專利名稱：車輛數(shù)據(jù)記錄儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種車輛數(shù)據(jù)記錄儀，例如用于分析事故發(fā)生之前 的情況。
背景技術：
最有名的這類型裝置是飛機黑匣子，其記錄飛行期間所有可獲 得的系統(tǒng)信息。
有人提議，采用類似方法用于公路車輛來幫助獲得事故的原因，
利用記錄如ABS啟動數(shù)據(jù)、電子控制管理信息、剎車踏板啟動信息 等這些信息的系統(tǒng)。
也有人提議，使用GPS接收機來進行速率和位置的計算，并獲 得時間測量。接著該信息可與其他內部車輛系統(tǒng)信息一起存儲。
提供速率和位置信息以補充其他控制系統(tǒng)信息的GPS接收機的 使用顯著地增加了系統(tǒng)成本。
GPS接收機包括無線接收機，通常從四個或更多GPS衛(wèi)星接收 信號。GPS接收機使用方程式以獲得接收機的坐標，并根據(jù)對衛(wèi)星 位置及其各自虛擬距離的掌握獲得時鐘偏差。接收機速率可從同樣由 接收機所測量的衛(wèi)星速率及其各自多普勒頻移的知識獲得。
每個衛(wèi)星傳輸?shù)臄?shù)據(jù)廣義上包括三組信息星歷、歷書和時鐘 校正參數(shù)。星歷由在接下來幾小時里關于衛(wèi)星自身路程的詳細信息組 成，歷書由較長時期內關于完整衛(wèi)星星座的不太詳細的信息組成，以 及時鐘校正參數(shù)允許用戶校正GPS衛(wèi)星自身的時鐘誤差。衛(wèi)星傳輸 由直接序列擴頻(DSSS)信號組成，該信號包含每秒50比特速率(bps) 的星歷、歷書和時鐘校正信息。在標準定位服務(SPS)的情況下， 使用偽隨機噪聲(PRN)信號來擴展信息頻譜，偽隨機噪聲信號具有 1.023MHz的碼片速率并且為每個衛(wèi)星所獨有，接著擴頻信息在1575.42MHz的中心頻率上傳輸。PRN信號被稱為粗/捕獲(C/A)碼， 因為它提供用于GPS信號和粗導航的快速捕獲所需的時標。
為了恢復GPS數(shù)據(jù)并測量衛(wèi)星信號的傳播時間，GPS接收機必 須消除或允許多普勒頻移并產生每個衛(wèi)星相關的C/A碼。
這可能是非常大的計算強度，因為為了反展頻DSSS信號，輸 入的和本地產生的PRN碼必須精確同步。
因此，處理接收的GPS信號所需的處理能力是相當重要的，并 且使用GPS接收機的車輛黑匣子的總成本可能因此高得使人不敢問 津，尤其是當黑匣子GPS系統(tǒng)獨立于任何車輛GPS導航系統(tǒng)時。這 可能是希望的，從而可對黑匣子GPS系統(tǒng)采取附加安全措施以避免 數(shù)據(jù)竄改。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種車輛數(shù)據(jù)記錄儀，包括 前端RF接收機，用于接收衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)；
存儲裝置，用于存儲來自前端接收機的經過采樣的衛(wèi)星定位信 號數(shù)據(jù)；和
用于控制存儲裝置存儲與牽涉車輛的事件發(fā)生之前的時間段相 對應的經過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)塊的裝置。
該系統(tǒng)能存儲用來分析事件發(fā)生前輛位置所需的數(shù)據(jù)，而無需 衛(wèi)星信號數(shù)據(jù)處理能力。數(shù)據(jù)記錄儀也不需要任何傳輸能力。這能夠 實現(xiàn)低成本系統(tǒng)。
該系統(tǒng)可能是GPS系統(tǒng)，其中衛(wèi)星定位信號是GPS數(shù)據(jù)。GPS 數(shù)據(jù)將包括GPS星歷、歷書和時鐘校正數(shù)據(jù)，并且在任何計算強度 大的數(shù)字信號處理(如校正計算)之前。GPS數(shù)據(jù)是以數(shù)字化IF信 號的形式。
優(yōu)選地，存儲裝置適于通過控制裝置以循環(huán)先進先出功能工作。 依此方式，存儲了事件發(fā)生之前的數(shù)據(jù)組。這可能是至少5分鐘、10 分鐘、l小時或更多的數(shù)據(jù)。存儲裝置優(yōu)選地存儲作為數(shù)字化和下變 頻的所接收的RF信號采樣的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，提供一種檢測器來檢測事件，以中斷存儲數(shù)據(jù)的任何 后續(xù)替換。為此可以使用安全氣囊啟動信號，或者加速度計和/或緊 急按鈕。
可控制存儲裝置使其僅當車輛點火開關打開時，以循環(huán)的先進 先出功能工作。
在一個實施例中，提供多個天線，并且存儲裝置適于存儲來自 每個天線的經過采樣的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還提供一種車輛數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)，包括 本發(fā)明的車輛數(shù)據(jù)記錄儀；和
處理系統(tǒng)，用于處理來自存儲裝置的采樣數(shù)據(jù)以獲得歷史速率 和位置信息。
處理系統(tǒng)使用最新的數(shù)據(jù)處理技術完成處理，并且不需要車輛 中數(shù)據(jù)記錄儀的任何處理能力。該系統(tǒng)可包括多個車輛數(shù)據(jù)記錄儀， 并且處理系統(tǒng)于是適于同時處理來自多個車輛數(shù)據(jù)記錄儀的存儲裝 置的經過采樣的數(shù)據(jù)，以獲得歷史速率和位置信息。這改進了所獲得^ 的相對位置信息的準確度。
該處理系統(tǒng)優(yōu)選地包括用于存儲過去的衛(wèi)星定位信息的存儲裝 置，從而對過去的經過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)進行處理。
本發(fā)明還提供一種關于事件中所涉及車輛的車輛數(shù)據(jù)的分析方 法，包括
在事件發(fā)生之前，將來自車輛上提供的RF前端接收機的經過采 樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)存儲到車輛上的存儲裝置中；和
在事件發(fā)生之后，在遠離車輛的處理站處理來自存儲裝置的經 過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)，以獲得歷史速率和位置信息。


現(xiàn)在僅以示例的方式，參考附圖來描述本發(fā)明，其中 圖1以示意方式示出了傳統(tǒng)的GPS接收機結構； 圖2更加詳細地示出了前端接收機的例子；和 圖3示出了本發(fā)明的車輛數(shù)據(jù)記錄儀和處理站。
具體實施例方式
本發(fā)明特別有益于所謂的"軟件GPS"，即所有數(shù)據(jù)處理在軟 件中執(zhí)行的GPS系統(tǒng)，其接收數(shù)據(jù)存儲于存儲緩存區(qū)。這使得接收 機的實時鏈路破損，并且減小了專用硬件(如相關器)的需求量。
圖1表示軟件GPS接收機30的基本結構。
接收機包括前端接收機32，其使用天線34接收無線信號。前端 接收機32從一個或多個衛(wèi)星接收經過調制的RF信號。
通過前端接收機'32對所接收的信號進行放大、濾波、下變頻并 數(shù)字化，以產生源自接收信號的并且以下變頻GPS數(shù)據(jù)的數(shù)字化采 樣形式的基帶信號33。
向存儲緩存區(qū)36提供數(shù)字化采樣，并且存儲于存儲器36中的 數(shù)據(jù)通過通用CPU (如數(shù)字信號處理器(DSP) 38)處理。通過輸入 /輸出系統(tǒng)40提供用戶接口。處理數(shù)字化采樣以從衛(wèi)星信號提取信息 和數(shù)據(jù)。通常數(shù)據(jù)采樣是1比特或2比特數(shù)據(jù)的形式，并且其模數(shù)采 樣率遠高于從衛(wèi)星接收的信號的數(shù)據(jù)速率。
DSP38以公知的方式實現(xiàn)相關、多路復用和傅里葉變換的較傳 統(tǒng)的專用硬件系統(tǒng)的功能。
圖2更詳細地示出了前端接收機32的一個例子，以解釋接收機 中存在的信號。
從天線接收的信號在通過低噪放大器(LNA) 52放大之前，通 過表面聲波(SAW)濾波器50濾波。該信號在混合器54中與壓控 振蕩器(VCO) 56的輸出混合。這將信號下變頻到中頻基帶，在中 頻基帶信號經過濾波器60的進一步濾波，并在放大器62中經過具有 自動增益控制(AGC)的放大。模數(shù)轉換發(fā)生在轉換器63中，轉換 器63也可為AGC設置提供反饋控制。前端接收機還包括所示的振 蕩器64和頻率合成器66,用頻率合成器控制時鐘驅動器68來產生 時鐘信號CLK。
本發(fā)明單獨使用前端接收機和存儲裝置作為數(shù)據(jù)記錄儀，存儲 器作為循環(huán)先進先出存儲器。依此方式，存儲器可存儲所需GPS數(shù)據(jù)，以分析在事故前的事件，但是數(shù)據(jù)記錄儀不需要處理能力來解釋 數(shù)據(jù)。
圖3示出了本發(fā)明的系統(tǒng)。
如圖所示，車輛70提供有數(shù)據(jù)記錄儀，數(shù)據(jù)記錄儀僅包括GPS 前端RF接收機32和用于存儲來自前端接收機的基帶GPS數(shù)據(jù)的存 儲裝置36。存儲裝置36是循環(huán)先進先出存儲器，以使其存儲最近的 GPS數(shù)據(jù)塊。存儲控制器37提供所需的存儲控制。GPS衛(wèi)星被示為 72。
數(shù)據(jù)記錄裝置連接到車輛剩余的電子裝備，以使只有(例如) 當點火開關打開時才記錄數(shù)據(jù)。當檢測到事件時停止數(shù)據(jù)記錄，并且 這可能基于氣囊調度的檢測，盡管可能用到其他檢測器(如加速度計 或其他傳感器)而不是氣囊調度來檢測事件。驅動器還可具有緊急按 鈕，以完成存儲鎖定來保存當前存儲數(shù)據(jù)。
這些可能均由如圖3所示的示意性傳感器73來表示。
存儲裝置的精確形式將取決于存儲裝置所提供的。顯然，RAM 越大，該裝置可存儲的時間段越長。在有限的情況下，如果可利用足 夠廉價的技術，則可記錄汽車的整個歷史。這將避免存儲器作為循環(huán) 緩存器工作的需要。
架設天線使其具有很好的視野。圖3示出了兩個天線34a、 34b， 每個天線進行單獨的記錄，以提供附加信息(如汽車方位)和/或提 供冗余。
第三個天線將確定全3D方位，包括車輛的相反方向。 因此，基本思想是實現(xiàn)一種能以經過采樣的中頻信號的形式(如 原始傳輸?shù)慕涍^采樣的下變頻)記錄GPS數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲裝置，該 數(shù)據(jù)存儲裝置包括天線、RF前端和存儲器。直到事件發(fā)生時刻才處 理這些記錄，可以提取并處理在事件發(fā)生時或之前記錄的數(shù)據(jù)來確定 安裝該裝置的車輛的位置/速率。
處理站被示為74，其包括獲取歷史位置和速率信息的所需的處 理器38。
通常， 一件事件中牽涉到不止一輛車，并且如果多輛車都安裝有這樣的裝置，則可同時處理來自每輛車的數(shù)據(jù)，以提供比通常使用 如差動-GPS和/或載波相位跟蹤技術可提供的更準確的相對位置/速 率信息。
因此，來自多輛車的GPS數(shù)據(jù)的并行處理將比簡單提供每輛車
中傳統(tǒng)GPS接收機更準確，并且更難干預這些數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)記錄裝置與全GPS接收機相比成本降低。
此外，由于處理技術的發(fā)展，當處理數(shù)據(jù)時，這些數(shù)據(jù)記錄裝
置可僅用作數(shù)據(jù)記錄儀功能來記錄RF數(shù)據(jù)(下變頻和采樣之后)。 處理站74中完成的處理可升級以使用最新的尖端方法，而對可配置 的處理能力沒有限制。因此，在不需要升級每輛車中接收機的情況下， 久而久之可獲得更多的可靠結果。
處理站74中的數(shù)據(jù)解釋還可考慮人為數(shù)據(jù)輸入，以有助于困難 情況，例如有限的GPS數(shù)據(jù)可用(例如由于視野不好)。.
為了處理數(shù)據(jù)，存儲器36優(yōu)選地從車輛上物理移除，以使在事 件發(fā)生的情況下，(至少)恢復該裝置的存儲器部分，并且使其對后 處理安排是可用的。如果在該裝置上提供簡單的"插件"接口，這顯 然是很容易的，但是假如大多數(shù)的裝置將永遠不需要后處理，則是否 需要專門的設備來提取記錄數(shù)據(jù)存在爭議。
將需要一個或更多組織來提供后處理數(shù)據(jù)，提供操作臺74的服 務。這樣的組織將需要記錄并存儲重要的GPS相關信息，如宇宙飛 船(SV)星歷和用于所有SV和感興趣的時間的SV時鐘校正。用于 此目的的存儲器被示為75。也將想要關于大氣影響的SV健康狀況信 息和數(shù)據(jù)，如傳輸?shù)碾婋x層數(shù)據(jù)，以方便這樣的后處理。也可存儲來 自SV的原始數(shù)據(jù)消息(如50bps)。
本發(fā)明尤其有益于家用汽車在道路交通事故方面的使用。同樣
適用于其他交通工具(包括飛機)和其他事件(例如事件發(fā)生后的財 產跟蹤)。事實上，該裝置可用于安裝期間不運行的導航系統(tǒng)，因為 所有的后處理均是在任意事件后脫機進行的。
以上僅描述了一個前端接收機設計的例子，但是可有許多變型。 本發(fā)明基本上存儲從衛(wèi)星接收的沒有經過重大信號處理的數(shù)據(jù)，例如僅在下變頻(到中頻)和采樣之后。說明書和權利要求中使用的術語 "衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)"和"GPS數(shù)據(jù)"將因此理解為包括為了進行 位置計算而傳輸?shù)男l(wèi)星數(shù)據(jù)，而不是處理衛(wèi)星數(shù)據(jù)所獲得的位置或速 率信息。
以上詳細的描述涉及GPS實現(xiàn)，但是本發(fā)明自然適用于任何基
于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)，例如所提出的伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
通過對本公開的閱讀，其他修改對于本領域技術人員是很明顯
的，并且可能牽涉到設計、生產和GPS或者其他衛(wèi)星信號接收機及 其組成部件的使用中已知的，并且可以對這里已描述的特征進行替代 或添加的其他特征。
權利要求
1.一種車輛數(shù)據(jù)記錄儀，包括前端RF接收機(32)，用于接收衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)；存儲裝置(36)，用于存儲來自前端接收機(32)的經過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)；和用于控制存儲裝置存儲與牽涉車輛(70)的事件發(fā)生前的時間段相對應的經過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)塊的裝置(37)。
2. 如權利要求1所述的車輛數(shù)據(jù)記錄儀，其中衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)包括GPS數(shù)據(jù)。
3. 如權利要求1或2所述的車輛數(shù)據(jù)記錄儀，其中存儲裝置(36)適于通過控制裝置(37)以循環(huán)先進先出功能工作。
4. 如前述任一權利要求所述的車輛數(shù)據(jù)記錄儀，其中存儲裝置(36)適于存儲經過下變頻變換的所接收的RF信號的采樣。
5. 如前述任一權利要求所述的車輛數(shù)據(jù)記錄儀，還包括用于檢測事件并中斷存儲數(shù)據(jù)的任何后續(xù)替換的檢測器(73)。
6. 如權利要求5所述的車輛數(shù)據(jù)記錄儀，其中檢測器(73)用于接收氣囊啟動信號。
7. 如權利要求5所述的車輛數(shù)據(jù)記錄儀，其中檢測器(73)包括加速度計和/或緊急按鈕。
8. 如前述任一權利要求所述的車輛數(shù)據(jù)記錄儀，其中存儲裝置(36)適于通過控制裝置(37)僅在車輛點火開關打開時以循環(huán)先進先出功能工作。
9. 如前述任一權利要求所述的車輛數(shù)據(jù)記錄儀，包括多個天線(34a， 34b)，并且其中存儲裝置(36)適于存儲來自每個天線的經過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)。
10. —種車輛數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)，包括如前述任一權利要求所述的車輛數(shù)據(jù)記錄儀；和處理系統(tǒng)(74)，用于處理來自存儲裝置的經過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)以獲得歷史速率和位置信息。
11. 如權利要求IO所述的系統(tǒng)，包括多個車輛數(shù)據(jù)記錄儀，每個車輛數(shù)據(jù)記錄儀都如權利要求1至9之一所述，其中處理系統(tǒng)(74)適于同時處理來自多個車輛數(shù)據(jù)記錄儀的存儲裝置的經過采樣的數(shù)據(jù)，以獲得歷史速率和位置信息。
12. 如權利要求10或11所述的系統(tǒng)，其中處理系統(tǒng)(74)包括用于存儲過去的衛(wèi)星定位信息的存儲裝置(75)，以對過去的經過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)進行處理。
13. —種對有關事件中所涉及車輛的車輛數(shù)據(jù)進行分析的方法，包括步驟在事件發(fā)生之前，將來自車輛(70)上提供的RF前端接收機(32)的經過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)存儲到車輛上的存儲裝置(36)中；禾口在事件發(fā)生之后，在遠離車輛的處理站(74)處理來自存儲裝置的經過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)，以獲得歷史速率和位置信息。
14. 如權利要求13所述的方法，其中處理經過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)包括同時處理來自多個車輛的存儲裝置的經過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)。
15.如權利要求13或14所述的方法，其中處理經過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)包括使用存儲的過去的衛(wèi)星定位信息，以對過去的經過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)進行處理。
全文摘要
一種車輛記錄儀，包括前端RF接收機和用于存儲來自前端接收機的經過采樣的衛(wèi)星定位信號數(shù)據(jù)的存儲裝置。存儲裝置存儲與牽涉車輛的事件發(fā)生前的時間段相對應的經過采樣的數(shù)據(jù)塊。可使用低成本系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)，并且在事件后可通過遠程數(shù)據(jù)處理站來分析這些數(shù)據(jù)。
文檔編號G08G1/123GK101553853SQ200780044747
公開日2009年10月7日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權日2006年12月4日
發(fā)明者安德魯·T·尤爾 申請人:Nxp股份有限公司