CN103578160B - 一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统，包括监控中心服务器、至少一个车载无线数据记录仪和移动设备终端，所述的车载无线数据记录仪安装在车辆上，所述的车载无线数据记录仪分别与监控中心服务器和移动设备终端连接；所述的车载无线数据记录仪实时记录车辆的实际工况数据，通过无线网络将数据发送到监控中心服务器，监控中心服务器存储并显示车辆的实际工况数据，若监控中心服务器监测到车辆的实际工况数据存在异常情况，则监控中心服务器向车载无线数据记录仪发送报警指令，移动设备终端通过WIFI网络访问车载无线数据记录仪。与现有技术相比，本发明具有保证车辆安全性、使用方便、稳定性好等优点。

Description

一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统

技术领域

本发明涉及一种车辆监控系统，尤其是涉及一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统。

背景技术

车辆远程监控系统主要用于车辆远程监控、车辆管理、远程诊断及故障管理、研发用数据采集及数据分析。配合无线传输的车载智能终端，具体功能还包括车辆定位、行驶状态监控、历史轨迹回放、ECU数据监控、远程故障诊断、数据统计与分析、条件设定与报警等。传统的汽车行驶记录仪俗称黑匣子，是一种能对车辆行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录、存储并通过接口实现数据输出的数字式电子记录装置，就是采集汽车状态参数的一种重要途径。随着无线通讯技术及互联网的发展，数据采集设备和无线通信技术的结合，使得在不同空间的运输车辆变得透明而且可以控制。调度人员通过调度中心的计算机终端可以对在线车辆实时调度，动态监控，可随时查看掌握运营车辆的车况、路况、运行位置、速度、方向等信息，如果车辆在行驶过程中行驶轨迹与预设的路线不一致，车联网终端则会立即报警，调度员也可对在线的车辆进行及时地下发调整车速、按路线行驶等调度指令，从而实现真正的车辆位置实时调度监控功能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种集CAN、GPS、模拟量、摄像头等数据采集于一体的基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统，包括监控中心服务器、至少一个车载无线数据记录仪和移动设备终端，所述的车载无线数据记录仪安装在车辆上，所述的车载无线数据记录仪分别与监控中心服务器和移动设备终端连接；所述的车载无线数据记录仪实时记录车辆的实际工况数据，通过无线网络将数据发送到监控中心服务器，监控中心服务器存储并显示车辆的实际工况数据，若监控中心服务器监测到车辆的实际工况数据存在异常情况，则监控中心服务器向车载无线数据记录仪发送报警指令，移动设备终端通过WIFI网络访问车载无线数据记录仪。

所述的车载无线数据记录仪包括外壳和设置在外壳内的底板，所述的底板上设置有主控模块、CAN收发模块、模拟视频输入模块、GPS信号接收模块、WIFI模块、无线通信模块和电源模块，所述的主控模块分别连接CAN收发模块、模拟视频输入模块、GPS信号接收模块、WIFI模块、无线通信模块和电源模块，所述的无线通信模块通过无线网络与监控中心服务器连接，所述的WIFI模块通过WIFI网络与移动设备终端连接，所述的外壳上设置有LCD触摸屏、CAN接口、RS232接口、USB接口、SD卡插槽、音频输出接口、摄像头输入接口和RJ45接口。

所述的主控模块包括核心处理单元、以及分别与核心处理单元连接的网络处理单元、内存单元、音频处理单元、电源管理单元和晶振及外围连接单元，所述的网络处理单元与无线通信模块连接，所述的音频处理单元与音频输出接口连接，所述的电源管理单元与电源模块连接。

所述的CAN收发模块包括依次连接的CAN收发器、光耦隔离器和MCP2515芯片，所述的CAN收发器与车辆CAN总线连接，所述的MCP2515芯片与核心处理单元连接。

所述的无线通信模块包括3G模块和GPRS模块中的一个或多个。

所述的模拟视频输入模块通过摄像头输入接口与安装于车辆上的车载摄像装置连接，车载摄像装置实时采集车辆周围的图像数据传输给模拟视频输入模块。

所述的RS232接口与模拟量采集装置连接，模拟量采集装置将实时采集的模拟量通过RS232接口传输给主控模块。

所述的SD卡插槽中SD卡，以存储车载无线数据记录仪的数据，所述的SD卡为存储量达到临界值时会自动删除最早时间图像数据的存储卡。

所述的内存单元为存储量达到临界值时会自动删除最早时间图像数据的Flash存储芯片。

所述的移动设备终端包括手机和笔记本电脑。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明车辆监控系统通过将CAN模块、GPS模块、模拟量采集模块、摄像头模块集成于车载无线记录仪中，实现数据采集及本地存储；

2)本发明在车载无线数据记录仪中增加了WIFI模块和3G/GPRS模块，实现了设备远程配置、下发指令、数据实时上传，从而方便监控中心服务器远程控制，有利于监控中心服务器返回意见给车载无线数据记录仪或驾驶员，使得其他用户或监控中心管理人员可远程的实时监控车辆及驾驶员；

3)本发明也可通过手机等移动设备终端对车载无线数据记录仪的配置文件进行修改或下载车载无线数据记录仪上存储的数据；

4)本发明具有保证车辆安全性、使用方便、稳定性好等优点。

附图说明

图1为本发明车辆监控系统的结构示意图；

图2为本发明车载无线数据记录仪的硬件原理框图；

图3为本发明车载无线数据记录仪的软件流程图；

图4为本发明CAN收发模块原理框图；

图5为本发明CAN收发模块的流程示意图；

图6为本发明GPS信号接收模块的流程示意图；

图7为本发明RS232接口采集模拟量的流程示意图；

图8为本发明模拟视频输入模块采集摄像装置图像数据的流程示意图；

图9为本发明车载无线数据记录仪与监控中心服务器的通信流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统，包括监控中心服务器1、至少一个车载无线数据记录仪2和移动设备终端3，所述的车载无线数据记录仪2安装在车辆上，所述的车载无线数据记录仪2分别与监控中心服务器1和移动设备终端3连接；所述的车载无线数据记录仪2实时记录车辆的实际工况数据，通过无线网络将数据发送到监控中心服务器1，监控中心服务器1存储并显示车辆的实际工况数据，若监控中心服务器1监测到车辆的实际工况数据存在异常情况，则监控中心服务器1向车载无线数据记录仪2发送报警指令，移动设备终端3通过WIFI网络访问车载无线数据记录仪，进行配置文件修改或存储数据下载。本发明车辆监控系统可同时支持16台车辆并发传输数据，最大支持100台车辆的监控。所述的移动设备终端3包括手机和笔记本电脑等。

如图2所示，车载无线数据记录仪2包括外壳和设置在外壳内的底板，所述的底板上设置有主控模块21、CAN收发模块、模拟视频输入模块、GPS信号接收模块22、WIFI模块23、无线通信模块和电源模块26，所述的主控模块21分别连接CAN收发模块、模拟视频输入模块、GPS信号接收模块22、WIFI模块23、无线通信模块和电源模块26，所述的无线通信模块通过无线网络与监控中心服务器1连接，所述的WIFI模块23通过WIFI网络与移动设备终端3连接，所述的外壳上设置有LCD触摸屏27、CAN接口28、RS232接口29、USB接口210、SD卡插槽211、音频输出接口213、摄像头输入接口212和RJ45接口214。

主控模块21包括核心处理单元、以及分别与核心处理单元(S3C6410)连接的网络处理单元、内存单元、音频处理单元、电源管理单元和晶振及外围连接单元，所述的网络处理单元与无线通信模块连接，所述的音频处理单元与音频输出接口连接，所述的电源管理单元与电源模块连接。主控模块21是运行设备的核心硬件架构，用于接收并处理CAN收发模块、模拟视频输入模块、GPS信号接收模块22获取的数据。

RS232接口29用于一些串口读写操作，模拟量采集模块可挂载在此接口，可读取模拟量采集的数据。USB接口210使得可以挂载用户U盘，可以进行拷出数据，导入配置文件等操作。所述的无线通信模块包括3G模块25和GPRS模块24中的一个或多个。3G模块25使得车载无线数据记录仪有能力联网，与监控中心服务器进行通信，是实时监控的重要通信方式。GPRS模块24也是实时监控的重要通信方式，可以实现电话、短信等功能。在每次点火启动时，车载无线数据记录仪可以通过短信提醒指定SIM卡号的用户，这样用户就可了解汽车的异常启动。监控中心服务器需要联系驾驶员时，亦可拨打车载无线记录仪上的SIM卡进行通话。WIFI模块23用于接入附近WIFI热点。LCD触摸屏27用于显示、输入用户操作。电源模块26用于给车载无线数据记录仪供电，采用汽车点烟器供电，具有防高压冲击作用。RS45接口214就是普通的网卡功能。SD卡插槽211可支持大容量SD卡，以存储车载无线数据记录仪的数据。音频输出接口213用于警报，提醒驾驶员，一定程度上防止危险发生。

如图3所示，本发明车载无线数据记录仪的主程序流程图如图2所示。主程序的启动有两种方式：第一，开机自启动，当车载无线数据记录仪启动时，主程序就直接开始运行。第二，用户点击启动，当车载无线数据记录仪启动时，主程序就并未运行，用户可执行打开程序运行。此处两种启动方式，通过系统配置文件确定，修改系统注册表实现。

主程序启动的第一步要初始化芯片外围设备，使得各模块正常运行，如果各模块初始化成功即可执行相应的子程序。

本主程序有如下优点：1，系统资源占用率低；2，各子程序运行不相干扰，稳定性好；3，响应时间快。

如图4-图5所示，CAN收发模块包括依次连接的CAN收发器、光耦隔离器和MCP2515芯片，所述的CAN收发器与车辆CAN总线连接，所述的MCP2515芯片与核心处理单元连接。CAN收发模块从车辆的电子控制单元(ECU)的CANH和CANL两个CAN信号线读取CAN报文。主控模块21利用S3C6410的SPI协议，通过MCP2515芯片扩展3路CAN功能，MCP2515完全支持CANV2.0B技术规范，通讯速率为1Mb/s，有两个接收缓冲器，可优先存储报文，能发送和接收标准和扩展数据帧以及远程帧，自带的两个验收屏蔽寄存器和六个验收滤波寄存器可以过滤掉不想要的报文，因此减少了主控模块的开销。

ECU上的CANH和CANL两根CAN信号线接到SN65HVD230CAN收发器的两端，通过配置文件设置好波特率等参数，调用CAN接收函数，将报文装载到正确的报文缓冲器和控制寄存器中(在三个接收缓冲器中，报文集成缓冲器(MAB)总能够接收来自总线的下一条报文。MAB对接收到的报文进行组合，并将满足验收滤波器条件的报文传送至RXB0和RXB1缓冲器)。然后利用自行设计的DBC文件的解析函数，进行CAN报文筛选存储，再经过CAN的解包函数分解成各种汽车参数信息。

如图6所示，GPS信号接收模块22通过串口与主控模块21相连接，其作用是接收卫星发送的车辆位置数据，并将该车辆位置数据通过串口发送给主控模块21。GPS信号接收模块接收来自卫星的数据，包括UTC时间、经纬度、车速、海拔等数据。用户自行配置串口信息，本发明通过串口RS232与GPS信号接收机连接，配置成COM3，波特率4800即可。程序在运行时会判断GPS数据文件是否已经存在，如果已经存在，数据用添加方式在文件末存储，如果不存在，会首先创建文件。由于收到的是NMEA-0183格式数据，考虑到最大限度的压缩数据，本发明自身就解析了NMEA-0183格式数据，只保存所需要的UTC时间、经纬度、车速、海拔等数据。为了能长时间有效运行，改善了存储机制，每隔1秒向数据文件用添加方式写入数据并保存。GPS的车速并未有汽车自身车速传感器准确，因此，在显示车速时优先显示汽车自身车速传感器数值。

如图8所示，模拟视频输入模块用于接收分布在车4处摄像装置的图像数据，以监控汽车状况。摄像装置分别设置在车前方、车后方、油口处和车内部。摄像装置设置在自己的壳体内，通过连线与车载无线数据记录仪的模拟视频输入端口连接，并进而与主控模块连接。在壳体与模拟摄像头位置相应的地方设有照明装置，可在周围光线不足时起到补光的作用，在壳体上还加装红外装置，可满足夜间摄像需要。

当车辆开始启动时，开始跟踪拍摄。由于摄像数据文件比较大，其存储机制必须优先考虑。本发明定义车前方和车后方两处摄像装置优先级高，默认以24帧/秒的速度来记录图像，并存在内置或外置的存储设备上(Flash、SD)，回放时能以连续的方式显示汽车行驶的全过程。车内部和油口处摄像装置优先级其次，默认以1帧/10秒的速度来记录图像，主要引导驾驶员安全驾驶和注意行为。当然，在存储器容量到达临界值时，图像数据优先于其他数据被删除。

如图9所示，车载无线数据记录仪与服务器通信采用3G/GPRS方式。3G/GPRS这两种方式供用户自行选择其一，亦可同时安装。车载无线数据记录仪以周期10秒向服务器发送前10秒的数据，数据内容包括时间、经纬度、车速、CAN数据(具体数据按DBC配置文件确定)、油压传感器数据、油温传感器数据、摄像数据。发送数据前需要先创建套接字，准备需发数据，准备完毕后向服务器发送请求，与服务器握手后即开始通信传输数据，车载无线数据记录仪关闭套接字。监控中心收到实时数据后，即可通过经纬度进行车辆位置定位，配合发来的图像从而到达监控的目的。当监控中心发现异常时，可下发指令向车载无线数据记录仪发出警报，或者直接拨打记录仪上的SIM卡通知驾驶员。

此外，如图7所示，车载无线数据记录仪还通过RS232接口外接模拟量采集装置。模拟量采集装置与主控模块通信采用Modbus协议，运行模拟量采集子程序时，发送MODBUS请求，正常MODBUS响应后代表模拟量采集模块正常启动。当模拟量采集模块开始采集数据时候，主控模块通过读保持寄存器、输入寄存器即可获取输入量程、测量数值，再进行每秒存储数据。

车载无线数据记录仪的数据按照MDF(MeasureDataFormat)的数据格式，存储在Flash、SD卡中。

Claims (9)

1.一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统，其特征在于，包括监控中心服务器、至少一个车载无线数据记录仪和移动设备终端，所述的车载无线数据记录仪安装在车辆上，所述的车载无线数据记录仪分别与监控中心服务器和移动设备终端连接；

所述的车载无线数据记录仪包括外壳和设置在外壳内的底板，所述的底板上设置有主控模块、CAN收发模块、模拟视频输入模块、GPS信号接收模块、WIFI模块、无线通信模块和电源模块，所述的主控模块分别连接CAN收发模块、模拟视频输入模块、GPS信号接收模块、WIFI模块、无线通信模块和电源模块，所述的无线通信模块通过无线网络与监控中心服务器连接，所述的WIFI模块通过WIFI网络与移动设备终端连接，所述的外壳上设置有LCD触摸屏、CAN接口、RS232接口、USB接口、SD卡插槽、音频输出接口、摄像头输入接口和RJ45接口；

所述的车载无线数据记录仪实时记录车辆的实际工况数据，通过无线网络将数据发送到监控中心服务器，监控中心服务器存储并显示车辆的实际工况数据，若监控中心服务器监测到车辆的实际工况数据存在异常情况，则监控中心服务器向车载无线数据记录仪发送报警指令，移动设备终端通过WIFI网络访问车载无线数据记录仪。

2.根据权利要求1所述的一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统，其特征在于，所述的主控模块包括核心处理单元、以及分别与核心处理单元连接的网络处理单元、内存单元、音频处理单元、电源管理单元和晶振及外围连接单元，所述的网络处理单元与无线通信模块连接，所述的音频处理单元与音频输出接口连接，所述的电源管理单元与电源模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统，其特征在于，所述的CAN收发模块包括依次连接的CAN收发器、光耦隔离器和MCP2515芯片，所述的CAN收发器与车辆CAN总线连接，所述的MCP2515芯片与核心处理单元连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统，其特征在于，所述的无线通信模块包括3G模块和GPRS模块中的一个或多个。

5.根据权利要求1所述的一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统，其特征在于，所述的模拟视频输入模块通过摄像头输入接口与安装于车辆上的车载摄像装置连接，车载摄像装置实时采集车辆周围的图像数据传输给模拟视频输入模块。

6.根据权利要求1所述的一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统，其特征在于，所述的RS232接口与模拟量采集装置连接，模拟量采集装置将实时采集的模拟量通过RS232接口传输给主控模块。

7.根据权利要求1所述的一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统，其特征在于，所述的SD卡插槽中的SD卡存储车载无线数据记录仪的数据，所述的SD卡为存储量达到临界值时会自动删除最早时间图像数据的存储卡。

8.根据权利要求2所述的一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统，其特征在于，所述的内存单元为存储量达到临界值时会自动删除最早时间图像数据的Flash存储芯片。

9.根据权利要求1所述的一种基于车载无线数据记录仪的车辆监控系统，其特征在于，所述的移动设备终端包括手机和笔记本电脑。