基于北斗定位的车辆管理智能终端的制作方法

本发明涉及卫星定位装置技术领域，尤其涉及一种基于北斗定位的车辆管理智能终端。

背景技术：

随着GPS卫星的现代化，促进了车辆调度系统的发展，虽然GPS非常适合结合各个领域和网络，但是也存在一些缺点，如设备复杂程度高、内部集成模块多以及功能性，复杂专一性不强，更由于是国外保密技术的限制和国家安全保护下中国电子地图信息库的版权影响，我国不可能将此技术完全应用于我国的电子导航产业。

现有智能系统所用GSM信号是比较弱的信号，很容易受到干扰，导致通信不流畅，数据丢失。同时GSM天线的性能直接影响GSM的发射功率，一般都是发射功率偏低，在GSM基站覆盖不到位的情况下，GSM信号比较弱，能终端机容易掉线，天线性能下降导致很容易受到干扰。卫星信号比GSM信号还要弱，天线性能决定卫星接收机的性能，天线的接收灵敏度，决定了接收机可接收到的最弱信号，也就决定位置的精度，信号太弱导致地图显示的轨迹图不完整或有偏差。

目前我国90％的车载导航系统使用的是美国的全球定位系统(Global Position System，GPS)，这是个基础性战略的缺陷。2016年6月16日，国务院新闻办公室发表了《中国北斗卫星导航系统》白皮书，提出北斗系统的目标：中国的北斗，世界的北斗。北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。北斗卫星导航系统的建立，填补了我国在卫星导航领域的空白，争取了卫星导航技术的主动权，摆脱了对国外卫星导航关键技术的依赖性，还在我国社会经济发展和国防军事建设上发挥着举足轻重的作用。中国高度重视北斗系统建设，将北斗 系统列为国家科技重大专项，支撑国家创新发展战略.在民用领域方面，北斗卫星导航系统有巨大的市场潜力和使用价值。

随着中国在汽车量不断提升，汽车相关服务的需求也不断增加，车辆管理系统必将有很大的市场空间。目前国内引进的国外先进技术也不可能完全应用于我国电子导航产业，其主要原因是国外保密技术的限制和国家安全保护下中国电子地图信息库的版权。我国已将车联网项目列为重点发展项目，一系列高比增长的数据预示着，车载互联网的巨大潜力，将引领新一轮消费趋势。

就目前的车辆管理智能终端来说，市场需求及应用只是处于起步阶段，北斗卫星定位系统的开发应用，无法做到与智能车载终端系统完全有机的融通，这是互联网软件、硬件生产厂商最为头疼的问题，目前还没有找到最佳的解决方案。因此，本发明提出的北斗+GSM/GPRS的车联网智能终端实现了车与互联网与人的无缝对接，得到了生产厂商、车载系统软件开发商和电信运营商的一致认同。设计的车辆管理智能终端利用北斗卫星定位，对企事业车辆进行定位、监控、调度等防盗及管理，产品广泛适用于企事业单位、公交行业、物流运输、等需要对运营车辆进行远程监控和调度的单位和个人。基于北斗卫星的车辆管理系统智能终端的全面应用，将大大减少了交通事故发生的，对社会治安、社会经济效益和构建和谐社会都同样起到不可估量的作用，将带来革命性的产业升级和行业技术提升。同时也将减少交通职能部门、各大保险公司的运营成本，大大减轻政府对社会交通隐患的运行投入。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于北斗定位的车辆管理智能终端，所述智能终端能够对车辆进行全面管理，使用方便。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于北斗定位的车辆管理智能终端，其特征在于：包括定位模块、基带电路模块、GSM射频电路以及电源模块，所述电源模块为定位模块、基带电路模块、GSM射频电路提供工作电源；所述定位模块与所述基带电路模块之间通过UART接口连接，定位模块利用卫星天线接收卫星信号，并把卫星信号解码成NMEA协议数据，NMEA协议数据通过串口通信送到基带芯片中，基带电路模块对数据段进行详 细的解析，得到位置和其它相关数据信息，再把信息进行传输，从而实现位置可视功能；GSM射频电路与所述基带电路模块之间通过GPIO接口连接，用于接收和发送通信信号并将通信信息传输至基带电路模块进行处理；基带电路模块与服务器之间通过SMS或GPRS方式进行数据交互，将处理后的数据传输至服务器。

进一步的技术方案在于：所述基带电路模块包括:微控制器单元子系统：包括ARM7EJ-STM的RISC处理器及其伴随的记忆管理和中断处理逻辑；数字信号处理器子系统：包括数字信号处理器及其相关的内存，内存控制器和中断控制器；微控制器/数字信号处理器接口：连接处微控制器和数字信号处理器的硬件电路和软件信息；微控制器外围设备：包括所有用户接口模块与射频控制接口模块；微控制器协处理器：执行密集运算的过程取代微控制器；DSP外围设备：硬件加速器GSM/GPRS/EDGE-Rx通道编解码器；多媒体子系统：集成若干个先进加速器来支持多媒体应用；声音前端：数据路径转换从数字语音和模拟演讲；音频前端：数据路径转换立体声音频的音频源；基带前端：数据路径将数字信号转换为和模拟信号的射频模块；定时脉冲发生器：产生控制信号与TDMA帧时间有关；电力、复位和时钟子系统：管理权力、复位和时钟分布MT6260内部；蓝牙子系统：包括一个嵌入式处理器和嵌入式RAM系统,基带处理器,和高性能的广播；电源管理单元：独立电源也控制充电和系统启动电路。

进一步的技术方案在于：所述定位模块采用UBX-M8030-kt。

进一步的技术方案在于：所述电源模块包括锂电池和电源变换器，所述锂电池的输出端与所述电源变换器的输入端连接，所述电源变换器的输出端为所述电源模块的电源输出端。

进一步的技术方案在于：所述基带电路模块内设置有GIS地图模块和应用系统模块；所述GIS地图模块用于为应用系统模块提供地理信息的数据支持和用户界面的地图展示；所述应用系统模块用于实现运输调度管理相关应用逻辑。

进一步的技术方案在于：所述应用系统模块包括工作模式管理单元、ACC检测单元、继电器控制单元、命令解释单元、通信单元、北斗定位单元、远程 升级管理单元、调试单元、测试单元；所述工作模式管理单元，是由一个TIMER定时器来控制的模块，用于负责合理控制BDS的开启和关闭，合理控制位置信息上送到服务器的时间间隔；ACC检测单元，连接到汽车的ACC线上，用于检测汽车点火、熄火状态；继电器控制单元，用于实现对继电器的开关控制，实现对汽车电路和油路的开关控制；通信单元：用于实现设备和服务器之间的通讯协议，管理设备与服务器间的所有协议与出错处理，并处理与服务器协议之间的各种状态；测试单元：用于检测终端的一致性；调试单元，用于对终端实行远程跟踪，以及设备出现重大错误时的报错；远程升级管理单元：用于使终端能够实现远程升级；命令解释单元：用于针对远程SMS命令的解释，实现对设备的远程控制和远程状态查询；北斗定位单元:用于管理定位、采集，以及定位飘移的抑制。

进一步的技术方案在于：所述工作模式管理单元的工作方法如下：

TIMER由外部指令发生改变后初始化所述工作模式管理单元；

判断TIMER是否为0，如果为0，则关闭BDS，设置工作模式为关闭模式；如果不为0，则设置工作模式为正常模式，或者设置工作模式为节电模式；

如果设置工作模式为正常模式，则判断定时时间是否等于TIMER设定值，如果等于，则上传位置信息到服务器，如果不等于则继续等待；

如果设置工作模式为节电模式，则判断定时时间是否等于TIMER设定值，如果等于，则打开BDS获取坐标位置，上传到服务器，关闭BDS，如果不等于则等待。

进一步的技术方案在于：所述ACC检测单元当检测到高电平时，汽车处在点火状态，当检测到低电平时，汽车在熄火状态。

进一步的技术方案在于：所述继电器控制单元由车主发送指令来控制继电器的开和关，车主需要把自己的手机号码设置为中心号码，只有中心号码发送的继电器控制指令，智能终端才会解释并执行。

进一步的技术方案在于：所述通信单元的通信方式有SMS短信的通信和GPRS的通信，其中SMS短信通信用于实现用户远程设定设备参数，查询设备 状态的功能；GPRS通信用于实现与服务器之间的数据交互，包括位置信息的上送，以及服务器指令数据的下发，GPRS的通信是一个与服务器建立SOCKET链接，保持SOCKET链接，数据接收与发送的一个过程。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述车辆智能管理终端具备实时监控功能、轨迹回放功能、汽车点火检测功能、远程断油电和远程报警功能、电子围栏和实时位置查询功能、报警功能、位置定义功能、用车管理功能、里程统计功能和车辆营运统计功能。可以通过对所选车辆完成对车辆位置、速度以及详细信息的显示，并可以利用轨迹对车辆的行驶状况进行了解。在有非法入侵时可以对车辆实施断油电控制，控停车辆，并加以阻挡及报警。用户可以通过位置定义对一些特殊道路或地点进行标注，并可以共享给他人。用户车辆信息通过数据管理上传至有关部门进行存储，用户同样可以通过用车管理对车辆进行查询，实现真正的车辆智能管理。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例所述智能终端的原理框图；

图2是本发明实施例中智能终端系统的原理框图；

图3是本发明实施例中所述基带电路模块的原理框图；

图4是本发明实施例中所述定位模块的原理框图；

图5是本发明实施例中所述应用系统模块的原理框图；

图6是本发明实施例中工作模式管理单元的工作流程图；

图7是本发明实施例中ACC检测单元的工作流程图；

图8是本发明实施例中继电器控制单元的工作流程图；

图9是本发明实施例中命令解析单元的工作流程图；

图10是本发明实施例中北斗定位单元的工作流程图；

图11是本发明实施例中通信单元的工作流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全 部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明实施例公开了一种基于北斗定位的车辆管理智能终端，包括定位模块、基带电路模块、GSM射频电路以及电源模块。所述电源模块为定位模块、基带电路模块、GSM射频电路提供工作电源；所述定位模块与所述基带电路模块之间通过UART接口连接，定位模块利用卫星天线接收卫星信号，并把卫星信号解码成NMEA协议数据，NMEA协议数据通过串口通信送到基带芯片中，基带电路模块对数据段进行详细的解析，得到位置和其它相关数据信息，再把信息进行传输，从而实现位置可视功能；GSM射频电路与所述基带电路模块之间通过GPIO接口连接，用于接收和发送通信信号并将通信信息传输至基带电路模块进行处理；基带电路模块与服务器之间通过SMS或GPRS方式进行数据交互，将处理后的数据传输至服务器。

智能终端安装在车辆内，完成车辆状态和位置、速度、方向的采集，并通过无线通信模块进行实时数据传输。智能终端通过天线获取北斗卫星信号，定位模块把卫星信号解码成NMEA协议的数据交给基带电路处理，基带电路与服务器通过SMS或GPRS方式进行数据交互。智能终端主要由通信模块和定位模块构成，通信模块由基带电路和GSM射频电路组成，主要通过AT指令完成车载电话以及PDU模式发送中文短信息的功能；北斗定位模块完成北斗协议进行发送定位申请和接收定位信息以及对定位噪音值的排除。

车辆管理系统是基于所述智能终端构建的，利用卫星定位对企业车辆进行定位、监控、调度等防盗及管理的一套软硬件综合信息系统。智能终端：安装在运输车辆内，完成车辆状态的采集和位置、速度、方向的采集。并通过无线通信模块进行实时数据传输。GIS地图：为应用系统提供地理信息的数据支持 和用户界面的地图展示。应用系统模块：实现运输调度管理相关应用逻辑和管理功能，包括终端接入、车辆管理、远程告警、位置查询、调度管理、行驶告警计算等，该系统框架图如图2所示。

所述基带电路模块使用MT6261D，MT6261D能够运行RISC的处理器,大量的数据传输，高性能DMA(直接存储器存取)与硬件流控制，实现大大提高了数据传输速度，同时降低单片机处理负载。MT6261D集成了一个混合信号基带前端，以提供一个组织良好为有效无线电接口的灵活性定制，其原理框图如图3所示。

MT6261D包括如下单元：微控制器单元(单片机)子系统：包括ARM7EJ-STM的RISC处理器及其伴随的记忆管理和中断处理逻辑；数字信号处理器子系统：包括数字信号处理器及其相关的内存，内存控制器和中断控制器；微控制器/数字信号处理器接口：连接处微控制器和数字信号处理器的硬件电路和软件信息；微控制器外围设备：包括所有用户接口模块与射频控制接口模块；微控制器协处理器：执行密集运算的过程取代微控制器；DSP外围设备：硬件加速器GSM/GPRS/EDGE-Rx通道编解码器；多媒体子系统：集成了几个先进加速器来支持多媒体应用；声音前端：数据路径转换从数字语音和模拟演讲；音频前端：数据路径转换立体声音频的音频源；基带前端：数据路径将数字信号转换为和模拟信号的射频模块；定时脉冲发生器：产生控制信号与TDMA帧时间有关；电力、复位和时钟子系统：管理权力、复位和时钟分布MT6260内部；蓝牙子系统：包括一个嵌入式处理器和嵌入式RAM系统,基带处理器,和高性能的广播；电源管理单元：独立电源也控制充电和系统启动电路。

北斗定位模块采用UBX-M8030-kt，其具有较强的弱信号捕获能力和较短的首次定位时间，基带内部专用的相关器信号参数搜索引擎能够快速的捕获到可用卫星，并能接收到弱信号，先进的跟踪引擎能够在恶劣的环境下(比如：室内、峡谷)对微弱信号进行跟踪与定位。其原理框图如图4所示。

电源模块设计：智能终端的电压输入范围是3.4V到4.5V，推荐电压为4.0V。智能终端通信模块发射的突发会导致电压跌落，这时电流的峰值最高会达到2A。因此，电源的供电流能力不能小于2A。靠近智能终端的射频功率放大器 使用一个大电容稳压，一般使用100μF钽电容(低ESR)和一个1μF～10μF的陶瓷电容并联。PCB布局时，电容应尽可能靠近智能终端通信模块射频功率放大器的电源引脚。智能终端可以直接用3.7V的锂离子电池给供电，也可以使用镍镉或者镍锰电池直接供电。当使用电池时，智能终端的VBAT引脚和电池之间的阻抗应当小于150mΩ。本发明采用一款同步的高频率降压整流开关型电源变换器MP9942。

所述基带电路模块内设置有GIS地图模块和应用系统模块；所述GIS地图模块用于为应用系统模块提供地理信息的数据支持和用户界面的地图展示；所述应用系统模块用于实现运输调度管理相关应用逻辑。应用系统模块分为9个功能模块，包括：工作模式管理单元；ACC检测单元；继电器控制单元；命令解释单元；通信单元；北斗定位单元；远程升级管理单元；调试单元；测试单元。其系统框架图如图5所示。

工作模式管理单元，是由一个TIMER定时器来控制的模块，是智能终端的主要工作内容。它负责合理控制BDS的开启和关闭，合理控制位置信息上送到服务器的时间间隔，从而达到最佳的工作状态，节省工作电流。ACC检测单元，连接到汽车的ACC线上，用于检测汽车点火、熄火状态。继电器控制单元，是实现对继电器的开关控制，从而实现对汽车电路和油路的开关控制，可以切断汽车油电。通信单元，是指设备和服务器之间的通讯协议实现，管理设备与服务器间的所有协议与出错处理，并处理与服务器协议之间的各种状态。测试单元，用于检测设备的一致性，让每一个出厂设备都能可靠、稳定的运行。调试单元，可以对设备实行远程跟踪，以及设备出现重大错误时的报错，方便问题发现，以及对设备进行设备维护。远程升级管理单元，为使设备方便维护，我们把应用程序独立出来，做成可升级的部分。使设备能实现远程升级，便于我们对现厂设备进行维护升级。命令解释单元，是针对远程SMS命令的解释，从而实现对设备的远程控制和远程状态查询。北斗定位单元，是管理定位、采集，以及定位飘移的抑制。

工作模式管理单元，指的是系统工作的TIMER,即上传位置信息的时间周 期和控制北斗定位模块的工作逻辑，是智能终端工作的核心，是实现设备传输位置信息到服务器的周期性循环，同时也是实现用户查询轨迹和查询车辆的基本要素。主要分为三种方式：TIMER少于五分钟、TIMER大于五分钟、TIMER等于0。工作模式管理单元的工作流程图如图6所示。

ACC检测单元，需要连接汽车的ACC线，智能终端会检测ACC线的状态，当检测到高电平时，汽车处在点火状态，当检测到低电平时，汽车在熄火状态。ACC检测单元的工作流程图如图7所示。

继电器控制单元，这项功能智能终端需要连接继电器，由车主发送指令来控制继电器的开和关，前提是车主需要把自己的手机号码设置为中心号码，只有中心号码发送的继电器控制指令，智能终端才会解释并执行，不会随意被其它人打开继电器，从而保证行车的安全，继电器控制单元的工作流程图如图8所示：

命令解析单元，接收从短信或者网络发来的数据，并进行解析，完成状态查询，参数设置，系统配置等，并返回相应的执行结果，实现人机界面的功能。命令解析单元的工作流程图如图9所示：

北斗定位单元，CPU与北斗定位芯片采用串口通信协议进行通讯，北斗定位芯片把采集到的坐标信息传递给CPU主芯片，CPU对坐标等各项参数进行数据解释，包括解释坐标，时间，航向，定位星数量等内容，并进行相应的储存。北斗定位单元的工作流程图如图10所示：

通信模块单元的通信方式主要有SMS短信的通信和GPRS的通信，其中SMS短信通信主是实现用户远程设定设备参数，查询设备状态的功能；GPRS通信主要是实现与服务器之间的数据交互，包括位置信息的上送，以及服务器指令数据的下发，GPRS的通信是一个与服务器建立SOCKET链接，保持SOCKET链接，数据接收与发送的一个过程，其工作流程如图11所示。

系统终端连接上电启动后首先完成硬件初始化和设备检测，当正确输入车主信息后便启动各个功能模块进入正常的工作状态。监控功能主要实现对车辆位置、速度以及详细信息的显示；轨迹回放功能使车主了解一段时间中车辆的 行驶状况；汽车点火检测功能，是指对点火系统故障进行快速、有效的诊断；远程断油电和断电报警部分使车主通过远程完成对车辆的控制，可以结合电子围栏和实时位置查询功能完成对车辆非法入侵时的报警功能；报警功能是指在车辆行驶过程中对违规操作的警示作用；位置定义功能可以让用户在地图上对自己感兴趣的地点进行标注以及存储，同时可自定义道路设定并可共享给其他用户；用户可以利用车管理功能将车辆单据信息使用数据管理功能进行保存，通过用户管理功能查看，数据管理模块将采集到信息进行压缩、编码等处理。对数据进行压缩和存储，并视通讯网络的条件进行实时或延迟发送。对车管所基监管平台接收的控制信息进行解码处理，控制智能终端参数或调用综合显示模块显示信息。并基于GPRS网络的无线数据发送和接收功能，利用运营商提供的GPRS网络，将终端存储的各类数据发送到指定的服务器，同时从服务器接收特定的控制信息和文本消息，实现车辆的智能化管理。