CN102854859A - 一种基于gprs网络的车辆监控设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GPRS网络的车辆监控设备，包括外壳，其特征是：所述外壳内设置有主处理器，所述主处理器分别连接GPRS模块、GPS模块、CAN通讯模块、双轴陀螺仪传感器、Flash数据存储器和实时时钟电路，所述外壳上设置有一组指示灯、GPS天线接口、设备插接件、安装孔和SIM卡插座。提出了一种更加安全且行之有效的销贷锁车控制策略。

Description

一种基于GPRS网络的车辆监控设备

技术领域

本发明涉及车辆监控设备领域，具体地讲，涉及一种基于GPRS网络的车辆监控设备。

背景技术

Telematics是通信领域的电信（Telecommunications）与信息科学（Informatics）的合成词。随着经济全球化的不断发展，物流业已成为国际经济体系的重要组成部分，并为“拉动”国民经济做出了重要的贡献。而这个庞大的运输群体所带来的交通问题也不容小视，尤其发生交通事故后存在着现场混乱，取证难，伤亡大的现实问题。另外，国内的物流业起步较晚，运输效率低，成本居高不下。因此如何通过先进的技术手段来分析交通事故的发生的原因，以规避类似事故的发生，以及依靠科学的管理手段来促进物流运输业的发展，提高运输效率，成为了Telematics设备开发的主要课题。

目前国内有众多车辆监控设备的生产商，经过几年的发展，已经形成了一定的规模化效应，在导航、娱乐和服务中心呼叫等方面为用车提供了很好的服务和用户体验。随着汽车电子技术的发展，以CAN总线等为载体的数据信息能够为用户提供重要的车辆运行信息。出于对自身知识产权的保护，并不是所有的总线消息都是对外公开的，尤其是车辆的诊断数据提供的更是寥寥，这为车辆监控设备终端的生产厂家进一步深化产品的功能设置了障碍。本发明给出了一种全数据流的数据回传功能，同时通过该设备用户除了能够准确地了解到车辆的位置、速度和高程数据外，还能够获得车辆的关键CAN数据信息和诊断信息。

汽车尤其是商用汽车作为生产资料，在购买时用户往往并非全额付款，而采取分期的方式购买。对于车辆的销售商来说，如遇到信用不佳的用户拖延还款甚至是逃避还款，必将为销售商、整车企业乃至社会经济运行带来了金融风险。为此早期的GPS设备增加了销贷控制的功能，而这些产品在实施销贷控制时往往采用了断油、断电的危险方法。但这样做的弊端也是很明显的，首先，车辆行驶在道路上如果对其强行断油、断电，其危险性不言而喻；其次通过改动车辆的油路和电路实现的销贷管理，很容易被用户发现并修复掉。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于GPRS网络的车辆监控设备，提出了一种更加安全且行之有效的销贷锁车控制策略。

本发明采用如下技术手段实现发明目的：

一种基于GPRS网络的车辆监控设备，包括外壳，其特征是：所述外壳内设置有主处理器，所述主处理器分别连接GPRS模块、GPS模块、CAN通讯模块、双轴陀螺仪传感器、Flash数据存储器和实时时钟电路，所述外壳上设置有一组指示灯、GPS天线接口、设备插接件、安装孔和SIM卡插座。

作为对本技术方案的进一步限定，所述指示灯包括电源指示灯、GPRS工作指示灯、ERROR指示灯、GPS工作指示灯、LINK指示灯。

作为对本技术方案的进一步限定，所述GPRS模块和GPS模块都连接直流变换电路。

作为对本技术方案的进一步限定，所述实时时钟电路连接后备电池。

一种基于GPRS网络的车辆监控方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)系统初始化，包括配置主处理器的寄存器和外设，GPS卫星搜索和GPRS远端服务器登录；

(2)判断CAN数据采集是否完成，如果完成数据存入主处理器中的GPRS缓冲区；如果没有完成，判断GPRS模块是否接收数据，如果是，主处理器解析接收到的数据；

(3)判断GPS模块是否接收数据，如果是，将数据存入GPRS缓冲区；

(4)判断20ms的标志是否到了，如果到了由GPRS模块发送CAN数据；

(5)判断50ms的标志是否到，如果到了由GPRS模块发送GPS数据；

(6)判断2000ms的标志是否到，如果到了判断是否有销贷锁车命令，如果有，则发送锁车控制命令，如果没有销贷锁车命令，则发送心跳命令；

(7)判断SMS短信命令是否到，如果到了则执行短信命令；

(8)判断自动诊断是否出现故障，如果是，按相应方式进行故障报警；

(9)判断是否有车辆诊断请求，如果有，诊断车辆并将诊断结果置于GPRS缓冲区；

(10)判断GPRS缓冲区是否为空，如果不是，按照数据类型发送相应的GPRS数据包，如果是，返回步骤(2)。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：1、不易丢失数据信息，在GPRS网络状况可用的情况下设备数据实时地回传到指定IP的服务器，否则将数据存储到设备自带的Flash数据存储器里，待有可用的网络时再将数据上传。

2、高性能的GPS模块，基于SiRF STAR III内核的ET-662是一个结构紧凑、性价比高且低功耗的GPS引擎模块，能够同时跟踪20颗GPS卫星，并具有在信号较弱的情况下实现快速TTFF功能的能力，使得该模块尤其适合于汽车的应用环境，采用了后备电池供电，便于车辆重新上电后能够快速地锁定GPS卫星。

3、完善的远程诊断功能，全面支持基于ISO15765协议的诊断请求服务，并能够将诊断数据通过GPRS网络发送给服务器，以构建远程专家诊断系统。

4、远程程序升级功能，开发者能够方便地将最新的应用程序代码通过GPRS模块发送给本设备，传输完程序的设备，在下次上电后Bootloader发现了可用的新版本程序后就将新代码写入既定的Flash段，并自动运行到升级后的程序中。

5、丰富的车辆运行数据回传，该设备支持J1939的应用层协议，并回传了几乎全部的CAN总线数据，尤其通过严密的数学运算回传了用户最为关心的总里程、总油耗、累计行驶时间和瞬时发动机转速、车速等信息。

6、可靠的硬件电路设计，该设备的电路均采用成熟的设计方案和优秀供货商，具有完善的故障诊断功能，突出的EMC性能和抗EMI特性。

7、安全可靠的销贷锁车功能，该设备能够为用户提供一种安全可靠的销贷锁车控制策略。相对于传统的销贷锁车方式，这种方式更加安全可靠，而且可以根据用户违约的程度设置相应的锁车方式。

附图说明

图1为本发明优选实施例的原理方框图。

图2为本发明优选实施例的外部结构示意图。

图3为本发明优选实施例的运行流程图。

图4为本发明GPRS网络通讯架构图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作更进一步的详细描述。

参见图1－图4，本发明包括外壳1、电源指示灯2、GPRS工作指示灯3、ERROR指示灯4、GPS工作指示灯5、LINK指示灯6 、GPS天线接口7、设备插接件8、安装孔9、SIM卡插座10和SIM卡11，所述外壳1内设置有主处理器，所述主处理器分别连接GPRS模块、GPS模块、CAN通讯模块、双轴陀螺仪传感器、Flash数据存储器和实时时钟电路，所述外壳1上设置有一组指示灯、GPS天线接口7、设备插接件8、安装孔9和SIM卡插座10。

所述指示灯包括电源指示灯2、GPRS工作指示灯3、ERROR指示灯4、GPS工作指示灯5、LINK指示灯6。

由附图1描述的系统硬件组成框图可见，本发明应用了一颗基于ARM7TDMI-S内核的LPC2346主处理器（MPU），主频为72MHz，具有512Kb的程序Flash数据存储器，并集成了丰富的GPIO、SPI、UART、I²C、Ethernet、CAN和USB等丰富的外设，为构建该应用系统提供了完善的硬件资源支持。LPC2346的编译器支持C语言的开发平台，内嵌的仿真调试接口可以方便地使用现有的调试工具进行程序调试。GPRS模块和GPS模块使用了带隔离的3.3V直流变换电路，解决了GPRS模块因为电源不稳而重启的常见故障。带后备电池的时钟日历模块，在设备上电时使用车辆电源供电，断开外部电源后可由自带的纽扣电池供电，在设备的正常使用年限内，该纽扣电池是不需要更换的。基于GPS信号中的精准时钟，设备可以进行时间的自校准，所以设备的时间是不需要调教的，这保证了上传的数据中有着精确的GMT标准时间。GPRS模块支持GSM/DCS双频模块，具有标准AT命令接口，内嵌TCP/IP协议，可以提供GSM语音、SMS短消息和GPRS上网等业务，具有较好的性价比和可靠性，适合汽车电子的应用需求。

由附图2所示的设备外形图可见，在设备的一端有五个指示灯，2是电源指示灯，只要上电后该灯就常亮；5是GPS工作指示灯，在GPS搜到四颗以上的卫星并能够向主处理器发送数据时该灯可正常闪烁；3是GPRS工作指示灯，设备上电后会向固定IP的服务器发动登陆请求报文。登陆成功后，每次发送数据包该指示灯都会闪烁；如果设备检测到有故障，则会驱动ERROR指示灯4常亮以指示故障。设备的顶端有25针的设备接插件8，用于连接车辆的驾驶室线束。7是外置的GPS天线接口，该接口设置了放松机构，防止天线松脱。设备的两侧有便于设备安装的定位孔9，使得在车上安装时非常方便。

附图3描述了设备上电后的工作流程，从图中可以看出该设备支持时间片轮询的多任务调度机制，该调度机制能够在最大程度地确保系统的实时性的同时，不浪费主处理器的处理能力。设备上电后，首先进行系统初始化，主要包括配置MPU的寄存器和外设，还包括GPS卫星搜索和GPRS远端服务器登陆。完成了初始化工作之后，设备会周期性地读取设备需要回传的CAN消息数据（如J1939协议定义的LFC、EEC1和VDHR等消息），并将其存入GPRS缓冲区，待CAN数据发送的时间片到来时主处理器将GPRS缓冲区中的数据通过UART接口传给GPRS模块，GPRS模块打包成符合TCP/IP协议的报文并发送给服务器。GPS数据向服务器的发送原理与此类似。如果接收到来自SMS短信或者GPRS的销贷锁车的命令，设备会根据锁车命令的要求向发动机ECU发出相应的控制命令，使得发动机进入特定的低速运行模式，该模式会在确保用户行车安全的前提下使得车辆运营没有经济效益，迫使其还清当次分期。发动机需要定时接收到发自主处理器的Heartbeat（心跳）消息，以确认设备是否在线。如果设备被非法移除，发动机得不到Heartbeat（心跳）消息会进入移除模式，实际上也是一种发动机低速运行工况。设备与发动机之间的通讯使用了自主开发的基于SEED-KEY机制的动态加密算法，被破解的可能性几乎没有。

设备与服务器之间通讯所依托的GPRS通讯架构在附图4中进行了介绍，GPRS模块上电后，初始化模块，登陆GPRS网络，成功连接到指定IP的服务器后，按指定的时间间隔传输监测数据。由于GPRS终端连接在网络上且无数据传输时会自动掉线，为了保证GPRS终端一直在线，本发明提出GPRS心跳包的概念，即在无数据传输时GPRS模块每隔3分钟给服务器发送一次GPRS心跳包，服务器收到心跳后应答回复，从而保证GPRS终端一直在线。由附图4可见，具有固定IP地址的监控中心服务器接入移动公司提供的专网接口，并以此登录到Internet。具体来说GPRS模块由SGSN节点登录到GPRS骨干网络，再通过SGSN网关进入到Internet网络，最后路由到IP指定的监控中心服务器进行数据交换，从而实现了远程数据传输的功能。另外，保证IP地址固定还可以采用公网IP，但与移动公司专网相比，公网IP的租赁费用高，造成整个系统的运行成本提高，因此本发明使用了由移动公司专网接入Internet的方式。由于GPRS模块内嵌了完整的TCP/IP协议，使得该模块的通讯程序尤其是Internet交互程序的开发变得更加方便、可靠，这也是选择该模块的一个依据。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于GPRS网络的车辆监控设备，包括外壳，其特征是：所述外壳内设置有主处理器，所述主处理器分别连接GPRS模块、GPS模块、CAN通讯模块、双轴陀螺仪传感器、Flash数据存储器和实时时钟电路，所述外壳上设置有一组指示灯、GPS天线接口、设备插接件、安装孔和SIM卡插座。

2.根据权利要求1所述基于GPRS网络的车辆监控设备，其特征是：所述指示灯包括电源指示灯、GPRS工作指示灯、ERROR指示灯、GPS工作指示灯、LINK指示灯。

3.根据权利要求1所述基于GPRS网络的车辆监控设备，其特征是：所述GPRS模块和GPS模块都连接直流变换电路。

4.根据权利要求1所述基于GPRS网络的车辆监控设备，其特征是：所述实时时钟电路连接后备电池。

5.一种基于GPRS网络的车辆监控方法，其特征是：包括以下步骤：

系统初始化，包括配置主处理器的寄存器和外设，GPS卫星搜索和GPRS远端服务器登录；

判断CAN数据采集是否完成，如果完成数据存入主处理器中的GPRS缓冲区；如果没有完成，判断GPRS模块是否接收数据，如果是，主处理器解析接收到的数据；

判断GPS模块是否接收数据，如果是，将数据存入GPRS缓冲区；

判断20ms的标志是否到了，如果到了由GPRS模块发送CAN数据；

判断50ms的标志是否到，如果到了由GPRS模块发送GPS数据；

判断2000ms的标志是否到，如果到了判断是否有销贷锁车命令，如果有，则发送锁车控制命令，如果没有销贷锁车命令，则发送心跳命令；

判断SMS短信命令是否到，如果到了则执行短信命令；

判断自动诊断是否出现故障，如果是，按相应方式进行故障报警；

判断是否有车辆诊断请求，如果有，诊断车辆并将诊断结果置于GPRS缓冲区；

判断GPRS缓冲区是否为空，如果不是，按照数据类型发送相应的GPRS数据包，如果是，返回步骤(2)。

Images