专利名称：具有gsm网络接入功能的汽车行驶记录仪及中心监控软件的制作方法
具有GSM网络接入功能的汽车行驶记录仪及中心监
控软件
[技术领域l
本发明涉及汽车电子领域，具体是具有GSM网络接入功能的汽 车行驶记录仪及中心监控软件。
技术背景1
据美国有关资料统计，自上世纪90年代以来，全世界每年由于 机动车造成的直接死亡人数高达50多万，这一死亡数字，超过当年 世界因局部战争而造成的死亡人数的总和。我国仅2000年，全国公 安交通部门共受理道路交通事故61.7万起，造成死亡9.4万人，伤 41.9万人。如何遏制这种事故上升？欧洲一些专家提出在汽车上安装 汽车行驶记录仪。
20世纪70年代后期，欧洲率先推出机电模拟式汽车行驶记录仪。 90年代初，美国和德国率先开发了数字式汽车行驶记录仪，用于监 督司机的超时和超速驾驶行为。汽车行驶记录仪按其技术特性可以分 为两大类机电模拟式和数字式。数字式汽车行驶记录仪具有低廉的 制造和使用成本及记录数据可以重复开发利用的优点。因此得到广泛 的应用。
由于汽车行驶记录仪在监督司机的超时和超速驾驶行为具有较 好的效果。所以国外众多的企业投入了大量的人力物力对记录仪进行 研制发开发。我国也有相关企业单位在进行这方面的研制工作。早期 由于没有统一的标准，各研制单位各自为政，所开发的记录仪只具有 功能不强，兼容性不好以及实用性较差等缺陷。
[发明内容J
本发明基于32位髙性能的RISC结构的ARM处理器，再配合其 外围电路和中心监控软件，可以对汽车行驶过程中的各种状态进行实 时的监控，并记录行驶过程中对应实时时间的车辆运行数据。再通过 无线(GSM模块)或者有线(UART、 USB)方式与记录仪通信，传 送所记录的数据到监控中心主机，通过中心监控软件对车辆的行驶状态进行分析。从而方便管理部门对车辆的运行状态的监控和车辆是否 违章驾驶的判定。由于本发明实现了在行驶过程中若出现紧急情况 时，驾驶员可以操作隐蔽开关以对车内进行实时录音，因此对车辆的 安全和事故分析有着重大的帮助。
具体说来，本发明由汽车行驶记录仪设备和中心监控软件组成。 汽车行驶记录仪设备安装在汽车上，实现汽车行驶状态的监控和
实时数据的记录，并能将检测到的数据通过GSM模块发送到监控中 习。它由以下部分构成具有电磁屏蔽和防水、阻燃、防机械撞击的 外壳；微处理器；暂存数据的铁电存储器；大容量FLASH存储器； 录音信息存储器；实时时钟；供用户身份识别的IC卡；RS232通信 接口； USBHOST接口； GSM模块电路；打印机接口；液晶显示器； 语音报警电路；操作面板；外部信号输入模块；光电隔离；加速度检 测；CAN总线接口；电源管理及EMC模块。电源管理为各单元电路 提供各种适合的电源，EMC电路是为了解决汽车上复杂的电磁环境， 从而提高设备的可靠性。数据暂存的铁电存储器，大容量FLASH存 储器，录音信息存储器，实时时钟，供用户身份识别的IC卡均和微 处理器相接，以实现用户身份的识别和车辆运行状态数据的采集、存 储，以及紧急情况下的录音信息的存储。外部信号输入模块是汽车上 的各传感器输入的具体信息，经过光电隔离输入到微处理器，微处理 器对这些信息进行釆集、处理、存储。微处理器通过总线与GSM模 块电路相连，并能以一定的时间间隔实时的将当前车辆的行驶数据发 送到监控中心。RS232通信接口和USB HOST接口则提供了记录仪 与监控中心主机的有线通信方式。通过这两种方式可以把记录仪所釆 集的数据上载到监控中心。打印机接口可以直接连接到微型打印机， 从而打印机车辆运行的关键信息。液晶显示器动态的显示车辆行驶的 状态和信息，如车速、里程、时间、驾驶员证号等。语音报警电路提 供了对车辆的非正常行驶状态进行报警提示，如超速，超时驾驶等。 CAN总线接口作为一个可裁剪的模块，为车内有总线的高档车辆提 供一种可选方案。操作面板提供给用户对记录仪进行搡作控制，如翻 页，查看信息等。
中心监控软件安装在监控中心的主机上，支持Windows系列的 搡作系统。它可以实现对记录仪存储数据的读取和对记录仪的关键信 息设置。在获得记录仪的数据后，可以根据需要建立数据库，并对数
据进行分析，形成表格、图表、曲线等直观醒目的分析结果。
本发明完全合符国标GB/T19056-2003规范。它具有功能强大、 稳定可靠、操作简便等优点。同时提供了记录仪设备和中心监控软件， 集软硬件为一体，为企业或管理部门提供了一个完善的车辆行驶管理 解决方案。总体说来，本发明具有如下特点
1. 技术兼容性
完全合符国标GB/T19056~2003规范。数据通信采用无线(GSM 网络)或有线(标准的RS232串行通信接口和USB接口 )方式。打 印机提供了标准的微型打印机并行接口。
2. 功能强大
由于采用高性能的32位ARM处理器，具有强大的控制和实时 数据采集、处理能力。在此基础上外扩了大容量的FLASH存储器。 除了可以满足国标要求(360小时)夕卜，还可以根据实际应用提供最 大可以保存8760小时(365天，l年)的正常行驶数据和320次故障 疑点数据的能力。此外，针对车辆运行的安全问题，设计了具有紧急 情况下录音的功能，为发生事故后对现场的重现具有重要帮助作用。 另外，由于在设计上采用了大屏幕的液晶显示器，可以动态显示车辆 的实时运行状态，完全等同于一个电子组合仪表。而该液晶显示器具 有四级灰度调节，可以适合不同的光线条件下使用。
3. 高可靠性
在设计在，电源部分釆用了 EMC设计，可以有效的防止汽车点 火，静电等干扰，最大程度保证在汽车复杂电磁环境内正常运行。另 一方面大量采用新型、高集成度的器件，确保系统的高可靠性。在设. 备的外壳机械结构设计上，釆取了具有防水、阻燃、防机械撞击设计 可以使设备在汽车发生事故后还能保证数据的完整、可靠。
4. 操作方便
配套的中心监控软件具有功能齐全、易于操作的特点。能建立车 辆的历史运行信息库，方便管理和查询。同时中心监控软件还具有数 据分析功能，能按需要生成图表、表格、曲线供分析使用。
本发明利用功能完善的数据记录设备再配套中心监控软件。作为
对汽车行驶监控的完整解决方案，可以实用于下列领域长途客运车 辆，长途货运车辆，公交车辆，出租车辆以及其它应用。
J
图l是本发明的原理框图。 图2是本发明的液晶显示界面。 图3是本发明搡作面板图。 图4是本发明中心监控软件操作主界面图。 指定图l为摘要附图。实施例I
本实施例描述的一种具有GSM网络接入功能的汽车行驶记录仪 及中心监控软件，在硬件上是由如下部分组成具有电磁屏蔽和防水、 阻燃、防机械撞击的外壳；微处理器；暂存数据的铁电存储器；大容 量FLASH存储器；录音信息存储器；实时时钟；供用户身份识别的 IC卡；RS232通信接口； USB HOST接口 ； GSM模块电路；打印机 接口；液晶显示器；语音报警电路；操作面板；外部信号输入模块； 光电隔离；加速度检测；CAN总线接口；电源管理及EMC模块。
如图l所示，为本发明的记录仪设备的原理框图。记录仪开机时 完成初始化和自检，若自检不通过则通过显示和语音给用户提示。自 检通过后，液晶显示器显示出当前的实时时间和日期、星期。接下来 便要求用户插入用户IC卡进行驾驶员身份识别，若用户身份识别通 过后，在液晶显示器上显示驾驶员证号和车辆的车牌号等信息。记录 仪进入正常工作状态后，以一定时间间隔采集车辆的速度、制动、以 及其它车辆运行信息，这些车辆的信息来自汽车自身的传感器，外部 输入的信号经过光电隔离、调理后输入到微处理器。微处理器对采集 数据进行处理，把采集到的动态数据保存到铁电存储器中，由于铁电 存储器具有无限次的读写和掉电后不丟失信息的优点，这样可以保证 记录仪可以记录到车辆任意时刻的有效运行数据。记录仪以一定的时 间时隔把存储在铁电存储器中的数据按一定的文件组织结构和寻址 方式存储到FLASH存储器中。同时，设备以一定的时间间隔将当前 车辆的实时数据通过接入GSM网络的GSM模块发送到监控中心。 同时，记录仪也实时的检测是否有紧急录音的输入，若按下紧急录音
按键，则记录仪便立即录下驾驶室的语音信息。本设计最大提供了7 分钟的录音时间。所录的信息无论在何种情况下，用户均不能通过按 键或其它方式删除，除非通过配套的数据分析软件进行删除。
USB HOST接口方便的即插即用功能可以在任意时刻将记录仪 内的数据写入到插入的U盘上。同时也提供了标准的串行通信接口 方便数据的釆集。如需要时，接上标准的微型打印机，通过按键操作 即可以打印所需要的信息。
电源部分提供了 EMC设计，可以有效的防止电磁干扰。记录仪 用车上的12V蓄电池的电源。经DC/DC变化成5V后，提供给各模 块电路。微处理器的内核所需的1.8V和3.3V电压均由5V经过电源 管理芯片取得。普通外围电路内直接使用DC/DC后输出的5V电源。 由于该DC/DC是属于宽电压范围的。所以记录仪可以在很宽的电压 范围内正常工作，这便增强了记录仪的可靠性。
权利要求
1.本发明是一种具有GSM网络接入功能的汽车行驶记录仪及中心监控软件。它由以下部分构成具有电磁屏蔽和防水、阻燃、防机械撞击的外壳；微处理器；暂存数据的铁电存储器；大容量FLASH存储器；录音信息存储器；实时时钟；供用户身份识别的IC卡及读写电路；RS232通信接口；USB HOST接口；GSM模块电路；打印机接口；液晶显示器；语音报警电路；操作面板；外部信号输入模块；光电隔离；加速度检测；CAN总线接口；电源管理及EMC模块；中心监控软件。其特征在于微处理器通过数据总线、地址总线和控制线与暂存数据的铁电存储器、大容量FLASH存储器、USB HOST接口、液晶显示器、打印机接口相连。微处理器通过I2C接口与实时时钟PCF8563芯片相连，同时用一枚备用的电池为实时时钟提供后备电源。微处理器通过SPI接口与录音信息存储芯片相连。微处理器用串行方式读写用于用户身份识别的SLE4442型逻辑加密IC卡，通过硬件和软件的配合实现IC卡的读写电路的短路保护功能。汽车传感器输出的电压信号经过滤波、光电隔离后进行信号调理，再送到微处理器进行处理。微处理器对加速度传感器进行周期采样，以判别当前车辆的运行状态。微处理器通过UART提供了与监控中心主机进行串行通信的接口。微处理器通过总线与GSM模块电路相连，并能实时的将当前车辆的行驶数据发送到监控中心。中心监控软件可以通过有线(UART串行通信、USB通信)或者无线(GSM网络)方式与记录仪通信，上载记录仪所记录的数据，进行分析并生成图表、表格、曲线。中心监控软件还可以对记录仪进行设置，修改其用户配置信息，并能对历史数据进行管理，提供删除、查找功能。
2. 如权利要求1所述的具有GSM网络接入功能的汽车行驶记 录仪及中心监控软件，其特征在于该设备中配有GSM模块电路，可 以通过GSM网络将车辆运行时的实时数据以一定的时间间隔发送到 监控中心，从而使得监控中心能动态的、实时的掌握车辆的运行状态。
3. 如权利要求1所述的具有GSM网络接入功能的汽车行驶记 录仪及中心监控软件，其特征在于为汽车行驶记录仪的设计提出了一 种全新的概念使记录仪除了可以记录、存储车辆行驶数据外，还可 以对车内驾驶室进行录音。该录音功能通过安装在驾驶室的隐蔽位置 的按键Key5控制， 一旦按下该按键，记录仪便开始记录驾驶室的语 音信息。开始录音后，除非到达录音时间的上限，不能通过人为的操 作停止当前的录音。另外，在该语音信息存储芯片内，存储了语音报 警的信息，当车辆运行处于非正常状态时，系统便调用预先存储的语 音报警信息，该音频信号经过音频功放芯片放大后，推动扬声器发出 语音报警提示。
4. 如权利要求1所述的具有GSM网络接入功能的汽车行驶记 录仪及中心监控软件，其特征在于在用户身份识别中，采用了逻辑加 密卡，并在设计上通过软硬件的配合实现保护的功能。微处理器的I/O 口接到IC卡的SDA、 CLK、 RESET完成串行数据的读写和IC卡的 复位操作，串接电阻和到地的稳压二极管起到了过压保护功能。IC 卡座上的插卡检测引脚接到微处理器的I/O 口上，用以判断是否有IC 卡插入。微处理器的另一 I/O 口接到IC卡电源关断控制的三极管的B， 这样可以方便的控制IC卡操作的供电。IC卡的电源经电阻接到微处 理器的外部中断输入引脚上，可以实时监测是否有短路。
5. 如权利要求1所述的具有GSM网络接入功能的汽车行驶记 录仪及中心监控软件，其特征在于具有车辆行驶故障判别功能，采用 加速度传感器用于实时检测车辆的运行是否发生故障。加速度传感器 输出的电平信号经过RC低通滤波器后接到微处理器的A/D转换输入 引脚上，微处理器周期对输入的模拟信号进行A/D转换，再经过数 据滤波，实现对车辆行驶状态的判断。
6. 如权利要求1所述的具有GSM网络接入功能的汽车行驶记 录仪及中心监控软件，其特征在于采用大屏幕的液晶显示器以显示车 辆的多种信息内容，并可以通过搡作按键查看不同的信息，该显示方 式可以当作车用电子组合仪表。
7. 如权利要求1所述的具有GSM网络接入功能的汽车行驶记 录仪及中心监控软件，其特征在于上位机数据分析软件运行时需要用 户输入正确的用户名和用户密码后，才能正常的运行该软件。软件的 所有操作都采用下拉式菜单方式，在每个菜单下有子菜单，数据的上 载、下载、分析、设置都可以通过对应菜单项完成。作为一项重要的 数据管理功能，软件还提供了对历史数据的管理，能够查询、删除、 分析、打印历史数据。
全文摘要
本发明是一种具有GSM网络接入功能的汽车行驶记录仪及中心监控软件。可以对汽车行驶过程中的各种状态进行实时的监控，并记录行驶过程中对应实时时间的车辆运行数据，同时将车辆的实时数据通过GSM模块发送到监控中心。汽车行驶记录仪设备由以下部分构成具有电磁屏蔽和防水、阻燃、防机械撞击的外壳；微处理器；暂存数据的铁电存储器；大容量FLASH存储器；录音信息存储器；实时时钟；供用户身份识别的IC卡；RS232通信接口；USB HOST接口；GSM模块电路；打印机接口；液晶显示器；语音报警电路；操作面板；外部信号输入模块；光电隔离；加速度检测；CAN总线接口；电源管理及EMC模块。通过记录仪的通信接口，中心监控软件安装在监控中心的主机上，并通过无线(GSM模块)或有线(UART、USB)方式与记录仪通信，获取所记录的数据，并对车辆的行驶状态进行分析。从而方便管理部门对车辆的运行状态的实时监控和车辆是否违章驾驶的判定。由于本发明实现了在行驶过程中若出现紧急情况时，驾驶员可以操作隐蔽开关以对车内进行实时录音，因此对车辆的安全和事故分析也有着重要意义。
文档编号G07C5/00GK101110163SQ200610054450
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月17日 优先权日2006年7月17日
发明者貌 李 申请人:貌 李