专利名称：一种基于can总线的分布式车载感知与车载通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及CAN总线技术、车载信息感知系统和车载通信领域，尤其涉及一种基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置。
背景技术：
在国民经济中汽车工业的规模效益明显、产业关联度高、资金和技术密集，在经济发展战略中具有十分重要的地位。伴随着中国经济的持续高速发展，公路交通方面取得了一序列可喜的成果公路通车里程快速增长、机动车保有量及其驾驶人数快速增长等，但随之也带来了道路交通事故增加、受伤和死亡人数逐年递增等一序列公路交通安全问题。公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势，由此产生的频繁的交通事故也使公路交通安全问题成为一个社会广泛关注的话题。
大量的研究表明若驾驶员能提早I秒意识到交通事故的发生，并提前O. 5秒做出反应、采取相应的正确措施，就可以避免60%的追尾事故、30%的车辆正面碰撞、50%的路面相关事故。如果能在潜在交通事故发生前I秒钟能有效的给驾驶员发出警报，则可避免 90%的交通事故。
研究表明，在“人-车-路”的道路交通系统中，驾驶人员对外界环境的错误判断、 以及驾驶中的错误操作都会严重影响机动车驾驶安全。因此开发关键的车载感知装置，加强对驾驶行为监测能够有效保障行车安全。汽车运动状态的感知对于提升汽车主动安全十分必要。目前的汽车电子控制系统并没有实现汽车运动状态的全面感知，而且感知的信息不对其它系统开放。
车载信息感知不仅提供了汽车实时运行参数，越来越多地被用来开发安全预测预报方面的新鲜功能，这些在汽车安全控制方面逐渐发挥着重要作用。
随着通信技术的发展，手机功能不断增强，然而驾驶汽车使用电话是非常不安全的举动，因此用户需要开发一个替代手机的车载通信终端来进行语音通话和各种数据业务。
目前市面上的车载导航定位系统缺点在于缺少通话和短信息等功能，没有数据业务无法实现外界对车辆的GPS信息充分利用，车辆监控中心无法实现车辆监控管理。
综上所述，目前的技术方案中尚未公布一款可以实时监测汽车运行状态参数信息且可以通过车载通讯设备与控制中心进行交互，将车辆的状态信息和定位信息等参数反馈给监控中心，同时增加了车载电话业务，可以为驾驶状态下提供便捷的各种信息服务。发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于CAN总线分布式的车载感知与车载通信装置，该装置可以通过安装在车上的传感器实时感知汽车运动状态，并通过对数据的处理发送至汽车总线，以备监控系统调用。同时，无线通信单元可以将车辆的状态信息和位置等信息发送至监控中心，以便监控中心对汽车进行监控和管理。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置，包括车载传感器单元、主控制单元、通信单元、CAN收发器单元、电源管理模块和外接电源，其中，车载传感器单元包括3轴加速器和3轴陀螺仪用于检测车辆6自由度信息，主控制单元包括数据处理模块和程序下载端口，用于下载单片机程序，通信单元包括GSM模块、GPRS模块和GPS模块，用于与远程监控中心通讯，CAN收发器用于将经过单片机处理的传感器信号和通信模块信号发送至车载总线，避免大规模布线，电源管理单元将车载电源转换成该装置的供电电源。
监控中心由服务器组成，能通过网络连接通信单元，监测车载感知的状态信息，同时也可以发送信息之车载终端，以便对车载终端进行操作，既保证车内信息感知，又通过网络实现监控中心管理。车载传感器单元采集汽车运动状态包括汽车的纵向、侧向、垂向3方向的加速度和横摆、侧倾、俯仰3方向的角速度共计6个运动信号。
本发明所述车载传感器单元包括多个接口 A/D接口、I2C接口、GPIO 口和串口，并通过I2C接口与数据处理模块相连。GSM模块、GPRS模块和GPS模块均通过RS232串口与数据处理模块对应端口连接。
本发明所述程序下载端口通过JTAG接口与数据处理模块连接。
本发明所述电源管理模块通过DC-DC芯片连接车载传感器单元、主控制单元和通信单元。所述的通信单元包含集成在装置上的定位装置，通过网络可以实现与监控中心信息交互，便于监控中心监测车辆位置。主控制单元用于处理采集到的传感器数据，对传感器信息进行融合处理，同时也对通信单元的的数据进行相应的融合处理，并将信息打包发送到CAN收发器。
本发明所述外界电源模块采用汽车车载电源。
本发明所述CAN收发器采用TJA1050芯片，用于将经过单片机处理的传感器信号和通信模块信号发送至车载总线。
本发明所述GSM模块和GPRS模块包括GSM Modem装置、配套的手机卡。所述GPS 模块包括可以接收卫星定位数据的GPS设备。所述GSM模块、GPRS模块和GPS模块无线数据传输采用SMA接口天线。所述数据处理模块采用MC9S12XET256芯片。
本发明的有益效果是，解决了背景技术中存在的缺陷，I、本基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置使用CAN总线作为数据传输方式，并且通过分布式总线技术减少线束，节约成本，提高总线利用效率。2、本基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置可以向监控中心上传感知到得车辆状态信息，也可以通过网络对车辆调度进行监控，有利于提高路面交通的管理水平，对智能交通系统和车联网的建立具有探索意义。3、本基于 CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置集成有GSM/GPRS模块、GPS定位模块，当出现危险工况时，可以及时通过短信息、语言电话或者网络向监控中心发出报警求救信号，便于及时处理事后工作。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图I是本发明的原理结构图。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本发明主要涉及分布式车载传感器技术、车载通信技术、CAN总线技术以及数据融合处理等技术。实时采集车辆的运动状态参数和车载网络通信状态，将采集到得信息经过单片机处理后通过CAN总线发送到汽车总线，便于车载系统调用。
此外，所采集到的信息可以通过网络传输到监控中心，在监控中心可以对车辆信息进行分类和统计，可以为车辆提供需求的增值服务。
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述， 但本发明并不限于这些实施例。
如图I所示，本CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置包括车载传感器单元、 主控制单元、通信单元、CAN收发器单元、电源管理模块和外接电源，其特征在于，所述的车载传感器单元包括3轴加速器和3轴陀螺仪，用于检测车辆6自由度状态信息，所述的主控制单元包括单片机和程序下载端口，用于下载单片机程序，所述的通信单元包括GSM/GPRS 模块和GPS模块，用于与远程监控中心通讯，所述的CAN收发器用于将经过单片机处理的传感器信号和通信模块信号发送至车载总线，所述的电源管理单元将车载电源转换成该装置的供电电源。
如图I所示，当汽车启动之后，车在传感器单元开始监测汽车的运行状态信息，主要由3轴加速度和3轴陀螺仪组成，监测车辆的状态信息经过单片机处理，转换成与行车安全密切相关的一些主要的汽车运动状态参数，如横摆角、侧倾角、纵向车速、横摆角速度、纵向加速度及侧向加速度。所有到得传感器单元为6轴运动组件MPU-6050。
如图I所示，车载通信单元主要功能为，接收来自数据处理模块发送的车载感知状态参数、语音信息、短信息以及控制中心通过网络传输来的监控信息，另外通信单元还集成有GPS定位模块，可是实时确定车辆的位置，这些信息可以实现对汽车的状态检测、通信管理和信息化服务。
如图I所示，GSM模块、GPRS模块的功能是实现车载通信和监控中心进行语音和数据的双向通信。语音传输即为通话的过程，数据传输即为监控中心实时监测车辆状态信息， 并对车辆进行监测管理。
如图I所示，监控中心主要由服务器构成，可以通过网络实时获取汽车的运行状态信息，对车辆实时监测，当出现危险工况时候，监控中心也可以协助救援，对于装有该装置的车辆可以组成一个车队，通过监控中心可是实现在线实时调度管理，监控中心的管理可以通过短信息、语言电话或者网络实现。
如图I所示，主控制单元主要包括数据处理模块和程序下载端口，是负责处理数据的核心部分，将数据处理的源代码下载到数据处理模块，在此处为飞思卡尔MC9S12X256 单片机，该处理器通过I2C引脚连接传感器单元，获取传感器采集到的车辆运行状态信息； 通过模拟串口获取GSM/GPRS模块和GPS模块的数据信息，并且对传输到处理器的信息进行时序处理，格式变化等操作之后，通过CAN接口传输到车载总线上，便于车辆系统调用。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式
，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式
做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。
权利要求
1.一种基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置，其特征在于包括车载传感器单元、主控制单元、通信单元、CAN收发器单元、电源管理模块和外接电源，其中，车载传感器单元包括3轴加速器和3轴陀螺仪用于检测车辆6自由度信息，主控制单元包括数据处理模块和程序下载端口，用于下载单片机程序，通信单元包括GSM模块、GPRS模块和GPS模块，用于与远程监控中心通讯，CAN收发器用于将经过单片机处理的传感器信号和通信模块信号发送至车载总线，避免大规模布线，电源管理单元将车载电源转换成该装置的供电电源。
2.根据权利要求I所述的基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置，其特征在于，所述车载传感器单元包括多个接口 A/D接口、I2C接口、GPIO 口和串口，并通过I2C接口与数据处理模块相连。
3.根据权利要求I所述的基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置，其特征在于，所述GSM模块、GPRS模块和GPS模块均通过RS232串口与数据处理模块对应端口连接。
4.根据权利要求I所述的基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置，其特征在于，所述程序下载端口通过JTAG接口与数据处理模块连接。
5.根据权利要求I所述的基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置，其特征在于，所述电源管理模块通过DC-DC芯片连接车载传感器单元、主控制单元和通信单元。
6.根据权利要求I所述的基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置，其特征在于，所述外界电源模块采用汽车车载电源。
7.根据权利要求I所述的基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置，其特征在于，所述CAN收发器采用TJA1050芯片。
8.根据权利要求3所述的基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置，其特征在于，所述GSM模块和GPRS模块包括GSM Modem装置、配套的手机卡；所述GPS模块包括可以接收卫星定位数据的GPS设备。
9.根据权利要求I或3所述的基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置，其特征在于，所述GSM模块、GPRS模块和GPS模块无线数据传输采用SMA接口天线。
10.根据权利要求I或4所述的基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置，其特征在于，所述数据处理模块采用MC9S12XET256芯片。
全文摘要
本发明涉及一种基于CAN总线的分布式车载感知与车载通信装置，包括车载传感器单元、主控制单元、通信单元、CAN收发器单元、电源管理模块和外接电源，其中，车载传感器单元包括3轴加速器和3轴陀螺仪用于检测车辆6自由度信息，主控制单元包括单片机和程序下载端口，用于下载单片机程序，通信单元包括GSM/GPRS模块和GPS模块，用于与远程监控中心通讯，CAN收发器用于将经过单片机处理的传感器信号和通信模块信号发送至车载总线，避免大规模布线，电源管理单元将车载电源转换成该装置的供电电源。本发明实时感知车辆状态信息并提供了多种集成通信方式与控制中心通讯，便于控制中心监测管理。
文档编号H04L12/40GK102984241SQ20121047700
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者刘军, 石存杰, 余节发, 路平, 秦书剑, 秦国振, 蔡骏宇 申请人:常州天大龙成节能环保科技有限公司