CN205300729U - 一种车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端，包括主控制单元、电源管理模块、数据传输管理模块、车辆姿态监测模块、寄存器。所述车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端能够实时对车载重量进行测量；能够通过蓝牙或Zigbee2.4G将数据进行无线近距离高速传输；另外增加的信号采集模块，使信号采集具有备份方案，可靠性高；由于采用了车辆姿态解算，使测得的车辆重量更加精确。

Description

一种车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端

技术领域

本实用新型涉及车辆载重信息采集技术领域，特别是涉及包括车辆姿态解算、Zigbee2.4G、蓝牙通讯的车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端。

背景技术

随着电子商务行业的发展，物流行业也随之达到一个新的高点。如何保证在运输过程中货物的意外流失、人为偷盗均成为当前运输行业所面临的问题。运输过程中，货车高速公路的计重收费使过多高速公路收费站大排长龙，货车ETC则成了下一个需要解决的课题。城市建设中，渣土车偷拍、乱排的问题屡禁不止，如何有效的根除这一现象，使各地区市政、交警头疼。车辆超载现象日益严重，因超载而引起的特大交通事故，也屡见不鲜，如何从根源上治理超载，一直是一个难题。如何实时准确测量车辆重量，防止上述问题的发生，是本技术领域的一个发展方向。

现有车辆载重信息采集领域中，车辆实时采集系统通过采集车辆中的速度信号、手刹信号等辅助信号来判断车辆运行状态，其存在容易被破坏，车辆载重测量不准确、有明显漏洞等缺陷。其次采集后的信号使用线缆传输，由于线缆外皮属于橡胶制品，有易损坏、易老化、抗干扰性差等缺陷，无法在恶劣条件下将信号传送至中央处理终端。

实用新型内容

本实用新型目的在于提出一种基于车辆姿态解算、Zigbee2.4G、蓝牙通讯的车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端，以解决上述现有技术存在的车辆载重测量不准确、信息传输不方便、抗干扰性查等技术问题。

为此，本实用新型提出一种车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端，包括：主控制单元、电源管理模块、数据传输管理模块、车辆姿态监测模块、寄存器；所述主控制单元分别与电源管理模块、数据传输管理模块、车辆姿态监测模块、寄存器连接，所述寄存器分别与数据传输管理模块和车辆姿态监测模块连接。

优选地，所述数据传输管理模块包括蓝牙数据接收模块和Zigbee2.4G通讯模块；所述蓝牙数据接收模块与信号采集发送终端中的蓝牙发射模块蓝牙配对连接，所述Zigbee2.4G通讯模块与中央处理终端无线连接。

优选地，所述车辆姿态监测模块包括能够实时检测车辆加速度及速度信息的加速度计芯片、能够实时检测车辆姿态信息的陀螺仪芯片和能够对陀螺仪数据及加速度计数据分析、解算出车辆姿态的姿态解算芯片，所述姿态解算芯片分别与陀螺仪芯片和加速度计芯片连接。

优选地，所述寄存器包括寄存器1、寄存器2；所述寄存器1分别与主控制单元和数据传输管理模块连接，所述寄存器2分别与主控制单元和车辆姿态监测模块连接。

优选地，车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端还包括信号采集模块，所述信号采集模块与主控制单元连接。

优选地，所述信号采集模块包括供电模块、传感器、信号处理模块；所述供电模块与传感器连接；所述传感器和信号处理模块连接。

进一步优选地，所述传感器是以下传感器至少其中之一：悬臂梁式传感器、轴销式传感器、位移式传感器、超声波传感器、电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式传感器、电容式传感器、谐振式压力传感器。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端能够实时对车载重量进行测量，由于采用了车辆姿态监测模块，在重量解算单元中通过预设算法将车辆姿态及传感器原始重量信号解算为重量信号，使测得的车辆重量更加精确。

本实用新型一优选方案中的车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端能够通过蓝牙或Zigbee2.4G将数据进行无线近距离高速传输，信息传输方便快捷。

本实用新型另一优选方案中的车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端增加了一套有线数据采集模块，与信号采集与发送终端互为备份，确保车辆载重采集不间断，即本中继终端可以自行采集车辆载重信号，提高了中继终端可靠性。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型应用示例之信号采集及发送终端组成框图。

图2是本实用新型应用示例之中继终端组成框图。

图3是本实用新型应用示例之中央处理终端组成框图。

图4是本实用新型实施例1组成框图。

图5是本实用新型实施例2组成框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

一般的车辆载重监控系统包括三个部分——信号采集及发送终端、中继终端、中央处理终端。请参考图1，信号采集及发送终端部分主要利用传感器采集车辆的重量，将传感器采集的模拟信号转换为数字信号，并通过蓝牙发射模块传输给中继终端部分。请参考图2，中继终端部分接受信号采集及发送终端发来的车辆重量数字信号，同时利用预设算法将接受到的车辆重量数字信号、车辆姿态监测模块解算出的车辆姿态信号进行同步、解析，精确计算出车辆的重量，通过Zigbee2.4G通讯模块将车辆重量信号发送给中央处理终端部分；请参考图3，中央处理终端在接收到中继终端部分的信号后，上传车辆运行姿态及车辆重量信息，同时在屏幕上显示。

本实用新型就是上述车辆载重监控系统的第二部分，即：车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端。

实施例1

请参考图4，本实用新型提供一种车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端，包括：主控制单元、电源管理模块、数据传输管理模块、车辆姿态监测模块、寄存器；所述主控制单元分别与电源管理模块、数据传输管理模块、车辆姿态监测模块、寄存器连接，所述寄存器分别与数据传输管理模块和车辆姿态监测模块连接。

所述数据传输管理模块包括蓝牙数据接收模块和Zigbee2.4G通讯模块；所述蓝牙数据接收模块与信号采集发送终端中的蓝牙发射模块蓝牙配对连接，所述Zigbee2.4G通讯模块与中央处理终端无线连接。

所述车辆姿态监测模块包括能够实时检测车辆加速度及速度信息的加速度计芯片、能够实时检测车辆姿态信息的陀螺仪芯片和能够对陀螺仪数据及加速度计数据分析、解算出车辆姿态的姿态解算芯片，所述姿态解算芯片分别与陀螺仪芯片和加速度计芯片连接。

所述寄存器包括寄存器1、寄存器2；所述寄存器1分别与主控制单元和数据传输管理模块连接，所述寄存器2分别与主控制单元和车辆姿态监测模块连接。

其中，主控制单元：使用指定算法将2个寄存器中的数据进行同步，解析，精确计算出车辆的载重量；协调各个模块的工作时序，保证整体电路的正常运转。

电源管理模块：该模块将通过与主控制单元的交互，确定何时可以将数据传输管理模块、车辆姿态监测模块的电源切断，以保证系统长期有效的工作。其控制整个中继终端的供电、断电以及电池的充电。

数据传输管理模块：为了保证系统长期运行，该模块长期处于休眠状态，仅在固定情况下(主控制单元或者外界交互需求)才会被唤醒。蓝牙数据接收模块主要用于和信号采集与发送终端终端进行数据通讯，获得其固定时间内的数字信号，存储在寄存器1中。Zigbee2.4G数据发送模块主要用于与驾驶室中的中央处理终端通讯，将中继终端所得到的数字信号发送给中央处理终端，并将车辆尾部的姿态信息发送给中央处理终端，以保证车辆整体的数据完整性。

车辆姿态监测模块：将陀螺仪数据及加速度计数据采集后，通过预设算法将陀螺仪和加速度计的原始数据解算成车辆实时姿态(包括：加速、刹车、停车、装货、卸货五个状态)数据，并将原始数据及解算后的数据存储在寄存器2中。

在实施例1模式下，本实用新型的工作过程是：

首先数据传输管理模块通过蓝牙接收模块接受信号采集与发送终端的蓝牙发射模块发送来的数字信号并存储在寄存器1中；车辆姿态监测模块将陀螺仪数据及加速度计数据采集后，通过预设算法将陀螺仪和加速度计的原始数据解算成车辆姿态信号(包括：加速、刹车、停车、装货、卸货五个状态)，并将原始数据及解算后的数据存储在寄存器2中。主控制单元使用指定算法将存放在寄存器1和寄存器2中的数据进行同步，解析，精确计算出车辆的载重量并通过Zigbee2.4G通讯模块向中央处理器终端发送。在Zigbee2.4G通讯过程中，传输的数据包括：原始重量数据、车辆姿态监测原始数据、车辆姿态监测解算结果及解算后的重量。

实施例2

请参考图5，本实用新型还提供一种车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端，包括：主控制单元、电源管理模块、数据传输管理模块、车辆姿态监测模块、寄存器、信号采集模块；所述主控制单元分别与信号采集模块、电源管理模块、数据传输管理模块、车辆姿态监测模块、寄存器连接，所述寄存器分别与数据传输管理模块和车辆姿态监测模块连接。

所述数据传输管理模块包括蓝牙数据接收模块和Zigbee2.4G通讯模块；所述蓝牙数据接收模块与信号采集发送终端中的蓝牙发射模块蓝牙配对连接，所述Zigbee2.4G通讯模块与中央处理终端无线连接。

所述车辆姿态监测模块包括能够实时检测车辆加速度及速度信息的加速度计芯片、能够实时检测车辆姿态信息的陀螺仪芯片和能够对陀螺仪数据及加速度计数据分析、解算出车辆姿态的姿态解算芯片，所述姿态解算芯片分别与陀螺仪芯片和加速度计芯片连接。

所述寄存器包括寄存器1、寄存器2；所述寄存器1分别与主控制单元和数据传输管理模块连接，所述寄存器2分别与主控制单元和车辆姿态监测模块连接。

本实施例中，主控制单元、电源管理模块、数据传输管理模块、车辆姿态监测模块、寄存器的功能和实施例1完全一致，在此不再赘述。这里只对信号采集模块以及主控制单元解算的数据内容进行说明。

信号采集模块与主控制单元连接。

所述信号采集模块包括供电模块、传感器、信号处理模块；所述供电模块与传感器连接；所述传感器和信号处理模块连接。

数据采集模块中的传感器采集车辆重量模拟信号，并将采集到的模拟信号转换成数字信号传送给主控制单元。

主控制单元使用指定算法将2个寄存器中的数据以及从信号采集模块接受到的数据进行同步，解析，精确计算出车辆的载重量。

所述传感器是以下传感器至少其中之一：悬臂梁式传感器、轴销式传感器、位移式传感器、超声波传感器、电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式传感器、电容式传感器、谐振式压力传感器。

在实施例2模式下，本实用新型的工作过程是：

首先数据传输管理模块通过蓝牙接收模块接受信号采集与发送终端的蓝牙发射模块发送来的数字信号并存储在寄存器1中；同时数据采集模块中的传感器采集车辆重量模拟信号，并将采集到的模拟信号转换成数字信号传送给主控制单元；车辆姿态监测模块将陀螺仪数据及加速度计数据采集后，通过预设算法将陀螺仪和加速度计的原始数据解算成车辆姿态信号(包括：加速、刹车、停车、装货、卸货五个状态)，并将原始数据及解算后的数据存储在寄存器2中。主控制单元使用指定算法将从数据采集模块接受到的数字信号以及寄存器1和寄存器2中的数据进行同步，解析，精确计算出车辆的载重量并通过Zigbee2.4G通讯模块向外系统发送。在Zigbee2.4G通讯过程中，传输的数据包括：原始重量数据、车辆姿态监测原始数据、车辆姿态监测解算结果及解算后的重量。

本实用新型经过大量的实验室及实地测试，各种环境中(打雷、下雨、下雪、沙漠边缘、隔壁等)进行实地测试，均达到丢包率不超过千分之五的优秀效果。在安装时，减少了原来安装时间的1/3。

以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端，其特征在于：包括主控制单元、电源管理模块、数据传输管理模块、车辆姿态监测模块、寄存器；所述主控制单元分别与电源管理模块、数据传输管理模块、车辆姿态监测模块、寄存器连接，所述寄存器分别与数据传输管理模块和姿态监测模块连接。

2.如权利要求1所述的车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端，其特征在于：所述数据传输管理模块包括蓝牙数据接收模块和Zigbee2.4G通讯模块；所述蓝牙数据接收模块与信号采集发送终端中的蓝牙发射模块蓝牙配对连接，所述Zigbee2.4G通讯模块与中央处理终端无线连接。

3.如权利要求1所述的车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端，其特征在于：所述车辆姿态监测模块包括能够实时检测车辆加速度及速度信息的加速度计芯片、能够实时检测车辆姿态信息的陀螺仪芯片和能够对陀螺仪数据及加速度计数据分析、解算出车辆姿态的姿态解算芯片，所述姿态解算芯片分别与陀螺仪芯片和加速度计芯片连接。

4.如权利要求1所述的车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端，其特征在于：所述寄存器包括寄存器1、寄存器2；所述寄存器1分别与主控制单元和数据传输管理模块连接，所述寄存器2分别与主控制单元和车辆姿态监测模块连接。

5.如权利要求1-4任一项所述的车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端，其特征在于：还包括信号采集模块，所述信号采集模块与主控制单元连接。

6.如权利要求5所述的车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端，其特征在于：所述信号采集模块包括供电模块、传感器、信号处理模块；所述供电模块与传感器连接；所述传感器与信号处理模块连接。

7.如权利要求6所述的车载拓展级数据无线采集及姿态解算中继终端，其特征在于：所述传感器是以下传感器至少其中之一：悬臂梁式传感器、轴销式传感器、位移式传感器、超声波传感器、电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式传感器、电容式传感器、谐振式压力传感器。