CN211579994U - 一种满足机动车国六标准的远程监控模块及机动车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种满足机动车国六标准的远程监控模块及机动车。其中，远程监控模块包括：控制器局域网络CAN处理单元，用于采集车辆数据信息；中央处理器，与控制器局域网络CAN处理单元电连接，用于接收车辆数据信息，对车辆数据信息进行解析、打包处理；通信单元，分别与天线单元和中央处理器电连接，用于接收打包处理后的车辆数据信息，对打包处理后的车辆数据信息进行加密处理，按照机动车国六标准的要求，循环保存加密处理后的车辆数据信息，通过天线单元上传存储单元中的车辆数据信息至监管平台。通过采用本实用新型，简化了车辆排放监管检查工作过程，提高环保监测工作效率，降低车辆排放监管管理成本。

Description

一种满足机动车国六标准的远程监控模块及机动车

技术领域

本实用新型实施例涉及汽车技术，尤其涉及一种满足机动车国六标准的远程监控模块及机动车。

背景技术

汽车工业在近年得到了飞速发展，中国已成为世界上汽车第二大生产国和第一大消费国，摩托车年产量长期居世界第一位。随着机动车保有量的持续增长，我国机动车污染物(HC、CO和NOx)排放量显著增加，机动车排气污染物在城市大气污染中所占的平均比例有较大幅度增加。防治机动车排气污染已成为城市大气污染控制的主要任务之一。

国家“蓝天保卫战”计划明确提出“建设完善遥感监测网络、定期排放检验机构国家—省—市三级联网，构建重型柴油车车载诊断系统远程监控系统，强化现场路检路查和停放地监督抽测。”然而，相关技术中针对机动车的遥感监测或者定点检测存在监测准确度受限、监管流程复杂，导致监测工作效率较低的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种满足机动车国六标准的远程监控模块及机动车，可以简化车辆排放监管检查工作过程，提高环保监测工作效率，降低车辆排放监管管理成本。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种满足机动车国六标准的远程监控模块，包括：

控制器局域网络CAN处理单元，用于采集车辆数据信息；

中央处理器，与所述控制器局域网络CAN处理单元电连接，用于接收所述车辆数据信息，对所述车辆数据信息进行解析、打包处理；

通信单元，分别与天线单元和所述中央处理器电连接，用于接收打包处理后的车辆数据信息，对打包处理后的车辆数据信息进行加密处理，按照机动车国六标准的要求，循环保存加密处理后的车辆数据信息，通过所述天线单元上传所述车辆数据信息至监管平台。

可选的，所述通信单元包括4G通信单元、安全单元和存储单元；

其中，4G通信单元，分别与所述安全单元、存储单元和天线单元电连接，用于接收打包处理后的车辆数据信息，并发送给所述安全单元，以及，读取所述存储单元中加密处理后的车辆数据信息，通过所述天线单元上传所述加密处理后的车辆数据信息至监管平台；

安全单元，分别与所述4G通信单元和存储单元电连接，用于对打包处理后的车辆数据信息进行加密处理，并将加密处理后的车辆数据输出至所述存储单元；

存储单元，用于按照机动车国六标准的要求，循环保存加密处理后的车辆数据信息。

可选的，所述安全单元包括安全协处理器，用于生成密钥和数字签名，进行签名验证和数据加解密处理，保存所述密钥及用户私有数据。

可选的，所述控制器局域网络CAN处理单元包括四路高速CAN接口，支持J1939通信协议框架。

可选的，所述满足机动车国六标准的远程监控模块还包括：

电源管理单元，用于为所述远程监控模块中的各个单元进行供电，其中，所述电源管理单元的电源管理策略包括低功耗模式和超低功耗模式，且低功耗模式下静态电流小于或等于6mA，超低功耗模式下静态电流小于或等于1mA。

可选的，所述满足机动车国六标准的远程监控模块还包括：

备用电池单元，与所述中央处理器电连接，用于作为所述远程监控模块的备用电源。

可选的，所述满足机动车国六标准的远程监控模块还包括：

定位单元，与所述通信单元电连接，用于根据卫星定位信息确定车辆定位信息，并通过所述通信单元上传所述车辆定位信息至监控平台。

可选的，所述满足机动车国六标准的远程监控模块还包括：

指示灯单元，与所述中央处理器电连接，用于通过点亮状态及闪烁状态标识所述天线单元、定位单元、通信单元及控制器局域网络CAN处理单元的工作状态。

可选的，所述指示灯单元包括红色、黄色、绿色三种颜色的LED灯。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种机动车，所述机动车包含如本实用新型实施例所述的满足机动车国六标准的远程监控模块。

本实用新型的实施例提供一种满足机动车国六标准的远程监控模块及机动车，其中，远程监控模块包括控制器局域网络CAN处理单元，用于采集车辆数据信息；中央处理器，与所述控制器局域网络CAN处理单元电连接，用于接收所述车辆数据信息，对所述车辆数据信息进行解析、打包处理；以及，通信单元，分别与天线单元和所述中央处理器电连接，用于接收打包处理后的车辆数据信息，对打包处理后的车辆数据信息进行加密处理，按照机动车国六标准的要求，循环保存加密处理后的车辆数据信息，通过所述天线单元上传所述存储单元中的车辆数据信息至监管平台。通过本实用新型的远程监控模块，实时采集车辆运行过程中的车辆数据信息并上传监管平台，提高了监测准确度，简化了车辆排放监管检查工作过程，提高环保监测工作效率，降低车辆排放监管管理成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种满足机动车国六标准的远程监控模块的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种满足机动车国六标准的远程监控模块的结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的一种满足机动车国六标准的远程监控模块的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的一种满足机动车国六标准的远程监控模块的结构框图。如图1所示，远程监控模块包括：

控制器局域网络CAN处理单元110，用于采集车辆数据信息。示例性的，控制器局域网络CAN处理单元110包括四路高速CAN接口，支持J1939通信协议框架和ISO27149，采集车辆CAN总线数据信息并接收中央处理器120发送的指令。

中央处理器120，与所述控制器局域网络CAN处理单元电连接，用于接收所述车辆数据信息，对所述车辆数据信息进行解析、打包处理。示例性的，中央处理器120采用ARM架构，主频72MHz，FLASH空间256KB，RAM空间64KB，用于远程监控模块车辆相关功能数据的处理和功能逻辑的判断。

通信单元130，分别与天线单元140和所述中央处理器120电连接，用于接收打包处理后的车辆数据信息，对打包处理后的车辆数据信息进行加密处理，按照机动车国六标准的要求，循环保存加密处理后的车辆数据信息，通过所述天线单元上传所述存储单元中的车辆数据信息至监管平台。

示例性的，所述通信单元包括4G通信单元、安全单元和存储单元。

其中，4G通信单元，分别与所述安全单元、存储单元和天线单元电连接，用于接收打包处理后的车辆数据信息，并发送给所述安全单元，以及，读取所述存储单元中加密处理后的车辆数据信息，通过所述天线单元上传所述加密处理后的车辆数据信息至监管平台。

安全单元，分别与所述4G通信单元和存储单元电连接，用于对打包处理后的车辆数据信息进行加密处理，并将加密处理后的车辆数据输出至所述存储单元。

存储单元，用于按照机动车国六标准的要求，循环保存加密处理后的车辆数据信息。其中，所述安全单元包括安全协处理器，用于生成密钥和数字签名，进行签名验证和数据加解密处理，保存所述密钥及用户私有数据。

本实施例的技术方案，通过实时采集车辆运行过程中的车辆数据信息并上传监管平台，提高了监测准确度，简化了车辆排放监管检查工作过程，提高环保监测工作效率，降低车辆排放监管管理成本。

在一个示例性的实施例中，本实用新型的远程监控模块还包括电源管理单元，用于为所述远程监控模块中的各个单元进行供电，其中，所述电源管理单元的电源管理策略包括低功耗模式和超低功耗模式，且低功耗模式下静态电流≤6mA，超低功耗模式下静态电流≤1mA。通过实施不同的电源管理策略减少机动车电平的耗电量。可选地，电源管理单元支持工作电压范围为16V至32V，控制远程监控模块平均工作电流≤150mA及休眠静态电流≤5mA。

此外，本实用新型的远程监控模块还包括备用电池单元。备用电池单元，与所述中央处理器电连接，用于作为所述远程监控模块的备用电源。例如，备用电池单元支持远程监控模块在外部供电断开后，仍可独立运行，且至少保证外部供电断开前10分钟的数据上传。

在一个示例性的实施例中，本实用新型的远程监控模块还包括定位单元。定位单元与所述通信单元电连接，用于根据卫星定位信息确定车辆定位信息，并通过所述通信单元上传所述车辆定位信息至监控平台。

在一个示例性的实施例中，本实用新型的远程监控模块还包括指示灯单元。指示灯单元与所述中央处理器电连接，用于通过点亮状态及闪烁状态标识所述天线单元、定位单元、通信单元及控制器局域网络CAN处理单元的工作状态。其中，指示灯单元包括红色、黄色、绿色三种颜色的LED灯。

图2为本实用新型实施例提供的另一种满足机动车国六标准的远程监控模块的结构框图。以图2示出的远程监控模块为例，具体说明远程监控模块的结构。如图2所示，本实用新型的满足机动车国六标准的远程监控模块包括电源管理单元201、指示灯单元202、备用电池单元203、中央处理器204、控制器局域网络CAN处理单元(简称为CAN处理单元)205、4G通信单元206、天线单元207、安全单元208、存储单元209和定位单元210。

电源管理单元201与中央处理器204相连，能够为远程监控模块中各个单元进行供电，并管理远程监控模块电源管理策略。通常情况下，在车辆下电后，允许在规定时间阈值内，仍然按照车辆下电前的模式上传车辆数据信息。车辆下电后，中央处理器204判断是否有数据上传需求。若有存在数据上传需求且数据上传时间未超过规定时间阈值，则不进行工作模式切换。若无数据上传需求，或存在数据上传需求但超出规定的时间阈值，则进入低功耗模式。中央处理器判断低功耗模式下的数据上传需求时间是否超过规定时间阈值。在低功耗模式下若超出规定时间阈值，则进入超低功耗模式。其中，低功耗模式下静态电流≤6mA，超低功耗模式下静态电流≤1mA。

指示灯单元202与中央处理器204相连，包含红色、黄色、绿色三种颜色的LED灯，通过点亮状态及闪烁状态标示远程监控模块内各单元的工作状态。黄灯长亮标示天线开路或短路，黄灯快闪标示未定位，黄灯慢闪标示已定位，黄灯熄灭标示定位单元210未工作。绿灯长亮标示4G通信单元206故障，绿灯快闪标示4G通信单元206正在搜索网络，绿灯慢闪标示4G通信单元206 已接入监管平台，绿灯熄灭标示4G通信模块未工作。红灯长亮标示CAN处理单元205故障，红灯快闪标示CAN处理单元205工作正常，红灯熄灭标示CAN处理单元205未工作。

备用电池单元203与中央处理器204相连，支持远程监控模块在外部供电断开后，仍可独立运行，采用镍氢可充电电池，电池容量为600mAh。

CAN处理单元205与中央处理器204相连，包括四路高速CAN接口，支持J1939通信协议框架和ISO27149，采集车辆CAN总线数据信息并接收中央处理器204发送的指令。

4G通信单元206与中央处理器204相连，接收采集到的车辆数据并上传至监管平台，支持中国移动、中国联通现有的通信制式，包括GSM、TD-SCDMA、 WCDMA、TDD-LTE以及FDD-LTE，包括了SIM卡接口。同时集成open linux 支持安全单元、存储单元及USB单元的工作。需要说明的是，4G通信单元206 可支持中国移动/中国联通的4G通信制式，并向下兼容对应的2G/3G通信制式，支持通过短信(默认)/电话呼叫(备选)触发的睡眠唤醒，支持多路APN。

天线单元207与4G通信单元206相连，实现移动通信、GNSS信号的收发，支持天线开路检测。

安全单元208与4G通信单元206相连，内置安全协处理器，主要提供密钥生成、数字签名、签名验证、数据加解密等服务并提供安全存储空间用于保存密钥及户私有数据，具有完善的安全管理体系，密钥的生成、存储及管理符合国家密码管理局相关规范。需要说明的是，安全单元208实现存储、传输的数据加密，可支持非对称加密算法，可使用国密SM2算法或RSA算法，并包含硬件加密芯片，对秘钥进行严格保护。支持数据传输过程中对数据进行安全扫描。

存储单元209与4G通信单元206相连，存储空间大小为8GB，存储材质为eMMC，支持7天车辆数据信息加密循环存储，保证数据不丢失。

定位单元210可以是卫星定位单元。卫星定位单元与4G通信单元206相连，能够通过卫星定位信号获取自身的经纬度、方向、时间信息，支持GPS 单模模组和GPS加北斗双模模组两种方式。热启动后的平均捕获时间≤1秒；冷启动后的平均捕获时间≤120秒。

中央处理器204采用ARM架构，主频72MHz，FLASH空间256KB，RAM 空间64KB，用于远程监控模块车辆相关功能数据的处理、功能逻辑的判断和完成车辆CAN信号数据的解析处理，处理LED灯单元、电源管理电源及备用电池单元的管理策略等。

图3为本实用新型实施例提供的一种满足机动车国六标准的远程监控模块的工作流程图。如图3所示，该方法包括：

步骤301、开始远程监控模块工作流程。

步骤302、判断远程监控模块是否上电，若是，则进行到下一步303，否则转到步骤313。

步骤303、通过CAN处理单元读取车辆CAN信息，即为车辆信息数据。

车辆信息数据主要包括的数据内容有车速、进气压力、发动机净输出扭矩、摩擦扭矩、发动机转速、发动机燃料流量、SCR上游Nox传感器输出值、SCR下游Nox传感器输出值、反应剂余量、SCR入口温度、SCR出口温度、DPF压差、发动机冷却液温度、油箱液位及累计里程。其中，通过诊断CAN服务读取车辆的VIN信息，并以此作为数据上传的标识。

针对采集到异常的CAN信息，处理机制如下：异常的CAN信息分为信号的短断、长断和数据范围异常。其中，短断为不超过10个信号周期的丢失；长断为超过10个信号周期的丢失或数据异常；数据范围异常是指不在法规规定的正常范围值内的数据。根据不同的异常情况，采用最近一次的有效值或以无效值替代CAN信息。另外，对于车辆定位信息的长断情况，可以不处理。对于车辆定位信息的异常数据情况，则丢弃异常数据等。

读取OBD(On Board Diagnostics，车载自动诊断系统)诊断CAN信息的策略为：在IG ON后3s开始给发动机发送诊断请求报文，在发送诊断请求报文前，应先发送两帧功能寻址报文，间隔时间为50ms。发送的报文数值越小，诊断设备的优先级越高，除了在首次连续发送两帧功能寻址报文外，每隔5s应保持发送1帧功能寻址报文，用以进行诊断设备的仲裁。当诊断设备在监听到小于当前诊断设备定义的数值的功能寻址报文后，应停止诊断功能并等待15s，如果在此期间仍然监听到小于当前诊断设备定义的数值的功能寻址报文后，应从监听到报文那一时刻起，继续等待15s。

如果接收到发动机的响应报文，则发送下一条诊断请求报文。若未接收到响应报文，则50ms(可标定)后重新发送本条诊断请求报文，连续发送三次后发送下一条诊断请求报文，2s后保证完成所有诊断请求报文，开始上传OBD数据。如还无发动机的响应报文，不再发送诊断请求报文，按法规协议上传无效值。

步骤304、判断是否正常读取到车辆CAN信息，若是，则进行到下一步306，否则转到步骤305。

步骤305、发送闪烁指令给红色LED灯。

本实施例中，发送闪烁指令给红色LED灯，表示未能够正常读取到CAN信息。

步骤306、对采集到的车辆信息数据进行处理。

示例性的，对采集到的车辆信息数据进行处理包括CAN数据解析、数据打包和数据加密等。其中，采用通用的整车CAN协议进行CAN数据解析。采用法规要求的协议内容，第一字节为起始符，第二字节标示上传的数据类型，第三字节至第20字节为车辆识别号，第21字节为数据加密方式，第22字节为数据单元长度，第24字节开始为相关的数据信息，最后一个字节为校验码，采用异或校验方法进行数据打包。采用国密SM2 32位算法完成数据加密。

步骤307、判断远程监控模块是否接入USB接口，若是，则进行步骤308，否则转到步骤306数据处理。

步骤308、将采集的CAN数据信息进行导出，导出采用的USB协议，导出文件格式为TXT文本。

步骤309、判断4G信号是否正常，若是，则进行到下一步310，否则转到步骤311。

步骤310、通过4G信号将采集到的车辆数据信息进行上传。

本实施例中，上传的协议是TCP协议，包括了建立连接及数据上传的过程，上传时间间隔为10秒，上传数据结束后，发送登出报文信息。

步骤311、发送闪烁指令至绿色LED灯，以标识4G信号异常，正在搜索网络。

步骤312、处理4G信号异常导致的通信断点数据，将短断数据进行保存处理，然后转到步骤309继续判断4G信号是否正常。

步骤313、结束远程监控模块工作流程。

本实用新型的远程监控模块，通过电源管理单元负责远程监控模块的供电管理；通过LED灯单元表示远程监控模块工作状态，通过CAN处理单元采集车辆数据信息；通过中央处理器将车辆数据信息进行解析、打包等处理，打包后的数据传输给4G通信单元，并通过安全单元对数据进行加密，通过存储单元将数据按照法规要求进行循环保存，通过卫星定位单元提供车辆定位，通过天线单元将数据远程上传至企业监管平台及国家监管平台。

本实用新型还提供了一种机动车，该机动车包含如本实用新型实施例所述的满足机动车国六标准的远程监控模块，实现远程收集车辆运行及排放数据，通过移动通信的方式车辆数据的采集和上传，根据实车运行情况定义了数据信息采集的规则及处理机制，增加了诊断CAN信息采集仲裁机制，提高了整车CAN 通信的稳定性，简化车辆排放监管检查工作过程，提高环保监测工作效率，降低车辆排放监管管理成本。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种满足机动车国六标准的远程监控模块，其特征在于，包括：

控制器局域网络CAN处理单元，用于采集车辆数据信息；

中央处理器，与所述控制器局域网络CAN处理单元电连接，用于接收所述车辆数据信息，对所述车辆数据信息进行解析、打包处理；

通信单元，分别与天线单元和所述中央处理器电连接，用于接收打包处理后的车辆数据信息，对打包处理后的车辆数据信息进行加密处理，按照机动车国六标准的要求，循环保存加密处理后的车辆数据信息，通过所述天线单元上传所述车辆数据信息至监管平台。

2.根据权利要求1所述的满足机动车国六标准的远程监控模块，其特征在于，所述通信单元包括4G通信单元、安全单元和存储单元；

其中，4G通信单元，分别与所述安全单元、存储单元和天线单元电连接，用于接收打包处理后的车辆数据信息，并发送给所述安全单元，以及，读取所述存储单元中加密处理后的车辆数据信息，通过所述天线单元上传所述加密处理后的车辆数据信息至监管平台；

安全单元，分别与所述4G通信单元和存储单元电连接，用于对打包处理后的车辆数据信息进行加密处理，并将加密处理后的车辆数据输出至所述存储单元；

存储单元，用于按照机动车国六标准的要求，循环保存加密处理后的车辆数据信息。

3.根据权利要求2所述的满足机动车国六标准的远程监控模块，其特征在于，所述安全单元包括安全协处理器，用于生成密钥和数字签名，进行签名验证和数据加解密处理，保存所述密钥及用户私有数据。

4.根据权利要求1所述的满足机动车国六标准的远程监控模块，其特征在于，所述控制器局域网络CAN处理单元包括四路高速CAN接口，支持J1939通信协议框架。

5.根据权利要求1所述的满足机动车国六标准的远程监控模块，其特征在于，还包括：

电源管理单元，用于为所述远程监控模块中的各个单元进行供电，其中，所述电源管理单元的电源管理策略包括低功耗模式和超低功耗模式，且低功耗模式下静态电流小于或等于6mA，超低功耗模式下静态电流小于或等于1mA。

6.根据权利要求5所述的满足机动车国六标准的远程监控模块，其特征在于，还包括：

备用电池单元，与所述中央处理器电连接，用于作为所述远程监控模块的备用电源。

7.根据权利要求1所述的满足机动车国六标准的远程监控模块，其特征在于，还包括：

定位单元，与所述通信单元电连接，用于根据卫星定位信息确定车辆定位信息，并通过所述通信单元上传所述车辆定位信息至监控平台。

8.根据权利要求7所述的满足机动车国六标准的远程监控模块，其特征在于，还包括：

指示灯单元，与所述中央处理器电连接，用于通过点亮状态及闪烁状态标识所述天线单元、定位单元、通信单元及控制器局域网络CAN处理单元的工作状态。

9.根据权利要求8所述的满足机动车国六标准的远程监控模块，其特征在于，所述指示灯单元包括红色、黄色、绿色三种颜色的LED灯。

10.一种机动车，其特征在于，所述机动车包含如权利要求1～9中任一项所述的满足机动车国六标准的远程监控模块。

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