a t at r a n s m i s s i o nb a s e do nb l u e t o o t hi se m p h a s i z e di n c h a p t e r5 t h es o f t w a r ea n dh a r d w a r ea b o u tt h i sa p p l i c a t i o na r ed e v e l o p e d t h e s e c u r i t ym e c h a n i s mf o rb l u e t o o t hi sa n n y z e d t h ed a t ae n c r y p t i o na l g o r i t h mb a s e d o nr s ai sp r e s e n t e d t h er e a l i z a t i o no ft h ep o s tv e h i c l em a n a g e m e n ta n ds u r v e i l l a n c es y s t e mi s p r o p o s e di nc h a p t e r6 f i r s t ，t h ec o n f i g u r a t i o na n df l o w c h a r to fs y s t e ma r ed e s i g n e d a n dt h e nt h ed e v e l o p m e n to f h a r d w a r ea b o u tv e h i c l ec a r da n ds t a t i o nb o xi sg i v e n i nt h ee n d ，t h er e s u l t so f t h ep r o j e c ta n dt h e s i sa r es u m m a r i z e d k e y w o r d s ：b l u e t o o t h ，e n c r y p t i o n r s a ，c r y p t o s y s t e m ，v e h i c l em a n a g e m e n ta n d s u r v e i l l a n c es y s t e m 東南大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成 果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或 撰寫過的研究成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材 料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了 謝意。 研究生簽名： 奎，庭 日 期：塑啦 玎 東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 東南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所、國(guó)家圖書館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù) 印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和 紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布 ( 包括刊登) 論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布( 包括刊登) 授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦 理。 研究生簽名：盔廑導(dǎo)師簽名： 第一章緒言 第一章緒言 信息化是當(dāng)今世界發(fā)展的重要主題，2 0 世紀(jì)8 0 年以來，信息產(chǎn)業(yè)一直是發(fā) 展最快的產(chǎn)業(yè)。隨著i n t e m e t 爆炸性的應(yīng)用和發(fā)展，與移動(dòng)通信的結(jié)合成為當(dāng)前 最熱點(diǎn)的研究課題。移動(dòng)通信的興起與應(yīng)用的日益普及，許多新技術(shù)蜂擁而出， 如：通用分組無線服務(wù)( g p r sg e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 、無線應(yīng)用協(xié)議 ( w a p w i r e l e s s a p p l i c a t i o n p r o t o c 0 1 ) 及藍(lán)牙技術(shù)( b l u e t o o t h ) 等使人耳目一新”l 。 隨著社會(huì)的進(jìn)步和人們生活水平的提高，車輛的數(shù)目日漸增多，如何對(duì)車輛 進(jìn)行有效的管理和監(jiān)控以提高車輛的使用效率，已經(jīng)成為一個(gè)非常突出的問題。 以前簡(jiǎn)單的、手工的管理方式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要。而信息技術(shù)的 迅猛發(fā)展，為車輛管控的信息化、自動(dòng)化、高效化和適時(shí)化提供了強(qiáng)有力的技術(shù) 支持。特別是無線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使我們可以隨時(shí)隨地對(duì)車輛進(jìn)行隨心所欲的 管控，充分享受到信息技術(shù)給我們的生活和工作帶來的便利。藍(lán)牙技術(shù)就是一種 非常優(yōu)秀的近距離的無線通信技術(shù)。 藍(lán)牙技術(shù)( b l u e t o o t h ) 是一種小范圍的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，通過它可以使各種通 信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其終端設(shè)備、各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)、甚至家用電器用無線方法連 接起來。藍(lán)牙技術(shù)有可能成為小范圍無線多媒體通信的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在技術(shù)上它采 用2 4 g h z1 s m 頻段、g f s k 頻率調(diào)制技術(shù)、前向糾錯(cuò)( f e cf o r w a r de r r o r c o r r e c t i o n ) 及自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求( a r qa u t o m a t i er e t r a n s m i s s i o nr e q u e s t ) 、t d d 、 基帶協(xié)議為電路交換與分組交換相結(jié)合。藍(lán)牙技術(shù)的一個(gè)時(shí)隙為0 6 2 5 u s ，基帶 符號(hào)速率為1 m b i f f s 、適時(shí)話音傳輸速率為6 4 k b i t s 。語音編碼為對(duì)數(shù)p c m 和連 續(xù)可變斜率增量調(diào)制。發(fā)射功率有l(wèi) m w 、2 5 m w 和1 0 0 m w 三個(gè)等級(jí)。傳輸距 離為1 0 - l o o m 。藍(lán)牙的組網(wǎng)原則為主從網(wǎng)絡(luò)，通過時(shí)分多址( t d m at i m e d i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s ) 技術(shù)，一個(gè)主站( m a s t e r ) 可同時(shí)和七個(gè)從站( s l a v e ) 進(jìn)行通信，所有設(shè)備的地位都是平等的，是一種標(biāo)準(zhǔn)的a dh o c 網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙系統(tǒng) 使用全球統(tǒng)一的4 8 比特的藍(lán)牙地址。藍(lán)牙芯片的微型化與低成本化將使其應(yīng)用 前景更為寬闊”i 。 本學(xué)位論文的主要任務(wù)是研究車輛管控?zé)o線通信子系統(tǒng)一藍(lán)牙技術(shù)的關(guān)鍵 技術(shù)及一些相關(guān)應(yīng)用，包括兩大部分內(nèi)容：一是研究了藍(lán)牙技術(shù)的一些關(guān)鍵技術(shù)， 特別對(duì)藍(lán)牙安全機(jī)制作了深入的分析，指出了藍(lán)牙技術(shù)的安全漏洞，并提出了一 些解決方案。二是基于藍(lán)牙技術(shù)的信息管理系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上論文作者完成了藍(lán) 牙加密數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、郵政車輛管控系統(tǒng)開發(fā)和研制。 本學(xué)位論文共分六章，現(xiàn)分別介紹如下： 第一章緒言。介紹課題背景、課題內(nèi)容以及本論文章節(jié)的安排。 第二章車輛管控系統(tǒng)的研究。本章從智能停車管理系統(tǒng)、智能交通管理系 統(tǒng)和智能公交管理系統(tǒng)等三個(gè)方面智能車輛管理系統(tǒng)進(jìn)行了闡述。介紹每個(gè)系統(tǒng) j 東南大學(xué)碩上學(xué)位論文 的結(jié)構(gòu)組成、工作原理和功能特點(diǎn)。 第三章 藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)的研究。藍(lán)牙技術(shù)作為一種新的近距離無線通信技 術(shù)，使用了一些關(guān)鍵技術(shù)。本章首先介紹了藍(lán)牙協(xié)議棧，然后從安全保密技術(shù)、 跳頻技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)等對(duì)藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了更進(jìn)一步的研究。指出了藍(lán)牙安全 機(jī)制的漏洞，提出了加強(qiáng)安全的一些方法。 第四章加密技術(shù)的研究。為了加強(qiáng)藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，特意啟?dòng)了藍(lán) 牙應(yīng)用層的加密機(jī)制，即對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行了加密。本章主要介紹了分組密碼、序列 流密碼、公開密鑰密碼以及p g p 標(biāo)準(zhǔn)等幾種數(shù)據(jù)流加密的加密算法。 第五章加密技術(shù)在藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用。本章主要介紹數(shù)據(jù)流加密算法 r s a 在藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸中的實(shí)現(xiàn)，介紹了在該系統(tǒng)中所用到的軟件平臺(tái)、硬件平 臺(tái)以及實(shí)現(xiàn)過程。 第六章郵政車輛管控系統(tǒng)的研究和設(shè)備的研制。本章主要分為兩個(gè)部分， 主要介紹藍(lán)牙技術(shù)在車輛管控系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)原理以及硬件實(shí)現(xiàn)。 第二章智能車輛管控末績(jī)介紹 第二章智能車輛管控系統(tǒng)介紹 隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，信息技術(shù)深入到社會(huì)生活的各個(gè)角落，信息技術(shù) 深刻地改變著人們的生活和工作方式。在這種情況下，各種自動(dòng)化信息管理系統(tǒng) 應(yīng)運(yùn)麗生，基于藍(lán)牙技術(shù)的智能車輛管控系統(tǒng)就是其中的種。 車輛管控是一個(gè)很大的范疇，隨著車輛的出現(xiàn)，車輛管控就應(yīng)運(yùn)而生，特 別是現(xiàn)在，隨著社會(huì)的進(jìn)步和人們生活水平的提高，車輛越來越多，如何時(shí)車輛 進(jìn)行有效的管控，成為人們非常關(guān)注的問題。車輛管控可以分為以下幾類：由交 警實(shí)施的道路交通管控；由車輛擁有單位實(shí)施的車輛使用管控；由服務(wù)提供單位 實(shí)施的計(jì)費(fèi)管控：由車輛擁有個(gè)人實(shí)施的安全管控等。 道路交通管控由交通警察負(fù)責(zé)實(shí)施，主要包括車流引導(dǎo)標(biāo)識(shí)的設(shè)置與執(zhí)行情 況的監(jiān)督。當(dāng)前的道路交通管理主要還是靠人工執(zhí)行，但也已經(jīng)引入了一部分電 子化輔助手段，典型的有拍攝闖紅燈車輛的“電子警察”，各主要十字路口以及 出入城路口實(shí)時(shí)拍攝錄像的數(shù)字監(jiān)控，顯示路況信息的l e d 電子顯示屏等。電 子警察能全天候監(jiān)視司機(jī)是否闖紅燈，對(duì)司機(jī)是一種威懾。但電子警察拍攝的照 片需要人工識(shí)別，效率不離，并且可識(shí)別率也不是縵高。路口的數(shù)字監(jiān)控也需要 人工查看，當(dāng)車速較高時(shí)很難準(zhǔn)確識(shí)別出車牌號(hào)碼。 車輛使用管控是指企事業(yè)單位公有車輛的管理與控制。大中型企業(yè)以及運(yùn)輸 類企業(yè)動(dòng)輒擁有幾十、數(shù)百輛汽車。如何管理好這些汽車，使企業(yè)花費(fèi)最小的成 本獲得最大的收益是這些企業(yè)的車輛管理部門最關(guān)心的事情。企業(yè)車輛管理里面 包括合理分派調(diào)度，控制油料供給，防止私自出車，減少交通事故等幾個(gè)主要方 面?，F(xiàn)行管理辦法中一般使嗣人工書面登記的方式來實(shí)現(xiàn)前3 個(gè)方面，能起到 定的效果，但管理效率低下并且容易受人為因素的干擾。而在減少交通事故方面 完全靠司機(jī)自己把握。 計(jì)費(fèi)管理是指有關(guān)部門收取過橋過路費(fèi)，營(yíng)業(yè)性停車場(chǎng)收取停車費(fèi)的管理行 為。當(dāng)前在計(jì)費(fèi)管理領(lǐng)域傳統(tǒng)的手工計(jì)費(fèi)與i c 卡計(jì)費(fèi)并存，并且在國(guó)外已經(jīng)開 始使用射頻身份卡( r f i d r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ) 來對(duì)進(jìn)入贏速公路的 車輛可以實(shí)施不停車收費(fèi)，提高通車效率。 安全管理主要指車輛的防盜。當(dāng)前私家車一般都安裝震動(dòng)傳感報(bào)警器。處于 停泊狀態(tài)的車輛一旦發(fā)生震動(dòng)，報(bào)警器就會(huì)發(fā)出響亮的警報(bào)。報(bào)警器的遙控裝置 分為兩種，種是單向通信的，只能使用遙控器控制車輛：另一種能雙向通信， 當(dāng)車載報(bào)警器報(bào)警時(shí)，遙控器也會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。這種防盜裝置效果明顯，受到許 多有車族的青睞，并且已經(jīng)成為了一部分中高檔車輛的出廠標(biāo)配。但是當(dāng)前犯 罪分子的作案手段越來越高明，所以車輛的安全防盜手段還有待提高。 藍(lán)牙技術(shù)作為一種全新的近距離傳輸手段，給智能車輛管控系統(tǒng)提供了一種 無線數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)。使得基于藍(lán)牙技術(shù)的車輛綜合管控系統(tǒng)成為種高度自動(dòng) 化、智能化、能有效提高管理水平的科學(xué)管理手段，解決了一些原先難以解決的 問題，強(qiáng)化了原先還不夠完善的地方，并提出了些全新的管理思路和具體方法。 本章主要從智能停車管理系統(tǒng)、智能交通管理系統(tǒng)、智能交通管理系統(tǒng)等三個(gè)方 面對(duì)智能車輛管控系統(tǒng)進(jìn)行了研究。 2 1 智能停車管理系統(tǒng) 隨著城市交通的不斷發(fā)展，許多大中型大廈都面臨著數(shù)百輛車的日常保安管 理工作。由于地面空間的限制，對(duì)常駐車輛和臨時(shí)車輛的便捷管理成為各個(gè)大廈、 公寓追切需要解決的難題。近幾年，將人性化的管理思想與科學(xué)精確的管理手段 相結(jié)合的智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)引起了眾多業(yè)主和物業(yè)管理機(jī)構(gòu)的重視，并已成為 智能建筑中的重要組成部分。 2 1 1 工作原理 藍(lán)牙智能停車管理系統(tǒng)，采用目前國(guó)際上最先進(jìn)的藍(lán)牙無線識(shí)別技術(shù)，通過 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和高度自動(dòng)化設(shè)備，并結(jié)合客戶在停車管理方面的特定需求來完成 的。這種系統(tǒng)可以同時(shí)為車輛使用者和物業(yè)管理者提供方便、高效的服務(wù)，防止 人為因素給停車場(chǎng)管理帶來的破壞和干擾，控制費(fèi)用流失，提高運(yùn)營(yíng)效率，確保 車輛安全，從而提高整個(gè)停車場(chǎng)的管理水平和使用效率。其適用范圍包括各種住 宅小區(qū)，大型企事業(yè)單位，酒店，寫字樓的停車場(chǎng)及大門出入處。 藍(lán)牙智能停車管理系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成：管理中心、門禁工作站、藍(lán)牙車 載卡，如圖2 1 所示。 管控中心門監(jiān)系統(tǒng) 魎國(guó)l - 圜 帶藍(lán)牙車載卡的汽車 圖2 1 藍(lán)牙智能停車管理系統(tǒng)構(gòu)成 藍(lán)牙車載卡安裝在車輛內(nèi)或由車主攜帶，其中記錄了車輛的車牌號(hào)、通行證 號(hào)、車主個(gè)人資料、車輛型號(hào)以及車主的實(shí)際繳費(fèi)情況和當(dāng)前余額等信息。門禁 工作站的讀寫器時(shí)刻查詢有效范圍內(nèi)的所有藍(lán)牙車載卡，并通過網(wǎng)絡(luò)將查詢信息 傳送給信息中一心的服務(wù)器，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況啟動(dòng)讀寫器上的自動(dòng)計(jì)費(fèi)程序進(jìn)行 相應(yīng)的收費(fèi)或進(jìn)行一些響應(yīng)的動(dòng)作，如：拒絕進(jìn)入或放行等，實(shí)際使用場(chǎng)景如圖 2 2 所示。 第二一章智能車輛管拄系統(tǒng)介紹 停車廠 入口門監(jiān) 圖2 2 系統(tǒng)實(shí)際使用示意圖 藍(lán)牙車載卡是目前國(guó)際上最先進(jìn)的智能卡，代表著一種嶄新的信息處理手 段，具有防水、防磁、抗靜電、無磨損、信息儲(chǔ)存量大、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，可 根據(jù)顧客需求分別定制。在本系統(tǒng)中，藍(lán)牙車載卡具有以下特點(diǎn)： 信息儲(chǔ)存量大，它可以存儲(chǔ)比磁卡和智能i c 卡大2 0 0 倍以上的信息量，可 以攜帶車輛私車主的詳緬驗(yàn)證信息。 使用壽命長(zhǎng)，據(jù)有關(guān)試驗(yàn)證明，質(zhì)量好的磁卡最多使用次數(shù)可達(dá)2 0 0 0 次， 而藍(lán)牙車載卡的使用次數(shù)在理論上沒有限制，從壽命上看藍(lán)牙車載卡為磁卡的數(shù) 百倍，而價(jià)格只是磁卡的幾十倍。 安全性能好，本系統(tǒng)具有邏輯判斷功能，藍(lán)牙車載卡在第一次帶車進(jìn)場(chǎng)之后， 系統(tǒng)便認(rèn)定該卡己入場(chǎng)，屙時(shí)不再允許其再入場(chǎng)，除非該卡經(jīng)讀卡出場(chǎng)之后才能 再入。另外還有兩種防盜功能，a ) 對(duì)車牌，即藍(lán)牙無線卡編入的車牌與實(shí)際用 車的車牌是否一致，若不一致會(huì)作保安處理，這工作在出入口處完成；b ) 藍(lán)牙 無線卡掛失，若車主的藍(lán)牙車載卡丟失或被盜，應(yīng)立即與車場(chǎng)聯(lián)系，予以作廢， 防止有人用被盜的藍(lán)牙車載卡偷盜該卡所用的車。 2 1 2 配套系統(tǒng) 本系統(tǒng)還有些可選的配套系統(tǒng)，加上這些配套系統(tǒng)，可以是該系統(tǒng)更加智 能化、信息化，下面分別加以介紹。 攝像機(jī)復(fù)合系統(tǒng)。攝像機(jī)復(fù)合系統(tǒng)由兩臺(tái)攝像機(jī)，一個(gè)雙路視頻捕捉卡及管理 軟件組成。當(dāng)車輛駛?cè)霑r(shí)，如果認(rèn)證不通過( 如余額不足等) ，入口攝像機(jī)拍攝 張進(jìn)入車輛的照片，并將該車輛卡號(hào)及進(jìn)入時(shí)間與圖像同時(shí)存入計(jì)算機(jī)硬盤，計(jì)算 機(jī)屏幕會(huì)自動(dòng)顯示出該車照片及進(jìn)入時(shí)間和退出時(shí)間，將認(rèn)證結(jié)果無線發(fā)送給藍(lán)牙 車載卡通知車主并同時(shí)傳送給服務(wù)器。 車位顯示系統(tǒng)。車位顯示系統(tǒng)由車位探測(cè)器、供電器、控制器、l e d 金屬模 東南大學(xué)砸土學(xué)位娩_ 立= 擬圖扳組成。車位探測(cè)器安裝在車位上方，當(dāng)有車輛進(jìn)入時(shí)探測(cè)器發(fā)出有車信號(hào)， 控制器將金屬模擬圖板z f t o j 該車位的l e d 發(fā)光二二極管發(fā)出的綠色變?yōu)榧t色。車主 根據(jù)門崗傳送的空余車位信息，了解車位并選擇停車位。 車輛引導(dǎo)系統(tǒng)。車輛引導(dǎo)系統(tǒng)由條型l e d 顯示屏、燈光引導(dǎo)指示牌組成。每 個(gè)燈光弓 導(dǎo)指示牌由兩組燈光組成，一組顯示有車位，一組顯示請(qǐng)直行。燈光引 導(dǎo)指示牌受車位控制，當(dāng)每組車位停滿時(shí)，控制器會(huì)發(fā)出信號(hào)熄滅燈光引導(dǎo)指示 牌的有車位指示燈，進(jìn)入地下停車場(chǎng)的駕駛員會(huì)根據(jù)燈光引導(dǎo)指示牌的有車位指 示燈尋找車位。條型l e d 顯示屏安裝在地下二層停車場(chǎng)入口處的金屬模擬圖板上 方，中文滾動(dòng)顯示，時(shí)間及停車方式及注意事項(xiàng)。 2 1 3 系統(tǒng)特點(diǎn) 本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：高安防性能，自動(dòng)識(shí)別、驗(yàn)證、收費(fèi)并放行，避免人 為因索帶來的安全失誤：綠色環(huán)保，低功耗，無污染；人性化服務(wù)，無線不停車 識(shí)別，縮短車輛進(jìn)出停車場(chǎng)時(shí)間，讓業(yè)主充分享受高科技的優(yōu)質(zhì)物業(yè)服務(wù)；科學(xué) 精確的管理，系統(tǒng)可為管理部門自動(dòng)提供車輛出入記錄、繳費(fèi)情況；整體有機(jī)結(jié) 合，管理系統(tǒng)、放行、結(jié)算系統(tǒng)互相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)智能化管理。 2 2 智能交通管理系統(tǒng) 城市智能交通管理系統(tǒng)主要用于城市交警的道路交通管理，目的是實(shí)現(xiàn)交通 管理的現(xiàn)代化，實(shí)時(shí)化和信息化。其突出功能主要有：實(shí)時(shí)采集道路交通信息； 及時(shí)準(zhǔn)確地確定交警崗位；對(duì)緊急事務(wù)做出迅速反應(yīng)；移動(dòng)檢測(cè)道路車輛情況。 2 2 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)的形式，能很好地完成數(shù)據(jù)的采集、信息的處理和及時(shí) 的監(jiān)控，下面分別予以介紹。 數(shù)據(jù)采集層，由數(shù)據(jù)采集囂構(gòu)成，固定在道路兩側(cè)。應(yīng)用了藍(lán)牙技術(shù)、g p r s 技術(shù)和嵌入式處理器等技術(shù)。其主要功能是采集原始的道路、車輛等交通數(shù)據(jù)， 如車輛走向情況、車流量大小、路面堵塞情況、路口車輛分布、車速等，能進(jìn)行 數(shù)據(jù)的初步分析和根據(jù)信息中心的指令進(jìn)行相應(yīng)的操作。硬件包括藍(lán)牙模塊( 工 作范圍1 0 0 m ) ，g p r s 模塊，8 m 或1 6 m 的d o c 存儲(chǔ)器等。軟件包括藍(lán)牙協(xié)議 棧、g p r s 通信軟件、應(yīng)用軟件等。 信息中心層，由p c 服務(wù)器構(gòu)成?？煽啃愿?，能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，并有糾錯(cuò) 措施；支持通用大型數(shù)據(jù)庫(kù)，如s q l 、o r a c l e 等；軟件兼容性好，并支持多種傳 輸協(xié)議；能與i n t e r n e t 互聯(lián)，可提供互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用；支持s n m p 網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。 其主要功能為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采集層和移動(dòng)存儲(chǔ)層提交的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析 第二章智能車輛管控系統(tǒng)介紹 和處理；接受交通事故、車輛故障等報(bào)警信息并采取處理措施； 提供終端及遠(yuǎn) 程數(shù)據(jù)檢索功能，引導(dǎo)查詢：控制數(shù)據(jù)采集層的各個(gè)“接入點(diǎn)”的動(dòng)作及其工作模 式，控制移動(dòng)檢測(cè)器的定位及調(diào)度；管理整個(gè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)：負(fù)責(zé)交通監(jiān)管及 調(diào)度。 移動(dòng)檢測(cè)層，由交警攜帶的手持設(shè)備構(gòu)成，可以進(jìn)行定位和無線通信等。其 主要功能有：通過g p s 和g p r s 模塊，與信息中心保持實(shí)時(shí)聯(lián)系，接受其指令 或發(fā)送報(bào)告；可以傳輸語音、文字、圖象和視頻等數(shù)據(jù)，是真正的多媒體終端； 可以與其他交警隨時(shí)保持聯(lián)系和配合；可以通過“接入點(diǎn)”下載所需的信息；通過 藍(lán)牙技術(shù)，可以隨時(shí)檢測(cè)附近車輛( 必須裝有藍(lán)牙車載卡) 的身份信息；控制路 口的交通信號(hào)燈并切換控制方式( 手動(dòng)自動(dòng)) 。硬件包括藍(lán)牙模塊( 工作范圍 1 0 0 m ) 、g p r s 模塊、液晶顯示屏、小鍵盤和8 m 或1 6 m 的d o c 存儲(chǔ)器等。軟 件包括藍(lán)牙協(xié)議棧、g p r s 通信軟件和應(yīng)用軟件等。 2 。2 2 系統(tǒng)功能 本系統(tǒng)主要有如下功能： 公路信息采集和交通數(shù)據(jù)分析，安裝在路邊的“接入點(diǎn)”可以采集過往的車輛 數(shù)據(jù)，包括車載卡號(hào)碼、該車輛經(jīng)過時(shí)間等。對(duì)路口車流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。分板車輛 走向；關(guān)鍵路段可以進(jìn)行車速分析及超速行駛報(bào)告。并能定期通過g p r s 網(wǎng)絡(luò)將 信息發(fā)送到交管部門的信息中心。 移動(dòng)檢測(cè)、數(shù)據(jù)下載，移動(dòng)檢測(cè)器可與路邊的“接入點(diǎn)”建立通信連接，通過 “接入點(diǎn)”接受信息中心的各種信息或向其傳送采集到的數(shù)據(jù)或查詢指令。移動(dòng)檢 測(cè)器還可控制各個(gè)路口的交通信號(hào)燈。移動(dòng)檢測(cè)器可配g p s 全球定位系統(tǒng)，定 時(shí)向信息中心報(bào)告本身位置。交警手持式移動(dòng)檢測(cè)器，可以查詢工作范圍內(nèi)的所 有車輛信息。 交通事故處理，針對(duì)交通肇事逃逸情況，可以記錄肇事車輛的有關(guān)信息。 車輛管理，對(duì)于本地車輛，可以存儲(chǔ)車輛歷史記錄；交警存儲(chǔ)違章信息；信 息中心統(tǒng)計(jì)違章記錄：協(xié)助管理車輛違章和車輛保險(xiǎn)。與汽車維修系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)； 組建車輛檔案；協(xié)助年檢和車輛報(bào)廢審查；抵制走私車的私自銷售。而對(duì)于臨時(shí) 車輛可以采用發(fā)放臨時(shí)車載卡的形式進(jìn)行管理，l 晦時(shí)車載卡可以重復(fù)使用。 由于本系統(tǒng)在應(yīng)用過程中要求所有的車輛必須安裝藍(lán)牙車載卡，因此目前使 用還有一定的困難，不過隨著藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展和成本的降低，該智能交通管理系 統(tǒng)一定會(huì)大有作為的。 東南入學(xué)壩l 學(xué)位論衛(wèi) 2 3 智能公交管理系統(tǒng) 在城市的日常生活中，交通是一件非常重要的事，交通問題處理不好，整個(gè) 城市的運(yùn)轉(zhuǎn)將受到極大的影響。而公共交通更是重中之重。在城市公共交通里， 最重要的是以下幾個(gè)方面：停車場(chǎng)或樞紐的調(diào)度管理：候車站牌建設(shè)；車輛及人 員調(diào)度。 對(duì)于公交公司，該系統(tǒng)可以告訴調(diào)度中心：公司的車輛這個(gè)時(shí)刻在什么位置， 停車場(chǎng)里還有多少車，哪個(gè)線路雖繁忙，如何把不繁忙線路的車輛或臨時(shí)機(jī)動(dòng)車 輛投入到繁忙的線路去。通過該系統(tǒng)，調(diào)度中心可以對(duì)線路上正在運(yùn)營(yíng)的車輛發(fā) 出一些信息( 如：繁忙路段情況等) ，同時(shí)，調(diào)度中心還能控制公交車輛的廣告 播放，采用信息化的方式對(duì)員工進(jìn)行考勤、考核，實(shí)現(xiàn)路單電子化，而目前只能 通過人工或計(jì)算機(jī)打印路單。對(duì)于乘車人，該系統(tǒng)還可以告訴每個(gè)人：如何選擇 換乘最少輛車、路程最短的公交線路，自己希望的公交車何時(shí)到達(dá)等。 2 3 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2 3 所示，主要分為；公交中心調(diào)度顯示子系統(tǒng)、停車場(chǎng)及 樞紐調(diào)度管理子系統(tǒng)、候車電子站牌子系統(tǒng)、公交智能終端子系統(tǒng)等四部分，下 面對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)分別加以介紹。 公交車 公交車公交車 圈2 ：3 公交車輛調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 對(duì)于公交中心調(diào)度顯示子系統(tǒng)，其主要功能如下： 車輛動(dòng)態(tài)顯示j 通過大屏幕和電子地圖方式動(dòng)態(tài)地顯示任意一輛公交車輛所 處的位置，以便給調(diào)度人員及各級(jí)指揮人員提供直觀判斷信息。 重要通知下發(fā)?？煞奖愕貙?duì)所有公交車輛或部分公交車輛下發(fā)一些重要通 知。 第二章智能車輛管控系統(tǒng)介紹 廣告播放調(diào)度。通過中心廣告調(diào)度，可隨時(shí)對(duì)所有公交車輛或部分公交車輛 的電子廣告進(jìn)行調(diào)度控制，以達(dá)到廣告投放的最大效果，同時(shí)獲取最大收益。 核心調(diào)度管理。可隨時(shí)對(duì)所有公交車輛進(jìn)行調(diào)度，以達(dá)到車輛使用的合理化。 對(duì)于停車場(chǎng)及樞紐調(diào)度管理子系統(tǒng)，其主要功能如下： 自動(dòng)識(shí)別進(jìn)出場(chǎng)區(qū)的車輛信息，包括車牌號(hào)碼，線路，到站時(shí)間等。 自動(dòng)識(shí)別車輛上乘務(wù)人員信息，包括司機(jī)信息，售票員信息等。 對(duì)進(jìn)入車場(chǎng)的車輛預(yù)先發(fā)出發(fā)車指令，使司機(jī)知道自己的發(fā)車時(shí)間。 可隨時(shí)調(diào)度車輛的發(fā)車線路，如假如1 路公交車線路由于堵車車輛已全部發(fā) 出，而處于同一車場(chǎng)的2 路車還有空閑車輛，調(diào)度系統(tǒng)可發(fā)出指令讓一些2 路車 更改成1 路車投入使用，這樣可大大加強(qiáng)公交車輛的使用效率。 系統(tǒng)自動(dòng)記錄車輛的到站時(shí)間，發(fā)車時(shí)間和乘務(wù)人員信息，這樣可方便精確 地形成考核信息，并且是權(quán)威信息。 可為進(jìn)出的每一輛車分配停車位置，如車道或停車位等。 對(duì)于候車電子站牌子系統(tǒng)，其主要功能如下： 到站預(yù)告。通過l e d 顯示屏方便地顯示離本站最近的公交車輛的預(yù)計(jì)到達(dá) 時(shí)問或距離。 電子站牌。通過l e d 顯示屏顯示線路?？空?。 接收中心發(fā)出的信息并顯示。 接收中心發(fā)出的信息并顯示。由于中心的信息來源是最多的，中心可隨時(shí)向 電子站牌推送信息，如堵車信息等等，使候車人時(shí)時(shí)刻刻感受到公交公司的周到 服務(wù)。甚至可以發(fā)送天氣預(yù)報(bào)等公益性信號(hào)。 可以在間隙時(shí)間插搔廣告。 對(duì)于公交智能終端子系統(tǒng)，其主要功能如下： 可方便地通過i c 卡或鍵盤方式，把乘務(wù)人員信息輸入到公交智能終端。 可隨時(shí)通過加密方式把車輛及乘務(wù)人員信息發(fā)送到調(diào)度中心。 可隨時(shí)接收調(diào)度中心或調(diào)度系統(tǒng)發(fā)出的信息，并通過l c d 顯示屏顯示。 可通過串口方便地提供一個(gè)高速數(shù)據(jù)傳輸通道，為數(shù)據(jù)傳輸提供方便等。 可通過串口控制線路顯示，廣告系統(tǒng)控制等。 爭(zhēng) 東南大學(xué)頊l 學(xué)位論文 2 3 2 系統(tǒng)特點(diǎn) 本智能公交調(diào)度系統(tǒng)由于采用了藍(lán)牙技術(shù)、g p r s 技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，使得 公交調(diào)度實(shí)現(xiàn)了信息化、自動(dòng)化和電子化，它具有以下特點(diǎn)： 全面實(shí)現(xiàn)了公交公司、乘務(wù)人員、乘客之間的信息采集，信息發(fā)送，和信息 共享。 通過這些服務(wù)可大大提升公交公司在市民中的地位，使城市的公共交通管理 邁上新的臺(tái)階。 可大大提高公交公司的車輛的運(yùn)營(yíng)效率。 通過廣告的隨時(shí)隨地的控制播放，可增加公交公司的收入。 本系統(tǒng)采用的無線技術(shù)( b l u e t o o t h 、g p r s ) 均為信息產(chǎn)業(yè)部無須申報(bào)的頻 段，因此沒有申請(qǐng)頻點(diǎn)等繁雜手續(xù)。 本系統(tǒng)均采用無線技術(shù)，因此不需布線工程，市政施工簡(jiǎn)單易行。 本系統(tǒng)車輛與車場(chǎng)或站牌之間采用b l u e t o o t h 進(jìn)行認(rèn)證及通信，而車場(chǎng)或站 牌與中心之間通信采用g p r s ，這樣可大大節(jié)約成本支出。 系統(tǒng)通過對(duì)公交乘務(wù)人員的管理，可把考勤，調(diào)度，獎(jiǎng)勵(lì)結(jié)合在一起，提高 公交系統(tǒng)的透明度。 如城市交通已經(jīng)上“交通一卡通”工程的，還可通過本系統(tǒng)方便地進(jìn)行無線數(shù) 據(jù)采集。 雖然本系統(tǒng)具有以上的許多優(yōu)點(diǎn)，但仍然有一些難以克服的缺點(diǎn)。比如在大 城市里由于高樓林立，公交車在一些拐彎處容易形成通信死角，如果這時(shí)正好發(fā) 生堵車或超車，則這時(shí)的候車電子站牌不能正確顯示公交車的行駛信息。 2 4 本章小節(jié) 本章分別介紹了基于藍(lán)牙技術(shù)的智能停車管理系統(tǒng)、智能交通管理系統(tǒng)和智 能公交管理系統(tǒng)等車輛管控系統(tǒng)等。雖然目前基于藍(lán)牙技術(shù)的車輛管控系統(tǒng)的應(yīng) 用并不是很普及，但是隨著藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展和成本的降低，藍(lán)牙技術(shù)在車輛管控 系統(tǒng)的應(yīng)用中一定會(huì)大有作為的。另外，在車輛管控系統(tǒng)中均以無線通信系統(tǒng)作 為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?，因此在下面的章?jié)將對(duì)車輛管控系統(tǒng)中的無線通信子系統(tǒng)的 關(guān)鍵技術(shù)一藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行研究。 1 0 第三章藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)的研究 第三章藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)的研究 藍(lán)牙技術(shù)大約在2 0 世紀(jì)9 0 年代晚期發(fā)端于愛立信公司，目前該技術(shù)處于藍(lán) 牙特殊利益集團(tuán)( s i gs p e c i a l i n t e r e s t g r o u p ) 的領(lǐng)導(dǎo)之下，該機(jī)構(gòu)由愛立信、 諾基亞、i b m 、東芝、i n t e l 、3 c o m 、摩托羅拉、朗訊和微軟等大公司所組成。 今天的藍(lán)牙專業(yè)組已經(jīng)擁有了超過1 4 0 0 個(gè)成員，是增長(zhǎng)最快的專業(yè)組織之。 藍(lán)牙技術(shù)本質(zhì)就是一種實(shí)現(xiàn)多種設(shè)備之間無線連接的協(xié)議，這些設(shè)備的范圍 可以涉及得很廣泛，從p d a 、手機(jī)、筆記本電腦到家用微波爐、電冰箱和空調(diào) 設(shè)備等等，其種類可謂花樣繁多，不一而足；藍(lán)牙還是一種環(huán)境，在這樣的環(huán)境 里，每一種設(shè)備都相互連接了起來，這些設(shè)備可以“思考”而且可以自己管理自己。 藍(lán)牙更是一種隨處可見的連接手段，通過它，不管你身處何處，你那隨時(shí)通信的 筆記本電腦或者p d a 都會(huì)給你帶來無窮無盡的便利。 3 1 藍(lán)牙協(xié)議介紹 與同o s i 一樣，藍(lán)牙協(xié)議棧也使用了分層的辦法。分層的耳的是為了使應(yīng) 用程序能夠做到互操作。如果遠(yuǎn)端設(shè)備的應(yīng)用程序在同一協(xié)議棧上運(yùn)行，那么就 可以實(shí)現(xiàn)互操作。不同的應(yīng)用程序使用不同的協(xié)議棧。但是不管是什么樣的應(yīng)用 程序，藍(lán)牙協(xié)議棧都必須使用通用的藍(lán)牙數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)議，藍(lán)牙協(xié)議的 分層結(jié)構(gòu)如圖3 1 所示。 廣、廚麗獷_ i。，。，。，、。一一。，。，_j 圖3 。1 藍(lán)牙協(xié)議棧層次結(jié)構(gòu)圖 完整的藍(lán)牙協(xié)議棧由藍(lán)牙技術(shù)特有的協(xié)議( 如：l m p 和l 2 c a p ) 以及可運(yùn)行 東南大學(xué)碩= 學(xué)位論丈 在其它許多平臺(tái)上的對(duì)象交換協(xié)議、數(shù)據(jù)用戶報(bào)協(xié)議和無線應(yīng)用協(xié)議等協(xié)議共同 組成。在設(shè)計(jì)協(xié)議棧的時(shí)候，一般是盡量利用現(xiàn)有的高層協(xié)議，而不是去重復(fù)創(chuàng) 造協(xié)議。這樣不僅加快了藍(lán)牙技術(shù)的開發(fā)，而且促進(jìn)了將現(xiàn)有的技術(shù)程序應(yīng)用于 藍(lán)牙技術(shù)，提高藍(lán)牙技術(shù)的可兼容性，有助于保證應(yīng)用程序的互操作性。 藍(lán)牙協(xié)議?？梢苑譃樗膶?，每一層及相應(yīng)的協(xié)議如表3 1 所示。 藍(lán)牙協(xié)議層協(xié)議棧部分 藍(lán)牙核心協(xié)議- 基帶協(xié)議 鏈路管理協(xié)議( l m p ) _ 邏輯鏈路控制和適配協(xié)議( l 2 c a p ) - 業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議( s d p ) 電纜替代協(xié)議一射頻通信協(xié)議( r f c o m i v l ) 電話控制協(xié)議- 二進(jìn)制電話控制協(xié)議( t c sb i n ) 選用的協(xié)議一a t 命令集 點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議( p p p ) - 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議( u d p ) 傳輸控制協(xié)議( t c p ) 網(wǎng)際協(xié)議 ( 1 p ) - 對(duì)象交換協(xié)議( 0 b e x ) - 無線應(yīng)用協(xié)議( w a p ) v c a r d v c a l e n d a r - 紅外移動(dòng)通信( i r m c ) 一無線應(yīng)用環(huán)境( w a e ) 表3 1 藍(lán)牙協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的協(xié)議 3 。l 。1 藍(lán)牙核心協(xié)議 藍(lán)牙核心協(xié)議是藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所特有的協(xié)議，由s i g 開發(fā)制定。所有藍(lán)牙 設(shè)備都必須支持藍(lán)牙核心協(xié)議以及藍(lán)牙無線接口協(xié)議，而其他的協(xié)議可甑根據(jù)需 要來選用。 基帶協(xié)議?；鶐f(xié)議負(fù)責(zé)建立微微網(wǎng)內(nèi)各單元之間的物理射頻鏈路。 鏈路管理協(xié)議( l m p ) 。鏈路管理協(xié)議負(fù)責(zé)藍(lán)牙設(shè)備問的鏈路的建立和控制， 包括控制和協(xié)商基帶分組的大小。 邏輯鏈路控制與適配協(xié)議( l 2 c a p ) 。邏輯鏈路控制與適配協(xié)議支持高層協(xié) 議的復(fù)用，分組的分段和重組，以及業(yè)務(wù)質(zhì)量( q o s ) 控制。 服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議( s d p ) 。服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議在藍(lán)牙技術(shù)框架中起者致關(guān)重要的作 用，它是所有用戶模型的基礎(chǔ)。 第三章蕊牙關(guān)鍵技術(shù)的研究 3 1 2 電纜替代協(xié)議( r f c o m m ) r f c o m m 協(xié)議是基于歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)| 辦會(huì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)( e t s it s ) 0 7 1 0 的_ 一 個(gè)串口仿真協(xié)議，0 7 1 0 也用于全球移動(dòng)通信系統(tǒng)( g s m ) 的通信設(shè)備。r f c o m m 協(xié)議提供了在l 2 c a p 上對(duì)r s 2 3 2 串口的仿真，這一“電纜替代協(xié)議”是在藍(lán) 牙基帶上仿真了r s 2 3 2 串口的控制和數(shù)據(jù)信號(hào)，為使用串行線路作為傳輸媒介 的一些上層協(xié)議( 如：o b e x ) 提供了傳輸功能【7 1 。 r f c o m m 協(xié)議支持使用設(shè)備串曰的應(yīng)用。在最簡(jiǎn)單的情況下，兩個(gè)設(shè)備都 具有藍(lán)牙接口，直接建立藍(lán)牙鏈路來替代r s 2 3 2 串口的有線數(shù)據(jù)傳輸，如圖3 2 所示。還可以在設(shè)備的一端使用藍(lán)牙無線通信，而在另一端提供一個(gè)有線接口， 提供類似于調(diào)制解調(diào)器的功能。 凰童罵固 撼糊 藍(lán)牙設(shè)備a 監(jiān)才砹備6 3 1 3 電話控制協(xié)議 二進(jìn)制電話控制協(xié)議( t c sb i n ) 是面向比特的協(xié)議，它定義了藍(lán)牙設(shè)備間 建立語音和數(shù)據(jù)呼叫的控制信令，還定義了處理藍(lán)牙電話控制規(guī)范( t c s ) 設(shè)備 群的移動(dòng)管理進(jìn)程。t c sb i n 基于國(guó)際電聯(lián)( i t u - t ) 頒布的q 9 3 1 建議，q 9 3 1 建議是國(guó)際電聯(lián)為i s d n ( 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)) 基本呼叫控制制定的標(biāo)準(zhǔn)。 3 1 4 可選用的協(xié)議 a t 命令集。是藍(lán)牙s i g 定義的套用于在多用戶模式下控制移動(dòng)電話和調(diào) 制解調(diào)器的命令集。 點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議( p p p ) 。該協(xié)議是由 e t f ( i n t e r n e t 工程任務(wù)組) 開發(fā)的，它定 義了如何在串行點(diǎn)到點(diǎn)鏈路上傳輸1 p 數(shù)據(jù)包。 u d p t c p i p 協(xié)議。該協(xié)議也是由i e t f ( n t e r n e t 工程任務(wù)組) 開發(fā)的，它 定義了在i n t e m e t 上通信時(shí)的通信協(xié)議，目前廣泛應(yīng)用于電腦以及p d a 、移動(dòng)電 話甚至打印機(jī)上。 對(duì)象交換協(xié)議( o b e x ) 。o b e x 本來是由紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)( i r d a ) 開發(fā)的會(huì) 話層協(xié)議，即i r o b e x ( 紅外對(duì)象交換) 協(xié)議，它支持以簡(jiǎn)單和自發(fā)的方式交換 對(duì)象。 無線應(yīng)用協(xié)議( w a p ) 。無線應(yīng)用協(xié)議是為在小型無線沒備，如裝育文本顯 示器的移動(dòng)電話上發(fā)送和閱讀互聯(lián)網(wǎng)上的內(nèi)容和消息而制定的一種協(xié)議規(guī)范。 v c a r d 是由v e r s i t 協(xié)會(huì)提出，由i m c ( 互聯(lián)網(wǎng)郵件協(xié)會(huì)) 管理，并由i e f t 進(jìn)一步開發(fā)的電子名片規(guī)范，它與傳輸和操作平臺(tái)無關(guān)。廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)的電 子郵件、網(wǎng)頁瀏覽器、p i m ( 個(gè)人信息管理器) 、p d a 及智能卡等。 v c a l e n d a r 是由v e r s i t 協(xié)會(huì)提出，由i m c ( 互聯(lián)網(wǎng)自口件協(xié)會(huì)) 管理，并由l e f t 進(jìn)一步開發(fā)的電子名片規(guī)范，它與傳輸和操作平臺(tái)無關(guān)。能簡(jiǎn)單、自動(dòng)、一致地 交換日程和時(shí)間表信息。 無線應(yīng)用環(huán)境( w a e ) 。無線應(yīng)用環(huán)境是為w a p 提供的開發(fā)環(huán)境，它遵守 網(wǎng)頁內(nèi)容的傳輸模式，增加了些網(wǎng)關(guān)函數(shù)。 紅外移動(dòng)通信( i r m c ) 。主要用于終端之問的數(shù)據(jù)交換，包括通訊簿、電子 郵件及備忘錄等應(yīng)用數(shù)據(jù)。 3 2 藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)的研究 藍(lán)牙技術(shù)作為一種新的短距離無線通信技術(shù)，它采用了一些關(guān)鍵技術(shù)，這些 關(guān)鍵技術(shù)使得藍(lán)牙技術(shù)有別于其他的無線通信技術(shù)，它們包括安全保密技術(shù)、跳 頻技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)以及射頻技術(shù)等，下面分別加以分析【7 】o 3 2 1 安全保密技術(shù) 由于藍(lán)牙技術(shù)采用的是無線傳輸技術(shù)，因此，在安全方面需要特別注意。藍(lán) 牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包含了許多安全措施，除了有限的通信距離范霞和跳頻使得現(xiàn)場(chǎng)截獲 信號(hào)異常困難外，藍(lán)牙還采用鏈路級(jí)的鑒權(quán)和加密措施。鑒權(quán)可以防止關(guān)鍵數(shù)據(jù) 和服務(wù)被非法訪問，也可以防止黑客試圖偽裝成授權(quán)用戶進(jìn)行欺騙。加密技術(shù)把 傳送中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擾亂，可以保持鏈路的機(jī)密性，防止他人竊聽。另外，藍(lán)牙技 術(shù)還具有會(huì)話密鑰生成功能，這個(gè)密鑰可以隨時(shí)改變，可以減少黑客長(zhǎng)期停留的 可能性。 根據(jù)應(yīng)用，藍(lán)牙技術(shù)定義了三種安全模式： 模式1 ，不采用安全機(jī)制，當(dāng)設(shè)備傳輸非重要的數(shù)據(jù)或語音時(shí)使用。在這種 模式中，設(shè)備屏蔽鏈路級(jí)的安全功能，適于不敏感信息數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問。如：自動(dòng) 交換名片和日歷( v c a r d 和v c a l e n d a t ) 。 模式2 ，提供業(yè)務(wù)級(jí)的安全機(jī)制， 程序又有不同的安全要求。 模式3 ，提供鏈路級(jí)的安全機(jī)制， 用程序提供的一種安全機(jī)制。 適合二 。一些并行運(yùn)行的程序，扁列每種 它以強(qiáng)制的方式，對(duì)所有的建立連接的應(yīng) 第三章藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)的討睜t 在鏈路數(shù)據(jù)層，藍(lán)牙系統(tǒng)使用了四個(gè)參數(shù)來保證安全：每個(gè)用戶全球唯一的 4 8 比特藍(lán)牙地址，用戶的1 2 8 比特鏈路密鑰，用戶的8 1 2 8 比特加密密鑰和藍(lán)牙 設(shè)備產(chǎn)生的1 2 8 比特隨機(jī)數(shù)r a n d 。藍(lán)牙系統(tǒng)共定義了四種鏈路密鑰以適應(yīng)不問 階段的應(yīng)用，它們是：聯(lián)合密鑰楊小設(shè)備密鑰腸、主設(shè)備密鑰