專利名稱：車輛信息采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車車輛信息采集裝置，具體涉及一種用于獲得汽車使用運(yùn)行的各種信息的車輛信息采集裝置。
背景技術(shù)：
全新車型的正向開發(fā)需要經(jīng)過周密的 調(diào)查研究和論證，從而確定細(xì)分市場(chǎng)及目標(biāo)客戶的消費(fèi)需求。這些工作目前主要是整車企業(yè)的商品企劃部門或?qū)ｉT的咨詢機(jī)構(gòu)通過客戶調(diào)查問卷的形式完成的，屬于定性分析，而基于目標(biāo)客戶駕駛行為統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的量化指標(biāo)無法得到。于是就需要用一種專門的數(shù)據(jù)采集裝置來獲得汽車運(yùn)行和使用的各種信息，如采集客戶的換擋信息，用于統(tǒng)計(jì)出目標(biāo)客戶的換擋方式和時(shí)機(jī)、檔位使用分布規(guī)律等數(shù)據(jù)，可以作為變速箱設(shè)計(jì)的參考參數(shù)，這樣可有效提高設(shè)計(jì)精度、節(jié)約設(shè)計(jì)成本和生產(chǎn)成本。另外，由于大量的樣本數(shù)據(jù)無法本地存儲(chǔ)，且車輛某些運(yùn)行信息需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，現(xiàn)有的采集裝置存在種種缺陷。中國(guó)專利CNlO 1853020A“基于CAN總線的車輛運(yùn)行信息采集裝置”，它由處理器模塊、存儲(chǔ)模塊、CAN總線信號(hào)采集模塊、電壓比較模塊等構(gòu)成。但是該采集裝置只能記錄行駛過程中掛在CAN總線上部件及設(shè)備的各種信息、部分開關(guān)量信號(hào)，對(duì)LIN總線上的部件的各種信息無法采集，采集數(shù)據(jù)種類單一，且無法將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)向服務(wù)器發(fā)送，技術(shù)人員無法實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛狀態(tài)。中國(guó)專利CN 201584006U“汽車數(shù)據(jù)采集發(fā)送服務(wù)裝置”，它包括傳感器、ECU、GPRS天線、汽車數(shù)據(jù)發(fā)送器、管理服務(wù)平臺(tái)。該裝置可采集車輛的基于CAN總線的各種部件的運(yùn)行使用信息，并能實(shí)時(shí)監(jiān)控，但無法對(duì)LIN總線信號(hào)進(jìn)行采集，且使用GPRS傳遞信息，傳輸速率無法滿足大容量數(shù)據(jù)需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服上述技術(shù)方案的缺陷，提供一種基于CAN總線的汽車運(yùn)行、使用信息采集裝置，該裝置可采集汽車上的各種設(shè)備的使用、運(yùn)行信息，數(shù)據(jù)采集方便、信息齊全的車輛信息采集裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的車輛信息采集裝置，包括主板上設(shè)置的處理器模塊、分別與處理器模塊相連接的電源管理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和GPS模塊，所述處理器模塊還連接有無線通信模塊、有線數(shù)據(jù)傳輸接口、總線信號(hào)采集模塊、開關(guān)量和模擬量采集模塊和板載傳感器模塊，所述總線信號(hào)采集模塊的輸入端連接有CAN收發(fā)器、LIN收發(fā)器、VAN收發(fā)器和FlexRay收發(fā)器，所述CAN收發(fā)器的輸入口與車輛CAN信號(hào)的輸出口連接，所述LIN收發(fā)器的輸入口與車輛LIN信號(hào)的輸出口連接，所述VAN收發(fā)器的輸入口與車輛VAN信號(hào)的輸出口連接，所述FlexRay收發(fā)器的輸入口與車輛FlexRay信號(hào)的輸出口連接，所述開關(guān)量和模擬量采集模塊的輸入端與車輛上輸出開關(guān)量和模擬量部件的輸出端連接，所述板載傳感器模塊的輸入端分別與設(shè)置于主板上的三軸向加速度傳感器、陀螺儀傳感器和溫度傳感器輸出端連接。在上述技術(shù)方案中所述車輛上輸出開關(guān)量和模擬量部件包括車門、制動(dòng)踏板、制動(dòng)踏板力傳感器和車輛噪聲傳感器。所述無線通信模塊包括WCDMA、CDMA2000, TD-SCDMA 和 TD-LTE。所述電源管理模塊用于在車輛信息采集裝置關(guān)閉后延時(shí)3分鐘供電之后停止工作。所述無線通信模塊用于向遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并在網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)再次連接上從斷點(diǎn)開始按時(shí)間順序依次上傳數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型的GPS模塊通過GPS天線接收衛(wèi)星的GPS定位數(shù)據(jù)；總線信號(hào)采集模塊連接車輛上的總線接口，采集車輛上的總線信號(hào)；外接信號(hào)輸入模塊采集車輛上的開關(guān)量和模擬量信號(hào)；處理器模塊MCU對(duì)上述采集到的信號(hào)做前端處理后，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中，并將部分信息通過通訊模塊實(shí)時(shí)向遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送，同時(shí)也通過通訊模塊接收服務(wù)器端發(fā)送的遠(yuǎn)程控制指令。在無線通信模塊無法滿足數(shù)據(jù)容量傳輸要求時(shí)，通過有線數(shù)據(jù)傳輸接口實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)下載、程序更新。通過電源管理模塊，對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置實(shí)行有效的電源管理，使之能實(shí)現(xiàn)斷電續(xù)傳的功能，同時(shí)滿足車載設(shè)備的電源管理要求。本實(shí)用新型的突出的技術(shù)進(jìn)步和顯著的有益效果是I、實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)有線傳輸和無線傳輸，可實(shí)時(shí)傳輸大容量數(shù)據(jù)本實(shí)用新型的處理器模塊連接有無線通信模塊和有線數(shù)據(jù)傳輸接口，利用通信網(wǎng)絡(luò)將車輛運(yùn)行過程中所有采集到的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送到車輛監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行分析，同時(shí)可遠(yuǎn)程將車輛監(jiān)測(cè)中心的指令發(fā)送到運(yùn)行中的車輛信息采集裝置，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行車輛與車輛監(jiān)測(cè)中心相互通信。2、采集的信號(hào)種類多，數(shù)據(jù)齊全可對(duì)車輛上的多種總線信號(hào)進(jìn)行采集，可采集車輛上所有總線信號(hào)，以及車輛上的各種開關(guān)量、模擬量信號(hào)，采集范圍涵蓋所有的車輛信息數(shù)據(jù)。3、產(chǎn)品通用性強(qiáng)，具有廣泛的用途本實(shí)用新型設(shè)置了車輛所有信號(hào)采集接口，采集方案柔性可變，不僅適用于現(xiàn)階段車型，還適用于其他具有總線架構(gòu)的車型。將本實(shí)用新型采集的數(shù)據(jù)作為分析目標(biāo)客戶的駕駛行為習(xí)慣的依據(jù)，為車輛的改進(jìn)設(shè)計(jì)、仿真計(jì)算、零部件的壽命及輕量化設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的依據(jù)，同時(shí)作為一種試驗(yàn)測(cè)試工具，可用于監(jiān)控、分析車輛試驗(yàn)時(shí)的各種異常數(shù)據(jù)。

圖I是本實(shí)用新型的系統(tǒng)框架示意圖；圖2是本實(shí)用新型總線信號(hào)采集模塊的工作過程示意圖。圖3是本實(shí)用新型開關(guān)量和模擬量采集模塊工作過程示意圖。圖4是本實(shí)用新型進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)更新的流程圖。圖中1、處理器模塊；2、無線通信模塊；3、GPS模塊；4、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；5、電源管理模塊；6、有線數(shù)據(jù)傳輸接口 ；7、總線信號(hào)采集模塊；8、開關(guān)量和模擬量采集模塊；9、輸出總線信號(hào)的各種車輛部件；10、輸出開關(guān)量、模擬量信號(hào)的各種車輛部件；11、總線收發(fā)器；
12、輸出總線信號(hào)的各種車輛部件；13、三軸向加速度傳感器、陀螺儀傳感器和溫度傳感器。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖I所示，車輛信息采集裝置，包括主板上設(shè)置的處理器模塊1，處理器模塊I分別與電源管理模塊5、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4、GPS模塊3連接，處理器模塊I連接有無線通信模塊2、有線數(shù)據(jù)傳輸接口 6、總線信號(hào)采集模塊7、開關(guān)量和模擬量采集模塊8和板載傳感器模塊9，總線信號(hào)采集模塊7的輸入端連接有CAN收發(fā)器、LIN收發(fā)器、VAN收發(fā)器和FlexRay收發(fā)器，CAN收發(fā)器的輸入口與車輛CAN信號(hào)的輸出口連接，LIN收發(fā)器的輸入口與車輛LIN信號(hào)的輸出口連接，VAN收發(fā)器的輸入口與車輛VAN信號(hào)的輸出口連接，F(xiàn)lexRay收發(fā)器的輸入口與車輛FlexRay信號(hào)的輸出口連接，開 關(guān)量和模擬量采集模塊8的輸入端與車輛上輸出開關(guān)量和模擬量部件10的輸出端連接，板載傳感器模塊9的輸入端分別與設(shè)置于主板上的三軸向加速度傳感器、陀螺儀傳感器和溫度傳感器。車輛上輸出開關(guān)量和模擬量部件8包括車門、制動(dòng)踏板、制動(dòng)踏板力傳感器和車輛噪聲傳感器。無線通信模塊2及天線接口包括 WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA 和 TD-LTE。GPS定位模塊3及天線接口，用于接收衛(wèi)星的GPS定位數(shù)據(jù)；總線信號(hào)采集模塊7，用于與車輛上的總線收發(fā)器11連接，總線收發(fā)器11與輸出總線信號(hào)的各種車輛部件9連接，以采集車輛上的總線信號(hào)；開關(guān)量和模擬量采集模塊8，用于連接信號(hào)傳感器，該信號(hào)傳感器采集車輛上的開關(guān)量和模擬量信息；處理器模塊I用于對(duì)采集的信號(hào)做前端處理；存儲(chǔ)模塊4，用于存儲(chǔ)處理器模塊I前端處理后的數(shù)據(jù)；無線通信模塊2及天線接口，用于向遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；電源管理模塊5用于在車輛信息采集裝置關(guān)閉后延時(shí)3分鐘供電之后停止工作；有線數(shù)據(jù)傳輸接口 6，用于本地?cái)?shù)據(jù)下載和程序更新。無線通信模塊2用于向遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并在網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)再次連接上，從斷點(diǎn)開始按時(shí)間順序依次上傳數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型的工作過程如下當(dāng)電源管理模塊5開關(guān)從“OFF”轉(zhuǎn)換至“ACC”狀態(tài)后，電源管理模塊5開始工作，車輛信息采集裝置上電開始工作，其工作狀態(tài)及故障代碼通過無線通信模塊2或有線數(shù)據(jù)傳輸接口 6實(shí)時(shí)傳輸?shù)杰囕v檢測(cè)中心的服務(wù)器端，供系統(tǒng)管理人員監(jiān)控；GPS模塊3通過GPS天線接收衛(wèi)星的GPS數(shù)據(jù)；總線信號(hào)采集模塊7連接車輛上的總線接口，車輛上的CAN、LIN、VAN和FlexRay分別采集車輛上的不同的總線信號(hào)；外接信號(hào)輸入模塊8連接采集車輛上的開關(guān)量和模擬量信號(hào)傳感器，采集車輛設(shè)備上的各種開關(guān)量、脈沖量及模擬量信息；處理器模塊I按DBC和LDF配置文件規(guī)定的采集方案、采集對(duì)象要求，對(duì)采集到的信號(hào)做前端處理后，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4中，并將部分信息通過無線通信模塊2實(shí)時(shí)向車輛檢測(cè)中心的服務(wù)器端發(fā)送，在網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)，以斷點(diǎn)續(xù)傳的方式向遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送完整的數(shù)據(jù)包；同時(shí)也通過無線通信模塊2接收服務(wù)器端發(fā)送的遠(yuǎn)程控制指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制及程序更新。當(dāng)在無線網(wǎng)絡(luò)無法滿足大量數(shù)據(jù)傳輸要求時(shí)，可通過有線數(shù)據(jù)傳輸接口 6，實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)下載、程序更新。當(dāng)電源管理模塊5的開關(guān)從“ACC”轉(zhuǎn)換至“OFF”狀態(tài)后，電源管理模塊5使采集裝置延時(shí)3分鐘關(guān)閉電源停止工作，在車輛斷電后，使采集裝置能實(shí)現(xiàn)斷電續(xù)傳的功能。具體地，總線信號(hào)采集模塊7的工作過程，如CAN網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的采集和輸出過程，如圖2所示，設(shè)定PowerTrain網(wǎng)段總線上正傳遞著由ABS發(fā)出的包含了車速信號(hào)報(bào)文①，采集裝置已由DBC配置文件明確了對(duì)報(bào)文①的采集需求。于是，采集裝置接受車速信號(hào)報(bào)文①，放入緩存。處理器模塊I根據(jù)配置文件的定義，從報(bào)文數(shù)據(jù)場(chǎng)中獲取所需的數(shù)據(jù)，并更新數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4中數(shù)據(jù)記錄文件。數(shù)據(jù)文件達(dá)到一定記錄限值后將新建另一文件來記錄。需要上傳的數(shù)據(jù)文件，由采集裝置的3G模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_(tái)務(wù)器。同時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可由有線數(shù)據(jù)傳輸接口 6本地下載。對(duì)于車身網(wǎng)段LIN總線，采集裝置通過LIN總線接口獲得各種車身信號(hào)。信號(hào)的獲取原理、存儲(chǔ)和輸出方式均與CAN總線的一致。開關(guān)量和模擬量采集模塊8工作過程，如開關(guān)量信號(hào)，包括制動(dòng)踏板的踩踏次數(shù) 信號(hào)，其采集過程如圖3所示制動(dòng)踏板通過制動(dòng)踏板傳感器采集信號(hào)，傳輸?shù)教幚砥髂KI中，處理器模塊I處理后將制動(dòng)踏板踩踏次數(shù)加1，同時(shí)記錄下踏板踩踏的時(shí)間，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4中；模擬量信號(hào)，如制動(dòng)踏板力信號(hào)，其采集過程為制動(dòng)踏板力傳感器采集的模擬信號(hào)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器得到數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過處理器模塊I處理后，作為踏板力的有效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4中。無線通信模塊2的工作過程其通信協(xié)議采用TCP的服務(wù)器端-客戶端的通信方式，每個(gè)車載終端作為客戶端，主動(dòng)發(fā)起對(duì)服務(wù)器的通信連接，由服務(wù)器端的通信軟件建立并保持連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。任何原因?qū)е碌木W(wǎng)絡(luò)傳輸中斷，當(dāng)再次連接成功后，傳輸程序首先安排中斷的文件從斷點(diǎn)開始繼續(xù)上傳，其余待上傳文件按時(shí)間先后排序，依次傳輸。上傳成功的文件進(jìn)行隔離標(biāo)識(shí)，并由服務(wù)器端發(fā)起操作對(duì)已回傳文件進(jìn)行刪除。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程更新時(shí)，如圖4所示，處理器模塊I通過3G網(wǎng)絡(luò)從車輛檢測(cè)中心的服務(wù)器端下載更新文件，車輛檢測(cè)中心的服務(wù)器端校驗(yàn)文件傳輸?shù)恼_性。驗(yàn)證通過后，處理器模塊I中新的系統(tǒng)文件將覆蓋舊的文件，最后系統(tǒng)重啟更新生效。上述實(shí)施例中，各部件的結(jié)構(gòu)及其連接都是可以有所變化的，在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，對(duì)部件進(jìn)行改進(jìn)和等同變換，不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。本本說明書及附圖中DBC =Database for CAN,針對(duì) CAN 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫；3G網(wǎng)絡(luò)3rd_generation,支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)；SMS通道Short Messaging Service通道,存儲(chǔ)信息和轉(zhuǎn)發(fā)信息服務(wù)。TCP !Transmission Control Protocol,傳輸控制協(xié)議。FlashRom :快速擦寫只讀編程器。MCU Micro Control Unit,微控制單兀。LIN總線Local Interconnect Network,控制器局域網(wǎng)總線，是低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)總線，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。CAN總線Controller Area Network,控制器局域網(wǎng)總線，是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。PowerTrain :汽車上的動(dòng)力系統(tǒng)。GPS Global Positioning System,全球定位系統(tǒng)。1/0 :input/output,輸入輸出端口?！癆CC”:汽車上鑰匙門的開狀態(tài)。[0047]“OFF” :汽車上鑰匙門的關(guān)狀態(tài)。VAN 總線Vehical Area Network,車輛局域網(wǎng)總線。Flexray總線一種靈活的車載通信協(xié)議總線。WCDMA :Wideband Code Division Multiple Access，寬帶碼分多址，是一種第三代無線通訊技術(shù)。CDMA2000 Code Division Multiple Access 2000，是一個(gè) 3G 移動(dòng)通訊標(biāo)準(zhǔn)。TD-SCDMA :Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，時(shí)分 同步碼分多址，中國(guó)提出的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。TD-LTE :TD-LTE 即 Time Division Long Term Evolution，分時(shí)長(zhǎng)期演進(jìn)，第四代(4G)移動(dòng)通信技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種車輛信息采集裝置，包括主板上設(shè)置的處理器模塊(I)、分別與處理器模塊(I)相連接的電源管理模塊(5)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(4)和GPS模塊(3)，其特征在于所述處理器模塊(I)還連接有無線通信模塊(2)、有線數(shù)據(jù)傳輸接口(6)、總線信號(hào)采集模塊(7)、開關(guān)量和模擬量采集模塊(8 )和板載傳感器模塊(9 )，所述總線信號(hào)采集模塊(7 )的輸入端連接有CAN收發(fā)器、LIN收發(fā)器、VAN收發(fā)器和FlexRay收發(fā)器，所述CAN收發(fā)器的輸入口與車輛CAN信號(hào)的輸出口連接，所述L IN收發(fā)器的輸入口與車輛LIN信號(hào)的輸出口連接，所述VAN收發(fā)器的輸入口與車輛VAN信號(hào)的輸出口連接，所述FlexRay收發(fā)器的輸入口與車輛FlexRay信號(hào)的輸出口連接，所述開關(guān)量和模擬量采集模塊(8)的輸入端與車輛上輸出開關(guān)量和模擬量部件(10)的輸出端連接，所述板載傳感器模塊(9)的輸入端分別與設(shè)置于主板上的三軸向加速度傳感器、陀螺儀傳感器和溫度傳感器的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛信息采集裝置，其特征在于所述車輛上輸出開關(guān)量和模擬量部件(8 )包括車門、制動(dòng)踏板、制動(dòng)踏板力傳感器和車輛噪聲傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛信息采集裝置，其特征在于所述無線通信模塊(2)包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA 和 TD-LTE。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛信息采集裝置，其特征在于所述電源管理模塊(5)用于在車輛信息采集裝置關(guān)閉后延時(shí)3分鐘供電之后停止工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛信息采集裝置，其特征在于所述無線通信模塊(2)用于向遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(4)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并在網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)再次連接上從斷點(diǎn)開始按時(shí)間順序依次上傳數(shù)據(jù)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及汽車車輛信息采集裝置，包括主板上設(shè)置的處理器模塊，處理器模塊分別與電源管理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、GPS模塊連接，所述處理器模塊連接有無線通信模塊、有線數(shù)據(jù)傳輸接口、總線信號(hào)采集模塊、開關(guān)量和模擬量采集模塊和板載傳感器模塊，所述總線信號(hào)采集的輸入端連接有CAN收發(fā)器、LIN收發(fā)器、VAN收發(fā)器和FlexRay收發(fā)器，開關(guān)量和模擬量采集模塊的輸入端與車輛上輸出開關(guān)量和模擬量部件的輸出端連接，板載傳感器模塊的輸入端與設(shè)置于主板上傳感器連接。本實(shí)用新型可采集汽車上的各種設(shè)備的使用、運(yùn)行信息，數(shù)據(jù)采集方便、數(shù)據(jù)采集覆蓋的種類齊全。
文檔編號(hào)G07C5/08GK202795499SQ201220261189
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者白傑, 許永紅, 余忠皋, 張宇探 申請(qǐng)人:東風(fēng)汽車公司