2004-车辆实时监控系统中车载单元的设计与实现1

汽 车 技 术! 前 言近 年 来 !银 行 运 钞 车 的 抢 劫 事 件 时 有 发 生 !如 何对 银 行 特 种 车 辆 实 行 实 时 监 控 ! 并 在 发 生 紧 急 情 况时 及 时 处 理 !已 成 为 当 务 之 急 建 立 相 应 的 车 辆 实 时监 控 系 统 越 来 越 受 到 人 们 的 普 遍 关 注 ! 其 中 车 辆 实车 辆 实 时 监 控 系 统 中 车 载 单 元 的 设 计 与 实 现叶 松王 庆万 德 钧夏 卫 民#$东 南 大 学 $#$新 联 电 子 设 备 有 限 公 司 %!摘 要 车 辆 实 时 位 置 的 确 定 和 定 位 及 状 态 信 息 的 无 线 数 据 传 输 是 车 辆 监 控 系 统 中 的 关 键 技 术 !其 中 包 括 %&技 术 &%( 技 术 &无 线 数 据 通 讯 技 术 &信 息 融 合 技 术 等 多 种 现 代 科 技 手 段 为 银 行 运 钞 车 开 发 的 车 辆 监 控 系 统 利 用 了)*+*,*-. /00 )12 集 群 智 慧 网 !自 行 开 发 了 专 用 调 制 解 调 器 !从 而 实 现 了 %& 定 位 信 息 和 控 制 信 息 的 实 时 传 输 $车 载定 位 单 元 采 用 惯 性 技 术 !可 以 有 效 克 服 个 别 地 段 %& 无 法 正 常 定 位 的 缺 陷 $实 施 节 能 方 案 !可 有 效 保 障 车 载 单 元 及车 辆 的 正 常 运 行 主 题 词 #车 辆 运 行 监 控 系 统 设 计中 图 分 类 号 #3456$57 文 献 标 识 码 #8 文 章 编 号 #00096706$#004%0:0004:04#$%& () *#(+%,(-%. ./ 1#0%2+# #) 5%- ./ #0%2+# *#(+67%8# 3.%& :;$-#8;?.= !.= C=.= 3=S %& +K?%( +K? .=R B=S*,G.+B*= M*=B=+ B=S*,G.+B*= .=R M*=+,*- B=S*,G.+B*=&.=R =B+ +* *I +T.+ %& M.=*+ O*= =*,= J* J*=J +* #; ?#1#0%2+# 94%&3.%& $;$-#8#$%&可 行 &结 构 合 理 &性 能 良 好 试 验 结 果 也 表 明 了 电 子节 气 门 控 制 系 统 的 正 确 性 和 合 理 性 从 而 为 改 善 发动 机 和 车 辆 的 性 能 以 及 实 现 车 辆 的 自 动 操 纵 奠 定 了技 术 基 础 ! 也 为 实 现 发 动 机 电 控 系 统 的 改 造 提 供 了一 种 较 为 实 用 的 方 法 参 考 文 献 王 晓 明 $电 动 机 的 单 片 机 控 制 $北 京 (北 京 航 空 航 天 大 学 出版 社 ?#00#$# 董 珂 $基 于 总 线 的 车 辆 多 控 制 器 数 据 通 讯 系 统 技 术的 研 究 $ 清 华 大 学 硕 士 论 文 ?#006$6 邬 宽 明 $总 线 原 理 和 应 用 系 统 设 计 $ 北 京 (北 京 航 空航 天 大 学 出 版 社 ?#00$#责 任 编 辑 李 想 %修 改 稿 收 到 日 期 为 #006 年 / 月 #0 日 )*设 计 *计 算 *研 究 *+.%脉 冲 输 入 下 的 跟 踪 响 应 +Y%斜 坡 输 入 下 的 跟 踪 响 应 +M%三 角 波 输 入 下 的 跟 踪 响 应图 电 子 节 气 门 对 不 同 输 入 信 号 的 跟 踪 响 应 特 性!, ,!#年 第 $ 期时 位 置 的 确 定 和 定 位 及 状 态 信 息 的 无 线 数 据 传 输 是车 辆 监 控 系 统 中 的 关 键 技 术 ! 其 中 包 括 %& 技 术 %( 技 术 无 线 数 据 通 讯 技 术 信 息 融 合 技 术 等 多 种现 代 科 技 手 段 # 最 近 作 者 所 在 单 位 为 南 京 市 某 专 业银 行 建 立 的 运 钞 车 监 控 系 统 已 经 投 入 运 行 $原 理 图如 图 ) 所 示 %# 该 系 统 利 用 了 现 有 的 *+,+-+./ 0*12 集 群 智 慧 网 ! 自 行 开 发 了 专 用 调 制 解 调 器 !从而 实 现 了 %& 定 位 信 息 和 控 制 信 息 的 实 时 传 输 !很好 地 利 用 了 现 有 的 通 讯 资 源 ! 使 该 系 统 具 有 良 好 的实 时 性 和 安 全 性 &车 载 定 位 单 元 采 用 惯 性 技 术 !可 以有 效 地 克 服 个 别 地 段 %& 无 法 正 常 定 位 的 缺 陷 &实施 节 能 方 案 ! 可 以 有 效 保 障 车 载 单 元 及 车 辆 的 正 常运 行 图 ) %& 特 种 车 辆 监 控 系 统 的 构 成本 系 统 采 用 集 群 网 络 大 区 制 ! 其 实 测 的 覆 盖 半径 大 于 3 45! 确 保 了 在 城 市 市 区 和 郊 区 定 位 信 息及 控 制 信 息 无 线 传 输 的 通 信 质 量 本 文 主 要 介 绍 监控 系 统 中 车 载 单 元 的 设 计 思 想 和 一 系 列 具 体 的 设 计实 施 方 案 ! 车 载 单 元 组 成 及 工 作 原 理!# 车 载 单 元 工 作 原 理本 系 统 所 设 计 的 车 载 单 元 原 理 见 图 !图 ! 车 载 单 元 功 能 框 图!6)6) 定 位 定 时 单 元定 位 定 时 单 元 向 主 控 单 元 提 供 定 位 信 息 !由 它提 供 的 信 息 分 为 两 部 分 (/6 导 航 电 文 %& 接 收 机 从 卫 星 获 得 的 数 据 76 标 准 时 间 脉 冲 信 息 由 %&89:* 板 的 $;脚 提 供 一 个 电 压 脉 冲 信 号 ! 可 以 用 于 数 据 发 送 定 时参 考 !6$6! 报 警 输 入 单 元/6 报 警 输 入 向 车 控 单 元 提 供 一 个 开 关 信息 按 下 按 钮 !产 生 一 个 脉 冲 !主 控 单 元 检 测 到 脉 冲信 号 ! 就 将 车 辆 状 态 信 息 的 相 应 状 态 置 位 $ 并 上 传数 据 给 监 控 中 心 76 解 除 灯 光 及 锁 车 按 钮 给 主 控 单 元 的 声 光 控 制 单 元由 车 控 单 元 根 据 下 传 电 文 的 命 令 位 判 断 是 否 开启 声 光 控 制 继 电 器 若 开 启 !则 通 过 加 电 控 制 使 该 继电 器 吸 合 !同 时 将 该 操 作 记 录 附 在 上 传 电 文 中 $相 应车 辆 状 态 信 息 位 中 %上 传 !作 为 状 态 确 认 反 馈 !6)6# 锁 车 控 制 单 元由 主 控 单 元 根 据 下 传 电 文 的 指 令 位 判 断 是 否 开启 锁 车 控 制 继 电 器 若 开 启 !则 通 过 加 电 控 制 使 继 电器 吸 合 !同 时 将 该 操 作 记 录 附 在 上 传 电 文 中 $相 应 车辆 状 态 信 息 位 中 %上 传 !作 为 状 态 确 认 反 馈 !6)63 车 控 单 元该 部 分 为 车 载 主 控 单 元 !它 将 完 成 发 送 接 收 各项 信 息 及 执 行 各 种 操 作 它 的 主 要 功 能 要 求 分 上 传和 下 传 (上 传 (读 取 !定 位 单 元 的 报 文 !去 除 报 文 头 !加入 (? 号 $两 个 字 节 %和 状 态 信 息 $一 个 字 节 %&其 中 !状 态 信 息 从 连 接 #$的 端 口 读 入 后 形 成 $端 口 状态 信 息 % 按 照 电 台 的 (? 号 和 来 自 !的 标 准 时 间 确定 的 固 定 时 延 量 !周 期 性 $按 周 期 #6 设 计 %向 无 线*+ 送 车 控 单 元 采 用 的 通 信 协 议 (上 传 电 文 格 式 ( 报 文 头 (? 号 !的数 据 C 状 态 字 节 C 校 验 位 $可 用 偶 校 验 %C 结 束 符 状 态 字 节 定 义 ( 锁 车 执 行 位 C 强 行 报 警 状 态 位 执 行 位 报 警 状 态 位 报 警 位 C 保 留 C 保留 下 传 (读 取 来 自 中 控 室 的 电 文 !确 认 (? 号 为 本移 动 站 后 !执 行 控 制 位 上 的 相 应 操 作 !包 括 (灯 光 报警 和 锁 车 操 作 下 传 电 文 格 式 ( 报 文 头 C 车 辆 (? 号 C 控 制 字 节 (? 号 C 控 制 字 节 C)设 计 )计 算 )研 究 )!* *汽 车 技 术控 制 字 节 定 义 !强 行 报 警 状 态 位 !取 消 报 警 状 态位 !确 认 报 警 位 !灯 光 执 行 位 !锁 车 执 行 位 !通 话 位 !保 预 #留 !保 预 $留 %要 求 # 地 址 唯 一 确 定 性 &即 每 一 块 车 控 单 元 运行 前 必 须 设 定 一 个 两 字 节 的 $ 号 & 该 编 码 要 求 唯一 %&( 无 线 调 制 解 调 器数 传 速 率 为 ) *+ ,-. 对 电 文 进 行 偶 校 验 根据 无 线 集 群 网 络 的 实 际 需 要 & 每 次 发 送 数 据 前 需 要有 申 请 信 道 的 时 间 & 无 线 调 制 解 调 器 在 每 次 发 送 数据 前 设 置 合 适 的 等 待 时 延 %! 车 载 单 元 的 硬 件 组 成车 载 单 元 的 硬 件 组 成 如 图 / 所 示 %图 0 车 载 单 元 硬 件 结 构 图1234567 板 使 用 美 国 859:;6-? 列 并 行 ) 通 道 接 收 机 &具 有 较 高 的 性 能 价格 比 % 振 动 陀 螺 仪 使 用 7 司 6$ 系列 & 这 种 新 产 品 联 合 了 等 边 三 角 形 棱 镜 振 动 单 元 和一 种 高 精 度 的 压 磁 元 件 %其 优 点 是 !低 价 (低 漂 移 (低噪 声 ( 体 积 小 ( 响 应 快 ( 精 度 高 % 单 片 机 系 统 使 用之 后 #以 每 分 钟 发 射 一 次 数 据 持 续 发 射 8+ )?%#+ )? 后停 止 发 射 数 据 #正 式 进 入 节 能 运 行 状 态 %9 车 控 单 元 一 直 检 测 里 程 脉 冲 信 号 #当 发 现里 程 脉 冲 数 由 + 变 为 + 时 #状 态 位 的 =:+#继 续 以正 常 频 率 发 射 数 据 % 车 载 单 元 处 于 节 能 运 行 状 态 时 #单 片 机将 在 出 低 电 平 #C$3 处 于 关 断 状 态 #使, 处 于 停 止 运 行 状 态 $ 当 车 载 单 元 被 激活 时 # 出 高 电 平 #使 , 重 新 开 始工 作 $ 实 施 节 能 方 案 后 #停 车 时 的 电 能 消 耗 量 显 著降 低 #为 系 统 的 正 常 运 行 提 供 了 保 障 $# 应 用 前 景近 年 来 #低 成 本 陀 螺 仪 !如 光 纤 陀 螺 &压 电 陀 螺和 微 机 械 陀 螺 等 的 问 世 #为 车 辆 导 航 增 加 了 可 用的 资 源 $与 此 同 时 #,-. 的 年 综 合 增 长 率 正 在 不 断 上升 #芯 片 的 价 格 每 年 以 约 8+ !的 速 率 下 降 %低 成 本微 型 芯 片 的 不 断 涌 现 正 在 大 大 地 推 动 着 ,-. 的 民用 市 场 $银 行 运 钞 监 控 系 统 &公 安 监 控 系 统 &邮 政 系 统 &工 程 抢 险 指 挥 系 统 & 危 险 品 运 输 系 统 & 公 交 调 度 管理 &汽 车 仪 表 导 航 等 领 域 D 均 是 , 合导 航 车 辆 监 控 系 统 在 物 流 运 输 管 理 上 发 挥 重 大 作 用的 领 域 #具 有 广 阔 的 市 场 前 景 $参 考 文 献 杨 东 凯 9集 群 通 信 技 术 在 ,-. 车 辆 监 控 系 统 中 的 应 用 9电子 产 品 世 界 D!+! 刘