基于無線采集的行駛記錄儀檢驗查驗系統及平臺

楊少棟 邸建輝 陳紅波 周建剛 穆文浩

（1.石家莊華燕交通科技有限公司 河北省石家莊市 050000 2.道路交通安全重點實驗室 江蘇省無錫市 214151）

1 引言

隨著國家的發展，道路交通也進行著快速的發展，道路交通事故也在不斷地攀升，尤其是“兩客一危”車輛的長時間疲勞駕駛、超速駕駛、不按規定路線行駛等促成交通事故的主要誘因。汽車行駛記錄儀是對車輛的行駛路線、駕駛速度、駕駛時間、行駛里程以及有關車輛行駛的其他信息進行記錄、存儲并實現數據傳輸的記錄裝置。使用汽車行駛記錄儀，對遏制長時間疲勞駕駛、車輛超速、不按規定路線行駛等交通違法行為十分有效，約束駕駛人的不良行為習慣、保障車輛安全行駛、輔助交通事故成因的分析具有重要作用。

但目前在汽車記錄儀實際使用時，其上級部門往往不能準確及時的獲取長時間疲勞駕駛、超速駕駛、不按規定路線行駛等信息，這樣也不能有效的約束這些不良駕駛行為。因此需要研發無線采集器，用來快速地獲取記錄儀中的超時超速等信息。研究檢驗查驗終端通過無線跟連接無線采集器的汽車行駛記錄儀通信并獲取其信息進行判定，將判定結果上傳至數據分析平臺。過收集、匯總、分析全國行駛記錄儀的檢驗查驗記錄，可為全國機動車行駛記錄儀檢驗查驗業務的決策制定提供數據支撐。

2 方案概述

行駛記錄儀的檢驗查驗工作，應本著快速、高效的原則，依據國家標準《汽車行駛記錄儀》（GB/T 19056-2012），對數據進行規范性、有效性的驗證，確保設備工作正常。

（1）將無線采集器通過USB 接口連接到行駛記錄儀上，采集行駛記錄儀中的超時駕駛、行駛超速、事故疑點等數據信息，通過無線采集器傳送給檢驗查驗終端；

（2）終端接收到行駛記錄儀的各種數據后，進行數據的有效性、規范性等的判定，判定完畢后將原始數據和判定結果傳輸到數據分析平臺；

（3）數據分析平臺收集到不同品牌、不同車輛行駛記錄儀的數據，進行匯總及綜合分析，為全國機動車行駛記錄儀檢驗查驗業務的決策制定提供數據支撐，同時后期還可進行拓展應用，為其它行業業務提供基礎數據支持。

本方案的總體功能如圖1所示。

3 無線采集器

3.1 硬件電路設計

無線采集器主要實現記錄儀數據的采集、數據存儲和無線通信功能。無線采集器包括：MCU 控制電路、電源電路、數據存儲電路、無線通信模塊接口、USB 電路等，硬件組成如圖2所示。

3.2 MCU控制單元

無線采集器采用的MCU 控制單元為STM32F103ZET6，它是一種嵌入式微控制器的集成電路，它是由ST 公司研發的STM32F1系列的芯片，此芯片是基于ARM 的Cortex-M3 核心的32 位控制器，Cortex-M3 是基于ARMV-7 體系結構的處理器，它具有超低功耗、超短延時中斷、超低成本等優點，適用于微控制系統、汽車控制系統、工業控制系統等。

圖1：總體方案

圖2：無線采集器硬件組成

其特點如下所述：

（1）芯片內部FLASH 為512KB，并且支持在線編程，芯片內部隨機存儲器為64KB；

（2）工作頻率可達72MHz，數據指令分別走不同層級的流水線，確保CPU 的運行速度能達到最大化；

（3）芯片內部具有兩個RC 晶振，既能支持片外高速晶振(8MHz)，也能支持片外低速晶振(32KHz)，其中片外低速晶振(32KHz)用于CPU 的實時時鐘，且帶后備電源引腳，用于掉電后的時鐘行走；

（4）具有42 個16 位的后備寄存器，用作外置的電池可實現掉電數據不丟失的功能；

圖3：檢驗查驗系統功能框圖

圖4：數據分析平臺功能框圖

（5）外部接口非常豐富多達80 個IO(大部分兼容5V/3.3V 邏輯)；

此芯片接口資源非常豐富、外設配置十分齊全，很適合做主控板的控制核心芯片。

3.3 無線通信模塊

本設計采用的USR-C322 是有人WiFi 模塊C32 系列的一款高性能無線模塊。此模塊是設計的一款超低功耗802.11 b/g/n 模塊。通過這個模塊能將設備連接到WiFi 網絡上，就能實現物聯網的交互。

此模塊上集成了MAC 地址、基頻芯片、射頻收發處理單元、以及功率放大處理器。采用著名TI 公司的CC3200 系列芯片，其采用工業級ARM 的Cortex-M4 內核，運行頻率高達 80MHz。內部采用超低功耗的運行機制，支持WiFi、TCP/IP 協議，開發者僅需簡單配置，便可實現通過UART 設備的聯網功能。尺寸較小，易于焊裝在客戶產品的硬件單板電路上。且模塊可選擇內置或外置天線的應用，非常方便我們使用。

4 檢驗查驗系統

檢驗查驗系統是運行在平板電腦或手機上的一套終端軟件，主要是對無線采集器發送過來的數據，根據《汽車行駛記錄儀》(GB/T 19056-2012)數據協議的要求自動解讀分析后，對數據進行完整性、規范性、有效性的檢驗及判定。將判定結果和原始數據一同上傳至分析平臺。檢驗查驗系統的功能如圖3所示。

查驗檢驗終端軟件是專為規范汽車行駛記錄裝置的管理和使用，為上級數據分析平臺提供數據支持為目的而設計研發的終端軟件。實現功能如下：

（1）終端通過WIFI 方式，OTG 方式等兩種方式與USB 設備通訊獲取數據。

（2）依照現行標準對數據進行解析分析，查驗數據的有效性，規范性，準確性。

1.規范性查驗方式：參考GB/T 19056-2012《汽車行駛記錄儀》規范性附錄：USB(通用串行總線)數 據存儲格式以及駕駛人身份識別IC 卡數據存儲格式。①文件命名規范：寫入USB 設備的文件命名格式為“DXXXXXX_XXXX_XXXXXXXX.VDR”，共分5 段，分析5 段數據解析結果是否規范。②數據存儲約定：分析USB 數據存儲以及IC 卡數據是否符合存儲約定，數據是否規范。③存儲格式：分析USB 數據存儲以及IC 卡數據存儲格式是否規范。

2.有效性、準確性查驗方式：①數據記錄是否完整齊全。②位置信息的連續數據記錄在有效范圍的百分比。

（3）將分析數據，結果數據和原始文件上傳至上級數據分析平臺，為其進一步統計分析提供數據支持。

5 數據分析平臺

通過檢驗查驗終端收集全國行駛記錄儀的檢驗查驗記錄，匯總、分析行駛記錄儀的使用情況及狀態，可為全國機動車行駛記錄儀檢驗查驗業務的決策制定提供數據支撐，同時后期還可進行拓展應用，為其它行業業務提供基礎數據支持。

數據分析平臺的功能如圖4所示。

數據分析系統平臺是專為規范汽車行駛記錄裝置的管理和使用，加強對汽車行駛記錄裝置的實際使用情況的監督監控，更進一步保障道路交通安全而設計研發的信息化大數據平臺。實現功能如下：

（1）對外開放上傳接口，接收查驗終端上傳的數據文件。

（2）平臺對全部數據文件進行分析、匯總、統計。

（3）為決策制定和其他應用提供數據支撐。

（4）平臺同時支持其他輔助功能，包括：組織機構、權限管理、日志管理、安全規則、系統管理。

6 結語

本文設計了一款符合目前物聯網技術行駛記錄儀的檢驗查驗系統，市面上在用的汽車行駛記錄儀，不能有效檢驗查驗的痛點問題迎刃而解，對機動車預防交通事故、及時遏止交通違法行為有很大幫助。可為全國機動車行駛記錄儀檢驗查驗業務的法規制定提供數據支撐，同時后期還可進行拓展應用，為其它行業業務提供基礎數據支持。