本发明涉及一种面向汽车应用的新型智能穿戴设备。
背景技术
汽车安全辅助产品是随着电子技术的发展逐渐发展起来的，从最早期的机械防盗和安全预警方式逐渐发展到如今各式各样的智能防盗与安全预警产品。一方面，传统的机械防盗方式安全完全靠车门上锁来保证。如果车门被撬开，点火锁头被打开并接通点火线路，汽车就可以被轻易盗走，安全属性没有保证。另一方面，从汽车安全预警角度讲，传统的预警手段缺乏对司机生理状态的安全预警，并且对于预警方式也相对死板，缺乏人性化的设计。
随着汽车行业的飞速发展，汽车保有量迅速增加，如何保证汽车及车载物品安全为一个社会性问题。电子技术的发展特别是廉价微控制单元(mcu)使得电子防盗报警器得以安装在汽车上，当出现异常情况时(如监测到振动、探测到有人在车内活动、车门被打开、有钥匙非法插入等)，可以发出报警信号并切断汽车启动电路，增加窃贼的偷盗难度。一般来讲，电子防盗报警器的遥控器采用两种编码方式：固定码和跳码。然而普通的电子防盗报警器，只能在出现异常情况时发出声光报警信息，一旦窃贼找到并破坏了防盗报警器，报警器就完全失去了作用。在此基础上，出现了增加发动机启动认证过程(immo)也就是发动机启动时还要经过驾驶员合法身份认证，只有合法驾驶员才能启动车辆运行，负责ecu将会禁止启动发动机。随着人们对于舒适性和安全性的要求越来越高，人们希望对车辆的操作越来越简单。比如希望用手拉门把手时车门可以自动打开，希望用手按一个按钮就可以启动车辆，即使遥控器电池没电时也可以正常驾驶车辆，随着电子技术的发展，这些功能已经成为现实。现有许多芯片集成了pke和转发功能，可以单片完成遥控操作、无钥匙进入和immo功能。另一方面，智能技术的成熟，使得消费者对车辆的全方位安全预警措施要求越来越高，预警方式也希望更加人性化。传统的车辆预警只是基于车身自带的传感器、车身仪表盘和声音的方式实现安全预警，预警功能不仅有限，效果也不是很理想，利用穿戴式设备不经可以增强安全预警功能，还可以利用充分的利用振动、语音、屏显等方式增强安全预警方式的多样性。
目前，汽车安全辅助产品大多为单一功能器件，主要利用车辆中控系统进行导引与控制。在信息交互与数据获取中，还需其他外设系统进行导引与控制。如能将车辆管理、安全监控、车辆控制、pke/peps、安全保护、信息处理、数据服务、社交活动等功能相结合，提出pke/peps和中控相关技术一体化设计，解决车辆监控部门和用户关注问题，将具有非常重要的应用价值。
从产品设计架构角度讲，要求不对车载既定的硬件做任何结构或者设计更改，只是基于车辆传统的数据通信协议做空口适配，使得车辆兼容性更加灵活多变，从而可望在更多车型范围内进行应用。基于无线接口功能适配和安全性定制的设计方法，可进一步丰富该智能设备的设计与实现手段，大大提升器件的适用性与应用范围。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种面向汽车应用的新型智能穿戴设备，提出该设备的实现机理、结构与设计方法，基于该方法设计实现新型的车载智能穿戴设备。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种面向汽车应用的新型智能穿戴设备，其包括配置单元、显控单元、安全单元、功能单元；所述显控单元接收到操作请求时，通知所述配置单元开始验证功能单元内的认证是否在激活区域内，然后告知所述显控单元认证结果，由所述显控单元根据认证结果确定是否执行操作请求。
进一步地，所述安全单元包括安全认证模块、数据加密模块和秘钥交互模块；安全认证模块用于使用户操作使用设备前进行安全认证，使用户数据得到平台的认证；数据加密模块采用aes-128算法进行加密处理，同时采用pke/peps带时间戳进行秘钥交互。
进一步地，所述配置单元包括用户身份管理配置模块、无线连接管理配置模块、设备参数管理配置模块；在用户管理配置模块中，对安全信息、pke/peps的id信息以及其他用户信息进行配置；无线连接管理配置模块用于对连接的选择性管理、连接信息管理进行配置。
进一步地，所述显控单元包括oled显示模块、触控模块和语音接口模块，用于完成连接的选择性管理以及连接信息管理。
进一步地，所述功能单元中的车辆中控或者pke/peps交互功能单元用于完成车辆相关控制、车钥匙遥控和无钥匙启动认证，用户身份认证通过后，则该功能启用；与车辆具有安全信息交互过程，交互信息包括用户id，车辆id，时间信息，交互过程实行一次一密。
进一步地，所述功能单元中的生理参数采集功能单元用于完成基于传感器的用户信息采集，用户身份认证通过后，则该功能启用；通过无线接口上传至后端云平台，信息交互过程实行一次一密。
进一步地，所述功能单元中的信息的无线传输功能单元用于完成基于蓝牙或者zigbee的无线传输，用户身份认证通过后，则该功能启用，信息交互过程实行一次一密。
进一步地，所述功能单元中的状态显示功能单元用于完成基于oled/语音的状态显示，用户身份认证通过后，则该功能启用。
进一步地，所述功能单元中的信息提示功能单元主要完成基于oled/语音的信息提示，用户身份认证通过后，该功能启用。
进一步地，所述功能单元中的安全提示功能单元用于完成基于oled/语音的安全提示，用户身份认证通过后，则该功能启用。
本发明所达到的有益效果是：
本发明的智能设备基于智能穿戴传感器、汽车无钥匙进入和启动系统(pke/peps)接口、车辆中控接口、app软件接口方法设计，在pke/peps或者远程信息处理器(t-box)车载信息终端可实现智能虚拟钥匙、健康信息指示、车辆状态提醒、车辆安全预警、车友信息共享、强安全防护等六大模块功能，可形成人、车、生活、信息交互生态圈。
本发明设计实现的面向汽车应用的新型智能穿戴设备具有pke/peps或者t-box车载信息终端的各类车辆，即通过车辆中控或者pke/peps、bt/zigbee本地数据传输以及生理特征数据采集设计，为上述六大模块功能提供必要技术支撑。其功能描述为：1)智能虚拟车辆钥匙，遥控和无钥匙启动；2)司机生理状态监控，包括心率和血压状态；3)车辆和设备的安全匹配，包括身份信息安全匹配、控制信息安全匹配、位置信息匹配；4)车辆保护：车门、窗、灯等状态信息提醒与监控；5)部分电话和社交功能，包括来电提醒，信息提醒，通知提醒等；6)安全预警功能，超速行驶、电子围栏、疲劳驾驶(与其他功能终端协同)、碰撞预警(与其他功能终端协同)、车道偏离预警(与其他功能终端协同)、行车环境(人、物、车辆)预警(与其他功能终端协同)等。
本发明所提出的面向汽车应用的新型智能穿戴设备具有结构简单、设计灵活、性能良好等优点。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是产品总体设计框架示意图；
图2是车辆中控系统或者pke/peps交互过程示意图；
图3是生理特征参数采集与交互示意图；
图4是信息无线传输交互示意图；
图5本发明的面向汽车应用的新型智能穿戴设备的设计图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种面向汽车应用的新型智能穿戴设备结构、设计方法、实现。该新型设备基于智能穿戴传感器、汽车无钥匙进入和启动系统(pke/peps)接口、车辆中控接口、app软件接口方法设计，在pke/peps或者t-box车载信息终端可实现智能虚拟钥匙、健康信息指示、车辆状态提醒、车辆安全预警、车友信息共享、强安全防护等六大模块功能，可形成人、车、生活、信息交互生态圈。
本发明设计实现的面向汽车应用的新型智能穿戴设备具有pke/peps或者t-box车载信息终端的各类车辆，即通过车辆中控或者pke/peps、bt/zigbee本地数据传输以及生理特征数据采集设计，为上述六大模块功能提供必要技术支撑。其功能描述为：1)智能虚拟车辆钥匙，遥控和无钥匙启动；2)司机生理状态监控，包括心率和血压状态；3)车辆和设备的安全匹配，包括身份信息安全匹配、控制信息安全匹配、位置信息匹配；4)车辆保护：车门、窗、灯等状态信息提醒与监控；5)部分电话和社交功能，包括来电提醒，信息提醒，通知提醒等；6)安全预警功能，超速行驶、电子围栏、疲劳驾驶(与其他功能终端协同)、碰撞预警(与其他功能终端协同)、车道偏离预警(与其他功能终端协同)、行车环境(人、物、车辆)预警(与其他功能终端协同)等。
在不改变车辆现有硬件设备、无线接口适配以及最小化成本的思路下，本发明的总体设计如图1所示，由配置单元、显控单元、安全单元、功能单元组成。显控单元接收到操作请求时，通知配置单元开始验证功能单元内的认证是否在激活区域内，然后告知显控单元认证结果，由显控单元根据认证结果却是是否执行操作请求。
车辆中控或者pke/peps交互功能单元主要完成车辆相关控制、车钥匙遥控和无钥匙启动认证，用户身份认证(指纹认证/口令认证/生理参数认证)通过后，则该功能启用。与车辆具有安全信息交互过程，交互信息包括用户id，车辆id，时间信息，交互过程实行“一次一密”。如图2为pke/peps交互过程示意图。
生理参数采集功能单元主要完成基于传感器的用户信息采集，用户身份认证(指纹认证/口令认证/生理参数认证)通过后，则该功能启用。通过无线接口上传至后端云平台，信息交互过程实行“一次一密”。图3为生理特征参数采集与交互示意图。
信息的无线传输功能单元主要完成基于蓝牙或者zigbee的无线传输，用户身份认证(指纹认证/口令认证/生理参数认证)通过后，则该功能启用。信息交互过程实行“一次一密”。图4为信息无线传输交互示意图。
状态显示功能单元主要完成基于oled/语音的状态显示，用户身份认证(指纹认证/口令认证/生理参数认证)通过后，则该功能启用。信息提示功能单元主要完成基于oled/语音的信息提示，用户身份认证(指纹认证/口令认证/生理参数认证)通过后，该功能启用。安全提示功能单元主要完成基于oled/语音的安全提示，用户身份认证(指纹认证/口令认证/生理参数认证)通过后，则该功能启用。
安全单元包括安全认证、数据加密、秘钥交互等模块。用户操作使用设备前的安全认证(uac)，包括指纹、口令、生理参数等，使用户数据得到平台的认证。数据加密模块采用aes-128算法进行加密处理，同时采用pke/peps带时间戳进行秘钥交互。
配置单元包括用户身份管理配置、无线连接管理配置、设备参数管理配置等模块。在用户管理模块中，主要对指纹、口令、生理特征等安全信息、pke/peps的id信息以及其他用户信息进行配置。无线连接管理配置模块主要对连接的选择性管理、连接信息管理进行配置。
显控单元包括oled显示与触控与语音接口等模块，主要完成连接的选择性管理以及连接信息管理。
本发明中面向汽车应用的新型智能穿戴设备结构设计为一种模块化设计，分别包括配置模块、功能接口1模块、功能接口2模块以及主处理器。在功能接口1模块中对车辆中控或者pke/peps、蓝牙低能耗(ble)或nb-iot技术、传感器、射频进行设计，在功能接口2模块中对生理特征指标监控以及信息的无线传输进行设计，即在设计主处理器的基础上引入多种功能接口设计而形成模块化结构。
本发明的面向汽车应用的新型智能穿戴设备的基本方案设计如图5所示。其中：
主处理器采用车规级、低功耗的cpu芯片(下文简称“主处理芯片”)，采用cortex-m3内核设计，由介于32khz至32mhz的频率方式扩展，且不会降低系统性能。在本发明中由主处理芯片实现设备运行及整个配置模块与功能模块的核心控制，主处理芯片是配置模块的配置信息传送和接收以及功能模块的控制信息收发。配置模块和功能模块与主处理芯片之间分别用i/o串口进行通信。对主处理芯片来说，可设计简单的时钟电路，仅包含少量的电容和石英晶振。进一步的，利用电容c3、c4对输入电源进行谐波滤除。
设备中的车辆中控或者pke/peps接收模块使用的是三维低频天线，该接收模块可接收任何方向的信号，从而确保低频信号强度的稳定性，设备中低频信号的频率设置为250khz。同时，设备中的pke/peps模块中的高频发送单元将设备中的主处理芯片处理解析判断出的数据信息，将该信息发送至车内控制单元，此时频率设置为高频450mhz。此时由车身控制单元根据认证结果判断是否执行操作请求。
信息采集及传输模块由蓝牙模块(ble)或者nb-iot模块、传感器模块、射频模块构成，通过传感器对周围环境进行信息采集，然后通过蓝牙模块将采集到的信息数据传送给面向汽车应用的新型智能穿戴设备，蓝牙模块用于发送指令给手机app，从而实现与车主的交互功能。
本发明中使用的主处理芯片位移组件来感应车主的动态移位数据信息，通过串行外设接口，将信息传至主处理器中；使用主处理芯片指纹、静脉侦测组件来侦测车主的指纹、静脉数据，并传送至设备主处理器中进行安全认证；使用主处理芯片心率侦测组件来侦测车主的心率数据，并可使车主了解自身的身体状况，并实时显示。
本发明的面向汽车应用的新型智能穿戴设备结构与机理、参数设计具体如下：
设备由配置单元、显控单元、安全单元、功能单元组成。显控单元接收到操作请求时，通知配置单元开始验证功能单元内的认证是否在激活区域内，然后告知显控单元认证结果，由显控单元根据认证结果却是是否执行操作请求。
生理特征采集心跳、血压、心电、血氧，数据传输采用蓝牙ble4.0或者nb-iot，车辆控制使用pke、peps，使用指纹、静脉进行安全认证。设备传输距离大于10m，工作时长大于7天，待机时间大于15天，采用oled进行人机交互；存储温度为-40-85摄氏度，工作温度为-35-75摄氏度；防护等级为ip6x。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。