CN106297369A - 一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆监控系统技术领域，具体涉及一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统，包括总服务器、多个分服务器和多个客户端；所述客户端包括微控制器、储存模块、显示模块、无线通信模块、北斗定位模块、驾驶时长记录模块、预警模块；还涉及利用前述的一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统进行车辆监控的方法。本发明采用分布式计算，能实时处理所接收的海量北斗位置信息，并采用poi缓存算法，可实现快速查询地理位置和道路名称，同时支持超速报警、疲劳驾驶报警，还可以与手机连接和给手机充电，满足了人们多方面的要求。

Description

一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统及监控方法

技术领域

本发明属于车辆监控系统技术领域，具体涉及一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统及监控方法。

背景技术

中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统BDS和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

我国有1200万台重卡车和3000万重卡司机，每位司机不仅关系到自己的家庭，还关系到父母、岳父母的家庭，年长的师傅还关系到子女家庭。所以，这3000万人直接关系到1亿家庭，3亿人之心。在我国近几年所发生的所有重特大事故中，80％都与公路重型运输车辆有关，在所有公路重型运输车辆事故中，80％又都与超速有关。国家交通运输部、公安部、国家安监总局三部委的5号令明确规定：用于公路营运的载客汽车、危险货物运输车辆、半挂牵引车以及12吨及以上的普通货运车辆，应当于2015年12月31日前全部安装、使用符合交通部标准的北斗卫星定位装置。到目前为止，市场上除了各种各样的监控平台，基本上没有基于北斗卫星导航的车辆监控系统，这是因为现有技术在面对海量数据的分析时，由于计算方式的限制，无法做到实时统计和显示，在面对地理位置名称时只能通过网络去访问第三方的地图库，由于网络传输有延迟，所以也无法快速查询出海量的地理位置信息。

POI是“Point of Interest”的缩写，可以翻译成“信息点”。缓存算法是指令的一个明细表，用于提示计算设备的缓存信息中哪些条目应该被删去。

分布式计算是把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果的方法。分布式计算比起其它算法具有以下几个优点：1、稀有资源可以共享；2、通过分布式计算可以在多台计算机上平衡计算负载；3、可以把程序放在最适合运行它的计算机上。其中，共享稀有资源和平衡负载是计算机分布式计算的核心思想之一。

发明内容

基于背景技术中存在的问题，本发明提供了一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统及监控方法，采用分布式计算，能实时处理所接收的海量北斗位置信息，并采用poi缓存算法，可实现快速查询地理位置和道路名称，同时支持超速报警、疲劳驾驶报警，还可以与手机连接和给手机充电，满足了人们多方面的要求。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统，包括总服务器、多个分服务器和多个客户端；

所述总服务器用于接收各个客户端采集的数据，并将数据汇总，然后将数据初步处理后分配到不同的分服务器，之后再接收分服务器处理完的数据，并将数据汇总后发送到客户端；

所述分服务器用于接收总服务器发送来的数据，并将数据处理后发回给总服务器；

所述客户端包括微控制器、储存模块、显示模块、无线通信模块、北斗定位模块、驾驶时长记录模块、预警模块，所述微控制器用于处理储存模块、无线通信模块、北斗定位模块、驾驶时长记录模块采集的数据并向储存模块、显示模块、无线通信模块、驾驶时长记录模块、预警模块发送指令，所述储存模块用于储存车辆的各种数据，所述显示模块用于显示车辆运行的实时数据，所述无线通信模块用于将微控制器处理的数据发送给总服务器和接收总服务器发送来的数据，所述北斗定位模块用于对车辆进行实时定位，所述驾驶时长记录模块用于记录驾驶员连续驾驶车辆的时间，所述预警模块用于为驾驶员发出报警信号，所述显示模块的输入端、预警模块的输入端分别与微控制器的输出端连接，所述北斗定位模块的输出端与微控制器的输入端连接，所述储存模块、无线通信模块、驾驶时长记录模块分别与微控制器进行双向连接。

进一步限定，所述显示模块包含液晶显示屏。

进一步限定，所述液晶显示屏为电容式触摸屏，所述电容式触摸屏的尺寸为9英寸、且分辨率为1024×600。

进一步限定，所述客户端还包括速度传感器，所述速度传感器的输出端与微控制器的输入端连接。

进一步限定，所述驾驶时长记录模块包括计时器和压力传感器，所述压力传感器安装在驾驶座内部，所述计时器的输出端和压力传感器的输出端分别与微控制器的输入端连接。

进一步限定，所述客户端还包括倒车摄像头，所述倒车摄像头的输入端与微控制器的输出端连接，所述倒车摄像头的输出端与显示模块的输入端连接。

进一步限定，所述客户端还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与微控制器进行双向连接。

进一步限定，所述客户端还包括USB接口，所述USB接口与微控制器进行双向连接。

进一步限定，所述USB接口为USB 3.0接口。

利用上述的一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统进行车辆监控的方法，包括以下三个步骤：

(1)各个车辆上安装的客户端将本车辆上北斗定位模块检测到的位置信息通过无线通信模块上传到总服务器；同时，驾驶时长记录模块持续记录驾驶员连续驾驶车辆的时间；

(2)所述总服务器将各个客户端发送来的各个车辆的数据分配到各个分服务器，所述各个分服务器将这些数据进行计算处理，计算时，将每个车辆代表经纬度的字符串分别转化为9进制、18进制、20进制字符串，然后通过截取代表不同地理精度的若干位数的字符串作为进行缓存的地理位置名称，当遇到需要解析地理名称的位置时，先从缓存中高速查找,如果查找不到，则通过网络访问第三方地理位置库，然后将该位置再存到poi缓存中供下次查找，这样时间越长，车辆越多，以后查找的效率就越高；

(3)所述各个分服务器处理数据完成后，将这些数据发送到总服务器进行汇总，所述总服务器将这些数据汇总处理后按照计算模型生成各个车辆的实时报表，然后将实时报表通过无线通信模块发送到客户端供驾驶员查看，另外，当驾驶时长记录模块检测到驾驶员的连续驾驶时间达到规定值时，所述驾驶时长记录模块发送指令到微控制器，所述微控制器控制预警模块发出报警信号提醒驾驶员停车休息。

本发明的有益技术效果是：

(1)采用分布式计算，能实时处理所接收的海量北斗位置信息，并采用poi缓存算法，可实现快速查询地理位置和道路名称。通过这种方法，可以将海量的数据通过总服务器发送给多个分服务器，然后经过各个分服务器分别处理后再将数据发送到总服务器，总服务器再将数据处理后发到客户端，供驾驶员查看，这就大大地减轻了总服务器的计算量，避免了因为计算量太大而超过总服务器的计算能力范围，导致总服务器无法正常工作的情况；

(2)通过驾驶时长记录模块和预警模块的作用，可以在驾驶员连续驾驶时间达到规定值时发出报警信号，提醒驾驶员停车休息，避免了疲劳驾驶，减小了交通事故率，提高了驾驶的安全性；

(3)通过速度传感器的作用，可以检测车辆的实时速度，然后与规定值对比，当车辆超速行驶时，预警模块发出报警信号提醒驾驶员降低车速，从而避免了超速行驶，减小了交通事故率，提高了驾驶的安全性，特别对于重卡车来说，由于惯性较大，所以对车速的控制显得更为重要；

(4)通过倒车摄像头的作用，在驾驶员倒车时，通过液晶显示屏可以很清楚地看到车后的情况，使倒车操作起来更加容易，同时也提高了倒车的安全性，特别对于重卡车来说，由于车身体积庞大，驾驶员的视觉死角范围更大，所以倒车摄像头的作用显得更为重要；

(5)通过蓝牙模块的作用，可以将手机与客户端实现无线连接，使客户端可以播放手机里储存的歌曲，缓解驾驶的疲劳；还可以通过客户端接听电话，而不需要手持手机，提高了驾驶的安全性；

(6)通过USB接口的作用，可以给手机充电，很多重卡车都会跑长途，在旅途过程中充电很不容易，所以给手机充电的功能显得更为重要；另外，USB接口还可用于与外界设备传输数据，而USB 3.0接口使得数据传输速度更快、效率更高。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为发明一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统的原理示意图；

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明的一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统，包括总服务器、多个分服务器和多个客户端；

总服务器用于接收各个客户端采集的数据，并将数据汇总，然后将数据初步处理后分配到不同的分服务器，之后再接收分服务器处理完的数据，并将数据汇总后发送到客户端；

分服务器用于接收总服务器发送来的数据，并将数据处理后发回给总服务器；

客户端包括微控制器、储存模块、显示模块、无线通信模块、北斗定位模块、驾驶时长记录模块、预警模块，微控制器用于处理储存模块、无线通信模块、北斗定位模块、驾驶时长记录模块采集的数据并向储存模块、显示模块、无线通信模块、驾驶时长记录模块、预警模块发送指令，储存模块用于储存车辆的各种数据，显示模块用于显示车辆运行的实时数据，无线通信模块用于将微控制器处理的数据发送给总服务器和接收总服务器发送来的数据，北斗定位模块用于对车辆进行实时定位，驾驶时长记录模块用于记录驾驶员连续驾驶车辆的时间，预警模块用于为驾驶员发出报警信号，显示模块的输入端、预警模块的输入端分别与微控制器的输出端连接，北斗定位模块的输出端与微控制器的输入端连接，储存模块、无线通信模块、驾驶时长记录模块分别与微控制器进行双向连接。

优选显示模块包含液晶显示屏。

优选液晶显示屏为电容式触摸屏，电容式触摸屏的尺寸为9英寸、且分辨率为1024×600。

优选客户端还包括速度传感器，速度传感器的输出端与微控制器的输入端连接。

优选驾驶时长记录模块包括计时器和压力传感器，压力传感器安装在驾驶座内部，计时器的输出端和压力传感器的输出端分别与微控制器的输入端连接。

优选客户端还包括倒车摄像头，倒车摄像头的输入端与微控制器的输出端连接，倒车摄像头的输出端与显示模块的输入端连接。

优选客户端还包括蓝牙模块，蓝牙模块的输出端与微控制器进行双向连接。

优选客户端还包括USB接口，USB接口与微控制器的输入端连接。

优选USB接口为USB 3.0接口。

利用上述的一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统进行车辆监控的方法，包括以下三个步骤：

(1)各个车辆上安装的客户端将本车辆上北斗定位模块检测到的位置信息通过无线通信模块上传到总服务器；同时，驾驶时长记录模块持续记录驾驶员连续驾驶车辆的时间；

(2)总服务器将各个客户端发送来的各个车辆的数据分配到各个分服务器，各个分服务器将这些数据进行计算处理，计算时，将每个车辆代表经纬度的字符串分别转化为9进制、18进制、20进制字符串，然后通过截取代表不同地理精度的若干位数的字符串作为进行缓存的地理位置名称，当遇到需要解析地理名称的位置时，先从缓存中高速查找,如果查找不到，则通过网络访问第三方地理位置库，然后将该位置再存到poi缓存中供下次查找，这样时间越长，车辆越多，以后查找的效率就越高；

(3)各个分服务器处理数据完成后，将这些数据发送到总服务器进行汇总，总服务器将这些数据汇总处理后按照计算模型生成各个车辆的实时报表，然后将实时报表通过无线通信模块发送到客户端供驾驶员查看，另外，当驾驶时长记录模块检测到驾驶员的连续驾驶时间达到规定值时，驾驶时长记录模块发送指令到微控制器，微控制器控制预警模块发出报警信号提醒驾驶员停车休息。

在本实施例中，当安装在驾驶座内部的压力传感器检测到驾驶员坐在驾驶座上时，压力传感器发送指令到微控制器，微控制器发送指令到计时器，计时器开始计时，当计时达到规定值时，计时器发送指令到微控制器，微控制器发送指令到预警模块，预警模块发出报警信号提醒驾驶员停车休息；在行驶过程中，速度传感器检测车辆的实时速度，然后将速度的数据发送到微控制器，微控制器将速度值与规定值进行比较，当速度值大于规定值时，微控制器发送指令到预警模块，预警模块发出报警信号提醒驾驶员降低车速；当在驾驶过程中需要倒车时，倒车摄像头将车身后的情况拍摄成视频数据发送到液晶显示屏，尺寸为9英寸、分辨率为1024×600的液晶显示屏使得图像显示更加清晰，驾驶员通过液晶显示屏可以很清楚地看到车后的情况，使倒车操作起来更加容易；驾驶员可以通过蓝牙方式将自己的手机与客户端实现无线连接，使客户端可以播放手机里储存的歌曲，缓解驾驶疲劳，还可以通过客户端接听电话，避免了一手开车一手打电话的情况，提高了驾驶的安全性；驾驶员可以利用USB接口给手机充电，避免了漫长的途中因为手机无法充电而关机，带来很多的不方便；USB接口还可用于与外界设备传输数据，而USB 3.0接口使得数据传输速度更快、效率更高，并且电容式触摸屏使得驾驶员对液晶显示屏的操作更加灵敏舒适；在车辆行驶过程中，各个车辆上安装的客户端将本车辆上北斗定位模块检测到的位置信息通过无线通信模块上传到总服务器，总服务器将各个客户端发送来的各个车辆的数据分配到各个分服务器，各个分服务器将这些数据进行计算处理，各个分服务器处理数据完成后，将这些数据发送到总服务器进行汇总，总服务器将这些数据汇总处理后按照计算模型生成各个车辆的实时报表，然后将实时报表通过无线通信模块发送到客户端供驾驶员查看。通过这种方法，可以将海量的数据通过总服务器发送给多个分服务器，然后经过各个分服务器分别处理后再将数据发送到总服务器，总服务器再将数据处理后发到客户端，供驾驶员查看，这就大大地减轻了总服务器的计算量，避免了因为计算量太大而超过总服务器的计算能力范围，导致总服务器无法正常工作的情况。

以上对本发明提供的一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统及监控方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统，其特征在于：包括总服务器、多个分服务器和多个客户端；

所述总服务器用于接收各个客户端采集的数据，并将数据汇总，然后将数据初步处理后分配到不同的分服务器，之后再接收分服务器处理完的数据，并将数据汇总后发送到客户端；

所述分服务器用于接收总服务器发送来的数据，并将数据处理后发回给总服务器；

所述客户端包括微控制器、储存模块、显示模块、无线通信模块、北斗定位模块、驾驶时长记录模块、预警模块，所述微控制器用于处理储存模块、无线通信模块、北斗定位模块、驾驶时长记录模块采集的数据并向储存模块、显示模块、无线通信模块、驾驶时长记录模块、预警模块发送指令，所述储存模块用于储存车辆的各种数据，所述显示模块用于显示车辆运行的实时数据，所述无线通信模块用于将微控制器处理的数据发送给总服务器和接收总服务器发送来的数据，所述北斗定位模块用于对车辆进行实时定位，所述驾驶时长记录模块用于记录驾驶员连续驾驶车辆的时间，所述预警模块用于为驾驶员发出报警信号，所述显示模块的输入端、预警模块的输入端分别与微控制器的输出端连接，所述北斗定位模块的输出端与微控制器的输入端连接，所述储存模块、无线通信模块、驾驶时长记录模块分别与微控制器进行双向连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统，其特征在于：所述显示模块包含液晶显示屏。

3.根据权利要求2所述的一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统，其特征在于：所述液晶显示屏为电容式触摸屏，所述电容式触摸屏的尺寸为9英寸、且分辨率为1024×600。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统，其特征在于：所述客户端还包括速度传感器，所述速度传感器的输出端与微控制器的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统，其特征在于：所述驾驶时长记录模块包括计时器和压力传感器，所述压力传感器安装在驾驶座内部，所述计时器的输出端和压力传感器的输出端分别与微控制器的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统，其特征在于：所述客户端还包括倒车摄像头，所述倒车摄像头的输入端与微控制器的输出端连接，所述倒车摄像头的输出端与显示模块的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统，其特征在于：所述客户端还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与微控制器进行双向连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统，其特征在于：所述客户端还包括USB接口，所述USB接口与微控制器进行双向连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统，其特征在于：所述USB接口为USB 3.0接口。

10.利用如权利要求1～9中任意一项所述的一种基于北斗卫星导航的车辆监控系统进行车辆监控的方法，其特征在于：包括以下三个步骤：

(1)各个车辆上安装的客户端将本车辆上北斗定位模块检测到的位置信息通过无线通信模块上传到总服务器；同时，驾驶时长记录模块持续记录驾驶员连续驾驶车辆的时间；

(2)所述总服务器将各个客户端发送来的各个车辆的数据分配到各个分服务器，所述各个分服务器将这些数据进行计算处理，计算时，将每个车辆代表经纬度的字符串分别转化为9进制、18进制、20进制字符串，然后通过截取代表不同地理精度的若干位数的字符串作为进行缓存的地理位置名称，当遇到需要解析地理名称的位置时，先从缓存中高速查找,如果查找不到，则通过网络访问第三方地理位置库，然后将该位置再存到poi缓存中供下次查找，这样时间越长，车辆越多，以后查找的效率就越高；

(3)所述各个分服务器处理数据完成后，将这些数据发送到总服务器进行汇总，所述总服务器将这些数据汇总处理后按照计算模型生成各个车辆的实时报表，然后将实时报表通过无线通信模块发送到客户端供驾驶员查看，另外，当驾驶时长记录模块检测到驾驶员的连续驾驶时间达到规定值时，所述驾驶时长记录模块发送指令到微控制器，所述微控制器控制预警模块发出报警信号提醒驾驶员停车休息。