CN111566998A - 车辆控制设备和无线通信网络 - Google Patents

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Abstract

一种车辆控制设备，包括：微控制器、wifi/蓝牙设备、电压稳压器电路和电压保护器电路、电池和电池充电控制电路、收发器式模拟数字总线CAN适配器电路、光学数字信号适配器、射频(rf)模块、外部天线适配器电路以及非易失性数据存储设备(rom)，车辆控制设备允许同时生成内部无线网络和外部无线网络并且与其他设备连接，以实时控制、警告、管理和存储驾驶员数据及其驾驶方式、货物和相关单元以及与也具有所述设备的其他车辆的相互关系，以用于通信。

Description

车辆控制设备和无线通信网络
技术领域
本发明专利涉及一种车辆控制设备和无线通信网络。
众所周知，目前，随着现有技术的发展，空中运输、陆路运输、海上运输和/或铁路运输单元都配备了多个控制装置，并对其内部和外部的不同部分配备了感测。
事实上，在陆路运输中，并且更准确地说，在汽车里，存在被通常称为ECU的中央计算机命令和/或控制的不同的内部设备。该中央计算机的目的是从车辆中的传感器接收所有数据并且同时控制执行器以修改车辆的任何状态。这些单元具有的与所有要被感测或要被命令的设备进行通信的类型通常为CAN。每个车辆具有的传感器或执行器的数量不同，并且每个车辆进一步配备了多种用于舒适性的设备。该设备的示例是配备了具有触摸屏的GPS导航系统的高档汽车，在导航系统中，可以看到路线、可以创建目的地路线、可以看到最喜欢的地方。而低档汽车不会有这些细节中的大部分，并且因此，ECU将仅有一些功能用于感测和控制。即使用户可以私下获得屏幕、卫星跟踪器、发动机控制系统、相机系统和其他设备，所述设备也不具有能够将它们彼此链接并且共享它们的信息以用于需要注册或发送到特定地点的特定事件的显著特征。
为了解决上述问题，在本发明专利中，我们提供了控制设备，该控制设备可以从不同的外部设备接收多个连接，并且可以进一步将信息发送到它们中的每一个或向其安装的位置发送信息，其中，控制设备还可以具有作为无线电信标工作的可能性，也就是说，发射可以被其他附近设备“看到”的信号。该设备由wifi或蓝牙类型的连接组成以能够执行上述所有操作，并且同时具有CAN类型的输入，从而能够与车辆ECU链接，并且作为所有车辆系统的另一传感器或执行器进行交互。另外，它具有根据需要记录事件的存储器，且添加备用电池以防止在车辆出现电气故障的情况下丢失事件。
背景技术
因此，目前，还没有车辆控制设备和无线通信网络允许将多个设备彼此集成和链接从而形成允许彼此共享信息的网络，并且实现对所述车辆的环境内所包括的变量的可控性和监控。
具体地，在现有技术中发现了以下内容。
专利US7813843B2描述了一种用于智能交通系统的自组织(Ad-hoc)移动IP网络。它提供了一种用于智能地管理交通网络的方法。该方法可以包括：提供路边装置18以和与交通网络中的车辆12A至12D相关联的节点(14A至141)通信，车辆节点在上述路边装置的邻域范围中。路边装置可以动态的地检测与第一车辆12A相关联的节点14A的存在，并且在路边装置与第一车辆的节点之间建立移动因特网协议(IP)网络。路边装置18通过移动IP网络从第一车辆的节点14A实时接收与第一车辆12A相关联的事件的事件数据。路边装置18或节点14A至14D可以进一步接收或传输实时命令数据以控制车辆的子系统。相反，本发明提供了一种搭载在车辆上的控制设备(以及方法)，以同时生成内部或外部无线网络。
在所述在先申请(第2栏第46行)中，车辆可以包括自动交通工具，例如乘用车和运动型多用途车(SUV)、摩托车、公共汽车、卡车和面包车。相反，本发明提供了更全面的用途，包括同时将要运输的不同类型的货物，货物(诸如具有特定货物的拖车、集装箱、卡车拖车、船只的特定货物)能够被与任何运输车辆相关联。也就是说，控制设备可以工作在以及被安装在任何形式的运输工具中，无论陆路、海上和/或空中。
在在先申请的实施例(第3栏第37行)中，由移动无线节点中的每一个和移动无线节点14A至14B的组合组成的无线IP网络16，可以进一步与可选的路边装置18(例如，无线接入服务器或路由器)通信。相反，在本发明中，由于控制设备可以同时作为路由器和节点工作，所以如果需要到服务器或远离控制设备所在覆盖区域的任何其他设备的连接性，则可以将控制设备连接(得益于在车辆的内部设备之间形成的内部网络)到允许与云连接的模块，从而使信息达到任何所需位置。
在在先申请(第5栏第57行)中，在示例实施例中，移动模块46可以进一步用于与处理模块42结合，以计算车辆在特定时间间隔中的速度和/或加速度。相反，在本发明中，为了计算车辆的速度和/或加速度，控制设备可以通过CAN连接直接从车辆单元(ECU)取得或分析这些信息，或者控制设备也可以连接到手机(在手机中，这些数据可以从手机自身的硬件中获得)，或者甚至GPS和/或加速模块也可以无线地附加，并且控制设备自身进行计算。或者甚至无线地连接到提供这些数据的任何其他设备，并且控制设备处理到特定目的地的重传。
在在先申请(第5栏第55行)中，节点或通信单元14A还可以包括监控模块48、监控和感测周围环境的传感器的集合等，例如，可以包括：雷达单元68、激光测距单元70、视频单元72和权重单元74。相反，在本文中提供的控制设备中，上述任何传感器和所有想要交互以生成报告或计算任何变量或甚至持续监测的传感器，除了能够取得和分析该信息外，可以与该单元已经拥有的传感器相同，并且在这种情况下，控制设备将通过CAN连接直接从车辆单元(ECU)取得这些信息，但是控制设备也可以被无线地附加，并且因此，在车辆中形成内部网络，以便能够在与RV交互的设备之间共享信息。相反，在先申请无法形成相关设备的内部网络。
另一方面，我们发现专利文献CN106652437A请求保护一种智能交通全面实时指挥管控系统。所述发明公开了一种智能交通全面实时指挥管控系统并且涉及智能交通管控领域。根据该系统，交通管控系统和交通工具监管系统通过通信网络利用互联网方式建立相互实时联系。该交通管控系统包括计算机网络系统、存储系统、监控系统、智能引导系统、校验系统、通信网络系统、认证系统、身份信息系统、评定系统和供电系统。操作方法包括如下步骤：实时采集交通工具相关数据信息，执行相关计算、分析和优化交通通行方案；以及根据交通工具性能和/或驾驶员驾驶技术配给相关通行路线。根据该发明公开的系统，对交通通行实现全面、实时、动态及智能指挥，对驾驶员实现全方位严格管控，并且让交通事故发生率降到最低，以使违章违法行为得到有效抑制，恶劣天气、不熟悉路况不影响交通通行安全。
在先申请描述了聚焦于交通控制的方法并且相应地采取行动，但与本发明不同的是，它没有指定硬件或特定设备的使用。在本文中所请求保护的控制设备中，除了通过想要连接到车辆并共享信息的无线传感器的连接或通过其CAN通信来感测车辆的内部参数以便能够访问车辆ECU的参数和这样的方式之外，还监视特定货物的可能性，根据所需的应用，能够采取行动。此设备可以在任何运输工具中运行和安装，无论是陆路、海上和/或空中。该设备还可以放置在想要被运输的不同类型的货物中，能够将任何运输车辆与它相关联。该设备可以存储传感器的所有状态和传感器可以生成的事件，而不需要与驾驶或交通直接相关。由于控制设备是模块化的以及可扩展的，所以可以链接数个无线设备以符合特定目的，而不是具体依赖于一个系统，因为在在先申请中，在任何情况下都无法预见设备间的关系以监控与驾驶或交通状况无关的其他变量。
同样地，我们发现涉及车辆追踪、通信和浮动管理的在先申请US6892131B2。一种车队管理信息系统，用于实时识别车队中每辆车的位置和移动方向，并与管理办公室直接进行自动通信以报告其位置、方向和车辆可能参与的预定事件的状态。
在先申请提供了依赖于服务器的方法并且需要通过任何方式(通过电话接入线或互联网)与服务器连接。相反，在本发明中，控制设备不依赖于任何专用服务器，并且可以在不具有或不依赖于外部连接的情况下进一步工作。处于其信号的无线电覆盖范围内的控制设备，不需要依赖于作为信息路由器的点就可以彼此建立链路和交换数据。
最后，文献US7327280B2请求保护一种紧急车辆交通信号抢占系统。一种用于在交叉路口抢占交通灯以允许紧急车辆安全通过的紧急车辆交通灯抢占系统。该系统包括交叉路口的实时状态监视器，该监视器被中继到控制模块，以用于到紧急车辆以及中央调度室的传输。该系统还在交叉路口处提供了音频警告，以保护可能在无法看到视觉警告的位置的行人或由于各种原因无法听到紧急车辆的接近的行人。安装在紧急车辆上的转发器提供自动控制，以便车辆驾驶员能够处理紧急情况而无需关心系统的操作。优先代码的激活条件提供与紧急车辆接近的每个交叉路口的通信，并指示交叉路口是否被抢占或是否与其他接近的紧急车辆发生冲突。车载诊断系统处理包括发送到控制模块的方向、速度和加速度的各种信息(这些信息被传输到交叉路口)，并且同时还接收与交叉路口有关的状态的信息。实时通信和操作软件允许中央和远程监控、记录以及交叉路口和车辆的指挥。
与本发明不同，可以在车辆外部发现描述的硬件(在街道交叉路口中)。相反，控制设备可以用在不同的交通工具以及运输的货物中，但不用在诸如街道交叉路口、交通灯的固定位置。在在先申请中，为了系统的操作而连接了两个设备，一个设备安装在依赖于屏幕的车辆中，而另一个设备安装在街道交叉路口。相反，本发明不需要外部设备来进行操作。控制设备可以连接到其他车辆中的且位于信号覆盖区域中的其他设备，并且可以通过这种方式同步以符合任何要求的动作。本发明不依赖于LED显示器，但在屏幕和/或附加传感器或设备需要符合任何特定任务的情况下，则可以将它们无线连接。
因此，与现有技术中发现的、描述具有特定和限定操作的方法的在先申请不同，本发明的目的提供了一种安装在车辆上的自动化或非自动化的控制设备，还可被放置在与任何陆路运输、海上运输或空中运输方式相关的、不同类型的、要运输的货物中，能够生成控制设备的内部或外部的无线网络，以允许于其他设备连接，以实时控制、警告、管理和存储驾驶员的数据及其驾驶方式、货物和相关单元以及与也具有该设备的其他车辆的关系，以通知警报、部件变化或货物分配。
发明内容
本发明涉及一种车辆控制设备，该车辆控制设备包括：微控制器、Wifi/蓝牙设备、电压稳压器电路和电压保护器电路、电池和电池充电控制电路、收发器式模拟数字总线can适配器电路、光学数字信号适配器、射频(rf)模块、外部天线适配器电路以及非易失性数据存储设备(rom)，该车辆控制设备允许同时生成内部无线网络和外部无线网络并且与其他设备连接，以实时控制、警告、管理和存储驾驶员的数据及其驾驶方式、货物和相关单元以及与也具有该设备的其他车辆的相互关系，以用于通信。
附图说明
为了清楚和易于理解本发明的目的，在许多图中都通过示例的方式对本发明进行了图示，在图中，本发明在优选实施例中的一个中被表示，其中：
图1是本发明的控制设备用途的视图。
图2是控制设备的俯视图，其中，形成通用控制板的不同操作块可以通过以下附图标记看出：A)电压保护器电路和电压调节器电路；B)信号适配器电路和CAN总线适配器电路；C)微控制器；D)电池；E)电池充电控制电路；F)射频电路；G)具有WIFI/蓝牙模块的电路；H)天线适配器电路。
图3示出控制设备及其不同部分的侧视图，根据以下附图标记：A)电源输入；B)用于射频电路的外部天线连接器；c)用于WIFI/蓝牙模块的外部天线连接器；D)总线CAN连接器；E)控制设备外壳。
图4表示在其完全连接性模式下的控制设备。
图5表示在其独立连接性模式下的控制设备，其中，控制设备可以被理解为在不与ECU相关的情况下工作。
图6表示在其联合模式下的控制设备。
图7示出本发明的用途的可伸缩模式。
图8示出与其他外部设备互连的不同控制设备。
具体实施方式
本发明涉及车辆控制设备和无线通信网络。
为了便于理解本发明，以使本发明易于实现，以下段落包括对优选实施例中的一个的准确描述，涉及所附的说明性的附图，所有内容均通过示例的方式，但不限于此，并且在不脱离本文献中确立的原则的情况下，可以从不同的等效物中选择其部件。
本发明的用途的设备由被称为通用控制板(以下简称GCB)的电路板组成，该电路板包括对所述设备进行操作的不同电子电路(根据图1)，即：微控制器，负责领导控制设备的所有操作、进行连接、管理其他连接设备的数据、将信息分发给其他设备等；WIFI/蓝牙模块(以下简称BT)，可以包括具有wifi连接性的模块和具有蓝牙连接性的另一模块，或者甚至仅为将两种技术包括在一起的一个模块；负责根据所选的工作模式形成所需的所有连接。WIFI/蓝牙模块与一个微控制器连接在一起，以使它们在任何时候都共享信息并在完全控制下进行所需的任何动作。电压稳压器电路。由于控制设备具有电源输入，所以为了GCB部件的正确操作需要对其进行适配和调节；这样，该稳压器电路适配并调节微控制器、wifi/bt模块块、射频模块块(以下简称rf)和电池控制电路块所需的电压。电压保护器电路，其保护GCB不受浪涌甚至极性反转的影响，众所周知，摧毁车辆中包括的电子设备的方法包括对其施加高于其所支持的电压。电池，其在没有主电压输入的情况下为GCB供电。电池充电控制电路，其具有使电池始终被充电的功能，以使在没有主电源的情况下，GCB总是以这样的方式(即：在电池耗尽之前不会妨碍其工作)供电；同时，它负责维持其电压水平。模拟数字总线CAN适配器电路(收发器)，其包括收发器类型的装置(英文称为transceiver)，该装置由微控制器操作，适配信号以用于正确操作。数字光学信号转换器，其保护将电信号转换为光信号的器件电路，电隔离包括能够与负责其操作的微控制器连接的电路。采用这种类型的保护装置，可以防止高压或任何可能损坏微控制器的非期望电压电平的进入。射频模块(RF)，由以不同于蓝牙和wifi技术中的一个的频率工作的射频发射器/接收器形成。射频模块由微控制器操作，并且负责传输需要被覆盖范围内的另一设备所捕获的所有消息。该模块不构成生成WIFI/BT电路的网络的部分，仅在必要时起作用。在需要增加WIFI/BT和RF两者的无线信号的覆盖无线电的情况下，可以使用外部天线适配器电路，该外部天线适配器电路负责将无线电信号调整为阻抗，以使它们能够达到更大的范围。最后，还有数据存储设备，其负责存储所有需要的装备数据历史。数据存储设备由负责按需要写入存储器的微控制器控制。
本发明的设备对象具有模块化和可扩展的特性。模块化，是因为它与设备的内部和外部的执行特定功能的单元相关联，并且同时允许在它们之间共享信息。可扩展，因为其允许添加所需数量的设备，并且进一步允许与第二或更多控制设备互连，这允许更大可扩展性。
由于本发明的主要目的是使其中的多个设备集成和相关，所以会形成这种方式的网络：其允许彼此共享信息并实现对车辆环境中可发现的变量的可控性和监控。所述连接性能够在车辆内并且在本地与包括在车辆中的设备建立(内部网络)，或者甚至连接到可以在车辆外部发现的设备(外部网络)。这种以外部方式与其他设备连接的类型，允许在车辆被盗并且考虑GPS信号和/或移动数据的使用失效的情况下，控制设备可以作为无线电信标工作，也就是说，以确定的频率发射将被其附近正在行驶的其他车辆捕获的信号。因此，捕获信号的车辆将知道发送方处于遇险状态，能够识别该信号并通知被盗的或处于遇险状态的车辆的位置，该车辆的信号或信号的一部分已失效。
为了上述效果，本发明的设备对象可以产生至少三种不同的工作或操作模式，a)完全连接性模式；b)独立连接性模式；以及c)集成连接性模式。
在其完全连接性模式下，它通过CAN总线连接到车辆的ECU，允许数据的收集，并且这种方式能够执行由用户要求的动作。这种工作模式允许车辆的ECU与连接到控制设备的所有设备之间的关联，且具有相应的授权(见图4)。
独立连接性模式，可以预见，在控制设备与车辆的ECU没有连接性并且因此总线CAN不连接的情况。在这种工作模式下，所有设备都是无线相关的并且彼此共享数据，其中控制设备负责存储数据、提供所需的和之前存储在存储器中的信息、为所需的活动等建立操作的形式或模式等(参见图5)
最后，集成连接性模式，可以预见，控制设备在单元的原始ECU内的集成，在其内部部分形成控制设备的一部分，并符合完全连接性的工作模式，因为它可以在内部与总线can互连，或者甚至可以无需与总线进行任何类型的互连而在独立连接性情况下工作，从而形成同一物理设备的一部分。
联合模式工作。控制设备由车辆标识、与其ECU相关并且与集成到车辆内可能的模块的另一控制设备或更多控制设备相关。这样，用户就可以在所有模块之间进行交互，而不必特别依赖于通过一个模块。诸如在其中GPS模块仅连接到SIM模块的情况下。这样就可以采用GPS-SIM路由。相反，路由应该是GPS-ECU-SIM控制设备。
与其他设备相关。控制设备与其他设备的交互方式是通过WIFI/BT模块，该模块针对具有这种类型的无线连接性的所有单元形成接入点(以下简称AP)。在连接时，控制设备可以将所有单元的信息彼此关联，还可以在其内部存储器中存储或创建注册。除了建立接入点之外，控制设备还可以在站模式(以下简称STA)下工作，以连接到所有在覆盖无线电内的其它接入点。由于它可以在AP和STA模式下工作，因此它允许MESH类型的内部或外部网络的创建，通过该网络，信息的分布将改善，因为它将不依赖于仅仅一个接入点。可以链接任何具有wifi或蓝牙类型无线连接性的设备，诸如移动电话设备、GPS模块、车辆内部屏幕、读卡器、指纹扫描器、带有GPRS/3G/4G/5G数据的SIM模块、数据卫星链路模块、摄像机、附加报警系统、轮胎压力状态显示、轴载显示、根据或不根据货物自动测量轮胎等(见图6)。
从基本模式或联合模式工作的控制设备可以与其他闭合控制设备链接，从而与连接到上述最后控制设备的其他设备形成内部网络。如图7中所看到的，带有MESH类型网络格式，很多控制设备可以彼此共享所有信息。该设备还具有与不构成车辆内部网络一部分的其他设备建立连接的能力，即，它可以接收来自其外部设备的连接，并且，例如，在公共道路上发现的连接。具体地，如图7中所看到的，控制设备可以与其他控制设备形成内部网络，但也将具有与覆盖区域内的其他设备建立外部连接的能力，如图8中所看到的。
控制设备可以安装在自动或非自动的车辆中，并且可以放置在要运输的不同类型的货物(诸如具有特定货物的拖车、集装箱、卡车拖车或船只的特定货物)中，能够将它与任何运输车辆相关联。也就是说，它可以在任何运输工具中工作和安装，无论是陆路运输、海上运输和/或空中运输。
因此，本发明的目的是一种车辆控制设备和无线通信网络，该车辆控制设备和无线通信网络能够产生车辆内部或外部的无线网络，该无线网络允许与其他设备连接，以实时控制、警告、管理和存储驾驶员的数据及其驾驶方式以及与也具有该设备的车辆的相互关系，以用于通信。

Claims (9)

1.一种车辆控制设备，其特征在于，所述车辆控制设备包括：微控制器、wifi/蓝牙设备、电压稳压器电路和电压保护器电路、电池和电池充电控制电路、收发器式模拟数字总线CAN适配器电路、光学数字信号适配器、射频(rf)模块、外部天线适配器电路以及非易失性数据存储设备(rom)，所述车辆控制设备允许同时生成内部无线网络和外部无线网络并且与其他设备连接，以实时控制、警告、管理和存储驾驶员的数据及其驾驶方式、货物和相关单元以及与也具有所述设备的其他车辆的相互关系，以用于通信。
2.根据权利要求1所述的车辆控制设备，其特征在于，所述车辆控制设备被安装在车辆上、是自动的或非自动的，还可被放置在与任何陆路运输、海上运输或空中运输方式相关的、不同类型的、要运输的货物中。
3.车辆控制设备，其特征在于，所述车辆控制设备能够使多个设备彼此集成和链接从而形成允许彼此共享信息的网络，并且实现对所述车辆的环境内所包括的变量的可控性和监控。
4.根据权利要求1所述的车辆控制设备，其特征在于，在所述内部无线网络中，所述连接性能够在车辆内并且在本地与包括在所述车辆中的设备建立。
5.根据权利要求1所述的车辆控制设备，其特征在于，在所述外部无线网络中，所述连接性能够与在所述车辆外部发现的设备建立。
6.根据权利要求3所述的车辆控制设备，其特征在于，所述车辆控制设备至少包括完全连接性模式、独立连接性模式、集成连接性模式、联合模式的网络。
7.根据权利要求1所述的车辆控制设备，其特征在于，所述车辆控制设备具有可扩展性和模块化的特性。
8.根据权利要求1所述的车辆控制设备，其特征在于，所述车辆控制设备能够通过WIFI/蓝牙模块与其他设备连接，从而建立接入点并且在站模式下工作。
9.根据权利要求8所述的车辆控制设备，其特征在于，所述车辆控制设备允许MESH类型的内部网络或外部网络的创建。
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