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1、(10)申请公布号 CN 103336487 A (43)申请公布日 2013.10.02 CN 103336487 A *CN103336487A* (21)申请号 201210556151.6 (22)申请日 2012.12.18 G05B 19/418(2006.01) G05B 23/02(2006.01) (71)申请人 沈阳中科正方新能源技术有限公司 地址 110168 辽宁省沈阳市浑南新区文溯街 16-21 号 (72)发明人 齐晗 狄艳军 陈晓磊 代文旭 荆鹏 马国光 (74)专利代理机构 沈阳优普达知识产权代理事 务所(特殊普通合伙) 21234 代理人 俞鲁江 (54) 发。
2、明名称 基于北斗通信的车载信息系统 (57) 摘要 本发明公开了一种基于北斗通信的车载信息 系统， 选用 Android 软件系统， 包括 ： 核心处理单 元、 电源管理单元、 CAN 总线接口电路单元、 K 总线 接口电路单元、 北斗 /GPS 导航单元、 3G 无线网络 模块、 助驾功能模块、 液晶屏控制模块。所述核心 处理单元与CAN总线接口电路单元、 K总线接口电 路单元、 北斗 /GPS 导航通信模块、 3G 无线网络模 块、 助驾功能模块、 液晶屏控制模块、 触摸屏连接 ； 所述液晶显示器控制模块与液晶显示器连接 ； 所 述电源管理单元与核心处理单元供电连接， 另与 上述其他单元供。
3、电连接 ； 所述触摸屏控制模块和 触摸屏连接。 本发明的车载信息系统成本低， 稳定 性好， 功能强大， 通用性好， 抗干扰能力强， 满足不 同工况的需求。 (51)Int.Cl. 权利要求书 4 页 说明书 9 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书4页 说明书9页 (10)申请公布号 CN 103336487 A CN 103336487 A *CN103336487A* 1/4 页 2 1. 基于北斗通信的车载信息系统， 其特征在于 ： 硬件电路包括 ： 核心处理单元、 电源管理单元、 CAN 总线接口电路单元、 K 总线接口电路 单元、 导航模块、 3。
4、G 无线网络模块、 助驾功能模块、 液晶屏控制模块 ； 所述核心处理单元与 CAN 总线接口电路单元、 K 总线接口电路单元、 北斗 /GPS 导航通 信模块、 3G 无线网络模块、 助驾功能模块、 液晶屏控制模块、 触摸屏控制模块连接 ； 所述电源管理单元与核心处理单元供电连接， 还与上述其他单元供电连接 ； 所述液晶显示器控制模块与液晶显示器连接 ； 所述触摸屏控制模块和触摸屏连接。 2. 根据权利要求 1 所述的车载信息系统， 其特征在于 ： 所述核心处理单元通过 CAN 总线接口电路单元与车辆 ECU 通信连接， 采集车辆运行数 据和车辆操作终端输入信息， 通过液晶显示器显示车辆反馈信。
5、息 ； 同时输出车辆操作控制 协议至车辆 ECU。 3. 根据权利要求 1 所述的车载信息系统， 其特征在于 ： 所述核心处理单元通过 K 总线接口电路单元与车辆 ECU 通信连接， 采集车辆的故障信 息， 同时核心处理单元输出控制协议至车辆 ECU 控制车辆发动机， 通过修改车辆 ECU 参数， 改变发动机的功率及转速， 还可以对车辆 ECU 进行绑定 / 解绑、 锁车 / 解锁处理。 4. 根据权利要求 1 所述的车载信息系统， 其特征在于 ： 所述核心处理单元通过液晶显示器控制模块与液晶显示器连接， 将核心处理单元的控 制图像和数据信息显示在液晶屏上 ； 所述核心处理单元通过触摸屏控制模。
6、块与触摸屏连接， 通过触摸屏的触控功能进行操 作液晶屏上显示的内容。 5. 根据权利要求 1 所述的车载信息系统， 其特征在于 ： 所述核心处理单元安装 Android 系统， 主要完成如下任务 ： 任务 1， 进行与监控中心通信 ； 任务 2， 进行 CAN 总线数据的处理和收发 ； 任务 3， 进行 K 总线数据的处理和收发 ； 任务 4， 进行定位数据与北斗短报文的处理和收发 ； 任务 5， 实现车辆辅助驾驶功能 ； 上述任务根据在Android系统各自的优先级和中断进行任务调度,保障监控中心对车 辆的实时监控， 实现车辆的导航以及对驾驶员的辅助驾驶功能。 6. 根据权利要求 5 所述的。
7、车载信息系统， 其特征在于 ： 所述任务 1 具体为 ： 所述核心处理单元通过 3G 无线网络模块连接至移动无线网络， 并通过 Internet 与监 控中心进行通信， 将车辆的实时数据发送于监控中心， 并接收监控中心的控制信息进行相 应的操作 ； 所述车载信息系统与监控中心通信的流程如下 ： S15a， 车载信息系统通过 PPP 方式连接至监控中心服务器的 IP 和端口 ； S15b， 判断连接服务器是否成功 ； S15c， 服务器连接成功后， 车载信息系统需向服务器发送注册报文， 然后服务器返回确 认报文 ； 权 利 要 求 书 CN 103336487 A 2 2/4 页 3 S15d，。
8、 判断注册是否成功， 如果注册报文和服务器返回的确认报文准确无误则注册成 功， 否则失败 ； S15e， 如果注册成功， 车载信息系统开始与监控中心服务器进行数据通信， 首先， 车载 信息系统会将车辆的所有信息向服务器传送一次， 然后按照一定时间间隔向服务器发送数 据。服务器可以随时向车载信息系统发送查询数据指令或控制指令 ； S15f， 由于使用的是无线网络， 存在信号问题， 如果车辆运行过程中出现信号太弱会出 现掉线的情况 ； 或者服务器网络出现问题都属于网络异常 ； S15g， 如果车载信息系统进行服务器注册时注册失败， 服务器会断开连接 ； 如果出现 S15f 中的网络异常情况也会断开。
9、连接 ； S15h， 车载信息系统与服务器之间传输的数据包括车辆的定位数据、 CAN 数据和 K 线数 据 ； S15i， 由于服务器要求的数据格式与车载信息系统采集的数据格式不同， 所以需要处 理为服务器认识的数据格式。 7. 根据权利要求 5 所述的车载信息系统， 其特征在于 ： 所述任务 2 具体为 ： 所述核心处理单元通过 CAN 总线接口单元接入车辆 CAN 总线网络， 实时解析电机控制 器， 电池管理系统， 档位控制器， 手持故障检测设备的 CAN 数据协议， 提取车辆的状态信息 通过液晶屏进行显示。 8. 根据权利要求 5 所述的车载信息系统， 其特征在于 ： 所述任务 3 具体。
10、为 ： 所述核心处理单元通过 K 总线接口电路单元与车辆 ECU 通信连接， 查询车辆故障信息 并记录， 还通过指令修改发动机 ECU 参数对车辆的发动机进行控制， 从而改变发动机的转 速、 功率， 实现车辆的绑定 / 解绑、 锁车 / 解锁、 超功率驾驶 ； 所述 K 线诊断控制功能流程如下 ： S17a, 操作命令包括 ： 来自监控中心的查询控制命令 ； 来自助驾功能的超功率控制命 令 ； S17b， 请求 K 线通讯， 向 ECU 发送指令 0X81 ； S17c， 根据操作命令要求发送查询故障命令 ； S17d， 判断通信是否出现错误或超时 ； S17e， 接收 ECU 通过 K 线返。
11、回的数据， 即故障代码 ； S17f， 对故障代码进行处理， 分析故障内容 ； S17g， 通过 K 线发送修改功率、 喷油量、 转速等 ECU 参数的指令 ； S17h， ECU 参数修改后控制发送机的转速、 功率等的改变。 9. 根据权利要求 5 所述的车载信息系统， 其特征在于 ： 所述任务 4 具体为 ： 所述核心处理单元与定位模块连接， 定位模块为兼容北斗和 GPS 定位系统双模式， 能 在北斗和GPS定位系统之间选择 ； 或者将北斗和GPS定位系统结合使用， 以达到最优定位效 果 ； 所述核心处理单元读取定位模块中的卫星定位数据供导航服务使用， 同时将数据处理 为监控中心所要求的数。
12、据格式。北斗定位系统用户终端具有双向报文通信功能， 所述核心 处理单元当车辆在 3G 信号盲区无法与监控中心通信的情况下， 以短报文的形式与控制中 心通信连接， 将车辆的定位、 速度信息传送到监控中心 ； 在控制中心通过监控屏幕 , 观察车 权 利 要 求 书 CN 103336487 A 3 3/4 页 4 辆的位置信息， 同时以短报文形式发出监控指令核心处理单元至 ； 所述北斗 /GPS 定位系统和北斗短报文通信功能程序流程如下 ； S18a， 通过串口指令对北斗 /GPS 定位模块进行初始化， 设置串口和波特率 ； S18b， 检测定位系统的信号强度， 如果北斗定位系统信号正常， 则使用。
13、北斗卫星导航系 统作为定位系统 ； 如果北斗定位系统无信号， 则选用 GPS 卫星导航系统作为定位系统 ； S18c， 由于 3G 为无线网络， 所以不同区域信号有强弱之分， 有些地区没有信号， 这些地 区被称为信号盲区 ； S18g， 北斗卫星导航系统具有发送短报文的功能， 但是短报文由于信息容量有限， 所以 需要对信息进行处理， 将重要信息进行处理， 然后发送出去 ； 对于接收到的短报文也要进行 解析处理， 按照要求进行回复 ； S18h， 服务器监控系统可以发送查询指定信息的短报文， 按照双方规定的协议发送查 询指令或控制指令 ； S18i， 车辆的定位信息、 整车数据信息等处理后的短报。
14、文 ； S18d， 定位模块需要捕捉卫星进行定位， 捕捉到4颗或4颗以上即可完成包含高度的3D 定位 ； S18e， 判断捕捉卫星是否成功 ； S18f， 采集接收定位模块输出的定位和时间信息。 10. 根据权利要求 5 所述的车载信息系统， 其特征在于 ： 所述任务 5 具体为 ： 所述车辆辅助驾驶功能主要是根据用户的驾驶习惯建立数学模型， 给出最优控制策 略， 并通过软件来实现， 根据车辆运行的工况计算当前车速的最经济档位， 提示驾驶员切换 到合适档位判断空档滑行状态， 提示驾驶员进行带档滑行 ； 以及发动机超速、 车辆超速提 示 ； 提示方式主要是在液晶屏上以文字和图片的不同颜色给出提示。
15、， 并通过语音提示驾驶 员， 对于驾驶员的不正常操作给予纠正提示， 对驾驶员的驾驶习惯有很好的改进作用 ； 辅助 驾驶功能还提供了超功率模式， 增加车辆爬坡能力， 提高发动机的动力性 ； 所车辆辅助驾驶功能流程如下 ： S19a， 此程序为 linux 驱动层按键驱动程序， 主要实现按键的中断处理， 将对应键值提 取出来 ； S19b， 将 S19a 中的键值映射到超功率和时间设定程序中 ； S19c， 判定是超功率设定还是时间设定 ； S19d， 调整当前显示时间 ； S19e， 助驾功能对车辆的运行状态进行分析处理所需的数据 ； S19f， 软件已经按照驾驶员的习惯进行仿真模拟， 构建数学。
16、模型， 给出了最佳方案， 然 后对解析出的车辆状态信息数据进行分析判断给出提示 ； S19g， 通过超功率标志判断当前的超功率状态是否改变 ； S19h， 超功率显示图标为小火把， 根据当前超功率使用次数， 小火把会显示不同的颜 色 ： 第一次为红色， 第二次为绿色， 第三次为蓝色， 不能用为黑色 ； S19i， 显示界面以文字形式进行提示， 比如 ：“工作在经济模式下” 、“怠速时间过长” 、 “驾驶时间过长， 请休息” 、“加速过急， 小心驾驶” 、“空档滑行， 危险驾驶” 、“低速高档， 请减 档” 、“超速驾驶， 危险” 。 权 利 要 求 书 CN 103336487 A 4 4/4。
17、 页 5 S19j， 通过经济模式标志判断当前的经济模式 ； S19k， 显示界面以图片树叶的不同颜色表示不同的经济模式 ； 经济模式有 5 种 ： 黑色表 示转速过低， 档位过高 ； 深绿色表示转速合适， 档位偏高 ； 绿色表示经济时速模式 ； 橙色表 示档位低， 转速偏高 ； 红色表示转速过高， 档位过低。 权 利 要 求 书 CN 103336487 A 5 1/9 页 6 基于北斗通信的车载信息系统 技术领域 0001 本发明涉及车载信息服务领域， 特别是一种基于北斗通信的车载信息系统。 背景技术 0002 目前公知的车载信息服务终端多以导航服务为目的， 或者通过GSM或者2G网络向 。
18、监控中心传输车辆的定位信息， 2G 无线网络传输速度较慢， 传输的数据比较单一。但是， 随 着对车辆安全性要求的提高以及车载信息服务的发展， 监控中心不仅需要采集车辆的定位 信息， 而且还需要采集整车状态信息以及对车辆进行远程监控诊断控制， 传输的数据量大 大增加， 传输速度要求更高 ； 由于无线网络存在信号盲区， 对于信号盲区中信息传输问题仍 没有较好的解决办法。 0003 总之， 一种通用性好、 抗干扰能力强的基于北斗通信的车载信息系统尚未见报导。 发明内容 0004 本发明的目的是提供了一种基于北斗通信的车载信息系统 ； 该产品具有一定的平 台通用性， 灵活性和扩展性， 且实时高效、 成。
19、本低。 0005 为实现上述目的本发明所采用的技术方案是 ： 0006 一种基于北斗通信的车载信息系统， 硬件电路包括 ： 核心处理单元、 电源管理单 元、 CAN 总线接口电路单元、 K 总线接口电路单元、 北斗 /GPS 导航通信单元、 3G 无线网络模 块、 助驾功能模块、 液晶屏控制模块 ； 0007 所述核心处理单元与 CAN 总线接口电路单元、 K 总线接口电路单元、 北斗 /GPS 导 航通信模块、 3G 无线网络模块、 助驾功能模块、 液晶屏控制模块、 触摸屏连接 ； 0008 所述电源管理单元与核心处理单元供电连接， 另与上述其他单元供电连接 ； 0009 所述液晶显示器控制。
20、模块与液晶显示器连接 ； 0010 所述触摸屏控制模块和触摸屏连接。 0011 所述 CAN 总线接口电路单元获取车辆运行数据和终端输入信息， 同时输出控制协 议， 实现车辆操作和车辆信息反馈显示。 0012 所述 K 总线接口电路单元获取车辆的故障信息， 同时通过控制协议控制车辆发动 机， 修改 ECU 参数， 改变发动机的功率、 转速等， 以及进行绑定 / 解绑、 锁车 / 解锁处理。 0013 所述液晶显示器控制模块与液晶显示器连接， 控制图像和数据信息在液晶屏上显 示 ； 0014 所述触摸屏控制模块和触摸屏连接， 实现触摸屏的触控功能， 对液晶屏上显示的 内容进行操作。 0015 所。
21、述核心处理单元集成电源管理芯片， 具有系统总线扩展接口， 与 CAN 总线接口 电路单元、 K总线接口电路单元、 北斗/GPS导航通信模块、 3G无线网络模块、 助驾功能模块、 液晶屏控制模块、 触摸屏连接。 0016 该部分主要完成如下任务 ： 说 明 书 CN 103336487 A 6 2/9 页 7 0017 任务 1， 进行与监控中心通信 ； 0018 任务 2， 进行 CAN 数据的处理和收发 ； 0019 任务 3， 进行 K 线数据的处理和收发 ； 0020 任务 4， 进行定位数据与北斗短报文的处理和收发 ； 0021 任务 5， 实现辅助驾驶功能 ； 0022 上述任务根据。
22、在Android系统各自的优先级和中断进行任务调度,保障监控中心 对车辆的实时监控， 实现车辆的导航以及对驾驶员的辅助驾驶功能。 0023 所述任务 1 具体为 ： 0024 所述核心处理单元通过 3G 无线网络模块连接至移动无线网络， 并通过 Internet 与监控中心进行通信， 将车辆的实时数据发送于监控中心， 并接收监控中心的控制信息进 行相应的操作。 0025 所述车载信息系统与监控中心通信的流程如下 ： 0026 S15a， 车载信息系统通过 PPP 方式连接至监控中心服务器的 IP 和端口 ； 0027 S15b， 判断连接服务器是否成功 ； 0028 S15c， 服务器连接成功。
23、后， 车载信息系统需向服务器发送注册报文， 然后服务器返 回确认报文 ； 0029 S15d， 判断注册是否成功， 如果注册报文和服务器返回的确认报文准确无误则注 册成功， 否则失败 ； 0030 S15e， 如果注册成功， 车载信息系统开始与监控中心服务器进行数据通信， 首先， 车载信息系统会将车辆的所有信息向服务器传送一次， 然后按照一定时间间隔向服务器发 送数据。服务器可以随时向车载信息系统发送查询数据指令或控制指令 ； 0031 S15f， 由于使用的是无线网络， 存在信号问题， 如果车辆运行过程中出现信号太弱 会出现掉线的情况 ； 或者服务器网络出现问题都属于网络异常 ； 0032 。
24、S15g， 如果车载信息系统进行服务器注册时注册失败， 服务器会断开连接 ； 如果出 现 S15f 中的网络异常情况也会断开连接 ； 0033 S15h， 车载信息系统与服务器之间传输的数据包括车辆的定位数据、 CAN 数据和 K 线数据 ； 0034 S15i， 由于服务器要求的数据格式与车载信息系统采集的数据格式不同， 所以需 要处理为服务器认识的数据格式。 0035 所述任务 2 具体为 ： 0036 所述核心处理单元通过 CAN 总线接口接入车辆 CAN 总线网络， 实时解析电机控制 器， 电池管理系统， 档位控制器， 手持故障检测设备等的 CAN 数据协议， 提取车辆的状态信 息。 。
25、0037 所述任务 3 具体为 ： 0038 所述核心处理单元通过K总线接口电路与ECU通信， 查询故障信息并记录， 还可以 对车辆的发动机进行控制， 控制方式主要是通过指令修改发动机 ECU 参数， 从而改变发动 机的转速、 功率等， 实现车辆的绑定 / 解绑、 锁车 / 解锁、 超功率驾驶等。 0039 所述 K 线诊断控制功能流程如下 ： 0040 S17a, 操作命令包括 ： 来自监控中心的查询控制命令 ； 来自助驾功能的超功率控 说 明 书 CN 103336487 A 7 3/9 页 8 制命令 ； 0041 S17b， 请求 K 线通讯， 向 ECU 发送指令 0X81 ； 00。
26、42 S17c， 根据操作命令要求发送查询故障命令 ； 0043 S17d， 判断通信是否出现错误或超时 ； 0044 S17e， 接收 ECU 通过 K 线返回的数据， 即故障代码 ； 0045 S17f， 对故障代码进行处理， 分析故障内容 ； 0046 S17g， 通过 K 线发送修改功率、 喷油量、 转速等 ECU 参数的指令 ； 0047 S17h， ECU 参数修改后控制发送机的转速、 功率等的改变。 0048 所述任务 4 具体为 ： 0049 所述核心处理单元与北斗 /GPS 模块连接， 定位模块兼容北斗和 GPS 双模式， 可在 北斗定位系统和 GPS 之间选择， 或者两者结。
27、合使用， 以达到最优定位效果。核心处理单元 读取定位模块中的卫星定位数据供导航服务使用， 同时将数据处理为监控中心要求数据格 式。北斗系统用户终端具有双向报文通信功能， 所述核心处理单元通过它在 3G 信号盲区无 法与监控中心通信的情况下， 以短报文的形式与控制中心取得联系， 可以将车辆的重要信 息传送到监控中心。指挥人员在控制中心可随时通过监控屏幕 , 关注车辆的位置信息， 必 要时以短报文形式发出监控指令。 0050 所述任务 5 具体为 ： 0051 助驾功能主要是根据用户的驾驶习惯建立数学模型， 给出最优控制策略， 并通过 软件来实现， 根据车辆运行的不同工况计算当前车速的最经济档位，。
28、 提示驾驶员切换到合 适档位判断空档滑行状态， 提示驾驶员进行带档滑行 ； 以及发动机超速、 车辆超速等提示。 提示方式主要是在液晶屏上以文字和图片的不同颜色给出提示， 并通过语音提示驾驶员， 对于驾驶员的不正常操作给予纠正提示， 对驾驶员的驾驶习惯有很好的改进作用。助驾功 能还提供了超功率模式， 增加车辆爬坡能力， 提高发动机的动力性。 0052 所车辆辅助驾驶功能流程如下 ： 0053 S19a， 此程序为 linux 驱动层按键驱动程序， 主要实现按键的中断处理， 将对应键 值提取出来 ； 0054 S19b， 将 S19a 中的键值映射到超功率和时间设定程序中 ； 0055 S19c，。
29、 判定是超功率设定还是时间设定 ； 0056 S19d， 调整当前显示时间 ； 0057 S19e， 助驾功能对车辆的运行状态进行分析处理所需的数据 ； 0058 S19f， 软件已经按照驾驶员的习惯进行仿真模拟， 构建数学模型， 给出了最佳方 案， 然后对解析出的车辆状态信息数据进行分析判断给出提示 ； 0059 S19g， 通过超功率标志判断当前的超功率状态是否改变 ； 0060 S19h， 超功率显示图标为小火把， 根据当前超功率使用次数， 小火把会显示不同的 颜色 ： 第一次为红色， 第二次为绿色， 第三次为蓝色， 不能用为黑色 ； 0061 S19i， 显示界面以文字形式进行提示， 。
30、比如 ：“工作在经济模式下” 、“怠速时间过 长” 、“驾驶时间过长， 请休息” 、“加速过急， 小心驾驶” 、“空档滑行， 危险驾驶” 、“低速高档， 请 减档” 、“超速驾驶， 危险” 等。 0062 S19j， 通过经济模式标志判断当前的经济模式 ； 说 明 书 CN 103336487 A 8 4/9 页 9 0063 S19k， 显示界面以图片树叶的不同颜色表示不同的经济模式 ； 经济模式有 5 种 ： 黑 色表示转速过低， 档位过高 ； 深绿色表示转速合适， 档位偏高 ； 绿色表示经济时速模式 ； 橙 色表示档位低， 转速偏高 ； 红色表示转速过高， 档位过低。 0064 本发明的。
31、优点是 ： 0065 1、 本发明实现 3G 无线网络通信， 使监控中心与车载信息系统的数据传输速率和 稳定性得到很大的提高。 0066 2、 本发明实现 CAN 数据的处理与收发任务与汽车各个模块通过 CAN 总线进行通 信， 解析各个模块的 CAN 数据并进行汇总分析判断。 0067 3、 本发明具有北斗卫星导航系统的短报文功能。无线网络存在信号盲区， 当车辆 位于信号盲区时无法与监控中心通信， 此时可以在车辆与监控中心之间发送短报文进行通 信。 0068 4、 本发明通过K线与车辆ECU通信， 接收监控中心的指令实现 ： 车辆的远程诊断控 制， 检测车辆的故障信息， 返回故障序号并显示故。
32、障描述 ； 车辆的绑定/解绑、 锁车/解锁处 理， 修改 ECU 参数， 控制车辆的运行状态。 0069 5、 本发明通过助驾功能在不改变车辆硬件条件下最大程度的挖掘现有电控系统、 车辆及驾驶人员的节油潜力， 具有极强的实用性。 具体实施方式 0070 下面对本发明进一步详细说明。 0071 一种基于北斗通信的车载信息系统， 硬件电路包括 ： 核心处理单元、 电源管理单 元、 CAN 总线接口电路单元、 K 总线接口电路单元、 导航模块 （北斗 /GPS 导航单元） 、 3G 无线 网络模块、 助驾功能模块、 液晶屏控制模块 ； 所述核心处理单元与 CAN 总线接口电路单元、 K 总线接口电路。
33、单元、 北斗 /GPS 导航通信模块、 3G 无线网络模块、 助驾功能模块、 液晶屏控制 模块、 触摸屏控制模块连接 ； 所述电源管理单元与核心处理单元供电连接， 还与上述其他单 元供电连接 ； 所述液晶显示器控制模块与液晶显示器连接 ； 所述触摸屏控制模块和触摸屏 连接。 0072 所述核心处理单元通过 CAN 总线接口电路单元与车辆 ECU 通信连接， 采集车辆运 行数据和车辆操作系统输入信息， 通过液晶显示器显示车辆反馈信息 ； 同时输出车辆操作 控制协议至车辆 ECU。 0073 所述核心处理单元通过 K 总线接口电路单元与车辆 ECU 通信连接， 采集车辆的故 障信息， 同时核心处理。
34、单元输出控制协议至车辆 ECU 控制车辆发动 机， 通过修改车辆 ECU 参数， 改变发动机的功率及转速， 还可以对车辆 ECU 进行绑定 / 解绑、 锁车 / 解锁处理。 0074 所述核心处理单元通过液晶显示器控制模块与液晶显示器连接， 将核心处理单元 的控制图像和数据信息显示在液晶屏上 ； 0075 所述核心处理单元通过触摸屏控制模块与触摸屏连接， 通过触摸屏的触控功能进 行操作液晶屏上显示的内容。 0076 所述核心处理单元安装 Android 系统， 主要完成如下任务 ： 0077 任务 1， 进行与监控中心通信 ； 0078 任务 2， 进行 CAN 总线数据的处理和收发 ； 说 。
35、明 书 CN 103336487 A 9 5/9 页 10 0079 任务 3， 进行 K 总线数据的处理和收发 ； 0080 任务 4， 进行定位数据与北斗短报文的处理和收发 ； 0081 任务 5， 实现车辆辅助驾驶功能 ； 0082 上述任务根据在Android系统各自的优先级和中断进行任务调度,保障监控中心 （监控中心指对车辆道路运输进行监控的软件平台， 比如车辆的运营管理系统） 对车辆的实 时监控， 实现车辆的导航以及对驾驶员的辅助驾驶功能。 0083 所述任务 1 具体为 ： 0084 所述核心处理单元通过 3G 无线网络模块连接至移动无线网络， 并通过 Internet 与监控中。
36、心进行通信， 将车辆的实时数据 （包括车辆状态信息、 定位信息、 诊断信息等） 发送 于监控中心， 并接收监控中心的控制信息进行相应的操作。 0085 所述任务 2 具体为 ： 0086 所述核心处理单元通过 CAN 总线接口单元接入车辆 CAN 总线网络， 实时解析电机 控制器， 电池管理系统， 档位控制器， 手持故障检测设备的 CAN 数据协议， 提取车辆的状态 信息通过液晶屏进行显示。 0087 所述任务 3 具体为 ： 0088 所述核心处理单元通过 K 总线接口电路单元与车辆 ECU 通信连接， 查询车辆故障 信息并记录， 还通过指令修改发动机 ECU 参数对车辆的发动机进行控制， 。
37、从而改变发动机 的转速、 功率， 实现车辆的绑定 / 解绑、 锁车 / 解锁、 超功率驾驶。 0089 所述任务 4 具体为 ： 0090 所述核心处理单元与定位模块 （北斗/GPS导航单元） 连接， 定位模块为兼容北斗和 GPS 定位系统双模式， 能在北斗和 GPS 定位系统之间选择 ； 或者将北斗和 GPS 定位系统结合 使用， 以达到最优定位效果 ； 0091 所述核心处理单元读取定位模块中的卫星定位数据供导航服务使用， 同时将数据 处理为监控中心所要求的数据格式。北斗定位系统用户终端具有双向报文通信功能， 所述 核心处理单元当车辆在 3G 信号盲区无法与监控中心通信的情况下， 以短报文。
38、的形式与控 制中心通信连接， 将车辆的定位、 速度等重要信息传送到监控中心 ；（指挥人员） 在控制中心 通过监控屏幕 , 观察车辆的位置信息， 同时以短报文形式发出监控指令核心处理单元至 ； 0092 所述任务 5 具体为 ： 0093 所述车辆辅助驾驶功能主要是根据用户的驾驶习惯建立数学模型， 给出最优控制 策略， 并通过软件来实现， 根据车辆运行的不同工况 （载荷， 车速， 档位等） 计算当前车速的 最经济档位， 提示驾驶员切换到合适档位判断空档滑行状态， 提示驾驶员进行带档滑行 ； 以 及发动机超速、 车辆超速提示 ； 提示方式主要是在液晶屏上以文字和图片的不同颜色给出 提示， 并通过语。
39、音提示驾驶员， 对于驾驶员的不正常操作给予纠正提示， 对驾驶员的驾驶习 惯有很好的改进作用 ； 辅助驾驶功能还提供了超功率模式， 增加车辆爬坡能力， 提高发动机 的动力性 ； 0094 以核心处理单元为中心， 核心处理单元内部集成内存、 Flash、 电源管理芯片、 声卡 和系统总线扩展接口。 0095 开关信号采集电路单元， 实现电压转换对控制器自身的保护， 并将输入信号传给 微控制器单元， 这些开关量包括， 钥匙开、 关， 档位 P、 D、 N、 R， 制动开关。 说 明 书 CN 103336487 A 10 6/9 页 11 0096 CAN 总线接入电路单元， MCP2515 自带的。
40、两个验收屏蔽寄存器和六个验收滤波寄 存器可以过滤掉不想要的报文， 因此减少了核心处理单元的开销， MCP2515 与核心处理单元 的连接通过业界标准串行外设接口 SPI 来实现的， TJA1051 引脚 S 用来控制 CAN 收发器的 工作在静音低功耗模式还是普通发送模式。引脚 CANH 和引脚 CANL 接入车内的 CAN 总线网 络。 0097 K 总线接入电路单元， 该部分通过比较器实现 K-line 与 UART 之间的转换， 通过 K-line 协议要求实现信息传递。K-RXD 和 K-TXD 接入核心处理单元的 UART 接口。 0098 3G 模块电路中包括 SIM 卡电路、 U。
41、SB 接口电路和指示灯电路。3G 模块通过 USB 接 口与核心处理单元连接通信， 核心处理单元通过 AT 命令控制模块连接网络， 然后通过 PPP 模式进行数据通信。 0099 语音输出电路采用单声道音频功率放大器 LM4871， 可以通过控制进入休眠模式， 从而减少功耗 ； 其内部具有过热自动关断保护机制， 工作稳定， 通过配置外围电阻可以调整 放大器的电压增益。 0100 SD 卡接口电路。本发明支持 SD 卡热插拔， 可通过 SD 卡进行软件的更新操作， SD 卡还可存储图片、 数据文件、 导航地图、 助驾功能所需的文件等。 0101 USB OTG2.0 接口电路。本发明提供 USB。
42、 OTG2.0 接口， 可通过该接口进行 USB ADB 调试。 0102 电源管理单元的电源输入电路， D12 为防止电源线反接对电路造成损坏， 采用电感 和电容滤除电源高频噪声和尖峰， D13 限制输入电压保护内部电路。 0103 5V电源转换电路， 将24V电压转换为5V， 主要供给核心处理单元， 液晶屏和语音电 路。 0104 3.3V 电源转换电路， 将 24V 转化为 3.3V， 主要供给开关电路、 调试电路、 CAN 和 K-line 电路等。 0105 3G 模块电源供电电路， VBAT 可提供 3.3V-4.2V 范围内的电压， 主要功能为 3G 模块 提供电压， 保证 3G。
43、 模块正常工作。 0106 除了上述的物理结构之外， 内置 Android 系统的核心处理单元中还承载有多任 务， 分别为起始任务， 与上位机通信任务， CAN 数据的处理与收发任务， 基于 K 线的诊断控制 任务， 定位系统管理任务， 助驾功能， 存储器管理任务以及中断服务程序。 0107 为本发明的基于北斗通信的车载信息系统的系统整体软件结构框架。 0108 (1)Android 应用程序层 ： Android 本身包含一些由 Java 语言开发的应用程序， 如 桌面、 短信收发程序、 日历、 电话通讯录、 浏览器、 E-mail 客户端等， 开发者还可以在此基础 上开发出更多有特色的 A。
44、ndroid 应用程序， 如本系统开发的 3G 通信、 北斗 /GPS 导航应用、 助驾功能等。 0109 (2)Android 应用框架层 ： Android 应用程序开发是基于框架和组件的， 因此在该 层中， 开发人员拥有访问框架API的全部权限， 在开发应用程序时调用Android本身自带的 许多组件， 也可以开发新的组件， 并将该组件放入应用程序框架中， 以供自己和其它应用程 序调用， 如定位管理、 视图管理都是北斗 /GPS 和电子地图开发所需要的组件， 这样的模块 大大提高了应用程序开发效率。 0110 (3)Android 普通函数库 ： Android 的普通函数库包括 ： 标。
45、准 C 函数库、 媒体功能 说 明 书 CN 103336487 A 11 7/9 页 12 库、 浏览器引擎、 2D和3D图形库及SQLite引擎等。 开发者利用这些功能可方便开发出人机 界面友好的应用程序接口， 极大地缩短了开发进程。 0111 (4)Java 程序运行环境 ： Android 的程序运行环境包含一组 Java 内核库及 Dalvik 虚拟机， 它们有效地优化了 Java 程序的运行过程。 0112 (5)Linux 内核层 ： Android 系统平台基于优化了的 Linux version2.6.23 内核来 开发， 该层用来提供系统的底层服务， 提供诸如内存管理、 进。
46、程管理、 设备驱动、 安全管理、 电源管理等驱动模块， 作为一个虚拟的中间层， 该层位于硬件与其它的软件层之间， 同时也 是手机软硬件的连接层。在系统开发中， 也需要针对自身的硬件模块添加对应的驱动， 如 CAN 驱动、 3G 驱动、 北斗 /GPS 驱动、 液晶和触摸屏驱动等。 0113 车载信息系统与监控中心通信的流程。 0114 S15a， 车载信息系统通过 PPP 方式连接至监控中心服务器的 IP 和端口。 0115 S15b， 判断连接服务器是否成功。 0116 S15c， 服务器连接成功后， 车载信息系统需向服务器发送注册报文， 然后服务器返 回确认报文。 0117 S15d， 判。
47、断注册是否成功， 如果注册报文和服务器返回的确认报文准确无误则注 册成功， 否则失败。 0118 S15e， 如果注册成功， 车载信息系统开始与监控中心服务器进行数据通信， 首先， 车载信息系统会将车辆的所有信息向服务器传送一次， 然后按照一定时间间隔向服务器发 送数据。服务器可以随时向车载信息系统发送查询数据指令或控制指令。 0119 S15f， 由于使用的是无线网络， 存在信号问题， 如果车辆运行过程中出现信号太弱 会出现掉线的情况 ； 或者服务器网络出现问题都属于网络异常。 0120 S15g， 如果车载信息系统进行服务器注册时注册失败， 服务器会断开连接 ； 如果出 现 S15f 中的。
48、网络异常情况也会断开连接。 0121 S15h， 车载信息系统与服务器之间传输的数据包括车辆的定位数据、 CAN 数据和 K 线数据。 0122 S15i， 由于服务器要求的数据格式与车载信息系统采集的数据格式不同， 所以需 要处理为服务器认识的数据格式。 0123 CAN 数据的处理与收发流程。CAN 数据的收发是通过 MCP2515 实现的， 该芯片的驱 动位于核心处理单元中的 linux 内核中。 0124 S16a， MCP2515 是通过 SPI 总线与核心处理单元通信的， 所以， MCP2515 需挂载到 SPI 总线下。 0125 S16b， 对MCP2515芯片进行初始化， 包括设置波特率、 初始化缓冲器、 设置模式等。 0126 S16c， 与 CAN 设备进行通信， 读取 CAN 设备的数据。 0127 S16d， 将读取的 CAN 数据放入缓冲区以供应用程序提取使用。 0128 S16e， 应用层程序通过 mcp2515_read() 函数读取缓冲区数据。 0129 K 线诊断控制功能流程。本发明通过 K 线与 ECU 通信， 实现对车辆的故障诊断， 对 车辆发动机的工作状态进行控制。 0130 S17a, 操作命令包括 ： 来自监控中心的查询控制命令 ； 来自助驾功能的超功率控 制命令。 说 明 书 CN 103336。