北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)行車記錄儀的設(shè)計優(yōu)化分析

蔣建華

摘 要如今，車輛已經(jīng)成為人們生活水平提升的一個標志，擁有私家車的人也越來越多，為了使行車更加安全，行車記錄儀成為車輛必不可少的一個車輛行駛的記錄儀器，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)為行車記錄儀發(fā)扎創(chuàng)造了條件，提供了必要的技術(shù)支持。本文將主要分析北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)行車記錄儀的設(shè)計思路、硬件原理，為GNSSS定位數(shù)據(jù)漂移、處理提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】北斗衛(wèi)星導(dǎo)航 行車記錄儀 設(shè)計思路

隨著不斷研究與建設(shè)北斗系統(tǒng)空間端與地基增強系統(tǒng)，北斗系統(tǒng)在導(dǎo)航、信號捕捉、信號跟蹤以及精度授權(quán)、抗干擾性上有了全新的突破，被廣泛認可與接受，成為美國全球定位系統(tǒng)GPS之后又一導(dǎo)航技術(shù)性突破，與俄羅斯GLONASSS與GPS并肩成為世界三大成熟衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。依靠超強穩(wěn)定性、覆蓋率以及開放兼容性被社會各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，下面將對其在行車記錄儀設(shè)計優(yōu)化上的應(yīng)用詳細介紹。

1 行車記錄儀功能簡介

行車記錄儀功能主要包括基本的導(dǎo)航、行駛速度、行駛位置追蹤、記錄，還包括照片、駕駛?cè)松矸?、行駛里程、設(shè)備安裝等參數(shù)的記錄；具有較強的判斷與分析能力，借助屏幕或者語音能夠發(fā)出安全警示，對類似超時、超速、非法駕駛等行為進行警示；對車輛狀態(tài)有一定感知；具有鎖定、鑒權(quán)以及駕駛員身份認證的功能；具備自檢功能，比如，自動對衛(wèi)星定位與通信模塊工作狀態(tài)進行檢查、對主電狀態(tài)、天線狀態(tài)、外設(shè)運行是否正常的檢查。此外，設(shè)備還能接收并定位位置數(shù)據(jù)，通過串口完成數(shù)據(jù)的輸入或者配置；為了使監(jiān)控管理更加方便使用無線網(wǎng)對設(shè)備參數(shù)進行查詢或者修改，構(gòu)件更新、復(fù)位終端、恢復(fù)出廠設(shè)置等都是基本功能。

2 北斗衛(wèi)星系統(tǒng)行車記錄儀的硬件架構(gòu)

依據(jù)記錄儀所具備的眾多功能可以設(shè)計出基本的架構(gòu)。設(shè)計過程中選擇的移動通信模塊為M10，主要任務(wù)是MMI人機界面交互、遠程通信、錄音以及移動電話；使用ARM Cortex-M3內(nèi)核微型控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)拍照、采集數(shù)據(jù)以及存儲信息、事件判斷；使用UM220北斗芯片；為了確保在事故發(fā)生時自動恢復(fù)出廠功能使數(shù)據(jù)得以保存完整使用鐵電存儲器，確保數(shù)據(jù)能在不同環(huán)境下自動恢復(fù)。硬件框架圖如圖1所示。

3 軟件技術(shù)與對策

3.1 GNSS定位漂移

首先，在北斗芯片得到定位以后將4個點去除，此節(jié)點作為上次啟動芯片的最后一個定位位置，能防止出現(xiàn)硬件不穩(wěn)或者定位時間縮短，能夠彌補定位不準這一不足，使定位位置信息保持連貫性。其次，對速度最大閾值進行設(shè)置，如果NMEA速度比此刻的值高可以將節(jié)點去除。比如，跑車在地面最高時速不會超過360km/h，如果漂移則可以將該點去除，兩個點距離均超出了閾值，也要丟棄后面一點。還要對速度最小閾值進行設(shè)置，NMEA兩點速度相加低于最小閾值將使設(shè)備靜止，如果速度恢復(fù)到0則位置信息可使用上一次的點數(shù)據(jù)，從而將靜態(tài)漂移消除。

3.2 數(shù)據(jù)處理

依據(jù)以上硬件特性，LPC1678上帶有NVRAM與EEPROM還增設(shè)了一個鐵電存儲器都對SD卡與U盤提供支持。并且對NMVRM進行代碼升級，對設(shè)備初始值與參數(shù)進行配置；鐵電存儲器能夠應(yīng)用在臨時變數(shù)的保存上，間隔0.1s的速度傳感器能夠分辨狀態(tài)信號、位置信號燈信息；SD卡與U盤都能對參數(shù)進行修改與調(diào)整，能以文件形式對數(shù)據(jù)進行存儲。在對數(shù)據(jù)進行處理過程中，能按照事件的不同對不同文件進行處理，包含外源電源的接入、駕駛員登錄、修改參數(shù)、疑問解答、行駛速度以及位置信息等。在拍照時可區(qū)分不同的事件將其存放在以下目錄中。具體見下圖2所示。

對不同數(shù)據(jù)進行處理過程中，需要依據(jù)不同需求將其寫入到SD卡內(nèi)。包括速度、位置信息等需求，將疑問、疲勞駕駛情況、拍照、速度等都寫到文件中最終生成目錄。如果發(fā)生某個文件相互沖突的情況會出現(xiàn)亂碼或者存儲錯誤的情況。因為是單線程，在操作或者執(zhí)行命令時會出現(xiàn)中斷或者漏存等問題。該問題的解決要對數(shù)據(jù)的RAM部分冗余進行采集，在編寫其他文件時，可以將數(shù)據(jù)繼續(xù)存在RAM中，防止出現(xiàn)相互沖突的情況。鑒于存儲的空間不足，需要定期對文件進行清理。以位置信息的文件存儲為例，如果是雙倍的容量，則在生成正式文件以外還要準備一個備份文件，目的是正式文件存儲滿以后可以將多余文件復(fù)制到備份文件中。

3.3 數(shù)據(jù)的傳輸

通過圖1可以發(fā)現(xiàn)，北斗與前面板、M10三個是串口形式存在，能夠同時發(fā)送數(shù)據(jù)到LPC1788。在單線程存儲已滿的情況下，會出現(xiàn)響應(yīng)中斷或者數(shù)據(jù)丟失的情況，比如，LPC1788在照片上傳處理中，需要及時將M10錄音數(shù)據(jù)保存。要想解決這些問題可以以雙向確認方式進行連接，但是此過程較為復(fù)雜并且運行效率較低?？梢允褂梅沁B接協(xié)議使發(fā)包更加直接，但需要增加流量控制，以為LPC1788留出更多的時間對數(shù)據(jù)進行處理，能夠使數(shù)據(jù)傳送的可靠性增強。

可以將北斗數(shù)據(jù)接收中斷作為設(shè)置最高級，將M10設(shè)置在前面，使前面的面板盡量低一些，M10與LPC1788使用GPIO對RTS進行模擬，也可以同時接收數(shù)據(jù)，并允許數(shù)據(jù)發(fā)送。每次發(fā)送數(shù)據(jù)時，都要對本地的CTS進行查詢，主要是查看數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功。如果M10與LPC1788接收的數(shù)據(jù)超出了閾值范圍則要對本地RTS進行設(shè)置，設(shè)置對方發(fā)送數(shù)據(jù)的禁止；完成處理以后就要對本地的RTS允許接收數(shù)據(jù)清楚，因為通信采取非連接協(xié)議，會增加誤碼的出現(xiàn)幾率。解決這一問題可以通過命令補包或者平臺補包的方式，將上傳平臺效率提高。如果突然出現(xiàn)CTS過高狀態(tài)，則要將多媒體ID與末端上傳到分包序列中，將與M10數(shù)據(jù)發(fā)送流程退出。通過監(jiān)控平臺發(fā)包或者對命令補包，也可以自行補包將上傳效率提高，增強上傳感受。以某多媒體分包傳送數(shù)據(jù)為例，將緩沖發(fā)送隊列開啟，如果出現(xiàn)CTS過高，退出序列與數(shù)據(jù)發(fā)送流程，在主涵上依次訪問CTS。如果CTS過低，則可以對參數(shù)進行排列，重新對數(shù)據(jù)傳送的M10執(zhí)行，按照臨時文件分包序號地址發(fā)送數(shù)據(jù)文件。

4 結(jié)束語

綜上，本文主要對北斗行車記錄儀功能與硬件設(shè)計思路等進行了分析，并探討了研發(fā)當中存在的一些問題基于這些問題提出了幾點方案優(yōu)化對策。當前，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航已經(jīng)成為最新的導(dǎo)航系統(tǒng)，穩(wěn)定性與精確性較高，將其作為行車儀記錄的研發(fā)技術(shù)支持能夠獲得更好的研究效果，推進行車記錄儀的不斷進步與發(fā)展。

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作者單位

深圳市京華電子股份有限公司 廣東省深圳市 518031