車輛位置信息壓縮采集終端及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種車輛位置信息壓縮采集終端及系統(tǒng)。涉及基于位置的服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域，所述采集終端包括殼體，還包括中央處理器、北斗/GPS雙模定位模塊、加速度測量模塊、移動數(shù)據(jù)通信模塊、存儲模塊、顯示模塊和供電模塊。本實(shí)用新型所述采集終端用于車輛位置監(jiān)控調(diào)度，將數(shù)據(jù)壓縮提前到采集終端，減輕了系統(tǒng)負(fù)荷；以較簡單方式緩解了導(dǎo)航衛(wèi)星信號暫時(shí)丟失及丟失情況下的數(shù)據(jù)壓縮采集問題。
【專利說明】
車輛位置信息壓縮采集終端及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及基于位置的服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車輛位置信息壓縮采集終端及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛位置監(jiān)控與調(diào)度在現(xiàn)代物流與客運(yùn)的管理中占有重要地位，而要實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理，目前面臨的最大問題是數(shù)據(jù)缺失的問題。數(shù)據(jù)缺失問題包含兩個(gè)方面:一是分鐘級的車輛位置數(shù)據(jù)采集間隔已不能滿足需求，如果采用秒級的采集間隔又會急劇加大系統(tǒng)負(fù)荷(包括通信帶寬、存儲空間、處理能力等);二是隨著城市中高樓、高架橋、立交橋等設(shè)施的建設(shè)，衛(wèi)星定位信號的較長時(shí)丟失時(shí)常發(fā)生，由此引起的位置數(shù)據(jù)缺失也嚴(yán)重影響了實(shí)際應(yīng)用效果。在解決這兩方面問題時(shí)，它們之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)性又加大了系統(tǒng)的復(fù)雜度；由于監(jiān)控目標(biāo)數(shù)量通常較大，所以又對終端的成本控制提出一定的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種車輛位置信息壓縮采集終端及系統(tǒng)，所述終端極大的減輕了系統(tǒng)負(fù)荷，以較為簡單的方式緩解了導(dǎo)航衛(wèi)星信號暫時(shí)丟失的問題，在完成系統(tǒng)功能的前提下，所述終端的結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，便于大規(guī)模部署。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種車輛位置信息壓縮采集終端，包括殼體，其特征在于:還包括中央處理器、北斗/GPS雙模定位模塊、加速度測量模塊、移動數(shù)據(jù)通信模塊、存儲模塊、顯示模塊和供電模塊，所述北斗/GPS雙模定位模塊與所述中央處理器雙向連接，用于實(shí)現(xiàn)北斗與GPS的雙模定位;所述加速度測量模塊與所述中央處理器雙向連接，當(dāng)導(dǎo)航衛(wèi)星信號丟失時(shí)，所述加速度測量模塊工作，測量車輛當(dāng)前的加速度;所述移動數(shù)據(jù)通信模塊與所述中央處理器雙向連接，用于將壓縮后的當(dāng)前車輛數(shù)據(jù)發(fā)送到中心端，并可從中心端接收控制指令，實(shí)現(xiàn)所述采集終端的遠(yuǎn)程控制;所述存儲模塊與所述中央處理器雙向連接，用于存儲系統(tǒng)參數(shù)及待發(fā)送數(shù)據(jù);所述顯示模塊與所述中央處理器的信號輸出端連接，用于系統(tǒng)交互并指示終端的工作狀態(tài);所述供電模塊與所述采集終端上需要供電的模塊的電源輸入端連接，用于為其提供工作電源；中央處理器用于負(fù)責(zé)控制各模塊協(xié)調(diào)工作，同時(shí)對北斗/GPS雙模定位模塊或加速度測量模塊采集到的數(shù)據(jù)加工處理并進(jìn)行曲線擬合，實(shí)現(xiàn)位置數(shù)據(jù)的壓縮。
[0005]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述北斗/GPS雙模定位模塊、加速度測量模塊以及移動數(shù)據(jù)通信模塊與中央處理器之間通過UART接口連接，所述存儲模塊與中央處理器之間通過SPI接口連接。
[0006]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述殼體為鋁制殼體，殼體上安裝吸盤組件，用于將終端固定在車輛上，吸盤通過螺紋與殼體固定。
[0007]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述供電模塊用于將輸入的車載12V電源轉(zhuǎn)換成5V和
3.3V輸出，為終端中相應(yīng)的模塊提供工作電源，供電模塊的輸入端和輸出端進(jìn)行隔離并通過電容進(jìn)行濾波。
[0008]本實(shí)用新型還公開了一種車輛位置信息壓縮采集系統(tǒng)，其特征在于:包括若干個(gè)所述的采集終端，若干個(gè)采集終端通過移動通信網(wǎng)絡(luò)與中心端連接，形成一個(gè)星形網(wǎng)絡(luò)，所述終端采集其所在車輛的位置與速度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，將壓縮后的數(shù)據(jù)傳送到中心端；當(dāng)導(dǎo)航衛(wèi)星信號丟失時(shí)，采用加速度測量模塊解算位置坐標(biāo)；當(dāng)移動網(wǎng)絡(luò)信號丟失時(shí)，先將數(shù)據(jù)暫存到存儲模塊，信號恢復(fù)后再發(fā)送；中心端接收到數(shù)據(jù)后，存儲到中心端位置數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)需要知道某個(gè)車輛的運(yùn)行軌跡時(shí)，調(diào)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，采用對應(yīng)的解壓縮算法解算出車輛的運(yùn)行軌跡。
[0009]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本實(shí)用新型將數(shù)據(jù)壓縮提到終端，極大減輕了系統(tǒng)負(fù)荷；以較為簡單的方式緩解了導(dǎo)航衛(wèi)星信號暫時(shí)丟失的問題，并較好地解決了考慮導(dǎo)航衛(wèi)星信號丟失情況下的數(shù)據(jù)壓縮采集問題;在完成系統(tǒng)功能的前提下，所述終端結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，便于大規(guī)模部署。
【附圖說明】

[0010]圖1是一種車輛位置信息壓縮采集方法的流程圖；
[0011 ]圖2是本實(shí)用新型所述終端的原理框圖；
[0012]圖3是本實(shí)用新型所述系統(tǒng)的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0014]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0015]如圖1所示，為所述終端使用的一種車輛位置信息壓縮采集方法，融合衛(wèi)星定位和三軸加速度解算定位信息，并在采集端進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，包括以下步驟:
[0016]S1.采集初始化，設(shè)置相關(guān)模塊的初始參數(shù)，通過衛(wèi)星定位模塊解算出當(dāng)前車輛位置與速度，作為初始位置與初始速度，通過加速度模塊測量出當(dāng)前加速度作為初始加速度，并清空各數(shù)組，完成初始化。
[0017]S2.讀取導(dǎo)航衛(wèi)星狀態(tài)信息，判斷信號是否正常，若正常則轉(zhuǎn)入步驟S3，否則轉(zhuǎn)入步驟SI I。
[0018]S3.通過定位導(dǎo)航衛(wèi)星解算車輛當(dāng)前位置坐標(biāo)及速度。
[0019]S4.用步驟S3中的當(dāng)前位置坐標(biāo)及速度更新初始位置與初始速度，通過加速度模塊測量出當(dāng)前加速度，并用當(dāng)前加速度更新初始加速度。
[0020]S5.計(jì)算開始壓縮條件參量(包括數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)、速度變化等)，并判定是否滿足條件開始數(shù)據(jù)壓縮，滿足條件轉(zhuǎn)入步驟S6，不滿足則轉(zhuǎn)入步驟S7。
[0021]S6.將當(dāng)前采集數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中的數(shù)組Al，并轉(zhuǎn)入步驟S2。
[0022]S7.將數(shù)組Al中的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，并得到表征該條曲線的參數(shù)值。
[0023]S8.將表征參量及附帶參量發(fā)送到數(shù)據(jù)發(fā)送單元，并激活步驟S13，開啟數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，同時(shí)轉(zhuǎn)入步驟S9。
[0024]S9.檢測是否滿足終止條件，比如收到系統(tǒng)終止指令等，若滿足終止條件，則退出采集過程，否則轉(zhuǎn)入步驟S10。
[0025]S10.檢測是否收到數(shù)據(jù)精度調(diào)整指令，若收到，則按新的精度等級，解算對應(yīng)的壓縮啟動條件參量要求值，并轉(zhuǎn)入步驟S2。
[0026]Sll.加速度計(jì)測量當(dāng)前加速度，并讀取初始位置、初始速度和初始加速度。
[0027]SI 2.根據(jù)初始位置、初始速度、初始加速度、當(dāng)前加速度，解算當(dāng)前位置和當(dāng)前速度，并用當(dāng)前位置和當(dāng)前速度更新初始位置和初始速度，用當(dāng)前加速度更新初始加速度，然后轉(zhuǎn)入步驟S5。
[0028]S13.喚醒數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，將步驟S8中傳送來的數(shù)據(jù)送入發(fā)送隊(duì)列A2。
[0029]S14.檢測移動通信模塊狀態(tài)，若狀態(tài)正常則轉(zhuǎn)入步驟S15，否則進(jìn)行下一次移動通信模塊狀態(tài)檢測。
[0030]S15.將發(fā)送隊(duì)列A2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行依次發(fā)送，若未發(fā)送完成則轉(zhuǎn)入步驟S14，若發(fā)送完成則轉(zhuǎn)入步驟S16。
[0031 ] S16.清空發(fā)送隊(duì)列A2，發(fā)送模塊進(jìn)入系統(tǒng)等待狀態(tài)，等待下次喚醒。
[0032]步驟S7中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。在車輛行駛過程中，采集終端以較高頻率記錄M個(gè)速度值序列，并將該序列進(jìn)行非線性擬合，得到一條用N(N遠(yuǎn)少于M)個(gè)參量表征的速度函數(shù)曲線，由該速度曲線，輔以初始坐標(biāo)和鏈路數(shù)據(jù)，即可解算出任意時(shí)刻的位置坐標(biāo)。終端只需將速度曲線的參量(共N個(gè))、初始坐標(biāo)、路鏈號發(fā)送到中心端，中心端即可解算出車輛在該時(shí)段內(nèi)的任意時(shí)刻的位置坐標(biāo)，也就時(shí)說，將原來的M個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成了 N+2個(gè)數(shù)據(jù)，由于N遠(yuǎn)小于M，由此可實(shí)現(xiàn)非常高的數(shù)據(jù)壓縮率。
[0033]在步驟S12中，當(dāng)衛(wèi)星信號丟失時(shí)，通過加速度測量模塊的數(shù)據(jù)來估算位置信息。其基本過程為:當(dāng)衛(wèi)星信號丟失時(shí)，系統(tǒng)讀取初始速度、初始坐標(biāo)、初始加速度;通過初始速度、初始加速度和加速度模塊測量到的加速度曲線，解算出速度曲線；由速度曲線解算出任意時(shí)刻的行駛里程;根據(jù)初始坐標(biāo)、路鏈的坐標(biāo)序列、行駛里程，解算出該時(shí)刻對應(yīng)的位置坐標(biāo)。
[0034]如圖2所示，本實(shí)用新型公開了一種車輛位置信息壓縮采集終端，包括殼體，還包括中央處理器、北斗/GPS雙模定位模塊、加速度測量模塊、移動數(shù)據(jù)通信模塊、存儲模塊、顯示模塊和供電模塊。所述北斗/GPS雙模定位模塊、加速度測量模塊、移動數(shù)據(jù)通信模塊、存儲模塊與所述中央處理器雙向連接;所述顯示模塊與所述中央處理器的信號輸出端連接；所述供電模塊與所述采集終端上需要供電的模塊的電源輸入端連接。
[0035]中央處理器負(fù)責(zé)控制各模塊協(xié)調(diào)工作，同時(shí)對衛(wèi)星定位模塊或加速度測量模塊采集到的數(shù)據(jù)加工處理并進(jìn)行曲線擬合，實(shí)現(xiàn)位置數(shù)據(jù)的壓縮。中央處理器可選擇ARM處理器，若成本控制嚴(yán)格也可選用16位單片機(jī)。
[0036]北斗/GPS雙模定位模塊通過串口連接到中央處理器，實(shí)現(xiàn)北斗+GPS的雙模定位，雙模定位可以有效減少導(dǎo)航衛(wèi)星信號盲區(qū)。定位模塊以較低頻率采集車輛當(dāng)前的位置與速度信息，預(yù)存到系統(tǒng)內(nèi)部存儲，當(dāng)滿足壓縮開始條件時(shí)中央處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)的壓縮，并將壓縮后的數(shù)據(jù)通過移動數(shù)據(jù)通信模塊發(fā)送到中心端。
[0037]加速度測量模塊通過串口連接到中央處理器，當(dāng)導(dǎo)航衛(wèi)星信號丟失時(shí)，該模塊開始工作。加速度測量模塊采集車輛當(dāng)前的加速度數(shù)據(jù)，中央處理器根據(jù)當(dāng)前加速度、初始位置、初始速度等數(shù)據(jù)，進(jìn)行車輛當(dāng)前位置的解算。
[0038]移動數(shù)據(jù)通信模塊通過串口連接到中央處理器，將壓縮后的當(dāng)前車輛數(shù)據(jù)發(fā)送到中心端，并可從中心端接收控制指令，實(shí)現(xiàn)終端的遠(yuǎn)程控制。當(dāng)車輛所處位置無移動網(wǎng)絡(luò)信號時(shí)，終端先將當(dāng)前要發(fā)送的數(shù)據(jù)存儲到存儲模塊中，當(dāng)信號恢復(fù)時(shí)，再從存儲模塊讀取數(shù)據(jù)并通過移動數(shù)據(jù)通信模塊發(fā)送到中心端。移動數(shù)據(jù)通信模塊可從中心端接收控制指令，包括:啟動指令、停止指令、參量調(diào)整指令、強(qiáng)制發(fā)送等。
[0039]存儲模塊通過SPI連接到中央處理器，用于存儲系統(tǒng)參數(shù)及待發(fā)送數(shù)據(jù)。終端接收到中心端發(fā)送的系統(tǒng)參數(shù)后，進(jìn)行系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)整并以文本文件的格式存儲在存儲模塊；終端每次啟動時(shí)，讀取該文件內(nèi)的系統(tǒng)參數(shù)并進(jìn)行系統(tǒng)的初始設(shè)定。當(dāng)移動通信網(wǎng)絡(luò)信號缺失時(shí)，系統(tǒng)將當(dāng)前的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制文件格式存儲到存儲模塊。
[0040]顯示模塊采用液晶顯示器，用于系統(tǒng)交互并指示終端的工作狀態(tài)，包括:移動通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、定位模塊狀態(tài)、加速度測量模塊狀態(tài)、存儲容量狀態(tài)等;若系統(tǒng)成本控制嚴(yán)格，則顯示模塊可由一組紅綠光電二極管組成，僅用于顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)。
[0041]供電模塊將輸入的車載12V直流電源轉(zhuǎn)換成5V和3.3V輸出，為系統(tǒng)提供電源。電源的輸入輸出進(jìn)行有效隔離，并通過電容進(jìn)行濾波。
[0042]優(yōu)選地，殼體為鋁制殼體，便于系統(tǒng)散熱，殼體上可選裝吸盤組件，便于將終端固定在車輛上，吸盤通過螺紋固定在殼體。
[0043]如圖3所示，本實(shí)用新型還公開了一種車輛位置信息壓縮采集系統(tǒng)，包括若干個(gè)所述的采集終端，若干個(gè)采集終端通過移動通信網(wǎng)絡(luò)與中心端連接，形成一個(gè)星形網(wǎng)絡(luò)，所述終端采集其所在車輛的位置與速度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，將壓縮后的數(shù)據(jù)傳送到中心端；當(dāng)導(dǎo)航衛(wèi)星信號丟失時(shí)，采用加速度測量模塊解算位置坐標(biāo)；當(dāng)移動網(wǎng)絡(luò)信號丟失時(shí)，先將數(shù)據(jù)暫存到存儲模塊，信號恢復(fù)后再發(fā)送；中心端接收到數(shù)據(jù)后，存儲到中心端位置數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)需要知道某個(gè)車輛的運(yùn)行軌跡時(shí)，調(diào)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，采用對應(yīng)的解壓縮算法解算出車輛的運(yùn)行軌跡。
[0044]本實(shí)用新型將數(shù)據(jù)壓縮提到終端，極大減輕了系統(tǒng)負(fù)荷；以較為簡單的方式緩解了導(dǎo)航衛(wèi)星信號暫時(shí)丟失的問題，并較好地解決了考慮導(dǎo)航衛(wèi)星信號丟失情況下的數(shù)據(jù)壓縮采集問題;在完成系統(tǒng)功能的前提下，所述終端結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，便于大規(guī)模部署。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種車輛位置信息壓縮采集終端，包括殼體，其特征在于:還包括中央處理器、北斗/GPS雙模定位模塊、加速度測量模塊、移動數(shù)據(jù)通信模塊、存儲模塊、顯示模塊和供電模塊，所述北斗/GPS雙模定位模塊與所述中央處理器雙向連接，用于實(shí)現(xiàn)北斗與GPS的雙模定位；所述加速度測量模塊與所述中央處理器雙向連接，當(dāng)導(dǎo)航衛(wèi)星信號丟失時(shí)，所述加速度測量模塊工作，測量車輛當(dāng)前的加速度;所述移動數(shù)據(jù)通信模塊與所述中央處理器雙向連接，用于將壓縮后的當(dāng)前車輛數(shù)據(jù)發(fā)送到中心端，并可從中心端接收控制指令，實(shí)現(xiàn)所述采集終端的遠(yuǎn)程控制;所述存儲模塊與所述中央處理器雙向連接，用于存儲系統(tǒng)參數(shù)及待發(fā)送數(shù)據(jù);所述顯示模塊與所述中央處理器的信號輸出端連接，用于系統(tǒng)交互并指示終端的工作狀態(tài);所述供電模塊與所述采集終端上需要供電的模塊的電源輸入端連接，用于為其提供工作電源；中央處理器用于負(fù)責(zé)控制各模塊協(xié)調(diào)工作，同時(shí)對北斗/GPS雙模定位模塊或加速度測量模塊采集到的數(shù)據(jù)加工處理并進(jìn)行曲線擬合，實(shí)現(xiàn)位置數(shù)據(jù)的壓縮。2.如權(quán)利要求1所述的車輛位置信息壓縮采集終端，其特征在于:所述北斗/GPS雙模定位模塊、加速度測量模塊以及移動數(shù)據(jù)通信模塊與中央處理器之間通過UART接口連接，所述存儲模塊與中央處理器之間通過SPI接口連接。3.如權(quán)利要求1所述的車輛位置信息壓縮采集終端，其特征在于:所述殼體為鋁制殼體，殼體上安裝吸盤組件，用于將終端固定在車輛上，吸盤通過螺紋與殼體固定。4.如權(quán)利要求1所述的車輛位置信息壓縮采集終端，其特征在于:所述供電模塊用于將輸入的車載12V電源轉(zhuǎn)換成5V和3.3V輸出，為終端中相應(yīng)的模塊提供工作電源，供電模塊的輸入端和輸出端進(jìn)行隔離并通過電容進(jìn)行濾波。5.一種車輛位置信息壓縮采集系統(tǒng)，其特征在于:包括若干個(gè)如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的采集終端，若干個(gè)采集終端通過移動通信網(wǎng)絡(luò)與中心端連接，形成一個(gè)星形網(wǎng)絡(luò)，所述終端采集其所在車輛的位置與速度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，將壓縮后的數(shù)據(jù)傳送到中心端；當(dāng)導(dǎo)航衛(wèi)星信號丟失時(shí)，采用加速度測量模塊解算位置坐標(biāo)；當(dāng)移動網(wǎng)絡(luò)信號丟失時(shí)，先將數(shù)據(jù)暫存到存儲模塊，信號恢復(fù)后再發(fā)送；中心端接收到數(shù)據(jù)后，存儲到中心端位置數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)需要知道某個(gè)車輛的運(yùn)行軌跡時(shí)，調(diào)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，采用對應(yīng)的解壓縮算法解算出車輛的運(yùn)行軌跡。
【文檔編號】G01S19/47GK205720684SQ201620614030
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】韓小剛, 劉美全, 孫欽蕾
【申請人】中國人民解放軍軍械工程學(xué)院