CN101947945A - 一种车辆定位追踪监控设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆安全防盗技术领域，具体为一种车辆定位追踪监控设备。该设备包括：无线通讯功能单元、GPS功能单元、电源POWER电路、加速度功能单元、振动传感器功能单元、MCU功能监控单元、INPUT/OUTPUT监控功能单元等。本发明基于无线通讯技术并结合GPS接收技术，通过远程实现对车辆状态的定位、追踪、控制与监控等，同时根据设备的IMEI号可以通过指定网站查询车辆的行驶速度、行驶总里程、行驶轨迹、加油量、保养时间等信息。

Description

一种车辆定位追踪监控设备

技术领域

本发明属于车辆安全防盗技术领域，具体涉及一种车辆定位追踪监控设备。 

背景技术

GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。

近几年来，随着全球无线通讯的商用进程的不断加快，GPS定位追踪设备越来越受到欢迎，特别是防盗器追踪监控设备越来越收到欢迎，本定位追踪设备除定位追踪功能外，还有控制车辆的运行状态，同时还有检测车辆的工作运行状态，同时还有与手机进行互动功能，即可以通过手机来控制位追踪设备状态。该设备可以通过指定网站查询车辆的最高速度，行驶总里程，行驶轨迹，以及加油总量等等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实施方便、价格低廉、性能稳定的车辆定位追踪监控设备。

本发明提供的车辆定位追踪监控设备，是在现有无线通讯功能单元与GPS功能单元的基础上，增加加速度功能单元、振动传感器功能单元和MCU监控功能单元，同时添加INPUT/OUTPUT功能单元，实现对车辆的控制与监控。

本发明提供的车辆定位追踪监控设备，具体包括：

一个无线通讯功能单元；

一个GPS功能单元；

一个电源POWER电路；

一个加速度功能单元

一个振动传感器功能单元；

一个MCU监控功能单元；

一个INPUT/OUTPUT控制功能单元。

本发明基于无线通讯技术，结合GPS接收技术，通过远距离服务器实现定位、追踪、控制与监控车辆状态等功能。其中：

所述无线通讯功能单元，可以是GSM、GPRS、EDGE、TD-SCDMA、WCDMA或CDMA2000等，主要用于服务器之间进行通信与解码GPS 功能单元的NIMA数据；

所述GPS功能单元，用于接收GPS的NIMA数据；

所述电源POWER电路，主要用于给其他功能模块的供电；

所述振动传感器功能单元，主要是检测摩托车等车辆的是处于振动还是静止状态，当检测到是振动状态，5秒钟上报服务器数据一次，检测到静止状态时，让GPS功能单元与无线通讯功能单元处于睡眠模式；

所述加速度功能单元，用于判断车辆在锁车静止状态中，车辆是否被非法移动。当检测到车辆非法移动时，及时通知车主手机，车主可以通过手机选择启动报警模式，或者通过手机WEP网页准确跟踪被盗车辆行驶轨迹，或者通过手机可以切断车辆的油路与电路，实现远程遥控熄火等控制功能；

所述MCU监控功能单元，用于监控GPS与无线通讯功能单元部分的工作状态，当GPS与无线通讯部分电路以及MCU功能单元部分都出现死机的情况下，断开电源POWER电路一段时间后，再重新连接电源；MCU监控功能单元还可以通过振动传感器检测到车辆是否处于静止状态，如处于静止状态，让无线通讯功能单元与GPS功能单元同时进入睡眠模式，整个设备处于低功耗模式，一旦检测到任何振动状态，立即间隔5秒上报数据到服务器。同时MCU监控功能单元还可以通过加速度传感器判断车辆是否被非法移动，如车辆被非法移动，立即上报服务器，同时通知车主车辆已经被非法移动；

所述INPUT/OUTPUT控制功能单元，主要用于控制与监控车辆的运行状态，控制车的油路电路等。

本发明基于无线通讯技术并结合GPS 接收技术，通过远程实现对车辆状态的定位、追踪、控制与监控等，同时根据设备的IMEI 号可以通过指定网站查询车辆的行驶速度、行驶总里程、行驶轨迹、加油量、保养时间等信息。

附图说明

图1 为本发明实施例的为各功能单元的结构框图。

图2为本发明实施例的为振动传感器功能单元的结构框图。

图3为本发明实施例的为加速度传感器功能单元的结构框图。

图4为本发明实施例的为MCU监控功能单元的结构框图。

图5为本发明实施例的为各电源功能单元的结构框图。

图6为本发明实施例的为OUTPUT控制（控制车辆熄火，断油断电）功能单元框图。

图7为本发明实施例的为INPUT控制（控制车辆熄火，断油断电）功能单元框图。

图8 为本发明实施例的软件控制示意图。

具体实施方式

本发明提供的车辆定位追踪监控设备，具体如下：

包括一个无线通讯功能单元，可以通过GSM、GPRS、EDGE、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-LTE实现该通讯功能单元，该通讯单元通过基站实现与服务器之间的通信，把接收到GPS的NIMA信号与监控到定位追踪设备的状态数据信息送到服务器上，该功能单元还具有与手机互动功能，可以有效接收手机下指令。例如该功能单元可以采用MTK平台MT6223D芯片来设计实现。

还包括一个GPS功能单元，该功能单元主要是从卫星接收该监控定位追踪设备经度、纬度、高度、时间信息，把这些信息遍解码后，再通过串口把数据信息传送到无线通讯功能单元。例如可采用SIRF平台GSC3f系列芯片来实现GPS功能单元。

还包括一个振动传感器功能单元，见图2。由振动传感器MVS，限流电阻R1，电容C1与电阻R2组成的RC充放电电路连接构成。当车辆静止时，对地阻抗很小，TO MCU信号为低电平，当车辆振动时，MVS的阻抗很大，此时TO MCU信号为高电平，10M电阻R1为限流电阻，10nF电容C1与10K电阻R2为组成RC充放电电路。其中振动传感器主要用于节省功耗，当车辆处于静止状态时， MCU功能单元不能检测到振动传感器发过来的边沿或者电平中断，一旦无法检测到边沿中断后，MCU立即让GPS功能单元与无线通讯功能单元进入睡眠模式（即SLEEP模式或者叫STANDBY模式），这时整个耗电流大约4mA, 保证摩托车电瓶充电一次可以让设备持续工作至少2个月。如可以采用高性能型号为MVS 0608.02的振动传感器。原理框图如图2所示。

还包括一个加速度传感器功能单元，见图3。当车辆在X与Y与Z任何一个方向有加速时，根据加速大小输出不同的电压值，通过MCU的ADC检测X与Y与Z三个方向的电压值，从而判断车辆是否被移动。主要用于判断车辆是否被非法移动功能，一旦摩托车处于软件锁车状态中，当加速度传感器检测到摩托车被非法移动了，然后就上报数据到服务器，服务器下命令通知车主或者报警功能，该加速度传感器功能单元，如可以采用MMA7261QT等，原理框图如图3所示。

还包括一个MCU控制功能单元，见图4。该功能单元一是用于监控GPS 与GSM 功能单元部分的工作状态是否正常，二是用于控制与接收加速度传感器功能单元，三是检测振动传感器功能单元，四是当检测到加速度传感器与振动传感器功能单元的移动与振动数据后，从睡眠中唤醒GPS功能单元与无线通讯功能单元，A信号是无线通讯功能单元给MCU的喂狗信号，当无线通讯功能单元工作异常时，不给MCU一个脉冲信号，即不给MCU喂狗信号，此时MCU将通过B信号重新启动无线通讯功能单元；C信号为MCU复位GPS功能单元，当无线通讯功能单元无法正常接收到GPS信号，此时无线通讯功能就通过D信号通知MCU功能单元，MCU来复位GPS功能单元。具体而言，该MCU控制功能单元是监控无线通讯功能单元与GPS功能单元的工作状态，当无线通讯功能单元与GPS功能单元工作异常，MCU功能单元断开电源后重新启动设备；MCU控制功能单元还可以检测振动传感器功能单元工作状态，一旦检测到振动传感器振动，立即从睡眠中唤醒GPS功能单元与无线通讯功能单元，让其与服务器恢复正常通信；MCU控制功能单元还可以在静止锁车状态中检测加速度传感器是否有移动，当检测到移动时，立即上报数据到服务器，同时告知车主车辆被非法移动。MCU可以采用PIC10F200的MCU来重新启动功能。原理框图如图4所示。

还包括一个电源功能单元，见图5。由电源POWER1、电源POWER2、为电池充电模块CHARGE IC  、切换电路PMOS及2个电阻连接组成。POWER1为将12V车辆电瓶电压转换成5V，POWER2为5V转换成VBAT（4V）给无线通讯功能单元等各个功能单元供电，CHARGE IC模块为电池充电，PMOS为切换电路，当有外部电源12V输入时，各个功能单元采用外部12V输入的电源，同时又可以给电池充电，当没有外部电源输入时，通过PMOS自动切换到电池为各个功能单元供电，如图5所示。电源部分POWER1可以采用LM5010A，电源部分POWER2可以采用LDO，如型号MIC29302，可以采用二极管降压，；CHARGE IN功能单元可以采用BQ24085，原理框图如图5所示。

该电源功能单元不仅用于给整个定位追踪监控设备供电，同时还给该定位追踪监控设备的内置锂电池充电。

还包括一个INPUT/OUTPUT控制监控功能单元，见图6和图7。 

其中OUTPUT 功能单元，见图6。由一个NMOS管、一个光耦继电器和电阻R132、R108、R126、R131、R130连接组成。当车辆被非法移动或则被盗时，车主通过手机或者电脑上网对摩托车下命令等，EXTINT1输出为高电平（默认为低电平），此时PMBT2222的NMOS管导通，光耦继电器G3VM-61G1的A至C的发光二极管导通，B至D也导通，此时让摩托车等车辆的发动机线圈脉冲接地，达到控制摩托车熄火功能。同理，也可切断车辆的油路与电路。可以采用光耦继电器来实现，如型号为G3VM-61G1；当车的主人知道车辆被盗时，可通过手机下命到后台服务器，然后服务器再控制车辆断电断油以及锁门等功能，也可通过光耦或者继电器或者三极管等器件来实现该功能。原理框图如图6所示。

其中，INPUT功能单元，见图7。由一个PMOS管Q1和3个电阻连接组成。3个电阻分别连接在PMOS管的3个极。INPUT功能单元一方面检测摩托车是否在开启状态与静止状态等，另一方面检测摩托车的油箱油量、电瓶电量、监控车辆运行状态等参数；该功能单元还可监控车辆的运行状态、运行轨迹、行驶速度、开机时间以及加油次数，以及供电情况等。如图7为检测车辆的开启信号，当车辆开启时，VIN输入为高电平，Q1为PMOS不导通， GPIO0输入到无线通讯功能单元为高电平，检测到有车辆开启，同理，运行状态以及加油次数等可以使用图7实现。如当车被非法移动时、剪断外部供电电源时、非法启动等情况时，及时把相关信息发送到服务器，或者及时告知车主，车主知道车辆被盗后，可以通过手机来实现断车辆的油门电路等，让车辆停止移动，也可以追踪定位被盗车辆的准确位置。也可以通过光耦或者继电器或者三极管等器件来实现该功能。原理图框图如图7所示。

本发明中，无线通讯功能单元还包括接收与发送天线单元。天线接收主要用于服务器给该定位追踪监控设备下达指令，天线发送是把该定位追踪监控设备的当前位置信息、设备工作状态等相关信息发送给服务器。

GPS功能单元还包括接收天线单元。该天线接收单元主要用于接收卫星相关信息。

本发明还包括以下各个功能单元之间的通信： 

（1）为车辆的电瓶12V 或者24V或者48V 输出电压；

（2）为车辆电瓶的12V 或者24V 或者48V 输出电压，通过一个DC-DC 或者LDO 转换为5V 为追踪定位控制设备供电；

（3）为MCU监控GPS 功能单元是否工作正常，可以通过UART 口或者GPIO 口或者USB口等来监控GPS 功能单元的工作状态，当GPS 功能单元不能正常工作时，通过可以软件或者硬件复位信号重新启动GPS 功能单元；

（4）为MCU 检测加速度传感器功能单元，主要是检测车辆在静止锁车状态下是否被非法移动；

（5）为MCU 监控无线通讯功能单元是否工作正常，可以通过UART 口或者GPIO 口或者USB 口等来监控无线通讯功能单元的工作状态，当无线通讯功能单元不能正常工作时，通过可以软件或者硬件复位信号重新启动无线通讯功能单元；

（6）为无线通讯功能单元控制监控通过UART 口或者GPIO 口等控制车辆的外部功能，可以通过MOS 管祸害光耦或者继电器或者三极管等器件来实现该功能，主要检测车辆的运行状态以及控制车辆熄火断油断电等功能。

（7）为振动传感器功能单元与无线通讯功能单元通信单元，检测车辆是否非法开启，移动等；

（8）为无线通讯单元与GPS 功能单元之间的通信接口，可以用UART口或者USB 口或者SPI 或者I2C 口等进行通信；

（9）为GPS 功能单元的接收天线；

（10）为无线通讯功能单元的收发天线；

（11）为可用MCU 来实现电源的断开与重新连接，当监控到无线通讯功能单元或者GPS 功能单元工作异常时，断开设备电源一段时间后重新连接开启设备。

本发明中包括了下述一些部件和功能：

（1）查询车辆位置状态：用户可以通过手机与电脑登录网站，从数据库查询设备实时位置信息。

（2）软件锁车：用户通过手机与电脑登录网站页，点击手机屏幕或者PC锁车按钮功能即可，软件锁车的前提是车辆必须关闭电门锁状态，软件锁车原理为当无线通讯功能单元收到服务器的命令后，将最后的车辆的时间经度纬度与车辆状态信号数据保存起来，追踪监控设备的GPS与无线通讯功能单元处于睡眠模式，即进入低功耗模式，当振动传感器振动或者加速度传感器加速移动或者电门锁打开（车辆开启）等状态都可以将其设备唤醒。

（3）电子围栏：即设备在锁车状态下，振动传感器振动或者加速度传感器加速移动时，设备5S上报车辆时间位置与状态数据信息到服务器，当检测到上报的车辆位置数据与锁车前最后保存的数据位置相差200米时，这时设备就启动报警，此200米即为电子围栏。

（4）远程熄火： 通过用户通过手机与电脑登录网站页，点击手机屏幕或者PC的熄火按钮功能即可，远程熄火即是指将车辆发动机的脉冲信号短接到地上。

（5）缺电告警：本产品内置电池可以保证在摩托车电瓶电压不足时正常工作12小时。当设备检测到摩托车的电池电量不足时，车主将收到电池低电压电话报警。

本发明工作流程框图见图9所示，具体如下：

设备上电后，MCU以及GPS、无线通讯单元等初始化以后开始正常工作；

MCU开机检测设备的工作状态完好；GPS开始收星定位；GSM开始找网与基站通讯；服务器与基站建立通讯后，通过TCP/IP三次握手成功，如果连接网络不成功，TCP/IP重新连接网络，直到连接成功为止；无线通讯功能单元与就开始把GPS的经度纬度时间以及设备的运行状态等数据送到服务器上；需要判断车辆的当前状态，当车辆处于点火行使状态时，设备解锁与车辆开启状态，设备5S上报车辆时间位置与状态数据信息到服务器；当车辆处于点火静止状态时，设备解锁与车辆发动机启动状态，设备5S上报车辆时间位置与状态数据信息到服务器；当车辆处于静止锁车状态时，首先检测振动传感器是否有振动，如果检测到车辆有振动，设备5S上报车辆时间位置与状态数据信息到服务器，如果没有检测到车辆右振动，追踪监控设备的GPS与无线通讯功能单元处于睡眠模式，即进入低功耗模式；当车辆处于静止锁车移动状态时，然后判断加速度传感器是否有移动，如果移动超过200M范围，设备启动最高级别的实时语音报警，通过服务器以VOIP方式与车主手机建立实时语音通信，即将车辆位置与状态信息以语音方式拨通车主，如果移动没有超过200M范围，设备5S上报车辆时间位置与状态数据信息到服务器；当车辆处于锁车状态下非法打开电门锁开启车辆时，然后判断加速度传感器是否有移动，如果有移动，设备5S上报车辆时间位置与状态数据信息到服务器，车主通过手机或者能上网电脑PC，切断车辆电路油路与将发动机脉冲信号接地熄火，如果移动超过200M范围，设备启动最高级别的实时语音报警，通过服务器以VOIP方式与车主手机建立实时语音通信，即将车辆位置与状态信息以语音方式拨通车主，车主根据需要可以将语音通话转移到警察等手机中。

Claims (6)

1.一种车辆定位追踪监控设备，其特征在于具体包括：

一个无线通讯功能单元；

一个GPS功能单元；

一个电源POWER电路；

一个加速度功能单元

一个振动传感器功能单元；

一个MCU监控功能单元；

一个INPUT/OUTPUT控制功能单元；

其中：

所述无线通讯功能单元，是GSM、GPRS、EDGE、TD-SCDMA、WCDMA或CDMA2000，用于服务器之间进行通信与解码GPS 功能单元的NIMA数据；

所述GPS功能单元，用于接收GPS的NIMA数据；

所述电源POWER电路，用于给其他功能模块的供电；

所述振动传感器功能单元，用于检测车辆是处于振动还是静止状态，当检测到是振动状态，每5秒钟上报服务器数据一次，检测到静止状态时，让GPS功能单元与无线通讯功能单元处于睡眠模式；

所述加速度功能单元，用于判断车辆在锁车静止状态时，车辆是否被非法移动，当检测到车辆被非法移动时，立即上报服务器，并及时通知车主；车主通过手机选择启动报警模式，或者通过手机WEP网页准确跟踪被盗车辆行驶轨迹，或者通过手机切断车辆的油路与电路，实现远程遥控熄火控制功能；

所述MCU监控功能单元，用于监控GPS与无线通讯功能单元部分的工作状态，当GPS与无线通讯部分电路以及MCU功能单元部分都出现死机的情况下，断开电源POWER电路一段时间后，再重新连接电源；MCU监控功能单元还通过振动传感器检测到车辆是否处于静止状态，如处于静止状态，让无线通讯功能单元与GPS功能单元同时进入睡眠模式，整个设备处于低功耗模式，一旦检测到任何振动状态，立即间隔5秒上报数据到服务器；同时MCU监控功能单元还通过加速度传感器判断车辆是否被非法移动，如车辆被非法移动，立即上报服务器，同时通知车主；

 所述INPUT/OUTPUT控制功能单元，包括INPUT功能单元和OUTPUT功能单元，用于控制与监控车辆运行状态，控制车的油路电路。

2.根据权利要求1所述的车辆定位追踪监控设备，其特征在于所述的振动传感器功能单元由振动传感器MVS、限流电阻R1、电容C1与电阻R2组成的RC充放电电路连接构成。

3.根据权利要求1所述的车辆定位追踪监控设备，其特征在于所述的MCU控制功能单元，有A、B、C、D  4中信号；其中， A信号是无线通讯功能单元给MCU的喂狗信号，当无线通讯功能单元工作异常时，不给MCU一个脉冲信号，即不给MCU喂狗信号，此时MCU将通过B信号重新启动无线通讯功能单元；C信号为MCU复位GPS功能单元，当无线通讯功能单元无法正常接收到GPS信号，此时无线通讯功能就通过D信号通知MCU功能单元，MCU来复位GPS功能单元。

4.根据权利要求1所述的车辆定位追踪监控设备，其特征在于所述的电源功能单元由电源POWER1、电源POWER2、为电池充电模块CHARGE IC 、切换电路PMOS及2个电阻连接组成；POWER1为将12V车辆电瓶电压转换成5V，POWER2为5V转换成VBAT给无线通讯功能单元等各个功能单元供电，CHARGE IC模块为电池充电，PMOS为切换电路，当有外部电源12V输入时，各个功能单元采用外部12V输入的电源，同时又给电池充电，当没有外部电源输入时，通过PMOS自动切换到电池为各个功能单元供电。

5.根据权利要求1所述的车辆定位追踪监控设备，其特征在于所述的OUTPUT 功能单元由一个NMOS管、一个光耦继电器和电阻R132、R108、R126、R131、R130连接组成；当车辆被非法移动或则被盗时，车主通过手机或者电脑上网对摩托车下命令等，EXTINT1输出为高电平，此时NMOS管导通，光耦继电器的A至C的发光二极管导通，B至D也导通，此时让摩托车等车辆的发动机线圈脉冲接地，达到控制摩托车熄火功能。

6.根据权利要求1所述的车辆定位追踪监控设备，其特征在于所述的INPUT功能单元由一个PMOS管Q1和3个电阻连接组成，3个电阻分别连接在PMOS管的3个极；INPUT功能单元一方面检测摩托车是否在开启状态与静止状态，另一方面检测摩托车的油箱油量、电瓶电量、监控车辆运行状态等参数；该功能单元还监控车辆的运行状态、运行轨迹、行驶速度、开机时间以及加油次数，以及供电情况。

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