專利名稱：一種無線智能車輛信息傳輸和控制系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于汽車領域，涉及一種無線智能車輛信息傳輸和控制系統(tǒng)，。
背景技術(shù)：
智能車輛是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，智能車輛更是實現(xiàn)無人駕駛和輔助駕駛的重要載體，由于無人在車上駕駛在上路行駛和實驗時，容易出現(xiàn)的意外情況而無法進行緊急處理或來不急切換成人工并停車，所以容易造成重大事故；同時由于沒有車輛溫度監(jiān)控和定位，車輛容易發(fā)生盜竊和起火。本發(fā)明旨在解決智能車輛遠程的信息采集和控制系統(tǒng)還有報警裝置是監(jiān)測車輛行駛狀態(tài)的技術(shù)，通過遠距離無線傳輸進行干預使其保持安全行駛，同時克服傳統(tǒng)的輔助駕駛沒有對車輛的具體情況及時通過遠程的傳輸給用戶車輛信息，不能防止盜竊和跟蹤車輛位置和對車內(nèi)溫度進行監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要針對智能車輛的信息遠程傳輸和智能車輛無人駕駛中出現(xiàn)的意外情況的遠程處理并防止車輛被盜竊和車內(nèi)防火的安全問題，克服無人駕駛和輔助駕駛中車輛狀態(tài)監(jiān)測不全安全因素。為智能車輛行駛的安全性和車輛防盜保護系統(tǒng)提供了有效的保障。為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種無線智能車輛信息傳輸和控制系統(tǒng)，包括上位機(I)、GPS移動接收站(2)、慣性導航儀(3)、GSM模塊(4)、MCU微控制器(5)、溫度傳感器(6) ,Zigbee無線串口模塊(7)， 手持設備(8) ;GPS移動接收站(2)采集車輛的位置和經(jīng)緯度信息并發(fā)送至上位機(1)，慣性導航儀(3)采集車輛的加速度和航向角信息并發(fā)送至上位機(I)，溫度傳感器(6)采集車內(nèi)溫度信息并通過MCU微控制器(5)發(fā)送至上位機(1)，上位機(I)將上述采集到的所有信息通過GSM模塊(4)發(fā)送手機客戶端；手持設備(8)通過Zigbee無線串口模塊(7)以及 MCU微控制器(5)把控制信號發(fā)送至上位機(1)，上位機(I)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)來控制車輛行駛狀態(tài)。一種無線智能車輛信息傳輸和控制方法，包含以下步驟上位機(I)判斷是否接收到MCU微控制器(4)從無線串口模塊(7)中斷，讀取GPS移動接收站(2)采集車輛的定位信息、慣性導航儀(3)采集車輛的加速度和航向角信息姿態(tài)信息、通過MCU微控制器(5) 發(fā)送的溫度傳感器(6)采集車內(nèi)溫度信息；微控制器(5)采集溫度傳感器信息并進行處理， 傳輸?shù)缴衔粰C，同時判斷是否超出了最大安全溫度，如果超出控制蜂鳴器報警。如果沒有超出打包車輛定位姿態(tài)溫度信息通過GSM模塊(3)發(fā)送給手機客戶端。手持設備(8)可以通過鍵盤輸入車輛行駛狀態(tài)，并通過無線串口發(fā)送。應用Zigbee協(xié)議的無線串口模塊，GSM模塊，微控制器MC9SDG128B控制無線串口和GSM模塊的發(fā)送和接收，并采集溫度傳感器信息，應用上位機電腦通過串口采集 (VG700AADMU)慣性導航儀和GPS移動接收站信息。其中Zigbee模塊為應用(MC9SDG128B)MCU處理的無線串口信息。使用VG700AADMU慣性導航儀采集車身姿態(tài)信息；TMP04測量車內(nèi)溫度，其溫度范圍為_25°C至+100°C。四、有益效果通過采集實時的車輛姿態(tài)、位置、溫度、行駛模式信息可以有效的監(jiān)測車輛的行駛狀態(tài)，并在車輛被盜或者著火時發(fā)出警報，能實時的跟蹤車輛位置發(fā)送給客戶手機端。并還能通過無線手持設備(通過無線串口)更改車輛行駛參數(shù)，有效的提高無人駕駛或輔助駕駛的安全度和車輛的自身安全防護。
五

附圖I為無線智能車輛傳輸系統(tǒng)框圖附圖2為手持設備系統(tǒng)框圖附圖3為系統(tǒng)方法流程圖附圖4為Zigbee模塊模式連接圖附圖5為報警電路系統(tǒng)電器原理圖
六具體實施例方式一種無線智能車輛信息傳輸和控制系統(tǒng)，是由兩個微控制器MCU(MC9SDG128B)， GSM模塊TC35、JNSGyro-4GPS移動接收站、VG700AADMU慣性導航儀、TMP04溫度采集傳感器、鍵盤、液晶屏、上位機電腦VS2008程序組成的。其算法和工作流程如下I、通過上位機VS2008串口采集程序采用CnComm串口類，從JNSGyro_4GPS移動接收站接收信息，應用NMEA協(xié)議來進行信息解包，采集到經(jīng)緯度，并通過坐標變換轉(zhuǎn)換為車身坐標。2、通過解碼VG700AA的協(xié)議DMU采集車身姿態(tài)信息車的航向角，俯仰角，翻轉(zhuǎn)角，
三軸向的加速度信息。3、經(jīng)過解碼打包將車體位置信息和姿態(tài)信息保存到上位機電腦中，并通過傳輸和采集MCU(MC9SDG128B)采集TMP04的溫度值，和無線串口接收來的命令信號，通過串口直接發(fā)送到上位機，并應用奇偶校驗來確定得到的傳輸值是否正確。4、判斷采集到的溫度值和車輛行駛狀態(tài)信息是否不符合正常行駛標準，如不正常啟動蜂鳴器報警。5、將采集到的信息，按自定協(xié)議打包并設定校驗機制，通過GSM模塊定時發(fā)送至手機用戶，可以讓手機用戶了解車輛狀態(tài)。6、設置無線手持設備，應用鍵盤輸入發(fā)送預設模式或啟動急停信息。如圖I所示為其系統(tǒng)框圖，通過上位機電腦通過串口采集JNSGyro_4GPS移動接收站和VG700AADMU慣性導航儀的信息，用傳輸采集微控制器MCU(MC9SDG128B)采集溫度信息、無線串口模塊傳輸過來的信息,鍵盤輸入信息并傳輸給上位機進行整合打包,通過GSM 模塊發(fā)送給手機用戶。通過不同模式發(fā)送給已經(jīng)設定好的手機用戶監(jiān)測車輛的運行狀態(tài)。如圖2所示手持無線設備系統(tǒng)圖，其由微控制器MCU(MC9SDG128B)、IXD液晶屏、 鍵盤、無線串口設備組成，手持無線設備鍵盤輸入并發(fā)送命令時，通過應用無線串口無線Zigbee協(xié)議來接收到命令信息并解碼，并通過傳輸采集微控制器MCU(MC9SDG128B)傳輸給上位機，上位機發(fā)送命令給其他控制系統(tǒng)，來調(diào)整車輛行駛參數(shù)。圖3為系統(tǒng)方法流程圖，通過無線串口接入微控制器中的串口通信模塊，將微控制器設成接收中斷，當有無線傳輸信息時，通過微控制器MCU傳輸?shù)缴衔粰C電腦，上位機發(fā)送給執(zhí)行機構(gòu)命令來控制手持設備所設定的行駛狀態(tài)。(一).應用MoxaUPortl250連接上位機電腦和GPS移動接收站接收車輛定位信息，應用GPS NMEA-0183協(xié)議解析$GPGGA，UTC時間，緯度(度分)，緯度(南北)，經(jīng)度(度分)，經(jīng)度(東西)，GPS狀態(tài)，衛(wèi)星數(shù)量，HDOP水平精度因子，海拔高度，地球橢圓面相對大地水準面的高度，差分時間，差分站ID號，校驗值。通過解析協(xié)議得到所需要的定位信息。 并用簡化方法將GPS經(jīng)緯度坐標轉(zhuǎn)成平面坐標。(二).應用Moxa UPortl250連接上位機電腦和DMU慣性導航儀測量車身姿態(tài)信息，其 DMU 數(shù)據(jù)包協(xié)議為Header (255) Roll Angle (高 8 位)Roll Angle (低 8 位)Pitch Angle (高 8 位)Pitch Angle (低 8 位)Roll Rate (高 8 位)Roll Rate (低 8 位)Pitch Rate (高 8 位)Pitch Rate (低 8 位)Acceleration X(高 8 位)Acceleration X(低8位) Acceleration Y(高8位)Acceleration Y(低8位)Acceleration Z(高8位)Acceleration Z (低 8 位)Temp Voltage (高 8 位)Temp Voltage (低 8 位)Time (高 8 位)Time (低 8 位) Checksumi.計算出Yaw航向角需給定初值并積分,其初值為w度,應用以下公式積分
Λ￥aw = w+ I Yaw Rate _dtb為設定的更新時間ii.找到FF包頭，提取各個姿態(tài)的高八位低八位信息，計算校驗和并驗證。通過MCU微控制器采集溫度信息，并通過微控制器的串口傳送給上位機程序。判斷采集的溫度是否超過設定的安全溫度；I.如果超過安全溫度，微控制器PWM模塊根據(jù)超過量的多少來確定警報級別，控制PWM的占空比，來控制蜂鳴器發(fā)出不同頻率的聲音。II.如果沒有超過安全溫度，將采集到的GPS信息，車輛姿態(tài)信息，溫度信息通過 GSM發(fā)送協(xié)議打包并發(fā)送特定用戶手機端。圖4為應用微控制器MO 口接CPU控制1/0 口，短接DEVICE端子，TX2接微控制器上的MAX232的RX管腳，RX2接微控制器上的MAX232的TX管腳。圖5為報警電路圖，通過微控制器PWM波來控制蜂鳴器在不同模式的聲音，來提示警報的級別不同。
權(quán)利要求
1.一種無線智能車輛信息傳輸和控制系統(tǒng)，其特征在于包括上位機(I)、GPS移動接收站⑵、慣性導航儀⑶、GSM模塊(4)、MCU微控制器(5)、溫度傳感器(6)、Zigbee無線串口模塊(7)，手持設備⑶；GPS移動接收站(2)采集車輛的位置和經(jīng)緯度信息并發(fā)送至上位機(I)，慣性導航儀(3)采集車輛的加速度和航向角信息并發(fā)送至上位機(I)，溫度傳感器(6)采集車內(nèi)溫度信息并通過MCU微控制器(5)發(fā)送至上位機(1)，上位機(I)將上述采集到的所有信息通過 GSM模塊(4)發(fā)送手機客戶端；手持設備(8)通過Zigbee無線串口模塊(7)以及MCU微控制器(5)把控制信號發(fā)送至上位機(I)，上位機(I)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)來控制車輛行駛狀態(tài)。
2.一種無線智能車輛信息傳輸和控制方法，其特征在于包含以下步驟上位機(I)判斷是否接收到從MCU微控制器(4)無線串口模塊(7)的中斷，讀取GPS移動接收站(2)采集車輛的定位信息、慣性導航儀(3)采集車輛的加速度和航向角姿態(tài)信息、通過MCU微控制器(5)發(fā)送的溫度傳感器(6)采集車內(nèi)溫度信息；微控制器(5)采集溫度傳感器信息并進行處理，傳輸?shù)缴衔粰C，同時判斷是否超出了最大安全溫度，如果超出控制蜂鳴器報警。如果沒有超出打包車輛定位姿態(tài)溫度信息通過GSM模塊(3)發(fā)送給手機客戶端。手持設備(8) 可以通過鍵盤輸入車輛行駛狀態(tài)，并通過無線串口發(fā)送行駛信息。
全文摘要
一種無線智能車輛信息傳輸和控制系統(tǒng)及其方法，是應用無線串口模塊、無線通信Zigbee協(xié)議和GSM模塊把智能車輛的車輛信息實時傳輸給用戶，可以遠程遙控控制車輛的啟停和速度的系統(tǒng)，采用微控制器來處理無線串口發(fā)送模塊，并用串口采集的慣性導航儀(VG700AADMU)、GPS移動接收站和溫度傳感器，得到準確的車輛的位置，航向，經(jīng)緯度，車輛加速度和車內(nèi)溫度信息；通過無線串口模塊發(fā)送給遠端上位機電腦進行監(jiān)控，在上位機電腦處通過GSM模塊定時發(fā)送到指定用戶的手機上。這種裝置可以讓用戶更好的了解智能車輛的行駛、溫度、定位狀態(tài)，可以通過無線串口模塊和GSM模塊發(fā)送的信息來遙控智能車輛停車，同時提高智能車輛的控制精度和安全性能。
文檔編號H04M11/04GK102595325SQ201210055029
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者于宏嘯, 李瑋, 段建民, 胡建鋒 申請人:北京工業(yè)大學