無(wú)線(xiàn)傳輸在汽車(chē)行駛記錄中的應用

0 引 言

隨著(zhù)道路交通的快速發(fā)展，道路交通事故率也在不斷地攀升，超時(shí)駕駛、超速駕駛成為交通事故的主要誘因。汽車(chē)行駛記錄儀（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：記錄儀）是對車(chē)輛行駛速度、時(shí)間、里程、以及有關(guān)車(chē)輛行駛的其他狀態(tài)信息進(jìn)行記錄、存儲并通過(guò)接口實(shí)現數據傳輸的數字式電子記錄裝置。汽車(chē)行駛記錄儀的使用，對遏制疲勞駕駛、車(chē)輛超速等交通違章、約束駕駛人的不良行為、保障車(chē)輛行駛安全以及道路交通事故分析鑒定具有重要作用。

然而在現有汽車(chē)記錄儀實(shí)際使用過(guò)程中，交警部門(mén)往往不能夠即時(shí)地獲取超時(shí)超速等信息，從而不能有效地制止超時(shí)超速駕駛。因此研究和開(kāi)發(fā)無(wú)線(xiàn)汽車(chē)行駛記錄儀與無(wú)線(xiàn)檢測儀（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：檢測儀），用來(lái)快速地獲取超時(shí)超速記錄儀中的超時(shí)超速信息。無(wú)線(xiàn)檢測儀采用手持式終端設計方案，可以實(shí)現探測周邊無(wú)線(xiàn)汽車(chē)行駛記錄儀并和其通信，可實(shí)現無(wú)線(xiàn)檢測儀移動(dòng)讀取汽車(chē)行駛記錄儀中超時(shí)、超速信息。

1 無(wú)線(xiàn)數據傳輸

1.1 無(wú)線(xiàn)數據幀

無(wú)線(xiàn)數據幀格式保留汽車(chē)行駛記錄儀國家標準中規定的數據幀頭，并且其基礎之上添加了六種數據幀僅供無(wú)線(xiàn)數據傳輸單元使用的數據幀，其基本格式如圖1所示。新添加數據幀分別是：數據采集，數據應答，超時(shí)數據請求，超時(shí)數據應答，超速數據請求，超速數據應答，分別用于探測記錄儀與記錄儀中詳細信息的獲取。

圖1 無(wú)線(xiàn)數據幀格式

1.2 無(wú)線(xiàn)傳輸方案設計

本文中無(wú)線(xiàn)傳輸基本原理如圖2所示，采用多點(diǎn)對多點(diǎn)的數據傳輸模型，并且采用呼叫式數據傳輸。當檢測儀i（i=1,2,3）發(fā)出數據采集信號時(shí)，記錄儀j（j=1,2,3,4）如果成功接收到信號，則t（t在500ms內做隨機數）時(shí)間內返回一個(gè)數據應答幀給無(wú)線(xiàn)檢測儀。檢測儀便能夠采集到周遭記錄儀中的超時(shí)和超速信息標志。檢測儀i如需要查看記錄儀j 中超時(shí)或超速的詳細內容時(shí)，再次發(fā)送超時(shí)或超速數據請求報文，并且等待記錄儀j的超時(shí)或超速數據應答幀，從中獲取詳細的超時(shí)或超速信息。

圖2 無(wú)線(xiàn)傳輸基本原理圖

在數據傳輸過(guò)程中，檢測儀如果發(fā)送請求數據幀，沒(méi)有收到任何應答數據，則會(huì )重發(fā)當前數據幀，直到最大次數N（N=3）。檢測儀和記錄儀檢查收到的數據幀中對應的ID是否與本身的一致，如果不一致，則放棄對數據幀的處理。

2 系統硬件設計

2.1 記錄儀無(wú)線(xiàn)接口電路設計

在MVR-E 型記錄儀硬件基礎之上，該產(chǎn)品以L(fǎng)PC2214型ARM7處理器為處理核心，實(shí)現了汽車(chē)記錄儀的功能，在此基礎之上，添加無(wú)線(xiàn)傳輸單元。無(wú)線(xiàn)模塊采用SWRF-1101，該款無(wú)線(xiàn)模塊自帶無(wú)線(xiàn)碰撞檢測機制，當無(wú)線(xiàn)模塊在空中發(fā)生無(wú)線(xiàn)碰撞時(shí)，能夠自動(dòng)檢測碰撞，并且延時(shí)重發(fā)。SWRF-1101為檢測儀與記錄儀之間的數據通信載體，無(wú)線(xiàn)編解碼由無(wú)線(xiàn)模塊自動(dòng)完成。無(wú)線(xiàn)模塊采用串口與記錄儀交互，其連接圖如圖3所示。

圖3 記錄儀串口與無(wú)線(xiàn)模塊原理圖。[next]

2.2 檢測儀硬件電路設計

本系統以STM32F103VET6微處理器為控制核心，STM32 系列微處理器屬于16 位MCU,而STM32F103VET6則具有精簡(jiǎn)指令集和低功耗、高速度的特點(diǎn)，其頻率可達72MHz.STM32F103VET6具有512KB的FLASH 和64KB的RAM,可更好地實(shí)現通信協(xié)議解析。系統硬件框圖如圖4所示。

圖4 檢測儀硬件電路系統框圖。

系統人機交互單元由防水按鍵與2.8吋彩色液晶顯示屏構成。按鍵包括采集、確認、返回、上翻、下翻共同組成檢測儀的輸入控制單元。顯示屏采用ADS7843芯片用硬SPI接口控制，ADS7843是TI公司生產(chǎn)的4線(xiàn)電阻觸摸屏轉換接口芯片，可實(shí)現觸摸輸入和彩屏顯示，在本系統中僅僅使用了彩屏顯示。

檢測儀將在采集數據時(shí)所記錄的的車(chē)牌以及對應記錄儀的超時(shí)超速信息記錄下來(lái)。其中從記錄儀中采集上來(lái)的數據需要存儲到移動(dòng)存儲設備中，其他一些信息存儲到斷電保護存儲設備中。因而檢測儀選用鐵電FM24V02芯片來(lái)存儲斷電保護數據，該芯片有256Kb容量，可讀取100萬(wàn)億次，能夠穩定可靠地存儲數據。檢測儀使用STM32F103VET6本身的SDIO來(lái)驅動(dòng)SD卡，存儲需要導出的移動(dòng)數據。

3 系統軟件設計

3.1 記錄儀軟件設計

MVR-E型記錄儀是以Keil3作為開(kāi)發(fā)工具，并用C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現記錄儀功能。在此基礎之上，添加無(wú)線(xiàn)傳輸方案的實(shí)現，其基本流程圖如圖5所示。

圖5 記錄儀軟件流程圖。

記錄儀在記錄汽車(chē)當前行駛數據的過(guò)程中，同時(shí)監聽(tīng)無(wú)線(xiàn)模塊所收到的數據，當成功收到數據幀以后，結合記錄儀當前超時(shí)超速狀態(tài)以及信息，返回給檢測儀相應的數據幀。其需要應答的數據幀包括：數據采集，超時(shí)數據請求，超速數據請求。應答數據采集報文時(shí)，只需應答超時(shí)超速標志，而應答超時(shí)數據和超速數據請求時(shí)，則需要將具體違章數據發(fā)送給檢測儀。


檢測儀軟件系統框圖如圖6所示，分為驅動(dòng)層和應用層，驅動(dòng)層主要是實(shí)現各個(gè)硬件單元的驅動(dòng)，應用層實(shí)現整個(gè)系統的功能應用，其開(kāi)發(fā)環(huán)境為Keil4,以C語(yǔ)言為編程語(yǔ)言。

圖6 檢測儀軟件框圖。

檢測儀軟件應用流程圖如圖7所示。軟件流程主要是圍繞按鍵檢測來(lái)實(shí)現，檢測到不同的按鍵根據現有目錄情況來(lái)執行不同的功能。系統在任意界面下都可能按下采集鍵來(lái)實(shí)現采集功能。[next]

檢測儀軟件實(shí)現能夠最多同時(shí)采集10輛車(chē)的應答信息，并且將收到的車(chē)輛的車(chē)牌號顯示在屏幕上，并且將超時(shí)、超速等標志通過(guò)彩色信息直觀(guān)地顯示出來(lái)。再次按下確認鍵之后，便再次收集數據的詳細信息。并且會(huì )直觀(guān)地顯示在顯示屏上，并且能夠將當前顯示的內容存儲到SD卡中以便查閱。

圖7 檢測儀軟件流程圖。

4 實(shí)驗結果

無(wú)線(xiàn)汽車(chē)行駛記錄儀和無(wú)線(xiàn)檢測儀在金龍客車(chē)上實(shí)測使用，得到很好的使用效果。使用結果如圖8所示。圖中為兩臺無(wú)線(xiàn)汽車(chē)行駛記錄儀讀取到的數據，其中一臺記錄儀連續行駛2.1h之后，與另外一臺沒(méi)有任何超時(shí)信息的記錄儀同時(shí)測試得到的結果圖。超時(shí)超速會(huì )用紅色表示，無(wú)違章信息則用綠色表示，左下和右下的圖分別是兩輛車(chē)的詳細信息的采集。

在規定的超時(shí)駕駛時(shí)間（為測試方便改為2h）內，能夠準確地記錄駕駛期間的超速數據，并且能夠通過(guò)檢測儀軟件無(wú)線(xiàn)讀取到，經(jīng)測試無(wú)線(xiàn)讀取距離可達100m.在連續駕駛時(shí)間滿(mǎn)2h時(shí)，檢測儀可以讀取到超時(shí)信息，并且將起始與結束時(shí)間顯示在屏幕上。

圖8 無(wú)線(xiàn)檢測儀檢測無(wú)線(xiàn)車(chē)載記錄儀結果圖。

5 結 論

本文提出了一種思路新穎的記錄儀數據傳輸設計方案，市場(chǎng)上的汽車(chē)行駛記錄儀，不能夠實(shí)現現場(chǎng)快速上傳違章信息，而無(wú)線(xiàn)檢測儀與無(wú)線(xiàn)汽車(chē)行駛記錄儀相結合，解決了現有車(chē)載行駛記錄儀中數據上載滯后問(wèn)題，對預防交通安全事故以及及時(shí)遏制交通違章有很大幫助。實(shí)驗結果表明，該產(chǎn)品有移動(dòng)采集，快速獲取記錄儀信息，采集有效距離長(cháng)等特點(diǎn)，具有一定的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。