CN201726430U - 车辆数据采集终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种车辆数据采集终端，主要包括主控模块、全球定位系统(GPS)模块、通用分组无线业务(GPRS)无线通信模块、I/O保护电路、局域互连网络(LIN)总线接口、控制器区域网(CAN)总线接口、加速度传感器以及用户配置信息存储模块；所述主控模块分别连接上述各功能模块，本实用新型车辆数据采集终端，以通过主控模块实时采集、存储车辆运转过程中的诸如位置信息、发动机运转、车辆加速度变化、车辆转向、车窗门禁、照明灯、空调等的变化或控制信息，并可通过GPRS无线通信模块发送出去，为车辆提供全程跟踪等服务，以提高车辆安全系数，并有利于车辆故障或车祸后的事故重建。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车信息化技术领域，尤其涉及一种车辆数据采集终端。
背景技术
随着以计算机技术、卫星定位和网络技术为基础的汽车信息系统技术日益发展，信息网络汽车呼之欲出。智能网络汽车不仅仅是一种交通工具，而且能成为办公、通讯、娱乐的场所。它综合现有的硬件与软件技术，包括卫星全球定位、无线通信、网络访问、语音识别、平面显示、夜视技术、人工神经网络和智能技术等。主要的功能有远程诊断与车辆控制功能、移动办公功能、汽车网址功能、道路导航功能等。
依照上述功能，信息网络汽车的系统主要由两部分组成，一部分是车辆本身的内部网络系统，它由车载网络计算机控制，通过数据总线连接无数个子网，控制发动机及其他总成、平面显视与仪表盘显示器、中控门锁、无线电话等，各个子网都具有不同的时钟速度和各自的功能。另一部分则是车辆外部的联网系统，包括全球定位系统(GPS)监测中心、互联网及区域网服务商、车辆服务中心、单位或家庭电脑等。
但现有信息网络汽车的内部网络系统侧重于通过车载网络计算机对其他车载部件或设备进行控制；另外，该内部网络系统与其车辆外部的联网系统不能有机结合，因而也限制了各自的功能发挥和应用。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种车辆数据采集终端，以解决车辆运转过程中的信息，如车辆位置、发动机运转、加速度变化、车窗门禁以及方向盘转向变化等信息的实时采集、存储和无线远程传输问题，以提供车辆全程跟踪服务，利于车辆故障或车祸后的事故重建，并提高车辆安全系数。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种车辆数据采集终端，包括电源管理模块和全球定位系统GPS定位模块，还包括主控模块、局域互连网络LIN总线接口、控制器区域网CAN总线接口和加速度传感器；其中，
所述电源管理模块为所述GPS定位模块、主控模块、LIN总线接口、CAN总线接口及加速度传感器提供相应工作电源；
所述主控模块连接GPS定位模块、LIN总线接口、CAN总线接口以及加速度传感器，以通过所述车辆数据采集终端采集车辆运行中的各部件单元的电压/电流变化情况、车辆运动的位置和时间信息、I/O保护电路的继电器状态、车辆加速度变化情况、车辆各分布式电子系统单元的控制信息以及车辆内部网络中各个分系统的信息和运转情况；
所述LIN总线接口，与所述主控模块相连，用以访问LIN网络，获取车辆分布式电子系统单元的控制信息；
所述CAN总线接口，与所述主控模块相连，用以访问车辆内部网络中的各个分系统的信息和运转情况；
所述加速度传感器，与所述主动模块相连，用以采集所述车辆的三轴向加速度值。
其中，该车辆数据采集终端进一步包括I/O保护电路，其采用继电器间接连接主控模块；其对输入主控模块的信号通过光耦隔离方式连接所述主控模块的主控芯片，防止虚电平信号的干扰和避免杂波信号通过I/O接口进入所述车辆数据采集终端内部；以及其对输出的信号采用自保护功率MOS管方式和外部设备连接，防止电流过大而烧毁芯片。
该车辆数据采集终端进一步包括用户配置信息存储模块，与所述主控模块相连，用以存储所述车辆数据采集终端需要设定的参数列表、个人身份认证信息，以及用于通过主控模块读取和写入所述信息和采集到的相关数据。
该车辆数据采集终端进一步包括通用分组无线业务GPRS无线通信模块，与所述主控模块相连，用以为所述车辆数据采集终端提供无线通信功能，以便实时将主控模块采集或读取的车辆的各种数据信息发送出去。
所述主控模块中采用基于ARM7的AT91SAM7S26芯片作为微处理器。
所述的GPS定位模块或GPRS无线通信模块为单独分别设计的独立模块，或为将二者功能进行整合的TELIT GE863-GPS模块。
所述的I/O保护电路对输入主控模块的信号通过光耦元件TLP281进行连接，对主控模块输出的信号或外部设备通过自保护功率MOS管VNS1NV04D进行连接。
所述的加速度传感器为MMA7455，所述车辆数据采集终端通过串行外围接口SPI和I2C接口访问寄存器来读取加速度值。
本实用新型所提供的车辆数据采集终端，具有以下优点：
该车辆数据采集终端的主控模块外接多种丰富的接口，能够通过LIN总线接口、CAN总线接口、加速度传感器以及GPS定位模块，实时获取车辆运行中的各部件单元的电压/电流变化情况、车辆运动的位置和时间信息、I/O保护电路的继电器状态、车辆加速度变化情况、车辆各分布式电子系统单元的控制信息以及车辆内部网络中各个分系统的信息和运转情况，并能通过内设的GPRS无线通信模块及时将上述信息发送给接收端，对提高车辆的实时跟踪和及时了解车况变化等有极大的帮助，有利于提高车辆的安全系数和有助于车辆故障或车祸后的事故重建。
附图说明
图1为本实用新型车辆数据采集终端的组成原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及本实用新型的实施例对本实用新型的产品作进一步详细的说明。
图1为本实用新型车辆数据采集终端的组成原理示意图，如图1所示，其主要包括主控模块100、电源管理模块101、GPS定位模块102、通用分组无线业务(GPRS，General Packet Radio Service)无线通信模块103、I/O保护电路104、局域互连网络(LIN，Local Interconnect Network)总线接口105、控制器区域网(CAN，Controller Area Network)总线接口106、加速度传感器107以及用户配置信息存储模块108；其中，
主控模块100，分别连接所述电源管理模块101、GPS定位模块102、GPRS无线通信模块103、I/O保护电路104、LIN总线接口105、CAN总线接口106、加速度传感器107和用户配置信息存储模块108。
这里，该主控模块100，作为车辆数据采集终端的主控核心部件，具有数据运算处理、通信、信息采集、数据读取和数据存储以及判断等功能。所述采集的信息或读取的数据，包括车辆运行中各部件单元的电压/电流变化情况记录，车辆运动的位置和时间信息，I/O保护电路的继电器状态，通过加速度传感器采集的车辆加速度变化情况，通过LIN总线连入车辆网络中获取照明灯、座位、车门、空调、温湿度传感器、天窗、控制板和方向盘等属于分布式电子系统单元的控制信息，通过CAN总线访问车辆内部网络中的各个分系统(如，发动机电控系统、自动变速器控制系统、防抱死制动系统(ABS)、自动巡航系统、车载自动诊断系统以及车载多媒体系统等)的信息和运转情况，以及用户配置信息存储模块中存储的包括驾驶人员身份认证、操作记录等信息。该主控模块可采用基于ARM7的AT91SAM7S26芯片作为微处理器。
电源管理模块101，作为车辆数据采集终端的供电部件，可采用车辆蓄电池或外配锂离子电池作为主输入电源，并能够通过LTC4090在蓄电池和锂离子电池进行自动选择切换，同时，LTC4090还可以对锂离子电池进行充电。上述蓄电池或锂离子电池的输出电压可通过TLE4276芯片进行整流后提供5V直流输出电压，还可通过LP3997芯片将5V直流整流成3.3V电压给低速器件供电，也可由L6932H1.2将5V输入整流成VGSM(1.8V)电压给TELIT模块供电，以防止各用电部件之间产生电源串扰。
GPS定位模块102，为车辆数据采集终端提供定位和授时功能；
GPRS无线通信模块103，为车辆数据采集终端提供通信功能，用来实时将所述主控模块采集或读取的车辆的各种数据信息发送出去，以供远程记录或跟踪之用。
这里，所述的采集或读取的车辆的各种数据信息，与所述的主控模块100采集或读取的信息相同或相类似，不同之处在于，通过GPRS无线通信模块发送的数据信息，为根据需要从所述主控模块100读取或采集的信息中进行再次选择后的内容。上述GPS定位模块102和GPRS无线通信模块103，可分别设置，也可采用将上述二者功能进行整合的TELIT GE863-GPS模块，采用该整合模块，可大大简化无线产品的开发难度。本实用新型车辆数据采集终端的主芯片AT91SAM7S256与该模块的通信接口为RS232C接口，所述TELIT的供电电压为1.8V，该主芯片AT91SAM7S256的供电电压为3.3V，中间通过RS232C的芯片ST3237完成电平兼容。
I/O保护电路104，采用继电器间接连接主控模块，对输入和输出信号进行分别保护，即对输入信号采用输入光耦隔离方式、对输出信号采用自保护功率MOS管方式，其中：
采用输入光耦隔离方式：所有输入主控模块的电平信号，均通过光耦元件TLP281连接到主控芯片AT91SAM7S256，有效防止了虚电平信号的干扰，也避免了一些杂乱信号通过I/O接口进入本实用新型车辆数据采集终端的设备内部；
采用输出自保护功率MOS管方式：本实用新型的车辆数据采集终端的输出不是直接将I/O接口连接到外部设备，而是通过自保护功率MOS管VNS1NV04D和外部设备连接，能够有效防止电流过大而烧毁芯片，其输出分为低电平和断开两种状态。
这里，所述车辆数据采集终端，还可通过所述I/O保护电路分别连接相应的输入设备和输出设备，以通过输入设备，如键盘、按钮或触控屏等对所述车辆数据采集终端进行操作；相应地，还可通过输出设备，如发光二极管、数码管或液晶显示屏等将所输入的信息、操作指导的提示信息和车辆数据采集终端所采集/读取到的数据信息，以及GPS地图信息等直观地显示出来。
LIN总线接口105，所述车辆数据采集终端通过LIN总线接口访问LIN网络，可获取照明灯、座位、车门、空调、温湿度传感器、天窗(车辆顶部窗口)、控制板和方向盘等处的用于控制各功能单元的信息。本实用新型车辆数据采集终端通过LIN总线芯片TJA1020访问LIN网络。
CAN总线接口106，所述车辆数据采集终端通过CAN总线接口访问车辆内部网络中的各个分系统的信息和运转情况，所述分系统包括发动机电控系统、自动变速器控制系统、防抱死制动系统(ABS)、自动巡航系统、车载自动诊断系统(OBD，On-Board Diagnostics)以及车载多媒体系统等。
这里，所述的CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，现已成为汽车网络的标准协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，其传输速率可达1Mbps。CAN总线接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。本实用新型车辆数据采集终端中采用CAN控制器MCP2515来访问汽车内部CAN网络。
加速度传感器107，所述车辆数据采集终端采用Freescale公司的加速度传感器MMA7455，该加速度传感器可提供三轴向的加速度值，可设定±2g、±4g、±8g三种灵敏度，还可提供转向报警和事故重建功能。本实用新型车辆数据采集终端可通过串行外围接口(SPI)和I2C接口访问寄存器来读取加速度值。
用户配置信息存储模块108，将本实用新型车辆数据采集终端需要设定的参数列表以及个人身份认证信息存储在内设的FLASH存储器，如AT45DB161D中，然后可通过RS232接口访问主控模块，再由主控模块的AT91SAM7S26芯片通过SPI写入所述FLASH存储器即AT45DB161D中。
这里，所述个人身份认证信息，可以是驾驶车辆人员的，该身份认证信息能够用于通过电子身份识别器进行身份认证，以授权通过身份认证者有权限启动和驾驶车辆。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种车辆数据采集终端，包括电源管理模块和全球定位系统GPS定位模块，其特征在于，还包括主控模块、局域互连网络LIN总线接口、控制器区域网CAN总线接口和加速度传感器；其中，
所述电源管理模块为所述GPS定位模块、主控模块、LIN总线接口、CAN总线接口及加速度传感器提供相应工作电源；
所述主控模块连接GPS定位模块、LIN总线接口、CAN总线接口以及加速度传感器，以通过所述车辆数据采集终端采集车辆运行中的各部件单元的电压/电流变化情况、车辆运动的位置和时间信息、I/O保护电路的继电器状态、车辆加速度变化情况、车辆各分布式电子系统单元的控制信息以及车辆内部网络中各个分系统的信息和运转情况；
所述LIN总线接口，与所述主控模块相连，用以访问LIN网络，获取车辆分布式电子系统单元的控制信息；
所述CAN总线接口，与所述主控模块相连，用以访问车辆内部网络中的各个分系统的信息和运转情况；
所述加速度传感器，与所述主动模块相连，用以采集所述车辆的三轴向加速度值。
2.根据权利要求1所述的车辆数据采集终端，其特征在于，该车辆数据采集终端进一步包括I/O保护电路，其采用继电器间接连接主控模块；
其对输入主控模块的信号通过光耦隔离方式连接所述主控模块的主控芯片，防止虚电平信号的干扰和避免杂波信号通过I/O接口进入所述车辆数据采集终端内部；以及
其对输出的信号采用自保护功率MOS管方式和外部设备连接，防止电流过大而烧毁芯片。
3.根据权利要求1所述的车辆数据采集终端，其特征在于，该车辆数据采集终端进一步包括用户配置信息存储模块，与所述主控模块相连，用以存储所述车辆数据采集终端需要设定的参数列表、个人身份认证信息，以及用于通过主控模块读取和写入所述信息和采集到的相关数据。
4.根据权利要求1所述的车辆数据采集终端，其特征在于，该车辆数据采集终端进一步包括通用分组无线业务GPRS无线通信模块，与所述主控模块相连，用以为所述车辆数据采集终端提供无线通信功能，以便实时将主控模块采集或读取的车辆的各种数据信息发送出去。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆数据采集终端，其特征在于，所述主控模块中采用基于ARM7的AT91SAM7S26芯片作为微处理器。
6.根据权利要求1或4所述的车辆数据采集终端，其特征在于，所述的GPS定位模块或GPRS无线通信模块为单独分别设计的独立模块，或为将二者功能进行整合的TELIT GE863-GPS模块。
7.根据权利要求1或2所述的车辆数据采集终端，其特征在于，所述的I/O保护电路对输入主控模块的信号通过光耦元件TLP281进行连接，对主控模块输出的信号或外部设备通过自保护功率MOS管VNS1NV04D进行连接。
8.根据权利要求1所述的车辆数据采集终端，其特征在于，所述的加速度传感器为MMA7455，所述车辆数据采集终端通过串行外围接口SPI和I2C接口访问寄存器来读取加速度值。
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