CN101827433A - 一种用于工程机械的卫星定位通信终端的节能运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工程机械的卫星定位通信终端的节能运行方法，属于卫星定位通信终端领域。该方法包括：在卫星定位系统接收器和无线收发模块上的第一开关K1和第二开关K2分别控制各自电源的通断，中央处理单元根据CAN收发器收到CAN总线数据的情况，以及存储单元中预先设定时间值和定时器中累计时间值，判断所述开关K1和开关K2的通断状态，进而使卫星定位通信终端进入不同的工作模式，即正常模式、省电模式或固定发送模式。通过使用上述方法，减少了卫星定位通信终端的电能损耗，延长了其工作时间，既符合工程机械自身的作业特点，又满足对工程机械设备的定位及远程监控需求。

Description

一种用于工程机械的卫星定位通信终端的节能运行方法

技术领域

本发明涉及卫星定位通信终端领域，具体而言，涉及一种用于工程机械的卫星定位通信终端的节能运行方法。

背景技术

卫星定位系统以全球性、全天候、高效率等显著优点被广泛应用于车辆导航、工程测量、航空救援和市政规划等方面。卫星定位系统可提供实时、高精度的三维坐标、速度和时间信息，并且误差不随时间积累，卫星定位系统接收器的自动化程度越来越高，操作简便，极大地减轻了测量的工作量和劳动强度。目前正运行的卫星定位系统主要包括美国的全球定位系统GPS(Global Position System)、俄罗斯的GLONASS(GlobalNavigation Satellite System)、欧洲的伽利略和中国的北斗。利用无线通信技术，将卫星定位系统接收器的信息与上位机的地理信息系统GIS(Geographic InformationSystem)相结合，这种结合超越了卫星定位系统原有的功能，可用于解决大范围、全方位的综合性问题。

应用于工程机械的卫星定位通信终端，与应用在城市公交、出租车等一般车载系统的不同之处在于，除了要发送地理坐标信息外，还需要对施工中的工程机械设备(比如起重机、摊铺机、装载机、旋挖钻机等)的工作随时进行监控和报警。企业和用户根据这些信息可以更好地掌握产品的分布和使用情况，及时给出保养和维修意见。因为工程机械的控制器和仪表大都采用控制器局域网CAN(Controller Area Network)总线来传递各部分的状态信息，所以需要在卫星定位通信终端中增加CAN控制器及收发器并且遵守CAN2.0A/B规格和CANOpen、SAEJ1939等上层协议，来实现CAN总线数据的接收和发送，从而采集工程机械的状态信息。

此外，工程机械设备的作业特点与普通车辆相比具有很大的差别。从空间上看，一方面工程机械在各个施工地之间的流动性大，而另一方面，它们在具体某个施工地之内的活动范围又相对较小；从时间上看，一方面在正常施工时，工程机械需要长时间连续作业，而另一方面，当任务空闲时它们又需要被停机封存。因此这种作业特点就对卫星定位通信终端提出了特殊要求：在工程机械连续作业时，需要能及时定位和监控；在工程机械停机时，只需获取定位信息；如果停机时间较长，就需要考虑减少终端的能耗，以延长供电电池的使用寿命。

因此，迫切需要一种用于工程机械的卫星定位通信终端的节能运行方法来解决以上问题。

发明内容

技术问题：为了满足工程机械设备的作业特点及其定位、监控需求，并且减少供电电池的损耗，延长工作时间，本发明提供了一种用于工程机械的卫星定位通信终端的省电方法。

技术方案：本发明的用于工程机械的卫星定位通信终端的节能运行方法，在卫星定位系统接收器、无线收发模块、电源输入端的第一开关和第二开关分别控制各自电源的通断，中央处理单元根据CAN收发器收到CAN总线数据的情况，与存储单元中预先设定时间值和定时器中累计时间值，判断所述第一开关和第二开关的通断状态，进而使卫星定位通信终端进入不同的工作模式，即正常模式、省电模式或固定发送模式；当所述CAN收发器能接收到数据时，中央处理单元判断工程机械处于工作状态，使终端进入正常模式；当所述CAN收发器未接收到数据的持续时间超过预设值时，中央处理单元判断工程机械处于停机状态，使终端进入省电模式；当终端处于省电模式时，中央处理单元判断定时器中的定时时间是否到预先设定时间值，从而使终端进入固定发送模式。

所述正常模式时，第一开关和第二开关始终闭合，卫星定位系统接收器和无线收发模块处于工作状态，中央处理单元按预先设定好的频率将接收到的经纬度信息和工程机械状态信息打包发送给上位机，同时接收上位机的查询指令和参数设置指令；

所述省电模式：第一开关和第二开关始终断开，停止给卫星定位系统接收器和无线收发模块供电，以节约电能；

固定发送模式：第一开关和第二开关按照预先设定好的规律循环地闭合一段时间后再断开，中央处理单元在开关闭合时通过卫星定位系统接收器和无线收发模块采集定位数据和发送信息，并接收处理上位机的唤醒指令。

在省电模式和固定发送模式，终端自动唤醒或远程指令唤醒，恢复到正常模式。

所述CAN收发器连接到工程机械的CAN总线上，以获取工程机械的实时状态，确定卫星定位通信终端的工作模式。

所述无线收发模块具有与上位机的无线通信功能，根据接收到的上位机参数设置指令将参数值保存在存储单元中。所述定时器提供时间基准和控制周期。

有益效果：

1.由于本发明根据工程机械设备的作业特点，在卫星定位通信终端工作的正常模式外，又增加了省电模式和固定发送模式，通过使用上述方法，在确保定位和监控功能的同时可大大提高终端设备的省电性能，延长供电电池的使用寿命；

2.固定发送模式的设置解决了在省电模式中无法发送和接收上位机数据的问题，保证了在工程机械停机期间可以获得定位信息；

3.根据工程机械设备的工作情况可实现自动唤醒，或是上位机指令的远程唤醒功能，方便终端在三种模式之间的灵活切换。

附图说明

图1是用于工程机械的可实现省电方法的卫星定位通信终端示意图；

图2是采用本发明的三种工作模式间的逻辑切换流程图；

图3是本发明实施例的正常模式流程图；

图4是本发明实施例的省电模式流程图；

图5是本发明实施例的固定发送模式流程图；

图6是本发明实施例的CAN接收中断程序流程图；

图7是本发明实施例的定时器中断处理程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

无线收发技术包括但不限于全球数字移动通讯系统GSM(Systems For MobileCommunication)短消息和通用分组无线业务GPRS(General Packet Radio Service)，其不同形式和组合不构成对本发明的限定。

采用本发明实施例的卫星定位通信终端的连接方式参见图1。其中，中央处理单元101用于数据的接收、发送、存储和处理，以及各工作模式间逻辑关系的判断；卫星定位系统接收器102用于接收当前位置的经纬度、速度等信息；无线收发模块103用于与上位机的远程双向通信；电源104提供终端系统和各部分模块的供电；在此系统中，卫星定位系统接收器102和无线收发模块103的耗电量最多，为了能方便其电源的通断以达到省电的目的，在这两部分的电源引脚分别加入电子开关，即第一开关K1和第二开关K2，可直接受中央处理单元101的控制；为了能获取工程机械设备CAN总线上的各类状态信息，CAN收发器105是必须的，而且收到的CAN数据是判断终端工作模式的重要条件之一；另外，存储单元106实现系统运行中所需参数的掉电保存，定时器107实现对时间的累加，用于判断是否已经到达预设时间。在具体实施例中，中央处理单元101选择带有CAN控制器的AVR单片机，存储单元106可以采用EEPROM或FLASH等实现，电子开关用三极管电路构成即可。

根据工程机械设备的作业特点，当连续工作时CAN总线上始终有数据，终端通过CAN收发器105就能接收到协议中规定地址的信息，如本发明实施例中规定地址0x301中数据代表柴油机转速、地址0x302中数据代表水温、地址0x303中数据代表油压等信息；反之，当工程机械设备停机时，CAN收发器105就接收不到相应的CAN数据，因此通过周期性地检测CAN总线可以判断工程机械是否开机。而为了避免终端进入错误的工作模式，还需要区分施工过程中的短暂停车和较长时间的停机保养，这两类情况可以通过累加接收不到CAN数据的时间并与预存参数比较而得到。具体实施时，利用了CAN接收中断和定时器中断来完成相应程序的处理，以实现卫星定位通信终端在各工作模式间切换。

采用本发明的三种工作模式之间的逻辑切换流程图参见图2，主要功能是根据CAN收发器105收到CAN总线数据的情况，以及存储单元106中预先设定时间值和定时器107中累计时间值，判断卫星定位通信终端所处的各工作模式，开始于步骤201，结束于步骤207：

步骤201：开始；

步骤202：终端上电工作，处于正常模式；

步骤203：中央处理单元101判断是否满足进入省电模式的条件，即未接收到工程机械设备CAN总线数据的时间大于预设值，如果满足条件则进入步骤204，否则回到步骤202；

步骤204：终端处于省电模式；

步骤205：中央处理单元101判断是否满足进入固定发送模式的条件，即预先设置的定时时间到，如果满足条件则进入步骤206，否则回到步骤204；

步骤206：终端处于固定发送模式；

步骤207：中央处理单元101判断是否满足唤醒条件，即CAN收发器105收到数据或上位机下发远程唤醒指令，如果满足则回到步骤202，否则转到步骤206。

在正常模式时，第一开关K1和第二开关K2始终闭合，卫星定位系统接收器102和无线收发模块103处于工作状态，中央处理单元101按预先设定好的频率将接收到的经纬度信息和工程机械状态信息打包发送给上位机，同时接收上位机的查询指令和参数设置指令。本发明实施例的正常模式流程图参见图3，开始于步骤301，结束于步骤313：

步骤301：中央处理单元101判断如果是正常模式，进入步骤302，否则转到步骤313；

步骤302：第一开关K1和第二开关K2闭合，给卫星定位系统接收器102和无线收发模块103上电；

步骤303：接收卫星定位信息，同时判断此信息是否有效及进行滤波处理；

步骤304：无线收发模块103通过握手协议与上位机建立通信，以保证信息安全、可靠、高效地传输；

步骤305：无线收发模块103接收上位机的设置参数指令，并将相应的参数保存在存储单元106中，以用于步骤309和步骤310中时间值的比较；

步骤306：判断CAN收发器105是否收到CAN数据，如果收到进入步骤307，反之，转到步骤309；

步骤307：处理接收到的CAN数据，提取工程机械设备的各类状态信息；

步骤308：将工程机械设备当前的经纬度和状态等信息打包发送给中心站，完成定位和监控功能；

步骤309：读取存储单元106中的设定参数值；

步骤310：判断持续接收不到CAN数据的累计时间是否大于步骤310中读取出来的预设值，如果大于，则说明满足省电模式的条件，进入步骤312，反之，则说明工程机械设备还没有处于停机保养阶段，进入步骤311；

步骤311：中央处理单元101将经纬度信息打包发送给中心站，只需完成定位功能；

步骤312：置终端状态于省电模式；

步骤313：退出正常模式。

在省电模式时，第一开关K1和第二开关K2始终断开，停止给卫星定位系统接收器102和无线收发模块103供电，以节约电能。本发明实施例的省电模式流程图参见图4，开始于步骤401，结束于步骤405：

步骤401：中央处理单元101判断如果是省电模式，进入步骤402，否则转到步骤405；

步骤402：第一开关K1和第二开关K2断开，停止给卫星定位系统接收器102和无线收发模块103供电；

步骤403：判断进入固定发送模式的定时时间是否到，如果到了，则进入步骤404，反之转到步骤405；

步骤404：置终端状态于固定发送模式；

步骤405：退出省电模式。

在固定发送模式时，第一开关K1和第二开关K2按照预先设定好的规律循环地闭合一段时间后再断开，中央处理单元101在开关闭合时通过卫星定位系统接收器102和无线收发模块103采集定位数据和发送信息，并接收处理上位机的唤醒指令。本发明实施例的固定发送模式流程图参见图5，开始于步骤501，结束于步骤510：

步骤501：中央处理单元101判断如果是固定发送模式，进入步骤502，否则转到步骤510；

步骤502：第一开关K1和第二开关K2闭合，给卫星定位系统接收器102和无线收发模块103上电；

步骤503：接收卫星定位信息，同时判断此信息是否有效及进行滤波处理；

步骤504：无线收发模块103通过握手协议与上位机建立通信；

步骤505：中央处理单元101将经纬度信息打包发送给中心站，只需完成定位功能；

步骤506：中央处理单元101判断是否收到上位机的唤醒指令，如果收到进入步骤507，否则转到步骤508；

步骤507：置终端状态于正常模式；

步骤508：中央处理单元101判断处于固定发送模式的设定时间是否到，如果到了进入步骤509，反之，转到步骤510；

步骤509：置终端状态于省电模式；

步骤510：退出固定发送模式。

要完成各模式的切换和监控功能，卫星定位通信终端除了主程序循环以外，还需要CAN接收中断程序和定时器中断处理程序。CAN接收中断程序的主要功能是接收和存储CAN总线上相应的数据信息，同时置位CAN接收标志，用于对CAN数据的处理。本发明实施例的CAN接收中断程序流程图参见图6，开始于步骤601，结束于步骤608：

步骤601：进入CAN接收中断子程序；

步骤602：关接收中断；

步骤603：判断接收到的数据是否为所需，如果是的进入步骤604，反之，转到步骤607；

步骤604：置位CAN接收标志；

步骤605：保存所需数据到存储区；

步骤606：清零CAN接收标志；

步骤607：开接收中断；

步骤608：退出CAN接收中断子程序。

定时器中断处理程序的主要功能是周期性地检测CAN数据的接收情况，并据此切换终端工作到正常模式，或者累计时间值。本发明实施例采用1秒定时中断程序的流程图参见图7，开始于步骤701，结束于步骤711：

步骤701：进入定时中断处理程序；

步骤702：关定时器中断；

步骤703：中央处理单元101判断CAN接收标志位，如果收到CAN数据就进入步骤704，否则转到步骤706；

步骤704：置终端状态于正常模式；

步骤705：清零累计时间；

步骤706：增加累计时间，用于工作模式的切换条件；

步骤707：中央处理单元101判断终端当前是否处于省电模式，如果是，进入步骤708，反之，转到步骤709；

步骤708：增加定时时间；

步骤709：清零定时时间，用于工作模式的切换条件；

步骤710：开定时器中断；

步骤711：退出定时中断处理程序。

上述图2至图7过程均可以用现有技术中的编程方法实现，在此不作进一步限制。

以上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种用于工程机械的卫星定位通信终端的节能运行方法，其特征在于：在卫星定位系统接收器(102)、无线收发模块(103)、电源输入端的第一开关(K1)和第二开关(K2)分别控制各自电源(104)的通断，中央处理单元(101)根据CAN收发器(105)收到CAN总线数据的情况，以及存储单元(106)中预先设定时间值和定时器(107)中累计时间值，判断所述第一开关(K1)和第二开关(K2)的通断状态，进而使卫星定位通信终端进入不同的工作模式，即正常模式、省电模式或固定发送模式；当所述CAN收发器(105)能接收到数据时，中央处理单元(101)判断工程机械处于工作状态，使终端进入正常模式；当所述CAN收发器(105)未接收到数据的持续时间超过预设值时，中央处理单元判断工程机械处于停机状态，使终端进入省电模式；当终端处于省电模式时，中央处理单元判断定时器(107)中的定时时间是否到预先设定时间值，从而使终端进入固定发送模式。

2.根据权利要求1所述的用于工程机械的卫星定位通信终端的节能运行方法，其特征是所述正常模式时，第一开关(K1)和第二开关(K2)始终闭合，卫星定位系统接收器(102)和无线收发模块(103)处于工作状态，中央处理单元(101)按预先设定好的频率将接收到的经纬度信息和工程机械状态信息打包发送给上位机，同时接收上位机的查询指令和参数设置指令；

所述省电模式：第一开关(K1)和第二开关(K2)始终断开，停止给卫星定位系统接收器(102)和无线收发模块(103)供电，以节约电能；

固定发送模式：第一开关(K1)和第二开关(K2)按照预先设定好的规律循环地闭合一段时间后再断开，中央处理单元(101)在开关闭合时通过卫星定位系统接收器(102)和无线收发模块(103)采集定位数据和发送信息，并接收处理上位机的唤醒指令。

3.根据权利要求1所述的用于工程机械的卫星定位通信终端的节能运行方法，其特征是在省电模式和固定发送模式，终端自动唤醒或远程指令唤醒，恢复到正常模式。

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