CN209102095U - 基于移动4g技术的汽车安全监测装置 - Google Patents

Abstract

一种基于移动4G技术的汽车安全监测装置，该汽车安全监测装置包括惯性传感器、有毒有害气体传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器、摄像头、报警模块、控制器、SD卡、4G移动通讯模块、HMI人机界面和远程服务器；所述控制器分别与各部件电路连接，所述控制器将处理完的数据通过4G移动通讯模块上传到远程服务器。本实用新型通过惯性传感器实时获取行车时的GPS位置、速度、车身姿态数据，通过纵向、侧向、垂向加速度、横滚角、俯仰角进行对比分析，利用4G技术实现远程传输车载姿态数据与拨号求助,当发生交通事故时及时发送短信和拨打电话给救援中心或家人，实现自动紧急报警救援功能，车载数据通过HMI人机界面实时动态显示。

Description

基于移动4G技术的汽车安全监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种汽车安全监测领域，具体涉及一种基于移动4G技术的汽车安全监测装置。

背景技术

汽车主动安全系统与被动安全系统均广泛应用于实际车辆之中。

主动安全系统主要研究汽车行驶时如何主动避免交通事故的发生，汽车被动安全系统主要的作用是在交通事故发生后通过安全装置减轻人员伤害和货物损失，但现有的汽车安全系统仍存在待补充完善之处。

当交通事故发生时，造成交通事故死亡率久居不下的原因有很多，其中主要原因就是救援不及时以及措施不规范。因此，事故发生的消息需及时传递至相关救援中心或个人进行及时救治和处理。在市面上缺少可为救援中心或是个人提供受伤人员最准确的地理信息、为受伤人员或货物争取最快的抢救时间、为交通事故的责任判定、保险公司的赔偿认定提供有效的依据的紧急救援车载系列产品。

并且在汽车内环境方面，有数据表明不少人员因缺氧，CO中毒死于车内，车内空气质量差，车内病菌繁多，已经造成车内不同年龄段的人员的身体健康受到不同程度的伤害。所以研究车内环境的空气质量状况对行车人员十分必要，通过汽车内环境的安全监控，提醒人员车内的空气质量和温湿度，使行车人员及时采取措施，营造一个舒适的行车环境是非常迫切和人性化的。但市场上现存的汽车安全报警系统，存在有以下问题：1.互联性、实时性不够好，尤其是现在市面上大部分的行车记录仪都只能是保存数据，不能上传云端，无法和相关的社会资源形成有效的互联。2.成本高，大多数公司无法实现技术独立，大部分资金需要购买，社会接受度不够高。例如，现在少部分高端车辆利用到移动4G网络技术于汽车安全监控，现有的技术只是进行一些简单地紧急呼救，对于一些重大的交通事故并不能及时的进行报警救援，还有将一些行驶过程中的车载数据上传到服务器，通过中国移动的onenet平台进行账号登录即可查看。

因此当前国内关于汽车安全报警系统的产品并未被大众所熟知和广泛应用。

发明内容

本实用新型是针对目前的汽车安全系统做一个很好的补充，提供一种基于移动4G技术的汽车安全监测装置，当发生汽车之间的碰撞、翻转时该装置将自动向救援中心或个人发出一条携带 GPS 位置信息，上传碰撞时的相关数据到远程服务器，并拨打相关的救援电话进行求助，以解决现有技术存在的问题。

解决上述问题的技术方案是：一种基于移动4G技术的汽车安全监测装置，该汽车安全监测装置包括惯性传感器、有毒有害气体传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器、摄像头、报警模块、控制器、SD卡、4G移动通讯模块、HMI人机界面和远程服务器；

所述惯性传感器通过异步串行通信口与控制器连接；该惯性传感器包括有三轴加速度传感器、三轴角速度率传感器、三轴磁力计和GPS模块，用于实时获取行车时的速度、车身姿态数据和GPS位置；

所述有毒有害气体传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器用于采集车内环境监控所需的数据；

所述摄像头与控制器串口连接，用于拍摄行车图像；

所述报警模块用于接收控制器发出的指令，当环境参数异常时，语音警示当前的空气状况；当汽车发生碰撞时，将发送一条携带GPS经度和纬度的短信以及拨打指定的号码进行呼救；

所述控制器还分别与HMI人机界面、4G移动通讯模块、SD卡、报警模块、惯性传感器、有毒有害气体传感器、温湿度传感器和PM2.5传感器连接，用于接收各传感器的数据并进行相应的分析和处理，也用于接收摄像头的图像数据，还用于发出指令给报警模块，以及将处理完的数据通过4G移动通讯模块上传到远程服务器；

所述4G移动通讯模块与控制器通过串口连接，用于将控制器发来的数据通过无线通信传输到远程服务器；

所述SD卡用于存储控制器中的数据；

所述HMI人机界面为人机交互的媒介，用于显示车载实时动态数据和历史数据及行车图像，用户可通过触摸屏进行相应功能操作；

所述远程服务器为物联网开发平台，用于接收控制器发送的数据，通过账号登录服务器查看车载数据。

其进一步技术方案是：所述惯性传感器采用型号为mini INS/GPS惯性传感器。

其进一步技术方案是：所述PM2.5传感器采用DSL-03激光PM2.5传感器。

由于采用上述技术方案，本实用新型之基于移动4G技术的汽车安全监测装置有以下特点和有益效果：

1、本装置通过mini INS/GPS惯性传感器记录行车的加速度、姿态、GPS位置，通过摄像头记录行车图像等相关数据来确认人员在行车过程中是否出现超速行驶，是否违规变道，是否发生碰撞、翻车等一系列事故，同时装置中保存的行车数据方便公安机关交通管理部门对事故原因进行分析判定确认事故的肇事者。

2、本装置的控制器通过车身的姿态数据判定汽车是否正常行驶或者发生事故，然后再判定是否需要向外界相关救援部门或家人发出携带GPS位置的求助信息。

3、本装置通过有毒有害气体传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器采集车内环境监控所需的数据，并用HMI人机界面显示当前的空气质量状况，如不达标语音警示当前的空气状况，提醒行车人员采取相应的措施。

4、本装置易于安装（与大部分汽车车载系统兼容），不仅针对现有的汽车，以及在汽车出厂前安装都较方便，并且成本较低。

下面，结合附图和实施例对本实用新型之基于移动4G技术的汽车安全监测装置的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1是本实用新型之基于移动4G技术的汽车安全监测装置的结构框图；

图2是本实用新型中各硬件与控制器的电路连接示意图。

具体实施方式

本实用新型是一套基于4G移动通信技术的汽车安全监控装置，该装置主要能够实现3轴加速度、三轴角速率、三轴磁力计、气压高度计记录及监测、AHRS记录及监测、GPS轨迹记录、图像记录、打电话以及数据上传至服务器等功能。能够实现汽车行驶安全状态的监测，在行驶过程中根据mini INS/GPS惯性传感器检测的数据从而可判断出时实的路况信息。当发生汽车之间的碰撞、翻转时装置将自动向救援中心或个人发出一条携带 GPS 位置信息，并上传碰撞时的相关数据到远程服务器，最终装置还将拨打相关的救援电话进行求助，通过HMI人机界面显示出车载数据，车主可实时的了解车载状况。也可以通过账号登录服务器查看车载数据。该装置的结构详述如下：

一种基于移动4G技术的汽车安全监测装置，参见图1，该汽车安全监测装置包括惯性传感器、有毒有害气体传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器、摄像头、报警模块、控制器、SD卡、4G移动通讯模块、HMI人机界面和远程服务器。

所述惯性传感器通过异步串行通信口与控制器连接；该惯性传感器包括有三轴加速度传感器、三轴角速度率传感器、三轴磁力计和GPS模块；所述惯性传感器对三轴加速度传感器、三轴角速度率传感器、三轴磁力计检测到的数据通过纵向、侧向、垂向加速度、横滚角、俯仰角进行对比分析，进行姿态解算、位置融合，用于实时获取行车时的GPS位置、速度、车身姿态数据。

所述有毒有害气体传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器用于采集车内环境监控所需的数据。环境监测主要是监测车内的温湿度、PM2.5、CO等有毒有害气体。

所述摄像头与控制器串口连接，用于拍摄行车图像；可以安装在后视镜后方。

所述报警模块用于接收控制器发出的指令，当环境参数异常时，语音警示当前的空气状况；当汽车发生碰撞时，将发送一条携带GPS经度和纬度的短信以及拨打指定的号码进行呼救。

所述控制器采用STM32F103ZET6微处理器为处理核心进行数据处理，STM32微处理器具有强大的配置，拥有资源丰富，因惯性传感器为6DOF传感器，所以传输的数据相对较多，经过采集传输的数据送入主芯片逻辑分析主次进行先后触发相关设备进行工作。即STM32F103ZET6微处理器分别与HMI人机界面、4G移动通讯模块、SD卡、报警模块、惯性传感器、摄像头、有毒有害气体传感器、温湿度传感器和PM2.5传感器进行连接，它们之间的电路连接参见图2，所述STM32F103ZET6微处理器用于接收上述各传感器的数据并进行相应的分析和处理，也用于接收摄像头的图像数据，还用于发出指令给报警模块，以及将处理完的数据通过4G移动通讯模块上传到远程服务器。例如，在确定碰撞阈值了以后，一旦汽车发生碰撞，达到了设置触发警报的阈值时，装置的系统将发送一条携带GPS经度和纬度的短信以及拨打指定的号码进行呼救，打开SD卡即可查看图像以及存储的汽车加速度、姿态角等部分数据。

所述4G移动通讯模块与控制器通过串口连接，用于将控制器发来的数据通过无线通信传输到远程服务器；即本装置的主控系统可以控制该4G移动通信模块，并向4G移动通信模块的串口发送汽车的姿态数据，GPS位置，该4G移动通信模块再把数据上传至远程服务器。

所述SD卡（SD卡是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，由于它体积小、数据传输速度快、可热插拔等优良的特性，被广泛地于便携式装置上使用）用于存储控制器中的数据；即将汽车姿态数据（三轴加速度、三轴角速率、三轴磁力计）、GPS信息进行储存，通过USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）全双工通用同步/异步串行收发模块，HMI人机界面实时显示出车载数据。

所述HMI人机界面为人机交互的媒介，用于显示车载实时动态数据（包括偏航角、俯仰角、滚转角、采集到的加速度计原始数据AccX,AccY,AccZ、经度和纬度及车内环境监控所需的数据等）和历史数据及行车图像，用户可通过触摸屏进行相应功能操作；

所述远程服务器为物联网开发平台，也称为云端服务器，用于接收控制器发送的数据，通过账号登录服务器查看车载数据。为了便于查看行车轨迹和行车姿态等相关数据，可以利用中国移动的onenet平台，创建了一个折线应用和一个地图应用的行车轨迹地图。

所述惯性传感器采用型号为mini INS/GPS惯性传感器，灵敏度很高，其加速计的量程范围最大有±16g，对其包含在内的各传感器（三轴加速度、三轴角速率、三轴磁力计、GPS定位系统）进行姿态解算、位置融合等，最终由UART异步串行通信口准确输出主控系统需要的加速度、角速度以及当前姿态和GPS位置等相关信息。

所述PM2.5传感器采用DSL-03激光PM2.5传感器，精度高，可以检测的最小细颗粒物为PM0.3，其一致性也非常好。

本实用新型的基于移动4G技术的汽车安全监测装置采用STM32F103ZET6微处理器处理三维角度传感器（即惯性传感器）采集的数据，经过逻辑分析采取相关措施。通过三维角度传感器6DOF和GPS模块实时获取行车时的GPS位置、速度、车身姿态数据，通过纵向、侧向、垂向加速度、横滚角、俯仰角进行对比分析采取相关措施。利用4G技术实现远程传输车载姿态数据与拨号求助,其中SD卡记录行车数据，同时能将数据上传至远程服务器。以及发生交通事故时及时发送短信和拨打电话给救援中心或家人，实现自动紧急报警救援功能，车载数据通过HMI人机界面实时动态显示。

车联网是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络。车联网能够将车辆本身信息、车辆位置信息、驾驶员信息、天气情况、交通状况等数据搜集起来，通过大数据分析，能够获取深层次的洞察，例如对驾驶员驾驶习惯和出行模式的理解，对车辆故障识别和预警，对商用车的调配和运输成本的减少等。当前我国车联网已经上升到了国家政策战略上面，未来车联网行业前景可期。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (3)

1.一种基于移动4G技术的汽车安全监测装置，其特征在于：该汽车安全监测装置包括惯性传感器、有毒有害气体传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器、摄像头、报警模块、控制器、SD卡、4G移动通讯模块、HMI人机界面和远程服务器；

所述惯性传感器通过异步串行通信口与控制器连接；该惯性传感器包括有三轴加速度传感器、三轴角速度率传感器、三轴磁力计和GPS模块，用于实时获取行车时的速度、车身姿态数据和GPS位置；

所述有毒有害气体传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器用于采集车内环境监控所需的数据；

所述摄像头与控制器串口连接，用于拍摄行车图像；

所述报警模块用于接收控制器发出的指令，当环境参数异常时，语音警示当前的空气状况；当汽车发生碰撞时，将发送一条携带GPS经度和纬度的短信以及拨打指定的号码进行呼救；

所述控制器还分别与HMI人机界面、4G移动通讯模块、SD卡、报警模块、惯性传感器、有毒有害气体传感器、温湿度传感器和PM2.5传感器连接，用于接收各传感器的数据并进行相应的分析和处理，也用于接收摄像头的图像数据，还用于发出指令给报警模块，以及将处理完的数据通过4G移动通讯模块上传到远程服务器；

所述4G移动通讯模块与控制器通过串口连接，用于将控制器发来的数据通过无线通信传输到远程服务器；

所述SD卡用于存储控制器中的数据；

所述HMI人机界面为人机交互的媒介，用于显示车载实时动态数据和历史数据及行车图像，用户可通过触摸屏进行相应功能操作；

所述远程服务器为物联网开发平台，用于接收控制器发送的数据，通过账号登录服务器查看车载数据。

2.根据权利要求1所述的基于移动4G技术的汽车安全监测装置，其特征在于：所述惯性传感器采用型号为mini INS/GPS惯性传感器。

3.根据权利要求1所述的基于移动4G技术的汽车安全监测装置，其特征在于：所述PM2.5传感器采用DSL-03激光PM2.5传感器。