CN105657029A - 一种面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统，包括主控模块，根据内部和/或外部工作指令控制其他模块，转发车辆状态数据；FlexRay、CAN和LIN总线模块，从三种总线中采集数据；车辆状态采集网关模块，根据主控模块的采集指令通过总线采集传感器数据；数据传输模块，根据主控模块的传输指令控制不同类型的无线传输模块，转发外部工作指令至主控模块或者转发数据至无线传输模块；无线传输模块，接收外部工作指令或根据数据传输模块的控制向外发送数据；数据处理与存储模块，根据主控模块的数据处理指令对数据进行数据处理和存储；人机接口模块，接收内部工作指令。本发明实现了各类传感器的车辆状态数据的获取、整合和无线传输。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通领域。更具体地，涉及一种面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统。
背景技术
车联网技术是车内网、车际网、互联网的融合。是以车内网、车际网和互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在V2X(X为车、路、人、互联网等)之间，进行无线通信和信息交换的大系统网络，是能够实现智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络。
车联网的出现是在目前城市汽车保有量不断增加，城市交通拥挤、交通事故频发、交通环境恶化的背景下，为解决道路交通的安全、高效，环保问题而提出的涉及状态采集、数据通信、数据处理和应用等不同领域的一大类技术。
车联网主要设备包括车载状态信息采集与传输系统和路侧收发系统，车载系统和路侧系统采用无线通信方式交互数据。目前还没有车载状态信息采集与传输系统的统一标准，处于研究和开发阶段。现有车辆各类传感器检测的车辆状态的获取、数据整合、数据无线传输均难以实现。
因此，需要提供一种面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统，解决了现有车辆各类传感器检测的车辆状态的获取、数据整合、数据无线传输难以实现的问题，并实现了不同车辆间、车辆和路侧设备间的实时双向状态数据交互。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统，包括：主控模块、车辆状态采集网关模块、数据传输控制模块、数据处理与存储模块、不同类型的总线模块、不同类型的无线传输模块和人机接口模块；
主控模块，根据人机接口模块和/或无线传输模块发送的内部工作指令和/或外部工作指令控制系统中其他各模块的工作，接收和/或转发车辆状态数据；
不同类型的总线模块，包括FlexRay总线模块、CAN总线模块和LIN总线模块，根据车辆状态采集网关模块的控制一一对应地从与FlexRay、CAN和LIN总线相连的传感器中采集车辆状态数据；
车辆状态采集网关模块，根据主控模块发送的采集指令控制不同类型的总线模块采集车辆状态数据，并根据总线的类型，选择相应的协议解析软件解析相关帧的结构、语义，提取不同类型的总线模块采集到的相关车辆状态数据并将其发送至主控模块；
数据传输模块，根据主控模块发送的传输指令控制不同类型的无线传输模块进行无线传输，将外部工作指令发送至主控模块并将主控模块转发的车辆状态数据发送至不同类型的无线传输模块；
不同类型的无线传输模块，接收外部工作指令或根据数据传输模块的控制向外发送车辆状态数据；
数据处理与存储模块，根据主控模块发送的数据处理指令对主控模块转发的车辆状态数据进行数据处理和存储；
人机接口模块，接收内部工作指令并将外部工作指令发送至主控模块，显示指令执行结果。
优选地，不同类型的无线传输模块包括DSRC模块、ZigBee模块、GPRS模块、3G/4G模块和WiFi模块。
优选地，该系统还包括：
卫星定位与授时模块，接收GPS和/或北斗系统的定位数据和授时数据，根据主控模块的指令将定位数据和授时数据通过主控模块发送到数据处理与存储模块中；
数据处理与存储模块，还根据主控模块发送的指令对定位数据和授时数据进行协议解析，提取其中的时间和空间数据，并将时间和空间数据作为标记附加到车辆状态数据上。
优选地，该系统还包括：
传感器输入控制模块，设置模拟量、数字量和脉冲量传感器输出对应的信号调理电路，根据主控模块发送的采集指令控制模拟量、数字量和脉冲量传感器采集车辆状态数据，提取模拟量、数字量和脉冲量传感器采集到的相关车辆状态数据并将其发送至主控模块。
优选地，该系统还包括：
电源与辅助模块，将车载直流电源变换为系统中各模块需要的电压等级提供给系统中各模块。
优选地，数据处理与存储模块根据主控模块发送的数据处理指令对主控模块转发的车辆状态数据进行数据处理和存储中的数据处理包括初始数据处理、奇异点剥离、数据特征提取、车载状态分析和可能故障点判别。
优选地，数据处理与存储模块根据主控模块发送的数据处理指令对主控模块转发的车辆状态数据进行数据处理和存储中的存储包括将车辆状态数据根据正常数据类、异常数据类、数据特征类、状态演化类的类型进行分区域分段存储。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明所述技术方案采用能够CAN、LIN、FlexRay总线的网关来实现车辆状态采集的普适化；同时可以直接接入不能接入到车辆总线上且常用的三大类传感器。
(2)本发明所述技术方案采用嵌入式的数据处理方法，将采集数据分类处理，得到不同类别采集数据的特征，同时将特征量与实时采集数据进行对比，找出异常点，判别异常点的属性。
(3)本发明所述技术方案采用集成短程无线数据传输和远程无线数据传输的传输方式，包括适用于IEEE802.11p的移动环境的无线通信方式、WiFi方式、GPRS/3G/4G等方式。
(4)本发明所述技术方案集成了卫星定位和授时，人机界面显示等辅助功能。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例提供的面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统包括：主控模块、车辆状态采集网关模块、数据传输控制模块、数据处理与存储模块、不同类型的总线模块、不同类型的无线传输模块和人机接口模块；
主控模块，根据人机接口模块和/或无线传输模块发送的内部工作指令和/或外部工作指令控制系统中其他各个模块的工作，接收和/或转发车辆状态数据，管理并调度系统资源，根据人机接口模块的输入确定工作流程；根据数据处理与存储模块对数据的处理结果确定工作方案；完成数据传输控制任务；
不同类型的总线模块，包括FlexRay总线模块、CAN总线模块和LIN总线模块，根据车辆状态采集网关模块的控制一一对应地从与FlexRay、CAN和LIN总线相连的传感器中采集车辆状态数据；
车辆状态采集网关模块：将FlexRay、CAN和LIN集成以适应不同车辆的总线类型。车辆状态采集网关模块，根据主控模块发送的采集指令控制不同类型的总线模块采集车辆状态数据，并根据总线的类型，选择相应的协议解析软件解析相关帧的结构、语义，提取不同类型的总线模块采集到的相关车辆状态数据并将其发送至主控模块。车辆状态采集网关模块还控制不同车载现场总线的工作状态。车辆安装的传感器通过各自的总线类型与各自总线模块交换数据，最终采集的数据在车辆状态采集网关模块中提取，并将其传输至主控模块。由此可见，车辆状态采集网关模块集成了目前车辆常用的三种总线类型：CAN、LIN、FlexRay，并且，车辆状态采集网关模块能够在线融合多源异构传感器信息、在线特征提取、在线分析与计算，能够在实时性条件下实现复杂的融合、分析算法。可以获得全面的车辆状态数据。
数据传输模块，根据主控模块发送的传输指令控制不同类型的无线传输模块进行无线传输，将接收的外部工作指令发送至主控模块并将主控模块转发的车辆状态数据发送至不同类型的无线传输模块。这些无线传输模块包括短程低功耗无线传输模块，如ZigBee模块；适应高速移动环境的短程无线传输模块，符合IEEE802.11p协议或其他能实现高速移动环境下数据通信功能的DSRC模块；远距离无线传输模块，如GPRS模块、3G/4G模块；以及用于车载局域网的WiFi模块。数据传输模块向外发送的车辆状态数据来自主控模块，其接收的工作指令也传输至主控模块。
不同类型的无线传输模块，包括DSRC模块、ZigBee模块、GPRS模块、3G/4G模块和WiFi模块，接收外部工作指令或根据数据传输模块的控制向外发送车辆状态数据，实现车内网络通信，车辆与固定的路侧备或其他移动汽车(车辆)进行数据通信，通过远程无线装置将数据发送给监控服务器，通过车内无线网络访问互联网。不同类型的无线传输模块独立工作，覆盖车联网主要的应用。
数据处理与存储模块：根据主控模块发送的数据处理指令对主控模块转发的车辆状态数据进行协议解析，提取车辆状态数据，并将车辆状态数据与主控模块进行交互，获取进一步的控制指令；根据主控模块返回的指令进行数据处理和存储。其中的数据处理包括初始数据处理、奇异点剥离、数据特征提取、车载状态分析和可能故障点判别；数据存储是将数据，根据正常数据类、异常数据类、数据特征类、状态演化类等不同类型进行分区域分段存储。
人机接口模块，接收车辆中司机或乘客输入的内部工作指令，并将内部工作指令发送至主控模块。主控模块对内部工作指令进行解析后，获得内部指令对应的工作任务，把工作任务转换具体指令发送给车辆状态采集网络模块、传感器输入控制模块、数据处理与存储模块、卫星定位于授时模块、数据传输控制模块等一个或多个模块，控制这些模块的工作。
该系统还包括：
卫星定位与授时模块，接收GPS和/或北斗系统的定位数据和授时数据，并与主控模块进行数据交互，根据主控模块的指令将定位数据和授时数据通过主控模块发送到数据处理与存储模块中，或者发送到相应程序运行的存储区中；
传感器输入控制模块，传感器输入控制模块为可选择模块，对于某些车辆在总线以外的关键传感器直接输入到主控模块中，以便监测关键的物理量。该模块设置三类传感器输出对应的信号调理电路，即模拟量、数字量和脉冲量，根据主控模块发送的采集指令控制模拟量、数字量和脉冲量传感器采集车辆状态数据，提取模拟量、数字量和脉冲量传感器采集到的相关车辆状态数据并将其发送至主控模块。由此可见，传感器输入控制模块可实现不能接入到车辆常用的三种传感器的信号采集方式。基本覆盖了车辆主要部件监测传感器的类型，能够把车辆各类数据采集到系统中。
数据处理与存储模块，还根据主控模块发送的指令对定位数据和授时数据进行协议解析，提取其中的时间和空间数据，并将时间和空间数据作为标记附加到传感器输入控制模块、车辆状态采集网络模块提取的车辆状态数据上；根据主控模块发送的数据处理指令对传感器输入控制模块发送的各类车辆状态数据进行数据处理和存储。
电源与辅助模块，将车载直流电源变换为系统中各个模块需要的电压等级，进行稳流设计，保证电源的功率输出，进行电磁兼容设计，保证车载设备在各种环境下稳定正常工作。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (7)
1.一种面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统，其特征在于，该系统包括：主控模块、车辆状态采集网关模块、数据传输控制模块、数据处理与存储模块、不同类型的总线模块、不同类型的无线传输模块和人机接口模块；
主控模块，根据人机接口模块和/或无线传输模块发送的内部工作指令和/或外部工作指令控制系统中其他各模块的工作，接收和/或转发车辆状态数据；
不同类型的总线模块，包括FlexRay总线模块、CAN总线模块和LIN总线模块，根据车辆状态采集网关模块的控制一一对应地从与FlexRay、CAN和LIN总线相连的传感器中采集车辆状态数据；
车辆状态采集网关模块，根据主控模块发送的采集指令控制不同类型的总线模块采集车辆状态数据，并根据总线的类型，选择相应的协议解析软件解析相关帧的结构、语义，提取不同类型的总线模块采集到的相关车辆状态数据并将其发送至主控模块；
数据传输模块，根据主控模块发送的传输指令控制不同类型的无线传输模块进行无线传输，将外部工作指令发送至主控模块并将主控模块转发的车辆状态数据发送至不同类型的无线传输模块；
不同类型的无线传输模块，接收外部工作指令或根据数据传输模块的控制向外发送车辆状态数据；
数据处理与存储模块，根据主控模块发送的数据处理指令对主控模块转发的车辆状态数据进行数据处理和存储；
人机接口模块，接收内部工作指令并将外部工作指令发送至主控模块，显示指令执行结果。
2.根据权利要求1所述的面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统，其特征在于，不同类型的无线传输模块包括DSRC模块、ZigBee模块、GPRS模块、3G/4G模块和WiFi模块。
3.根据权利要求1所述的面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统，其特征在于，该系统还包括：
卫星定位与授时模块，接收GPS和/或北斗系统的定位数据和授时数据，根据主控模块的指令将定位数据和授时数据通过主控模块发送到数据处理与存储模块中；
数据处理与存储模块，还根据主控模块发送的指令对定位数据和授时数据进行协议解析，提取其中的时间和空间数据，并将时间和空间数据作为标记附加到车辆状态数据上。
4.根据权利要求1所述的面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统，其特征在于，该系统还包括：
传感器输入控制模块，设置模拟量、数字量和脉冲量传感器输出对应的信号调理电路，根据主控模块发送的采集指令控制模拟量、数字量和脉冲量传感器采集车辆状态数据，提取模拟量、数字量和脉冲量传感器采集到的相关车辆状态数据并将其发送至主控模块。
5.根据权利要求1所述的面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统，其特征在于，该系统还包括：
电源与辅助模块，将车载直流电源变换为系统中各模块需要的电压等级提供给系统中各模块。
6.根据权利要求1所述的面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统，其特征在于，数据处理与存储模块根据主控模块发送的数据处理指令对主控模块转发的车辆状态数据进行数据处理和存储中的数据处理包括初始数据处理、奇异点剥离、数据特征提取、车载状态分析和可能故障点判别。
7.根据权利要求6所述的面向车联网应用的车载状态信息采集与传输系统，其特征在于，数据处理与存储模块根据主控模块发送的数据处理指令对主控模块转发的车辆状态数据进行数据处理和存储中的存储包括将车辆状态数据根据正常数据类、异常数据类、数据特征类、状态演化类的类型进行分区域分段存储。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160608 |