[发明专利]一种基于车联网的双向主动限速与超速预警系统

权利要求书

1.一种基于车联网的双向主动限速与超速预警系统，其特征在于：包括分布式车载终端、监控中心上位机系统、车载移动传感网、移动互联网；

所述分布式车载终端包括主机和遥控器，其中主机安装在驾驶室，遥控器可置于车辆驾驶室中或由驾驶员随身携带；

所述主机由核心控制模块、存贮模块、卫星定位模块、移动通信模块、无线通信模块、音频处理单元、电源处理单元构成；

所述核心控制模块用于事务管理、数据处理；

所述存贮模块用于程序、算法和数据的存贮；

所述卫星定位模块用于宿主车辆的定位、速度、时间授入；

所述移动通信模块包括SIM卡和读卡器，用于数据编码、远程通信信道建立和数据收发；

所述无线通信模块用于数据编码、车载移动传感网通信信道建立和数据收发；

所述音频处理单元用于系统各类状态的语音提示；

所述电源处理单元用于提供不同电子元件所需要的适合电压范围，并提供极性反接和过电压保护；

所述遥控器由单片机、无线通信模块、电源处理单元、按键和显示屏构成；

所述单片机用于数据处理；

所述按键用于限速设置和取消；

所述显示屏用于不同限速状态显示；

所述监控中心上位机系统包括服务器、浏览器、移动通信调制解调器和行车管理软件平台；

所述服务器为普通WEB服务器和数据库服务器，用于提供网络端口、接收远程数据、存贮数据、数据计算和事务处理；

所述浏览器为B/S架构模式下客户机所安装的浏览器，用于处理后的数据显示和指令、信息输入；

所述移动通信调制解调器包括移动通信模块、SIM卡和读卡器，为连接在服务器通信端口上用于移动通信服务的调制解调器，至少具有SMS功能，通过API与行车管理软件平台建立数据通信，用于指令编码、SMS通信信道建立和指令发送；

所述行车管理软件平台为安装在服务器硬盘上用于监控中心对远程车辆进行行车监管和数据分析的软件系统；

所述车载移动传感网由分布式车载终端主机和遥控器通过近程无线通信技术构成；

所述移动互联网由分布式车载终端主机、监控中心上位机系统WEB服务器、监控中心上位机系统移动通信调制解调器通过移动通信技术和Internet构成。

2.根据权利要求1所述的基于车联网的双向主动限速与超速预警系统的使用方法，其特征在于：

1)远程通信信道建立

(1)分布式车载终端上电，主控机核心控制模块主程序启动，通信接口初始化；

(2)分布式车载终端主控机卫星定位模块寻找卫星，获取定位数据；

(3)卫星定位模块获取到定位数据，系统自检通过，定位数据及其它信息经核心控制模块处理后存入存贮模块；

(4)核心控制模块利用AT指令通过移动通信模块拨号，主机移动通信模块经移动通信基站与当地的移动通信业务节点进行无线通信，并通过该移动通信网关进入该移动互联网，一条物理通道就在主机中的移动通信模块和移动互联网之间建立起来；

(5)数据链路控制协议将原始的物理通道连接改造成无差错的数据链路，通过移动互联网网关支持节点远程登录互联网，并得到移动互联网网关分配的地址；

(6)网络层协议将接入互联网的具有不同地址的终端都联系起来。经过路由选择，可以实现连在互联网上的任一终端之间进行数据交互；

(7)主机清空接收/发送缓冲区并开启中断；

(8)核心控制模块将获取的经处理过的信息从存贮模块中取出，通过通信接口传输给移动通信模块；

(9)移动通信模块将卫星定位数据进行编码调制生成报文，利用前述已经建立的信道传输到互联网；

(10)传输层协议将调制好的报文按路由选择地址传输给监控中心上位机系统服务器；

(11)监控中心上位机系统服务器接收到来自互联网的数据报文后进行解调，确认数据源并计算，存入数据库；

(12)服务器调用行车管理软件平台，对接收到的信息按预定程序进行处理，将处理结果显示在浏览器中；

(13)主机每隔一定的时间向监控中心上位机系统服务器上传一条卫星定位数据和维持TCP/IP连接的心跳包；

2)限速设置

(1)分布式车载终端上电，主机核心控制模块主程序启动，通信接口初始化；

(2)卫星定位模块获取到定位数据，系统自检通过，远程通信信道建立；

(3)系统设置一个默认限速值，自检通过后以语音播报；

(4)需要的临时限速值可以由驾驶员使用遥控器随时设定，也可以由监控中心上位机系统使用远程指令随时设定；

(5)监控中心上位机系统具有限速优先权，即监控中心上位机系统设定一个限速值后，驾驶员只能设置小于这个值的限速，而且不能取消监控中心上位机系统的限速值；

方法一：驾驶员使用遥控器设置限速

(1)驾驶员根据实际路况、天候、管制情况用遥控器进行限速；

(2)按压遥控器上所需的限速值对应的按键，产生一个电信号并传输给单片机；

(3)单片机对接收到的信号进行处理后生成指令传输给无线通信模块，同时将限速值在显示屏上显示出来；

(4)无线通信通信模块对单片机指令进行编码并通过车载移动传感网发送给主机；

(5)主机无线通信模块对接收到的信息进行解码并传输给核心控制模块；

(6)核心控制模块对接收到的信息进行处理并启动限速程序，系统进入设定限速状态；

(7)核心控制模块同时将信号传输给音频处理单元；

(8)音频处理单元对信号进行处理以语音播报限速值；

方法二：监控中心上位机系统通过远程指令设置限速

(1)监控中心根据监管需要对车队或部分车辆进行限速；

(2)监控中心管理人员在行车管理软件平台上调用限速指令，并输入所需要的限速值和目标车辆ID号；

(3)行车管理软件平台调用维持中的TCP/IP连接，将指令传输给移动互联网网关；

(4)通过网关限速指令以报文格式发送给目标车辆分布式车载终端主机；

(5)主机移动通信模块接收到限速指令后进行解调，生成限速指令信号传输给核心控制模块；

(6)核心控制模块接收到限速指令后激活限速程序，系统自动进入设定限速状态；

(7)核心控制模块同时将信号传输给音频处理单元；

(8)音频处理单元对信号进行处理以语音播报限速值；

方法三：监控中心上位机系统通过远程指令预设路段限速

(1)监控中心根据监管需要对固定线路运行的车辆进行限速；

(2)监控中心管理人员在行车管理软件平台上规划和设置行驶路线和分路段部署；

(3)监控中心管理人员在行车管理软件平台上根据各路段的交通部门限速要求或本企业管理要求输入各路段所需要的限速值；

(4)监控中心管理人员在行车管理软件平台上选取需要进行限速的车辆的ID，并调用分路段部署和限速指令集；

(5)行车管理软件平台调用维持中的TCP/IP连接，将分路段部署和限速指令集传输给移动互联网网关；

(6)通过网关分路段部署和限速指令集以报文格式发送给目标车辆分布式车载终端主机；

(7)主机移动通信模块接收到分路段部署和限速指令集后进行解调，生分路段部署和限速指令集信号传输给核心控制模块；

(8)核心控制模块接收到分路段部署和限速指令集后激活限速程序并在车载终端中进行行驶路线和分路段部署，同时导入各路段限速值，系统自动进入预设路段限速状态；

(9)当车辆进入预设路段时，系统启动相应的限速，核心控制模块同时将信号传输给音频处理单元；

(10)音频处理单元对信号进行处理以语音播报限速值；

4)超速报警

(1)当系统处于限速状态时，主机不断检测车辆行驶速度；

(2)当车辆行驶速度超过限速值时，核心控制模块产生一个超速报警信号并传输给音频处理单元；

(3)音频处理单元接收到超速报警信号后，以语音进行报警提示；

(4)如果车辆一直超速，则主机每隔一定时间以语音进行一次报警提示；

(5)当车辆行驶速度下降到限速值以下后，主机不再进行报警提示；

(6)如果是驾驶员用遥控器设置的限速，只进行语音报警提示，超速信息不向监控中心上位机系统传输；

(7)如果是监控中心上位机系统设置的限速和系统默认的限速，则主机在进行语音报警提示同时生成超速报警信息通过车辆与监控中心的通信信道上传到监控中心上位机系统；

(8)监控中心上位机系统接收到超速报警信息后，调用行车管理软件平台，在浏览器新窗口中显示超速车辆的位置、车速和车辆其它信息，同时以语音和文字进行提示；

(9)进入监控中心上位机系统的超速信息被记录到数据库，用于数据分析和绩效评估；

5)临时限速解除

(1)系统设置的默认限速值不可以解除，由驾驶员和监控中心上位机系统设定的临时限速值可以解除；

(2)驾驶员只能解除自己设定的限速值，需要解除限速值时按遥控器上的任意按键，生成一个解除限速的电信号传输给单片机；

(3)单片机对该电信号进行处理并发送解除限速指令给无线通信模块；

(4)无线通信模块给指令编码并通过车载移动传感网传输给主机无线通信模块；

(5)主机无线通信模块对接收到的解除限速指令进行解码并传输给核心控制模块；

(6)核心控制模块对遥控器解除限速指令进行解析并取消设定的限速值，同时将解除限速信号传输给音频处理单元；

(7)音频处理单元接收到解除限速信号后，以语音播报系统默认限速值；

(8)监控中心只能解除自己设定的限速值；

(9)监控中心管理人员需要取消车队或部分车辆限速时，在行车管理软件平台上调用取消限速指令，并输入需要取消限速的目标车辆ID号；

(10)行车管理软件平台调用维持中的TCP/IP连接，将指令传输给移动互联网网关；

(11)通过网关取消限速指令以报文格式发送给目标车辆分布式车载终端主机；

(12)主机移动通信模块接收到取消限速短消息后进行解调，生成取消限速指令信号传输给核心控制模块；

(13)核心控制模块接收到取消限速指令后取消设定的限速值，同时将解除限速信号传输给音频处理单元；；

(14)音频处理单元接收到解除限速信号后，以语音播报系统默认限速值。

6)临时限速修改

(1)临时限速修改需要重新设置新的限速。