蔡亮明

(福州大學(xué)至誠(chéng)學(xué)院，福州 350002)

2009年7月全國(guó)道路交通安全部際聯(lián)席會(huì)議《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)道路交通安全工作的意見》明確提出“加大對(duì)行駛車輛的動(dòng)態(tài)安全監(jiān)管，2009年完成在大型營(yíng)運(yùn)客車、危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸車、校車等特種車輛上強(qiáng)制安裝使用汽車行駛記錄儀，與此同時(shí)還要建立動(dòng)態(tài)監(jiān)控信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)不同部門間數(shù)據(jù)共享，加強(qiáng)動(dòng)態(tài)安全的監(jiān)管”［1］。如今國(guó)內(nèi)外使用的汽車行駛記錄儀［2］都具有行駛記錄儀數(shù)據(jù)保存功能。在今后的發(fā)展中，它一定會(huì)與車輛的GPS 定位系統(tǒng)、GIS 地理信息系統(tǒng)、GSM 數(shù)字移動(dòng)通信等其他電子系統(tǒng)相結(jié)合，向著大容量、管理專業(yè)化、系統(tǒng)化、數(shù)據(jù)無線傳輸和數(shù)據(jù)集成處理的方向發(fā)展［3］。雖然目前行車記錄儀品牌眾多，但大部分為單機(jī)版系統(tǒng)。而本系統(tǒng)開發(fā)的當(dāng)班司機(jī)認(rèn)證和動(dòng)態(tài)匯報(bào)車內(nèi)外情況都能很好滿足特種車輛的管理。

1 技術(shù)背景介紹

汽車行駛記錄儀是一種能夠記錄和再現(xiàn)汽車行駛狀態(tài)的數(shù)字式電子記錄裝置［4］。實(shí)現(xiàn)類似于飛機(jī)“黑匣子”的設(shè)備，它可以全程保存車輛行駛的數(shù)據(jù)，并通過解析所記錄的行駛信息數(shù)據(jù)，能夠準(zhǔn)確地掌控車輛行駛的各種狀況。

Cortex-M3 處理器［5］使用的是ARMv7 構(gòu)架。性能是ARM7 的兩倍，功耗反而只有ARM7 的1/3，是典型的低功耗產(chǎn)品。Cortex-M3 的中斷延遲極低，通常只需要12 個(gè)時(shí)鐘周期就夠了，Cortex-M3 還提供了一個(gè)可選的存儲(chǔ)器保護(hù)單元(MPU)。所有這些，都使得Cortex-M3 更適用于汽車行駛記錄儀的開發(fā)。

GPS 模塊采用的是ALIENTEK 自主研發(fā)的一款性價(jià)比較高的ATK-NEO-6M GPS［6］模塊，模塊核心用的是UBLOX公司的NEO-6M 模組，多達(dá)50 個(gè)通道，可以達(dá)到-161dBm 的追蹤靈敏度，測(cè)量輸出頻率最高可以達(dá)到5Hz，ATK-NEO-6M GPS 模塊支持多種通信波特率，可以保存在模塊自帶的EEPROM 里面［7］。模塊通過串口與外部系統(tǒng)連接，非常方便與ALIENTEK MiniSTM32 開發(fā)板相連。

非接觸式IC 卡又名射頻卡。非接觸式IC 卡由芯片、感應(yīng)天線組成，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PVC 卡片內(nèi)封裝好，芯片和天線沒有任何部分外露［8］。當(dāng)IC 卡靠近讀寫器表面，通過無線電波的傳遞來完成數(shù)據(jù)的讀寫操作。

Longsung U8300W［9］在提供這種高速的數(shù)據(jù)接入的同時(shí)，還可提供例如短信、通訊簿等功能。還可廣泛應(yīng)用于到諸如移動(dòng)寬帶的接入、視頻的監(jiān)控［10］、手持的終端、車載的設(shè)備等眾多的產(chǎn)品。U8300W 模塊是雙面布局的PCBA，雙面均有屏蔽罩屏蔽和防護(hù)。

2 特種車輛行駛記錄系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架如圖1 所示。司機(jī)身份識(shí)別功能設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，司機(jī)身份識(shí)別功能是實(shí)現(xiàn)司機(jī)身份識(shí)別卡在讀卡器上的讀取，讀卡器再將讀卡結(jié)果發(fā)送給車載終端，車載終端完成卡號(hào)的接收與顯示?；赟TM32 行駛記錄儀司機(jī)身份識(shí)別功能框圖設(shè)計(jì)如圖2 所示。車內(nèi)外情況記錄模塊設(shè)計(jì)采用成熟的H.264 編解碼技術(shù)，通用的攝像頭模塊實(shí)現(xiàn)和車載終端的連接。圖像記錄模塊框架如圖3所示。

4G 通訊模塊設(shè)計(jì):車載設(shè)備通過4G 模塊向管理中心服務(wù)器發(fā)起UDP 連接。由于車載設(shè)備每次發(fā)起連接請(qǐng)求，都由4G 網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)分配IP 地址。所以在中心服務(wù)器上看，車載設(shè)備每次連接的IP 地址及端口號(hào)都是不同的。車載設(shè)備和管理中心通訊如圖4 所示。GPS 定位模塊數(shù)據(jù)的采集與保存設(shè)計(jì)是通過GPS 模塊采集數(shù)據(jù)并將定位信息保存在SD卡上。流程設(shè)計(jì)如圖5 所示:

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架圖

圖2 司機(jī)身份識(shí)別功能框圖

圖3 車內(nèi)外圖像模塊框圖

圖4 4G 模塊通訊框圖

圖5 GPS 模塊數(shù)據(jù)采集保存框圖

3 特種車輛行駛記錄系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

司機(jī)身份識(shí)別功能實(shí)現(xiàn): 初始化LCD，調(diào)用LCD_Show-String 函數(shù)將串口接收的司機(jī)身份識(shí)別卡卡號(hào)和已簽到信息在LCD 屏上顯示，實(shí)現(xiàn)了司機(jī)身份識(shí)別卡靠近移動(dòng)通信讀卡設(shè)備時(shí)，讀取卡號(hào)。

車內(nèi)外情況記錄模塊功能實(shí)現(xiàn): 整個(gè)采集模塊參考V4L2 視頻采集框架編程，從一系列的參數(shù)設(shè)置開始，直到視頻采集進(jìn)入循環(huán)，采集后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入編碼壓縮和視頻傳輸模塊，如圖6 所示。4G 通訊模塊和管理中心功能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)車載終端向管理中心注冊(cè)和登陸成功后。如果點(diǎn)擊視頻通道的按鈕，設(shè)備終端則將會(huì)發(fā)送當(dāng)前的視頻數(shù)據(jù)給中心平臺(tái)，如果點(diǎn)擊關(guān)閉，則會(huì)中斷連接。通訊模塊實(shí)現(xiàn)流程如圖7 所示。GPS 數(shù)據(jù)采集并保存功能實(shí)現(xiàn)通過接收緩沖區(qū)GPS 數(shù)據(jù)即行駛記錄儀數(shù)據(jù)寫入SD 卡LCD 顯示情況，每次寫入512 字節(jié)數(shù)據(jù)。

圖6 視頻采集記錄傳送模塊流程

圖7 通訊模塊流程

4 結(jié)束語

通過對(duì)特種車輛如運(yùn)鈔車、校車、“兩危”車的調(diào)研，以及多次和客戶溝通。同時(shí)為了滿足車聯(lián)網(wǎng)落地項(xiàng)目實(shí)施。比對(duì)當(dāng)今流行的汽車行駛記錄儀，補(bǔ)充車內(nèi)監(jiān)控，當(dāng)班司機(jī)身份認(rèn)證，定位信息和圖像信息遠(yuǎn)傳等功能后。實(shí)現(xiàn)特種車輛行駛記錄系統(tǒng)基本滿足了客戶一期對(duì)特種車輛管理的要求。后續(xù)將按客戶需求再開發(fā)一些增值功能。

［1］GB/T19056—2012，汽車行駛記錄儀［S］.

［2］孫正席，裴東興，張瑜.基于Cortex-M3 的汽車行駛記錄儀設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2012，20(4):15-19.

［3］陳挺.基于ARM Cortex-M3 的車輛行駛記錄儀研究設(shè)計(jì)［D］.廈門:廈門大學(xué)，2013.

［4］吳堅(jiān).一種新型的汽車行駛記錄儀的研究與設(shè)計(jì)［D］:杭州:浙江工業(yè)大學(xué)，2011.

［5］舒展.嵌入式系統(tǒng)綜述［J］. 現(xiàn)代計(jì)算機(jī):專業(yè)版，2011(5):44-46.

［6］趙燕，李煒.基于STC 單片機(jī)的GPS 定位顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014(4):25-28.

［7］u-blox.NEO-6 u-blox 6 GPS Modules Hardware Integration Manual［R］.u-blox:u-blox，2000.

［8］張柯，張琦.非接觸式IC 卡技術(shù)原理與應(yīng)用［J］.辦公自動(dòng)化，2011(201):31.

［9］潘慧，潘艷. TD-LTE 關(guān)鍵技術(shù)分析［J］. 中國(guó)新通信，2014(16):17-22.

［10］楊磊.車輛視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建及設(shè)計(jì)要點(diǎn)［J］.通信技術(shù)，2014(4):35-39.