CN203616789U - 一种车载式城市公交行驶工况信息采集设备 - Google Patents
一种车载式城市公交行驶工况信息采集设备 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种车载式城市公交行驶工况信息采集设备，包括电源模块，分别与所述的电源模块连通的微控制处理器、数据存储单元、加速度传感器、液晶显示模块和GPS模块，所述的数据存储单元、加速度传感器、液晶显示模块和GPS模块均与微控制处理器连通。本实用新型结构简单，安装、调试即使用都非常便捷，且本实用新型的性能参数、应用功能满足数据采集项、数据采集频率、正常工作时间等要求，可靠性高，而由于其能够采集速度、加速度、时间、里程信息，并支持经纬度信息采集，因此采集信息全面，且成本低廉，易于普及使用，由于具有开放式的数据接口，本实用新型能够提供开放格式的原始数据，便于数据与软件对接，二次开发兼容性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种车载式城市公交行驶工况信息采集设备，属于自动化信息采集技术领域。
背景技术
城市公交行驶工况是指公交车辆在城市公交线路上正常行驶的“速度-加速度-时间-里程”的关系表达，其具体表征指标有：(1)实时速度、加速度，以及二者在某个阶段的标准差、极值、均值、所占比例；(2)时间、里程，以及二者的动态对应关系。行驶工况信息可作为城市公交车辆动力特性研究、车辆研发的重要参考依据，也可作为公交路线规划、优化的数据分析基础，有极大的应用价值。
然而，常用的城市公交行驶工况信息采集方法或设备均存在缺陷：速度仪表、里程仪表记录法是依靠人工记录，且误差极大；五轮仪等信息采集设备能获取速度、时间参数，加速度与里程信息依靠二次数据处理，可靠性难以保证；常用的GPS动态信息采集设备仅获取时间、里程、经纬度、高度等宏观信息。尽管可采用速度差分获取加速度信息，但并不能满足微观工况信息采集的精度要求；定制开发的车载采集设备采集数据全面、精准，但成本高，且设备常与其数据分析软件绑定，不利于数据研究分析。
综上所述，市面上尚未出现具备完整功能、数据接口开放支持二次开发的城市公交行驶工况信息采集设备。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种使用便捷、可靠、数据全面、成本低、二次开发兼容性好的车载式城市公交行驶工况信息采集设备。
为实现上述技术目的，本实用新型所提供的技术方案为：
一种车载式城市公交行驶工况信息采集设备，其特征在于，包括电源模块，分别与所述的电源模块连通的微控制处理器、数据存储单元、加速度传感器、液晶显示模块和GPS模块，所述的数据存储单元、加速度传感器、液晶显示模块和GPS模块均与微控制处理器连通。
其中，所述的微控制处理器为一具有Cortex-M3内核的STM32F103微控制处理器，其含有足够的内部资源。如：所述的微控制处理器包括64K闪存程序存储器、20K字节的SRAM、2个12位模数转换器和7通道DMA控制器，并提供充足的外部接口，如SPI、IIC、UART以及I/O接口。
所述的数据存储单元内设置有SD卡，所述的SD卡的容量≥2GB，其利用SD卡进行存储采集数据，且所述的数据通过微控制处理器驱动数据读写，以FAT文件形式将数据存档于SD卡中。
所述的加速度传感器内设置有电容式三轴加速度传感器MMA7260，根据X、Y、Z轴的实际加速度大小输出三个通道不断变化的电压，电压值经微控制处理器的模数转换过程转换为数字信息，从而获取加速度数值大小。
所述的GPS模块为一成熟的模块化GPS信息采集模块，其包括25*25*4MM高灵敏度GPS天线、追踪卫星的GPS芯片以及TTL和232电平的UART接口，以 NMEA0183标准语句输出速度、经纬度、时间信息。与其相连的微控制处理器接收该信息并进行语句解析与数据逻辑处理。
所述的液晶显示模块采用320×240分辨率的TFT液晶显示屏，所述的320×240分辨率的TFT液晶显示屏内设置有触摸控件，提供触摸屏控制功能。微控制处理器将采集的数据以动态图形、文字显示的方式驱动液晶显示模块，提供简单的人机操作界面。
所述的电源模块包括电池和稳压芯片，所述的电池用于供电，而所述的稳压芯片将电池的直流电压稳压成3.3v直流电压，为其他各组成部分提供稳定电源。总输电源输出功率不小于2.4w。
本实用新型以一块高性能的工业微控制处理器为核心，利用加速度传感器、GPS模块分别采集公交车辆的三轴加速度、经纬度、速度与时间，以文件系统方式将采集的数据存放于拔插式的数据存储单元中，采用液晶显示模块展现数据采集过程并实现数据回放。
本实用新型无需外接电源与信号，可方便地安装放置于公交车上，实时地采集速度、加速度、经纬度位置、时间等多种行驶工况基础数据，并分析公交车行驶工况的相关二次数据，支持采集数据实时显示与回放，所有数据以标准开放式的数据格式存于拔插式数据存储单元，可导出至计算机中作其它深入分析
本实用新型的有益效果在于：本实用新型结构简单，可将其固定于车上，安装、调试即使用都非常便捷，且本实用新型的性能参数、应用功能满足数据采集项、数据采集频率、正常工作时间等要求，可靠性高，而由于其能够采集速度、加速度、时间、里程信息，并支持经纬度信息采集，因此采集信息全面，且成本低廉，易于普及使用，此外，由于具有开放式的数据接口，本实用新型能够提供开放格式的原始数据，便于数据与软件对接，二次开发兼容性高。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型的电路原理图；
图3为本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
为了阐明本实用新型的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的介绍。
图1为本实用新型的原理框图。
如图1所示：车载式城市公交行驶工况信息采集设备1，包括电源模块7，分别与所述的电源模块7连通的微控制处理器2、数据存储单元3、加速度传感器4、液晶显示模块6和GPS模块5，所述的数据存储单元3、加速度传感器4、液晶显示模块6和GPS模块5均与微控制处理器2连通。
图2为本实用新型的电路原理图。
如图2所示：所述的微控制处理器2为一具有Cortex-M3内核的STM32F103微控制处理器，其含有足够的内部资源。如：所述的微控制处理器包括64K闪存程序存储器、20K字节的SRAM、2个12位模数转换器和7通道DMA控制器，并提供充足的外部接口，如SPI、IIC、UART以及I/O接口。
所述的数据存储单元3内设置有SD卡，所述的SD卡的容量≥2GB，其利用SD卡进行存储采集数据，且所述的数据通过微控制处理器驱动数据读写，以FAT文件形式将数据存档于SD卡中。
所述的加速度传感器4内设置有电容式三轴加速度传感器MMA7260，根据X、Y、Z轴的实际加速度大小输出三个通道不断变化的电压，电压值经微控制处理器的模数转换过程转换为数字信息，从而获取加速度数值大小。
所述的GPS模块5为一成熟的模块化GPS信息采集模块，其包括25*25*4MM高灵敏度GPS天线、追踪卫星的GPS芯片以及TTL和232电平的UART接口，以 NMEA0183标准语句输出速度、经纬度、时间信息。与其相连的微控制处理器接收该信息并进行语句解析与数据逻辑处理。
所述的液晶显示模块6采用320×240分辨率的TFT液晶显示屏，所述的320×240分辨率的TFT液晶显示屏内设置有触摸控件，提供触摸屏控制功能。微控制处理器将采集的数据以动态图形、文字显示的方式驱动液晶显示模块，提供简单的人机操作界面。
所述的电源模块7包括电池和稳压芯片，所述的电池用于供电，而所述的稳压芯片将电池的直流电压稳压成3.3v直流电压，为其他各组成部分提供稳定电源。总输电源输出功率不小于2.4w。
图3为本实用新型的工作流程图。
如图3所示：主要的工作过程如下：
1）、装置上电之后，各组成部分功能初始化；
2）、微控制处理器2的程序进行循环状态，创建多个信息采集及中断任务。任务一为接收加速度传感器4的数据信息、任务二为接收GPS模块5的数据信息、任务三将采集的基础数据作必要的二次分析处理、任务四为液晶显示模块6进行GUI显示、任务五将已采集数据处理、存储；
3）、加速度传感器4感应实时加速度，并输出三个通道的电压，微控制处理器2的ADC接口接收该信息，通过任务一实时获取加速度的数值大小，并作数据滤波处理，发送事件完成信息；
4）、GPS模块5以UART接口输出NMEA0183标准语句信息，微控制处理器2的UART接口接收该信息，通过任务二解析$GPRMC、$GPVTG、$GPZDA语句，获取时间、速度，经纬度信息，并作数据滤波处理，发送事件完成信息；
5）、微控制处理器2利用任务三分析基础数据作必要的二次处理，计算行驶里程、速度与加速度标准差、极值、均值、所占比例等二次计算数据，其工作逻辑过程是：控制处理器2的任务三接收到任务一与任务二的事件更新信息时，进行数据的二次分析处理，发送事件完成信息。
6）、液晶显示模块6将已采集的最新数据展现于TFT界面，含动态图形与文字两种显示形式，其工作逻辑过程是：控制处理器2的任务四接收到任务三的事件更新信息，或者接收到用户的液晶屏触摸中断信息时，驱动液晶显示模块6进行显示内容更新；
7）、微控制处理器2将数据以FAT文件的形式存储于数据存储单元3中，其工作逻辑过程是：控制处理器2的任务五接收到任务三的事件完成信息，将数据写入数据存储单元3中。
8）、重复步骤2至步骤7。
本实用新型以一块高性能的工业微控制处理器为核心，利用加速度传感器、GPS模块分别采集公交车辆的三轴加速度、经纬度、速度与时间，以文件系统方式将采集的数据存放于拔插式的数据存储单元中，采用液晶显示模块展现数据采集过程并实现数据回放。
本实用新型无需外接电源与信号，可方便地安装放置于公交车上，实时地采集速度、加速度、经纬度位置、时间等多种行驶工况基础数据，并分析公交车行驶工况的相关二次数据，支持采集数据实时显示与回放，所有数据以标准开放式的数据格式存于拔插式数据存储单元，可导出至计算机中作其它深入分析。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种车载式城市公交行驶工况信息采集设备，其特征在于，包括电源模块，分别与所述的电源模块连通的微控制处理器、数据存储单元、加速度传感器、液晶显示模块和GPS模块，所述的数据存储单元、加速度传感器、液晶显示模块和GPS模块均与微控制处理器连通。
2.根据权利要求1所述的一种车载式城市公交行驶工况信息采集设备，其特征在于，所述的微控制处理器为一具有Cortex-M3内核的STM32F103微控制处理器。
3.根据权利要求1所述的一种车载式城市公交行驶工况信息采集设备，其特征在于，所述的微控制处理器包括64K闪存程序存储器、20K字节的SRAM、2个12位模数转换器、7通道DMA控制器，并提供充足外部接口，包括：SPI、IIC、UART以及I/O接口。
4.根据权利要求1所述的一种车载式城市公交行驶工况信息采集设备，其特征在于，所述的数据存储单元内设置有SD卡，所述的SD卡的容量≥2GB。
5.根据权利要求1所述的一种车载式城市公交行驶工况信息采集设备，其特征在于，所述的加速度传感器内设置有电容式三轴加速度传感器MMA7260。
6.根据权利要求1所述的一种车载式城市公交行驶工况信息采集设备，其特征在于，所述的GPS模块包括25*25*4MM GPS天线、追踪卫星的GPS芯片以及TTL和232电平的UART接口。
7.根据权利要求1所述的一种车载式城市公交行驶工况信息采集设备，其特征在于，所述的液晶显示模块采用320×240分辨率的TFT液晶显示屏，所述的320×240分辨率的TFT液晶显示屏内设置有触摸控件。
8.根据权利要求1所述的一种车载式城市公交行驶工况信息采集设备，其特征在于，所述的电源模块包括电池和稳压芯片。
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| CN111951573A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-11-17 | 华设设计集团股份有限公司 | 基于车路协同技术的智能公交系统及方法 |
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2013
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