专利名称：车辆数据记录仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆数据记录仪，例如用于分析事故发生之前 的情况。
背景技术：
最有名的这类型装置是飞机黑匣子，其记录飞行期间所有可获 得的系统信息。
有人提议，采用类似方法用于公路车辆来帮助获得事故的原因，
利用记录如ABS启动数据、电子控制管理信息、刹车踏板启动信息 等这些信息的系统。
也有人提议，使用GPS接收机来进行速率和位置的计算，并获 得时间测量。接着该信息可与其他内部车辆系统信息一起存储。
提供速率和位置信息以补充其他控制系统信息的GPS接收机的 使用显著地增加了系统成本。
GPS接收机包括无线接收机，通常从四个或更多GPS卫星接收 信号。GPS接收机使用方程式以获得接收机的坐标，并根据对卫星 位置及其各自虚拟距离的掌握获得时钟偏差。接收机速率可从同样由 接收机所测量的卫星速率及其各自多普勒频移的知识获得。
每个卫星传输的数据广义上包括三组信息星历、历书和时钟 校正参数。星历由在接下来几小时里关于卫星自身路程的详细信息组 成，历书由较长时期内关于完整卫星星座的不太详细的信息组成，以 及时钟校正参数允许用户校正GPS卫星自身的时钟误差。卫星传输 由直接序列扩频(DSSS)信号组成，该信号包含每秒50比特速率(bps) 的星历、历书和时钟校正信息。在标准定位服务(SPS)的情况下， 使用伪随机噪声(PRN)信号来扩展信息频谱，伪随机噪声信号具有 1.023MHz的码片速率并且为每个卫星所独有，接着扩频信息在1575.42MHz的中心频率上传输。PRN信号被称为粗/捕获(C/A)码， 因为它提供用于GPS信号和粗导航的快速捕获所需的时标。
为了恢复GPS数据并测量卫星信号的传播时间，GPS接收机必 须消除或允许多普勒频移并产生每个卫星相关的C/A码。
这可能是非常大的计算强度，因为为了反展频DSSS信号，输 入的和本地产生的PRN码必须精确同步。
因此，处理接收的GPS信号所需的处理能力是相当重要的，并 且使用GPS接收机的车辆黑匣子的总成本可能因此高得使人不敢问 津，尤其是当黑匣子GPS系统独立于任何车辆GPS导航系统时。这 可能是希望的，从而可对黑匣子GPS系统采取附加安全措施以避免 数据窜改。
发明内容
根据本发明，提供了一种车辆数据记录仪，包括 前端RF接收机，用于接收卫星定位信号数据；
存储装置，用于存储来自前端接收机的经过采样的卫星定位信 号数据；和
用于控制存储装置存储与牵涉车辆的事件发生之前的时间段相 对应的经过采样的卫星定位信号数据块的装置。
该系统能存储用来分析事件发生前辆位置所需的数据，而无需 卫星信号数据处理能力。数据记录仪也不需要任何传输能力。这能够 实现低成本系统。
该系统可能是GPS系统，其中卫星定位信号是GPS数据。GPS 数据将包括GPS星历、历书和时钟校正数据，并且在任何计算强度 大的数字信号处理(如校正计算)之前。GPS数据是以数字化IF信 号的形式。
优选地，存储装置适于通过控制装置以循环先进先出功能工作。 依此方式，存储了事件发生之前的数据组。这可能是至少5分钟、10 分钟、l小时或更多的数据。存储装置优选地存储作为数字化和下变 频的所接收的RF信号采样的数据。优选地，提供一种检测器来检测事件，以中断存储数据的任何 后续替换。为此可以使用安全气囊启动信号，或者加速度计和/或紧 急按钮。
可控制存储装置使其仅当车辆点火开关打开时，以循环的先进 先出功能工作。
在一个实施例中，提供多个天线，并且存储装置适于存储来自 每个天线的经过采样的数据。
本发明还提供一种车辆数据记录仪系统，包括 本发明的车辆数据记录仪；和
处理系统，用于处理来自存储装置的采样数据以获得历史速率 和位置信息。
处理系统使用最新的数据处理技术完成处理，并且不需要车辆 中数据记录仪的任何处理能力。该系统可包括多个车辆数据记录仪， 并且处理系统于是适于同时处理来自多个车辆数据记录仪的存储装 置的经过采样的数据，以获得历史速率和位置信息。这改进了所获得^ 的相对位置信息的准确度。
该处理系统优选地包括用于存储过去的卫星定位信息的存储装 置，从而对过去的经过采样的卫星定位信号数据进行处理。
本发明还提供一种关于事件中所涉及车辆的车辆数据的分析方 法，包括
在事件发生之前，将来自车辆上提供的RF前端接收机的经过采 样的卫星定位信号数据存储到车辆上的存储装置中；和
在事件发生之后，在远离车辆的处理站处理来自存储装置的经 过采样的卫星定位信号数据，以获得历史速率和位置信息。
现在仅以示例的方式，参考附图来描述本发明，其中 图1以示意方式示出了传统的GPS接收机结构； 图2更加详细地示出了前端接收机的例子；和 图3示出了本发明的车辆数据记录仪和处理站。
具体实施例方式
本发明特别有益于所谓的"软件GPS"，即所有数据处理在软 件中执行的GPS系统，其接收数据存储于存储缓存区。这使得接收 机的实时链路破损，并且减小了专用硬件(如相关器)的需求量。
图1表示软件GPS接收机30的基本结构。
接收机包括前端接收机32，其使用天线34接收无线信号。前端 接收机32从一个或多个卫星接收经过调制的RF信号。
通过前端接收机'32对所接收的信号进行放大、滤波、下变频并 数字化，以产生源自接收信号的并且以下变频GPS数据的数字化采 样形式的基带信号33。
向存储缓存区36提供数字化采样，并且存储于存储器36中的 数据通过通用CPU (如数字信号处理器(DSP) 38)处理。通过输入 /输出系统40提供用户接口。处理数字化采样以从卫星信号提取信息 和数据。通常数据采样是1比特或2比特数据的形式，并且其模数采 样率远高于从卫星接收的信号的数据速率。
DSP38以公知的方式实现相关、多路复用和傅里叶变换的较传 统的专用硬件系统的功能。
图2更详细地示出了前端接收机32的一个例子，以解释接收机 中存在的信号。
从天线接收的信号在通过低噪放大器(LNA) 52放大之前，通 过表面声波(SAW)滤波器50滤波。该信号在混合器54中与压控 振荡器(VCO) 56的输出混合。这将信号下变频到中频基带，在中 频基带信号经过滤波器60的进一步滤波，并在放大器62中经过具有 自动增益控制(AGC)的放大。模数转换发生在转换器63中，转换 器63也可为AGC设置提供反馈控制。前端接收机还包括所示的振 荡器64和频率合成器66,用频率合成器控制时钟驱动器68来产生 时钟信号CLK。
本发明单独使用前端接收机和存储装置作为数据记录仪，存储 器作为循环先进先出存储器。依此方式，存储器可存储所需GPS数据，以分析在事故前的事件，但是数据记录仪不需要处理能力来解释 数据。
图3示出了本发明的系统。
如图所示，车辆70提供有数据记录仪，数据记录仪仅包括GPS 前端RF接收机32和用于存储来自前端接收机的基带GPS数据的存 储装置36。存储装置36是循环先进先出存储器，以使其存储最近的 GPS数据块。存储控制器37提供所需的存储控制。GPS卫星被示为 72。
数据记录装置连接到车辆剩余的电子装备，以使只有(例如) 当点火开关打开时才记录数据。当检测到事件时停止数据记录，并且 这可能基于气囊调度的检测，尽管可能用到其他检测器(如加速度计 或其他传感器)而不是气囊调度来检测事件。驱动器还可具有紧急按 钮，以完成存储锁定来保存当前存储数据。
这些可能均由如图3所示的示意性传感器73来表示。
存储装置的精确形式将取决于存储装置所提供的。显然，RAM 越大，该装置可存储的时间段越长。在有限的情况下，如果可利用足 够廉价的技术，则可记录汽车的整个历史。这将避免存储器作为循环 缓存器工作的需要。
架设天线使其具有很好的视野。图3示出了两个天线34a、 34b， 每个天线进行单独的记录，以提供附加信息(如汽车方位)和/或提 供冗余。
第三个天线将确定全3D方位，包括车辆的相反方向。 因此，基本思想是实现一种能以经过采样的中频信号的形式(如 原始传输的经过采样的下变频)记录GPS数据的数据存储装置，该 数据存储装置包括天线、RF前端和存储器。直到事件发生时刻才处 理这些记录，可以提取并处理在事件发生时或之前记录的数据来确定 安装该装置的车辆的位置/速率。
处理站被示为74，其包括获取历史位置和速率信息的所需的处 理器38。
通常， 一件事件中牵涉到不止一辆车，并且如果多辆车都安装有这样的装置，则可同时处理来自每辆车的数据，以提供比通常使用 如差动-GPS和/或载波相位跟踪技术可提供的更准确的相对位置/速 率信息。
因此，来自多辆车的GPS数据的并行处理将比简单提供每辆车
中传统GPS接收机更准确，并且更难干预这些数据。 数据记录装置与全GPS接收机相比成本降低。
此外，由于处理技术的发展，当处理数据时，这些数据记录装
置可仅用作数据记录仪功能来记录RF数据(下变频和采样之后)。 处理站74中完成的处理可升级以使用最新的尖端方法，而对可配置 的处理能力没有限制。因此，在不需要升级每辆车中接收机的情况下， 久而久之可获得更多的可靠结果。
处理站74中的数据解释还可考虑人为数据输入，以有助于困难 情况，例如有限的GPS数据可用(例如由于视野不好)。.
为了处理数据，存储器36优选地从车辆上物理移除，以使在事 件发生的情况下，(至少)恢复该装置的存储器部分，并且使其对后 处理安排是可用的。如果在该装置上提供简单的"插件"接口，这显 然是很容易的，但是假如大多数的装置将永远不需要后处理，则是否 需要专门的设备来提取记录数据存在争议。
将需要一个或更多组织来提供后处理数据，提供操作台74的服 务。这样的组织将需要记录并存储重要的GPS相关信息，如宇宙飞 船(SV)星历和用于所有SV和感兴趣的时间的SV时钟校正。用于 此目的的存储器被示为75。也将想要关于大气影响的SV健康状况信 息和数据，如传输的电离层数据，以方便这样的后处理。也可存储来 自SV的原始数据消息(如50bps)。
本发明尤其有益于家用汽车在道路交通事故方面的使用。同样
适用于其他交通工具(包括飞机)和其他事件(例如事件发生后的财 产跟踪)。事实上，该装置可用于安装期间不运行的导航系统，因为 所有的后处理均是在任意事件后脱机进行的。
以上仅描述了一个前端接收机设计的例子，但是可有许多变型。 本发明基本上存储从卫星接收的没有经过重大信号处理的数据，例如仅在下变频(到中频)和采样之后。说明书和权利要求中使用的术语 "卫星定位信号数据"和"GPS数据"将因此理解为包括为了进行 位置计算而传输的卫星数据，而不是处理卫星数据所获得的位置或速 率信息。
以上详细的描述涉及GPS实现，但是本发明自然适用于任何基
于卫星的定位系统，例如所提出的伽利略卫星导航系统。
通过对本公开的阅读，其他修改对于本领域技术人员是很明显
的，并且可能牵涉到设计、生产和GPS或者其他卫星信号接收机及 其组成部件的使用中已知的，并且可以对这里已描述的特征进行替代 或添加的其他特征。
权利要求
1.一种车辆数据记录仪，包括前端RF接收机(32)，用于接收卫星定位信号数据；存储装置(36)，用于存储来自前端接收机(32)的经过采样的卫星定位信号数据；和用于控制存储装置存储与牵涉车辆(70)的事件发生前的时间段相对应的经过采样的卫星定位信号数据块的装置(37)。
2. 如权利要求1所述的车辆数据记录仪，其中卫星定位信号数据包括GPS数据。
3. 如权利要求1或2所述的车辆数据记录仪，其中存储装置(36)适于通过控制装置(37)以循环先进先出功能工作。
4. 如前述任一权利要求所述的车辆数据记录仪，其中存储装置(36)适于存储经过下变频变换的所接收的RF信号的采样。
5. 如前述任一权利要求所述的车辆数据记录仪，还包括用于检测事件并中断存储数据的任何后续替换的检测器(73)。
6. 如权利要求5所述的车辆数据记录仪，其中检测器(73)用于接收气囊启动信号。
7. 如权利要求5所述的车辆数据记录仪，其中检测器(73)包括加速度计和/或紧急按钮。
8. 如前述任一权利要求所述的车辆数据记录仪，其中存储装置(36)适于通过控制装置(37)仅在车辆点火开关打开时以循环先进先出功能工作。
9. 如前述任一权利要求所述的车辆数据记录仪，包括多个天线(34a， 34b)，并且其中存储装置(36)适于存储来自每个天线的经过采样的卫星定位信号数据。
10. —种车辆数据记录仪系统，包括如前述任一权利要求所述的车辆数据记录仪；和处理系统(74)，用于处理来自存储装置的经过采样的卫星定位信号数据以获得历史速率和位置信息。
11. 如权利要求IO所述的系统，包括多个车辆数据记录仪，每个车辆数据记录仪都如权利要求1至9之一所述，其中处理系统(74)适于同时处理来自多个车辆数据记录仪的存储装置的经过采样的数据，以获得历史速率和位置信息。
12. 如权利要求10或11所述的系统，其中处理系统(74)包括用于存储过去的卫星定位信息的存储装置(75)，以对过去的经过采样的卫星定位信号数据进行处理。
13. —种对有关事件中所涉及车辆的车辆数据进行分析的方法，包括步骤在事件发生之前，将来自车辆(70)上提供的RF前端接收机(32)的经过采样的卫星定位信号数据存储到车辆上的存储装置(36)中；禾口在事件发生之后，在远离车辆的处理站(74)处理来自存储装置的经过采样的卫星定位信号数据，以获得历史速率和位置信息。
14. 如权利要求13所述的方法，其中处理经过采样的卫星定位信号数据包括同时处理来自多个车辆的存储装置的经过采样的卫星定位信号数据。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中处理经过采样的卫星定位信号数据包括使用存储的过去的卫星定位信息，以对过去的经过采样的卫星定位信号数据进行处理。
全文摘要
一种车辆记录仪，包括前端RF接收机和用于存储来自前端接收机的经过采样的卫星定位信号数据的存储装置。存储装置存储与牵涉车辆的事件发生前的时间段相对应的经过采样的数据块。可使用低成本系统存储数据，并且在事件后可通过远程数据处理站来分析这些数据。
文档编号G08G1/123GK101553853SQ200780044747
公开日2009年10月7日 申请日期2007年12月3日 优先权日2006年12月4日
发明者安德鲁·T·尤尔 申请人:Nxp股份有限公司