基于SENSOR式汽車實時監控系統

劉翠翠 趙震 王敬朋

摘 要：現如今，人們的日常出行已經離不開汽車，汽車以及道路交通帶來的安全問題迫使人類對其進行深入研究，以此來保護生命安全、維護社會良好秩序。通過運用土地資源管理中的GPS、遙感等專業知識，對汽車使用過程中車內外溫度、濕度、地形等狀態和變化進行監督，利用微型處理器整合信息，通過無線發射器將數據上傳至網絡，通過APP進行處理，及時發送給用戶以此來進行主觀判斷、及時調整用車狀態，提高用車安全，降低行車風險。系統通過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，車主可以隨時監督車輛狀況，以解決車輛外借時出現的問題和糾紛等。

關鍵詞：傳感器；GPS；汽車實時監控系統；APP

中圖分類號：TM912 文獻標志碼：A

1 汽車實時監控系統

該產品是一款實時監控車輛使用狀況的APP，對每一輛注冊車輛進行VIN登記，在APP上進行綁定，擁有“車主”和“車輛臨時使用者”雙模式。當車主將車輛借出時，可開啟車主模式對車輛進行一定程度的監控。通過車主與APP的實時互動，使車主能掌握車輛行駛過程中的實時信息。

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時數據（其中包括車速、水箱水溫、氣壓、油量、機油量、剎車情況等），通過微型計算機將數據上傳到網絡，APP可以接收數據并對數據進行處理，將處理后的結果，象機油、汽油剩余量及可持續行駛里程、水箱水溫是否有過熱危險、剎車情況及是否有剎車失靈隱患等的實時報告給車主和車輛使用者，以便車輛使用者能預知車輛潛在的隱患，提前防范突發故障并進行簡單自救。如果車輛使用者對APP根據數據判斷出的極可能故障警告置之不理，APP將會提醒車主，車主可根據實際情況與車輛使用者進行溝通。

APP可以通過GPS掌握車輛當前位置，并根據車外溫度、濕度、地形傳感器對當前道路情況的合理車速進行判斷，并在車速超出允許范圍時對車輛使用者發出警告。

2 軟硬件組合的汽車實時監控系統

2.1 系統的硬件組合

實時監控系統由CAN卡和PC組成。PC配有應用軟件。

2.2 系統的軟件開發

系統軟件設計基于傳統系統開發平臺，與C語言和BASIC有相似的開發環境，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動機運行狀態的實時參數。

（2）解釋收到的狀態參數并以數字，圖表等形式顯示。

（3）根據用戶主觀個性需求對發動機的狀態運行參數進行修正，進而發送指令給汽車的電子控制單元。

系統的功能是在軟件運行時打開主程序，數據接收程序和數據發送程序在2個并行的while結構中運行。 在數據接收子例程之后添加條件結構，以解釋接收的數據： 向數據發送方添加事件結構，以監視控制操作的變化。 在主程序沒有報告錯誤的情況下，程序的其余部分可以順利運行。

2.2.2 系統程序工程的實現

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

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

（3）VCI-Receive函數的輸出是一個數組，以結構的形式顯示，因此需要調用LabVIEW對其進行解壓縮并從結構中釋放。通過調用選擇結構，根據ID以不同方式解釋和顯示不同數據。

（4）VCI-Transmit是CAN卡的發送功能。可以減少數據傳輸程序的不必要操作，確保立即執行數據傳輸指令。

3 汽車輪胎壓力實時監控系統

輪胎充氣壓力對車輛安全性、操縱穩定性、燃油經濟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鍵，輪胎壓力監控系統將會幫助人們避免由于輪胎的氣壓不足（過高）或輪胎損壞而發生的事故， 是汽車實時監控系統中的重要一環。

3.1 汽車輪胎壓力實時監控系統中的傳感器

輪胎壓力傳感器監測輪胎模塊，包括其壓力，溫度和磨損。當汽車啟動時，它可以自動打開并進入自檢模式，可以測量壓力、溫度和磨損。輪胎壓力傳感器結合了傳感單元和A/D轉換器，使集成系統更加方便靈活。

3.2 壓力和溫度數據的獲取

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械電容傳感器單元組成，壓力測量范圍為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射極電流密度下2個雙極晶體管之間的基極與發射極電壓的差異來實現溫度測量，電路中產生的電壓差可以與絕對溫度成比例。測量溫度時，帶隙參考電壓用作模數轉換器的參考電壓。溫度測量可以通過同步串行通信接口總線或內部計數器觸發。

3.3 傳感器的芯片識別碼

傳感器的存儲器存儲唯一的32位識別碼，可在整個傳感器的制造過程中進行跟蹤。芯片識別碼可以通過同步串行接口讀取，并且可以用于識別每個輪胎壓力傳感器的位置。通常可以選擇32位的ID長度，但可以擴展到48位以免重復。在收到數據之前檢查ID，如果不符合ID，系統選擇放棄；當接收器發現ID可以匹配，并完成匹配時，它將修改狀態并指示輪胎的位置。

汽車輪胎壓力監測系統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。提出了一種新的駕駛安全防護概念，將人們的駕駛安全意識從“后處理”提升到“積極預防”；它也是未來智能電子汽車的重要組成部分，將成為輪胎技術研究的新方向和熱點。目前，其發展水平相對較低，整體功能需要進一步擴大和提高。

4 結論

基于SENSOR的汽車實時監控系統具有研發產品體積小、集成度較高、功能齊全等優點，有利于提高汽車監控系統的靈敏度，完善其監控功能。系統有利于推進智能輪胎的開發。產品的創新之處在于對車輛各種信息的實時監控、對環境和地形地勢的監控，進而檢測車輛運行狀況，排除故障，為用戶提供合理的使用建議，讓用戶隨時隨地、方便快捷地了解自己的汽車，安全駕駛、放心駕駛，延長車輛的使用壽命。

參考文獻

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