基于SENSOR式汽車實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

劉翠翠 趙震 王敬朋

摘 要：現(xiàn)如今，人們的日常出行已經(jīng)離不開汽車，汽車以及道路交通帶來的安全問題迫使人類對(duì)其進(jìn)行深入研究，以此來保護(hù)生命安全、維護(hù)社會(huì)良好秩序。通過運(yùn)用土地資源管理中的GPS、遙感等專業(yè)知識(shí)，對(duì)汽車使用過程中車內(nèi)外溫度、濕度、地形等狀態(tài)和變化進(jìn)行監(jiān)督，利用微型處理器整合信息，通過無線發(fā)射器將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)，通過APP進(jìn)行處理，及時(shí)發(fā)送給用戶以此來進(jìn)行主觀判斷、及時(shí)調(diào)整用車狀態(tài)，提高用車安全，降低行車風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)通過VIN登記，綁定APP供用戶使用，APP分車主和車輛使用者2種模式，車主可以隨時(shí)監(jiān)督車輛狀況，以解決車輛外借時(shí)出現(xiàn)的問題和糾紛等。

關(guān)鍵詞：傳感器；GPS；汽車實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)；APP

中圖分類號(hào)：TM912 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 汽車實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

該產(chǎn)品是一款實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛使用狀況的APP，對(duì)每一輛注冊(cè)車輛進(jìn)行VIN登記，在APP上進(jìn)行綁定，擁有“車主”和“車輛臨時(shí)使用者”雙模式。當(dāng)車主將車輛借出時(shí)，可開啟車主模式對(duì)車輛進(jìn)行一定程度的監(jiān)控。通過車主與APP的實(shí)時(shí)互動(dòng)，使車主能掌握車輛行駛過程中的實(shí)時(shí)信息。

APP通過裝配在車體上的微型處理器，整合車輛各傳感器提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（其中包括車速、水箱水溫、氣壓、油量、機(jī)油量、剎車情況等），通過微型計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)，APP可以接收數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后的結(jié)果，象機(jī)油、汽油剩余量及可持續(xù)行駛里程、水箱水溫是否有過熱危險(xiǎn)、剎車情況及是否有剎車失靈隱患等的實(shí)時(shí)報(bào)告給車主和車輛使用者，以便車輛使用者能預(yù)知車輛潛在的隱患，提前防范突發(fā)故障并進(jìn)行簡(jiǎn)單自救。如果車輛使用者對(duì)APP根據(jù)數(shù)據(jù)判斷出的極可能故障警告置之不理，APP將會(huì)提醒車主，車主可根據(jù)實(shí)際情況與車輛使用者進(jìn)行溝通。

APP可以通過GPS掌握車輛當(dāng)前位置，并根據(jù)車外溫度、濕度、地形傳感器對(duì)當(dāng)前道路情況的合理車速進(jìn)行判斷，并在車速超出允許范圍時(shí)對(duì)車輛使用者發(fā)出警告。

2 軟硬件組合的汽車實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)的硬件組合

實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)由CAN卡和PC組成。PC配有應(yīng)用軟件。

2.2 系統(tǒng)的軟件開發(fā)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)基于傳統(tǒng)系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，與C語言和BASIC有相似的開發(fā)環(huán)境，不需要采用基于文本的語言代碼，而是以框圖的形式展示產(chǎn)生的程序。

2.2.1 主要功能

（1）從汽車電子控制單元接收汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)參數(shù)。

（2）解釋收到的狀態(tài)參數(shù)并以數(shù)字，圖表等形式顯示。

（3）根據(jù)用戶主觀個(gè)性需求對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行修正，進(jìn)而發(fā)送指令給汽車的電子控制單元。

系統(tǒng)的功能是在軟件運(yùn)行時(shí)打開主程序，數(shù)據(jù)接收程序和數(shù)據(jù)發(fā)送程序在2個(gè)并行的while結(jié)構(gòu)中運(yùn)行。 在數(shù)據(jù)接收子例程之后添加條件結(jié)構(gòu)，以解釋接收的數(shù)據(jù)： 向數(shù)據(jù)發(fā)送方添加事件結(jié)構(gòu)，以監(jiān)視控制操作的變化。 在主程序沒有報(bào)告錯(cuò)誤的情況下，程序的其余部分可以順利運(yùn)行。

2.2.2 系統(tǒng)程序工程的實(shí)現(xiàn)

（1）主程序是軟件系統(tǒng)中的基礎(chǔ)。只有在主程序打開CAN卡進(jìn)行初始化后，CAN通信才正常，其他子程序可以順利執(zhí)行。為了提高軟件的運(yùn)行效率，在打開CAN卡之后，數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)接收期間僅執(zhí)行一次初始化數(shù)據(jù)操作。只要CAN通信開啟，CAN卡就不再初始化，從而既可以確保CAN卡平穩(wěn)打開，又可以保證 CAN正常通信。

（2）VCI-Receive是CAN卡的接收函數(shù)，在LabVIEW中使用調(diào)用庫函數(shù)的指令進(jìn)行調(diào)用。通過設(shè)置Timing0和Timingl設(shè)置CAN通信的波特率；在接收函數(shù)VCI-Receive中被用來傳送CAN信息幀。

（3）VCI-Receive函數(shù)的輸出是一個(gè)數(shù)組，以結(jié)構(gòu)的形式顯示，因此需要調(diào)用LabVIEW對(duì)其進(jìn)行解壓縮并從結(jié)構(gòu)中釋放。通過調(diào)用選擇結(jié)構(gòu)，根據(jù)ID以不同方式解釋和顯示不同數(shù)據(jù)。

（4）VCI-Transmit是CAN卡的發(fā)送功能?？梢詼p少數(shù)據(jù)傳輸程序的不必要操作，確保立即執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸指令。

3 汽車輪胎壓力實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

輪胎充氣壓力對(duì)車輛安全性、操縱穩(wěn)定性、燃油經(jīng)濟(jì)性和乘坐舒適性具有重要影響。正常的輪胎氣壓是安全行車的關(guān)鍵，輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)幫助人們避免由于輪胎的氣壓不足（過高）或輪胎損壞而發(fā)生的事故， 是汽車實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中的重要一環(huán)。

3.1 汽車輪胎壓力實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感器

輪胎壓力傳感器監(jiān)測(cè)輪胎模塊，包括其壓力，溫度和磨損。當(dāng)汽車啟動(dòng)時(shí)，它可以自動(dòng)打開并進(jìn)入自檢模式，可以測(cè)量壓力、溫度和磨損。輪胎壓力傳感器結(jié)合了傳感單元和A/D轉(zhuǎn)換器，使集成系統(tǒng)更加方便靈活。

3.2 壓力和溫度數(shù)據(jù)的獲取

獲取傳感器壓力和溫度的常用方法是逐次逼近和閾值檢查。壓力傳感模塊由表面微機(jī)械電容傳感器單元組成，壓力測(cè)量范圍為0.55 MPa～0.65 MPa。并且傳感器陣列和參考陣列形成電容器橋電路，并且實(shí)際壓力改變傳感器陣列的電容。因此，橋是不平衡的，并且最終的橋電壓被施加到差分A/D轉(zhuǎn)換器。使用逐次逼近的方法完成該變換過程。

溫度傳感器模塊是基于不同發(fā)射極電流密度下2個(gè)雙極晶體管之間的基極與發(fā)射極電壓的差異來實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，電路中產(chǎn)生的電壓差可以與絕對(duì)溫度成比例。測(cè)量溫度時(shí)，帶隙參考電壓用作模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓。溫度測(cè)量可以通過同步串行通信接口總線或內(nèi)部計(jì)數(shù)器觸發(fā)。

3.3 傳感器的芯片識(shí)別碼

傳感器的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)唯一的32位識(shí)別碼，可在整個(gè)傳感器的制造過程中進(jìn)行跟蹤。芯片識(shí)別碼可以通過同步串行接口讀取，并且可以用于識(shí)別每個(gè)輪胎壓力傳感器的位置。通?？梢赃x擇32位的ID長(zhǎng)度，但可以擴(kuò)展到48位以免重復(fù)。在收到數(shù)據(jù)之前檢查ID，如果不符合ID，系統(tǒng)選擇放棄；當(dāng)接收器發(fā)現(xiàn)ID可以匹配，并完成匹配時(shí)，它將修改狀態(tài)并指示輪胎的位置。

汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種通過防止諸如輪胎爆裂之類的問題，來避免汽車事故的技術(shù)。提出了一種新的駕駛安全防護(hù)概念，將人們的駕駛安全意識(shí)從“后處理”提升到“積極預(yù)防”；它也是未來智能電子汽車的重要組成部分，將成為輪胎技術(shù)研究的新方向和熱點(diǎn)。目前，其發(fā)展水平相對(duì)較低，整體功能需要進(jìn)一步擴(kuò)大和提高。

4 結(jié)論

基于SENSOR的汽車實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)具有研發(fā)產(chǎn)品體積小、集成度較高、功能齊全等優(yōu)點(diǎn)，有利于提高汽車監(jiān)控系統(tǒng)的靈敏度，完善其監(jiān)控功能。系統(tǒng)有利于推進(jìn)智能輪胎的開發(fā)。產(chǎn)品的創(chuàng)新之處在于對(duì)車輛各種信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控、對(duì)環(huán)境和地形地勢(shì)的監(jiān)控，進(jìn)而檢測(cè)車輛運(yùn)行狀況，排除故障，為用戶提供合理的使用建議，讓用戶隨時(shí)隨地、方便快捷地了解自己的汽車，安全駕駛、放心駕駛，延長(zhǎng)車輛的使用壽命。

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