防碰撞無線通信汽車黑匣子的系統設計

摘要：采用無線模塊與汽車行駛記錄儀結合的方法，配合PC機可以實時且較準確地獲取汽車行駛記錄儀的各項信息。詳細闡述添加無線模塊的汽車行駛記錄儀的系統設計，該系統集數據存儲、數據采集、數據分析為一體，著重分析了汽車行駛記錄儀的硬件結構設計和軟件設計，并對實際應用中產生的無線碰撞問題提出了解決方案。
關鍵詞：LPC2214；SRWF-1021；汽車記錄儀；防碰撞

0 引言
隨著我國國民經濟的高速發展，渣土車、長途客運車的重、特大道路交通事故頻發，給國家和人民生命財產帶來了巨大損失。為了在全國范圍內深入開展預防和減少道路交通事故工作，國內已有很多企業和科研單位研制汽車行駛記錄儀。但現有的記錄儀，使用有線方式閱讀，對執法交警很不方便，交警很少操作；采用無線方式讀取數據，既方便，又快捷，必將受到執法交警的歡迎，因此，研制無線讀取數據的汽車記錄儀勢在必行。
汽車行駛記錄儀(俗稱汽車黑匣子)，是對車輛行駛速度、時間、里程以及有關車輛行駛的其他狀態信息進行記錄、存儲并可通過接口實現數據輸出的數字式電子記錄裝置。對遏止疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛人員的不良駕駛行為、保障車輛行駛安全以及道路交通事故的分析鑒定具有重要的作用。近幾年來，國內部分省份已經規定，長途客運車必須安裝汽車行駛記錄儀。
本文根據汽車行駛記錄儀國家標準GB／T 19056-2003，設計了一種符合國家標準且在現有的汽車行駛記錄儀產品中增加了防碰撞無線數據上載的功能。下面主要闡述汽車行駛記錄儀的基本功能以及硬件架構和軟件系統的設計。

1 汽車行駛記錄儀基本功能
國家標準GB／T 19056-2003中主要要求記錄儀應有如下功能：
(1)自檢功能
記錄儀在通電開始工作時，應首先進行自檢，自檢正常后應以綠閃信號及顯示屏顯示方式指示工作正常。
(2)數據的采集、記錄、存儲功能
能夠對時間、日期、駕駛時間、車輛行駛速度、行駛里程等數據進行實時測量、記錄和存儲，并保證存儲的數據在較長時間內不丟失。需要被采集的輸入信號包括三類：模擬信號輸入、數字信號輸入以及開關量信號輸入。
(3)超速、駕駛員疲勞駕駛的報警、記錄
當車速超過設限(可根據用戶需要設定)，記錄儀將發出聲光報警，提醒駕駛員減速。報警聲間隔為4s。
當同一駕駛員連續駕車行駛累計4 h以上，記錄儀將記錄下該駕駛員疲勞駕駛的相關數據，并發出蜂鳴報警，同時紅燈閃爍，與超速報警相似。連續駕駛中途停車超過20 min，記錄儀自動解除當前疲勞時間的累計。若停車時間小于20 min，記錄儀仍視為連續駕駛，累計疲勞駕駛時間。
(4)駕駛員身份記錄功能
每臺記錄儀均配置惟一序號，并安裝了非接觸式射頻IC卡驗卡機，或鍵人密碼方式，用戶可以根據需要采用IC卡方式或鍵入密碼方式驗證駕駛員的身份。如駕駛前未進行身份驗證，或身份驗證無效，即默認為是上一次駕駛員身份。通過記錄儀管理軟件可以方便地查看駕駛員身份驗證資料，如駕駛員身份驗證無效，并不影響駕駛，但可通過管理軟件查看到非法駕駛的相關數據。
(5)數據顯示
轉速檢測與車輛轉速儀表同步，數字顯示，檢測精度為±50 r／min，顯示范圍為0～9 999 r／m。發動機轉速特征系數可通過記錄儀管理軟件進行設定。
日期和時間的記錄格式：北京時間*年*月*日*時*分*秒，相對誤差：±5 s。
(6)數據通信功能
記錄儀能夠通過多種方式(包括RS 232串行接口、USB接口以及I2C總線接口)與外部環境進行通信，實現數據的交互。
現有的汽車行駛記錄儀數據上載大部分均為有線傳輸，例如USB、串口線傳輸等。在無法使用有線傳輸的場合，采用無線數據傳輸模塊和單片機相結合進行數據傳輸是較合理的方案。本文就是用LPC2214與SR-WF-1021數傳模塊結合，加上防碰撞的簡單算法進行數據通信。

2 系統硬件設計
本文設計了一個基于LPC2214單片機的簡化嵌入式無線數據采集系統，系統框圖如圖1所示。該系統體積小、重量輕、運行成本低，且依托現有的無線模塊自組網絡，自定義通信協議。特別適用于采集點分布范圍廣、數量多、自動化值守的場合。