多功能车辆实时监控系统

一种多功能车辆实时监控系统，包括车载部分和信息基站部分，
(1)车载部分由可即时读取车辆故障信息代码的信息读取模块，和将读取的车 辆的故障信息代码通过无线形式发送的信息发送模块所组成，信息读取模块读取车 辆行驶里程、故障代码等信息，通过接口输入到中央处理器CPU，经读取及判断， 信息发送模块将信息读取模块读取的信息随时发送到指定的信息接收中心，信息传 送给信息基站；车载部分主要包括4个功能模块为：车载信息采集与发送、行驶速 度里程传感器、防盗控制和车载电话，4个功能模块的控制由一个CPU完成，并设 分别的执行部分；
(2)信息基站部分由接收车辆故障信息代码的信息接收模块，和信息处理模 块所组成，信息接收模块利用无线接收方式接收车辆的信息发送模块发送的车辆行 驶里程、故障代码等信息，存储进入数据库并完成反馈功能；信息处理模块通过信 息接收中心的计算机处理系统处理数据作为后续服务的基础资料；
其特征在于：每个车型有一个应处理故障代码列表，并且分为三个级别：
第一级别：出现故障代码，当检查无发送记录，就按照有应答发送信息格式立 即发送，纪录入发送纪录，等待接收系统反馈的收到反馈信息，纪录回答信息；在 30分钟后如还没有应答反馈信息，并且故障依然存在，就重新发送该故障代码短 信息；同一个故障代码在每次启动汽车的周期内最多重复发送两次；
第二级别：出现故障代码后，检查没有发送纪录，不立即发送，在每次启动 汽车、发动机连续运转2小时两种情况下检查故障代码，把所有故障代码，按照无 应答多条信息发送格式发送，每个发送出去的故障代码记录进入发送纪录，不等待 应答信息；
第三级别：自定义代码，包含：里程信息代码，不需要反馈信息，目前只有 速度里程信息属于该级别；
允许按照短信息发送格式一次混合3个级别信息多条发送。

技术领域\n本发明涉及一种车辆监控系统，尤其是可对车辆故障进行实时监控的系统。\n背景技术\n随着社会分工的不断细化，对于多数直接用户而言其主要任务只是基本的驾 驶，用户已没有能力对车辆进行自主的主动维修、保养。目前汽车厂商只是从各个 角度不断地提高其产品的可靠性及提高首次故障里程，无论是国内、国外其维修站 的能力也只限于对车辆进行例行保养、维护(除有重大故障或大修以外)，除此之 外并没有对车辆进行系统、完整的检查，如果每次正常保养均车辆进行全面的维 护、其检查费用无论是汽车制造商、服务站还是直接用户均无法接受。但很多车辆 因为未得到及时的维修保养而造成零件、乃至大的系统、总成的严重损坏，反而产 生了很高的维修、服务费用，甚至埋下安全、事故隐患，造成更大的损失！\n发明内容\n本发明的目的，在于提供一种使用覆盖面广、可靠性高而且成本低廉的GSM 网络，可构建完整的多功能车辆实时监控系统。\n本发明的目的是通过以下技术方案实现的：多功能车辆实时监控系统，是在 车辆在发生故障时，利用专用的故障诊断仪等设备连接故障诊断接口，读取各个车 载ECU的故障代码，从而可判断故障位置、故障零部件，准确进行相应维修工作的 实时监控系统，其特征在于：它包括车载部分和信息基站部分；\n车载部分由可即时读取车辆故障信息代码的信息读取模块，和将读取的车辆的 故障信息代码通过无线形式发送的信息发送模块所组成，信息读取模块读取车辆行 驶里程、故障代码等信息，通过接口输入到中央处理器CPU，经读取及判断，信息 发送模块将信息读取模块读取的信息随时发送到指定的信息接收中心，信息传送给 信息基站；车载部分主要包括4个功能模块为：车载信息采集与发送、行驶速度里 程传感器、防盗控制和车载电话；4个功能模块的控制由一个CPU完成，并设分别 的执行部分；\n信息基站部分由接收车辆故障信息代码的信息接收模块，和信息处理模块所 组成。\n本发明可以即时采集机动车辆的各种信息，如故障代码、行驶里程信息等， 并通过无线方式随时发送到指定的信息接收中心，如维修中心和汽车生产厂家等， 信息接收中心接收信息后，就可以及时对车辆的行驶里程、各种故障代码等信息进 行分析处理。\n附图说明\n图1是多功能车辆实时监控系统组成的方框图。\n图2是系统工作过程的流程图。\n具体实施方式\n多功能车辆实时监控系统项目描述：\n系统基本构成：\n为实现上述功能，本系统由车载部分(信息读取模块、信息发送模块)、信 息基站部分(信息接收模块、信息处理模块)两大部分四个基本模块构成，即：\n1.车载部分：车载部分主要功能为收集车辆里程信息、故障代码等信息，并 通过无线传输方式发送，为后续服务平台及各项拓展服务平台提供最基础 的信息。(见表1)\n表1：   序号   信息种类   可实现基本功能   1   车辆身份标识   可系统的、科学的对车辆从生产、使用直至报废全程进行实   时跟踪   2   用户身份标识   从新车交易、二手车交易直至报废全程进行实时跟踪   3   声像信息   进行语音、可视对讲等通讯   4   防盗预警信息   采集非法开启、启动车辆信息，为远程防盗、预警提供基础   信息   5   车辆定位信息   实现车辆导航定位、被盗车辆定位等多种延伸服务。   6   车速信息采集   通过对车辆车速进行实时采集，为超速违章监控等提供科学   依据。   7   故障信息采集   对车辆故障进行实时监控，可主动检测车辆的故障信息，并   由服务站通知、提醒用户及时维修，及时维修保养不但可以   降低车辆的维修保养费用避免不必要的浪费，同时还可以大   幅度提高行车安全性、可靠性减少交通事故的发生。   说明：(1)上述车载模块采集的基本信息可达成若干功能，根据不同的使用需求可多方面   拓展。(目前部分功能已进行工业性试验和小批量生产)。\n2.信息基站部分：通过信息接收模块利用无线接收方式(如GSM、GPRS方式 的无线猫等)接收车辆行驶里程、故障代码等信息，并将信息接收模块接 收的车辆行驶里程、故障代码等信息经信息处理模块(如数据库等计算机 处理系统)处理数据作为上述若干服务平台的基础资料。\n系统功能描述：\n根据上述四个基本模块传递的基本数据进行分析处理后可完成不同的功 能及用途，现简述如下：\nI.车辆状况实时监测系统：\n随着电子、计算机及通讯等技术在汽车产业的不断发展，事实上目前绝大多 数故障信息已经在车载ECU(如发动机ECU、变速器ECU、分动器ECU及ABS-ECU 等等)中分析、处理并且存储，只是没有适时或及时发送出来。经过本系统收集、 发送的相关车辆故障信息经过地面服务站接受处理后，可适时发现汽车的故障信 息，通知用户及时维修保养，以最低的成本(参见下面例一)及时对相关车辆进行 维修保养，\n大大降低了维修保养费用，同时也大大提高了车辆的可靠性、安全性。\n系统构成\n如前所述本系统由如下两大部分构成：\n1.车载部分(参见图1、图2)\n车载部分主要包括4个功能模块：车载信息采集与发送、行驶速度里程传感 器、防盗控制、车载电话。4个模块的控制由一个CPU完成，但是有分别的执行部 分。\n1.1车载信息采集与发送\n循环采集汽车(ECU)的故障诊断代码，如果有故障代码，判断是否在应处理 故障代码列表内、是否已经发送出故障信息，如果满足条件按照规定格式发送短信 息到设定的短信息接收方；接收短信息接收方的反馈信息，执行相关动作。有如下 几个规定：\n1.1.1采集(ECU)故障代码\n设计采集故障代码接口，控制CPU直接读取采集故障代码接口的数字化故障 代码。在采集故障代码的时候，要求判断故障代码的真实可靠度，即连续采集10 次，有至少8次存在故障代码。\n1.1.2采集(ECU)故障代码频率\n规定每次启动发动机采集故障代码，然后每30秒采集一次故障代码。\n1.1.3发送信息判断条件\n每个车型有一个应处理故障代码列表，并且分为3个级别。\n第一级别：出现故障代码，检查无发送记录，就按照有应答发送信息格式立 即发送，记录入发送纪录，等待接收系统反馈的收到反馈信息，记录回答信息； 如果30分钟后没有应答反馈信息，并且该故障依然存在，重新发送该故障代码短 信息；同一个故障代码在每次启动汽车的周期内最多重复发送两次；\n第二级别：出现故障代码后，检查没有发送纪录，不立即发送，在每次启动 汽车、发动机连续运转2小时两种情况下检查故障代码，把所有故障代码，按照无 应答多条信息发送格式发送，每个发送出去的故障代码记录进入发送纪录，不等待 应答信息。\n第三级别：自定义代码，包含：里程信息代码，不需要反馈信息。目前只有 速度里程信息属于该级别。\n允许按照短信息发送格式一次混合3个级别信息多条发送。\n1.1.4发送信息纪录\n发送信息记录存储在外挂串行存储器中。保证CPU断电重新启动之后记录信 息不丢失。\n故障代码发送记录包括：已经发送故障代码、确认收到的反馈信息两个段 位。\n纪录的建立：发送的同时登记发送纪录，反馈信息位为空；\n纪录的修改：收到反馈信息后，记录反馈信息；\n纪录的删除：第一、第二级别故障代码的记录在连续5次检测不到故障代码 后清空；第三级别故障代码的记录只允许更新，不允许删除。\n1.1.5通讯协议(见发送信息格式)\n发送短信息时，要求带时间戳，严格到秒，反馈短信息要求把对应应答的短 消息时间戳也附带回去。\n收发短信息的时候，不通过GSM卡，并且不写在卡内，以提高传输速率。\n1.1.6发送信息格式\n短信息内容为ASCII文本，(即采用TEXT模式)\n每个短信息由最少1个信息段(最多5个信息段)、1个里程段、1个校验位 组成；\n短信息的最后一位是校验位，采用异或校验；\n每个短信息最多由5个信息段组成，两个信息段之间不允许有空格等字符， 每个信息段格式如下：(见表2)\n表2：   X  xxxxx   ，   xxxxxx   ；   故障代码级别   1，2，3  最长5位的  故障代码   段内分节符号   该故障代码的参数值，最   长6字符，无参数值空   用作分   节符号\n每段最长14位，最短4位；\n里程段为发送时的里程数，单位公里，无小数，没有速度里程信号可以省 略。\n短信息包括帧头、帧长度、时间戳、段信息、校验和等。\n短信息帧格式为：见表3\n表3：   XX   X   位数未定   X   帧头   帧长度   时间戳   (格式未   定)   信息段 …… …… 信息段 校验和\n帧头2位：命令帧 AA；信息帧 A5；应答帧 5A\n其中命令帧：为服务器向车载机发送的控制命令(具体控制命令格式待定)。\n信息帧：为车载机向服务器发送的故障代码信息。\n应答帧：为服务器发送的对信息帧的应答。此帧的时间戳为信息帧中的时间戳。或 为车载机发送的对于命令帧的应答。此帧的时间戳为命令帧中的时间戳。\n帧长度1位：指出信息体长度。(不包括帧头，帧长度，时间戳，校验和)。\n时间戳：可以为具体时间也可以是累计数或随机数。(待定)。\n校验和1位：采用字节异或。(包括帧头，帧长度，时间戳)。\n信息段：格式为上表中所列格式。\n1.1.7里程统计\n在保养里程前300公里发送短信息，提示保养。按照保养手册。\n1.1.8设定功能\n设定短信息接收系统号码，手动清除故障代码发送纪录。设定成功，反馈一 帧空信息。\n1.2速度里程传感器等\n为统计功能作参考。要求采集系统有接口。\n1.3防盗功能模块\n1.4车载电话模块\n把系统内部的手机模块功能开发出来，接出电话听筒、拨号键盘，实现语音 通话。\n2.信息接收部分\n信息处理模块包括两个主要模块：\n信息接收模块\n数据库处理模块。\n2.1信息接收模块\n2.1.1功能\n把短信息接收过来，存储进入数据库，并完成反馈功能。\n2.1.2组成\n2B Modem、数据接线、电源、天线。\n2.1.3反馈信息格式\n反馈短信息内容为ASCII文本；\n反馈短信息的最后一位是校验位，采用异或校验；\n每个反馈短信息由1段组成，格式如下：见表4\n表4：  X  xxxxx   ；  XX  故障代码级别1，2，3  最长5位的故障代码   用作分节符号  处理方式01-99\n每段最长10位，最短6位；\n如果校验不合格，不发送反馈信息。\n短信息帧格式为：见表5\n表5：   XX   X   XXXX   X   帧头   帧长度   时间戳   信息段   校验和\n2.2数据库处理模块\n建立汽车(车架号码、牌照号码、发动机号码、发动机类型、排量等)、用 户、使用记录档案，建立车型处理故障代码档案，完成接收系统信息分类、统计、 维修提示等功能。用户有维修保养必要时，提示数据库管理员、用户进行维修保 养。在主界面内动态显示现在接收到的故障代码、车主、故障内容等。\n例一：氧传感器失效的及时修复(维修备件费用可由￥1,000降低至￥30)\n氧传感器是电子喷射发动机系统中的重要零件，主要作用用于检测排汽系统 中“氧”含量并反馈至发动机ECU调整燃油喷射时间、喷射数量等，以达到最佳燃 烧效果并控制排放。\n如果氧传感器失效，无法将正确“氧”含量信息反馈发动机ECU，导致发动机 不能正常燃烧，首先损坏(行驶1000KM即可造成三元催化转换器“中毒”失效) 的就是后面的三元催化转换器(用于将排放废气中的大部分有害气体转化为水及无 害气体)。\n一个氧传感器的备件价格约为￥30，而一个三元催化转换器的备件价格为 ￥1,000。\n如果氧传感器失效，在日常驾驶中用户不会有感觉，但如长期不正常工作， 不但会导致上述的三元催化转换器“中毒”失效，还有可能引起发动机系统其它零 件不正常工作而造成更大损失。\nII.车载电话系统：\n本系统已集成了GSM模块在车载部分，故在成本少许增加的前提下仅 需投入对应的外挂设备，即可实现车载电话功能。\nIII.车辆定位系统：\n众所周知目前中国的GSM网络本身具有定位功能，同比GPS定位精度稍 差，但其精度已能满足所有民用要求，故同比GPS网络在低成本投入的前 提下本系统同样可以完成车辆定位需求。\nIV.身份识别系统：\n车辆身份识别及后续相关用户身份识别均可利用本系统实现，从而从生 产、销售、维修、二手车交易直至车辆报废等全过程进行实时监控。\n注：因篇幅有限本部分仅对“I.车辆状况实时监测系统”做出一些说明，上述功能 设定中的“第II项”至“第IV项”均可按“第I项”类似操作。\n系统工作流程说明\n本系统(多功能车辆实时监控系统)分为服务器模块和车载模块两个部分， 下面举例说明其工作流程(参见图1)\n●信息采集及发送：\n车辆点火后，数据采集模块实时采集车辆ECU的故障信息(包括需要的里 程信、点火信息及报警信息等)，如发现故障信息(包括需要的里程信、点火 信息及报警信息等)通过数据采集接口发送到车载模块的CPU进行处理，根据 规定格式通过车载模块的无线通讯模块(如GSM、GPRS及CDMA等方式)通过天 线发送给指定的地面服务器。\n●信息接收及处理：\n地面服务器(服务器模块)通过与车载模块相同的无线通讯方式(如 GSM、GPRS及CDMA等方式)接收到车载模块发送的相关信息后，经过服务器 (DB Server)处理后分发至管理系统、报警系统等进行处理，如：\n故障信息处理：接收到车辆故障信息后，系统管理员根据故障信息情况及时 与用户联系，请用户到附近或指定的服务站对车辆进行及时维修；\n报警信息处理：如车辆有非法进入或非法启动的警报出现，系统管理员根据 情况对车辆进行防盗布控，同时及时通知用户及公安机关等，防止盗抢情 况的发生；\n里程信息处理：根据实时监控的里程信息，及时提醒用户到服务站进行定期 维护保养，保障车辆的正常使用；\n……。\n●信息查询及车辆控制\n地面服务站(服务器模块)可随时查询车辆实时的故障信息，行驶状况 (如点火时间，实时速度等)及相关的历史记录，如有盗抢情况发生同样可对 车辆进行相应控制。\n名词和术语的解释：\nITS：含义为“智能交通系统”是Intelligent Transportation System的英 文缩写。\nGSM：含义为“全球移动通讯系统”是Global System for Mobile communications的英文缩写。2G的主流技术，数据速率为9.6kb/s\nGPS：含义为“全球定位系统”是Global Positioning System的英文缩写。 卫星定位系统是以全球为范围，利用卫星找出物体精确方位的系统。\nGPRS：含义为“通用无线分组业务”，是General Packet Radio Service的 英文缩写，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线 IP连接。通俗的讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，方法是以“分组”的形式传 送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡 技术，但是它在许多方面都具有显著的优势。

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