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防碰撞无线通信汽车黑匣子的系统设计

时间:2015-08-07  来源:扁平线圈电感厂家  点击:

单片机端软件要求汽车黑匣子作为一个记录汽车运行状态的仪器,在无人控制的环境下,随汽车开始运行而自动运行。
本文汽车黑匣子的运行方式为:在系统上电后开始运行系统引导程序,通过引导程序调用嵌入式Linux内核,在操作系统运行后,操作系统自动启动本系统的主程序。系统软件采用中断服务程序配合CPU集中控制的结构。主控程序负责系统初始化、操纵每个模块的硬件设备并与之交互数据;而各个模块用中断的方式向主控程序发出请求,要求主控程序完成相应的操作。
上位机管理分析软件是提供给车辆管理中心人员使用,一方面它可以采集管理中心属下的所有车辆信息和驾驶员信息,进行统一编号和管理;另一方面它可以采集车辆行驶的实时数据,掌握驾驶员的驾驶情况。此外它还可对发生事故的车辆进行事故分析鉴定,为交通部门和执法部门提供相应的交通事故鉴定报告。
记录仪和PC机之间通信可以是单点对单点,单点对多点,多点对多点通信。发送广播信息是单点对多点通信,或者是多点对多点通信。但是疲劳、超时、超速等详细信息都是单点对单点通信。无线通信协议实现过程如图3所示。

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3.1 无线通信协议设计
无线通信中,由于外部环境的干扰,通常误码率较高,因此通信协议的设计对保证通信的可靠性十分重要。协议的设计主要是帧结构的设计。在该无线通信系统中,存在指令帧和数据帧。数据帧的内容包括起始字节、数据长度字节、数据字节、结束字节和校验和 在汽车行驶记录仪国家标准中有规定好的通信传输约定,如下所示:
(1)通讯机(计算机或数据采集仪)与记录仪间的数据交换按帧传输,其通信方式为异步串行方式,含有一个起始位,8个数据位,一个停止位,奇校验。本协议中的数据分别采用十六进制编码、8421BCD码及ASCII字符码。
(2)采用RS 232接口,数据传输速率为9 600 b/s。
(3)校验的作用范围应包括校验字节之前的所有字节,其值为这些字节间的异或结果。
(4)数据块是本数据帧所附带的与命令字相关的参数或数据,当为0时即本帧无数据块或参数,这种情况出现在数据上载“命令帧”及数据下传“应答帧”中。
(5)数据块长度是指本数据帧所附带的与命令字相关的参数或数据的长度,以字节数表示,其有效长度为0~64 KB,当为0时即本帧无数据块或参数,这种情况出现在数据上载“命令帧”及数据下传“应答帧”中。
根据国家标准中的数据格式要求,本文系统设计的数据帧格式如表1所示。

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3.2 简易防碰撞算法设计
因为无线数据传输的开放性,且在PC机发送广播信息后,所有收到广播的记录仪之间的响应数据回应基本是同时的,这就必然会产生无线数据碰撞的问题。
为防止不同记录仪无线上传数据时的碰撞现象。本文系统在设计时,尝试过各种已有的防碰撞算法,但鉴于本文系统的应用范围,已有的算法都过于复杂。根据应用范围,本文系统主要会应用于收费站路口之类汽车短暂停留之地,具有时间短、范围小的特征。那么在记录仪代码的发送响应的地方,加上一段有效延时发送:如根据车牌号尾数乘以1~10以内的随机数得到的结果,以毫秒为单位。这样就可以有效地将各辆车的响应报文有序回应给PC机。
加上这段延时改进代码后的实验测试结果表明,正确率高达99%,而不加此简易防碰撞算法的正确率仅为90%。

4 结语
本文只是在原有的简易汽车记录仪的基础上增加了PC机实时获取记录仪行驶数据的无线传输的功能,并添加简易的防碰撞算法来降低无线数据传输的碰撞问题。可以避免一些需要用GPRS等流量费用的问题,降低使用费用,相信随着国家科技的发展,本系统可以得到更多的认识和应用。

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