Gps衛星全球定位系統數據記錄儀的製作方法
2023-10-05 07:52:54 1
專利名稱：Gps衛星全球定位系統數據記錄儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種行車記錄儀，適用於各種運輸工具。
背景技術：
國內外研究的行車記錄儀的主要功能有車輛監控、通信調度、數據記錄、緊急報警、超速報警、免提電話等等，這些功能隨應用場合的不同而組合變化。國內外採用的車輛位置追蹤技術一般都是利用GPS技術。GPS數據記錄儀內部採用嵌入式微處理器，可以隨時記錄車輛行駛過程中的各種參數，利用GSM模塊等等通信模塊達到與監控中心進行信息溝通的功能。通常在這個基礎上，配合車載電話，數據提取裝置，導航系統等等，行車記錄儀可以實現數據全程記錄、智能監控調度、人車統籌管理、信息實時交互、超速超時預警、緊急情況報警、衛星定位跟蹤和車載免提電話等主要功能。
目前國內外的GPS數據記錄儀主要注意力都集中在調度監控上和信息發布上，所以對於超大容量的車輛信息採集和分析沒有進一步的研究。
通常的GPS數據記錄儀有幾種結構，分別舉例說明如下1.GPS接收機+嵌入式處理器+通信模塊此種記錄儀現在運用最多，利用通信模塊將車輛數據發到監控中心，以飛鷹航太公司的TFA-2000系統為例，系統採用GSM模塊作為通信手段，將車輛位置數據實時發送到監控中心，同時車輛配有報警控制面板，可以將車輛的報警信息發送給監控中心，這種系統的缺點是基本沒有數據記錄功能，它的數據記錄完全靠通信手段完成。而且通信運營成本高。
2.GPS接收機+嵌入式處理器+大容量存儲晶片(IC卡)此種記錄儀是考慮了國內絕大多數用戶的實際需要和經費，強調對車輛行蹤數據的記錄、分析和任務管理。同價格昂貴的GPS實時監控系統相比，此方案最大的優點在於注重實效、節約開支。但是這種方案的存儲容量仍然有限，對於長期的數據採集無法滿足要求。而且數據的導出需要專用軟體和硬體，使用不便而且繁瑣。這種方案以北鬥星通公司的北鬥天權行車記錄儀為代表，可以滿足3-7天的記錄需求，通過串口將數據導出。
3.GPS接收機+嵌入式處理器+FLASH存儲卡此種記錄儀通常能滿足數據存儲的要求，而且配合通信模塊的話，可以組成多功能的行車記錄儀，以飛鷹航太公司的GDL-30/50行車記錄儀為例，它採用MMC存儲卡，32M的卡可以存儲幾十天。但是這種行車記錄儀支持的最大容量只到128M，超大容量、超長時間的記錄無法實現。另外它支持的存儲時間間隔最小為3秒，這個間隔對於交通信息採集來說太大了，滿足不了要求。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是，實現超大容量、長時間、高可靠、工作方式靈活的GPS數據的採集，設備可能連續工作幾天、幾個月甚至幾年，為交通信息分析和城市交通規劃採集數據，所以數據存儲容量和數據的可靠性是最關鍵的問題。
本實用新型採用了完全滿足工業現場可靠性要求的CompactFlash存儲卡，採用了多種數據處理方法，保證數據的可靠性，完全能夠滿足各種單位進行車輛管理的要求，而且非常適用於採集大量數據，對道路交通進行評估和規劃的應用場合。
本實用新型是這樣實現的一種GPS數據記錄儀，內部採用多通道的高性能的GPS接收機模塊和大容量的CompactFlash存儲卡，由嵌入式微控制器控制整個系統，對車輛、人員的位置進行高精度、快速的定位並進行動態顯示和長時間的自動存儲、實時記錄。
本實用新型的技術方案是GPS衛星全球定位系統數據記錄儀，它包括嵌入式處理器、GPS接收機、存儲卡，GPS接收機通過串行總線與嵌入式處理器連接；嵌入式處理器從串口把GPS數據讀入，進行緩存，寫入存儲卡；其特徵在於存儲卡採用CompactFlash卡，CompactFlash卡的低8位數據線D00-D07連接嵌入式處理器的數據線P00-P07；CompactFlash卡的高8位數據線D08-D15不作連接；嵌入式處理器的低4位地址線P00-P03經過鎖存器鎖存後與CompactFlash卡的地址線A00-A03相接，嵌入式處理器的高位地址線A9、A10、A11、A14分別與CompactFlash卡的A09、A10、PEG、CE1相接；CompactFlash卡其餘的地址線接到地；CompactFlash卡的復位線RST與嵌入式處理器的復位線RST相接；CompactFlash卡的CD1與嵌入式處理器的IO口P10相接；CompactFlash卡的RDY線與嵌入式處理器的IO口P11相接，同時接一個上拉電阻後接到電源VCC；CompactFlash卡的讀寫控制線RD、WR與嵌入式處理器的讀寫控制線RD、WR相接；CompactFlash卡的VCC接到電源；CompactFlash卡的GND接到地；CompactFlash卡的CE2、IORD、IOWR都接到電源VCC；CompactFlash卡的其餘管腳都不接。
本實用新型的有益效果GPS數據記錄儀採用CompactFlash存儲卡，比MMC卡成本低，讀寫速率高；同MMC卡相比，CompactFlash卡的最大容量可以達到8G，比MMC卡的最大容量1G要大；同MMC卡的表貼管腳相比，CompactFlash卡管腳不直接暴露，不容易受環境影響；CompactFlash卡比MMC卡能忍受更大的衝擊，更適合工業現場的要求。採用CompactFlash卡，工作可靠。採用通用文件系統，無需特殊轉換，計算機直接讀取。數據事後處理，無數據通信成本。適用於採集大量數據，對道路交通進行評估和規劃的應用場合。
圖1GPS數據記錄儀結構框圖。
圖2CompactFlash卡與嵌入式處理器的電路連接圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施作如下描述圖1為GPS數據記錄儀結構框圖。該記錄儀包括嵌入式處理器、GPS接收機、CompactFlash存儲卡，GPS接收機通過串行總線與嵌入式處理器連接；嵌入式處理器從串口把GPS數據讀入，進行緩存，寫入CompactFlash存儲卡。然後再將其讀出與原來數據進行比較，保證數據的正確與有效，通過這種手段保證數據的可靠性。
圖2為CompactFlash卡與嵌入式處理器的電路連接圖。CompactFlash卡U5的低8位數據線(D00-D07)連接嵌入式處理器U3的數據線(P00-P07)；CompactFlash卡U5的高8位數據線(D08-D15)不作連接；嵌入式處理器U3的低8位地址線(P00-P07)經過鎖存器U2鎖存後與CompactFlash卡U5的地址線(A00-A07)相接，嵌入式處理器U3的高位地址線A9、A10、A11、A14分別與CompactFlash卡U5的A09、A10、REG、CE1相接；CompactFlash卡U5其餘的地址線接到地；CompactFlash卡U5的復位線RST與嵌入式處理器U3的復位線RST相接；CompactFlash卡U5的CD1與嵌入式處理器U3的IO口P10相接；CompactFlash卡U5的RDY線與嵌入式處理器U3的IO口P11相接，同時接一個上拉電阻後接到電源VCC；CompactFlash卡U5的讀寫控制線RD、WR與嵌入式處理器U3的讀寫控制線RD、WR相接。CompactFlash卡U5的VCC接到電源；CompactFlash卡U5的GND接到地；CompactFlash卡U5的CE2、IORD、IOWR都接到電源VCC；CompactFlash卡U5的其餘管腳都不接。
CF卡是採用Flash Memory的存貯卡，在掉電情況下數據也不會丟失，可擦寫次數達到1百萬次。CF卡是固態的，沒有活動部件，因此比通常的磁碟更能保護用戶數據，可靠性高，平均無故障時間達到1百萬小時。CompactFlash卡同時支持3.3伏和5伏的電壓，任何一張CompactFlash卡都可以在這兩種電壓下工作，這使得它具有廣闊的使用範圍。CompactFlash存貯卡的兼容性還表現在它把Flash Memory存貯模塊與控制器結合在一起，這樣使用CompactFlash卡的外部設備就可以做得比較簡單，減少費用。而且控制器可以把損壞的Flash單元標記出來不再使用，保證了數據寫入的正確性。不同的CompactFlash卡都可以用單一的機構來讀寫，不用擔心兼容性問題，特別是CompactFlash卡升級換代時也可以保證舊設備的兼容性。CF卡的數據傳輸率比較高，在5V電壓下能夠達到20M/s，3V電壓下能夠達到6.6M/s。
在車輛定位的同時，由嵌入式控制器控制將GPS數據轉存在CompactFlash存儲卡中。可以自行選擇需要記錄的GPS數據的格式，比如GPPPA、GPRMC等等，也可以記錄二進位的文件。採用通用的文件系統FAT16。只需採用讀卡器就可以將數據方便的導入計算機。根據實際應用場合和工作時間，可以自行選用不同容量的CompactFlash卡。該數據記錄儀完全符合CompactFlash卡的協議標準，兼容各個廠商生產的CompactFlash卡。該數據記錄儀的外殼採用高級複合材料，耐受衝擊、防水。該數據記錄儀可用於各種運輸工具行駛數據的記錄，在交通安全、交通管理、交通規劃等領域有重要的用途，尤其適用於採集大量數據，對道路交通安全進行評估和規劃的應用場合。
權利要求1.GPS衛星全球定位系統數據記錄儀，它包括嵌入式處理器、GPS接收機、存儲卡，GPS接收機通過串行總線與嵌入式處理器連接；嵌入式處理器從串口把GPS數據讀入，進行緩存，寫入存儲卡；其特徵在於存儲卡採用CompactFlash卡(U5)，CompactFlash卡(U5)的低8位數據線D00-D07連接嵌入式處理器(U3)的數據線P00-P07；CompactFlash卡(U5)的高8位數據線D08-D15不作連接；嵌入式處理器(U3)的低4位地址線P00-P03經過鎖存器(U2)鎖存後與CompactFlash卡(U5)的地址線A00-A03相接，嵌入式處理器(U3)的高位地址線A9、A10、A11、A14分別與CompactFlash卡(U5)的A09、A10、REG、CE1相接；CompactFlash卡(U5)其餘的地址線接到地；CompactFlash卡(U5)的復位線RST與嵌入式處理器(U3)的復位線RST相接；CompactFlash卡(U5)的CD1與嵌入式處理器(U3)的IO口P10相接；CompactFlash卡(U5)的RDY線與嵌入式處理器(U3)的IO口P11相接，同時接一個上拉電阻後接到電源VCC；CompactFlash卡(U5)的讀寫控制線RD、WR與嵌入式處理器(U3)的讀寫控制線RD、WR相接；CompactFlash卡(U5)的VCC接到電源；CompactFlash卡(U5)的GND接到地；CompactFlash卡(U5)的CE2、IORD、IOWR都接到電源VCC；CompactFlash卡(U5)的其餘管腳都不接。
專利摘要GPS衛星全球定位系統數據記錄儀涉及一種行車記錄儀，適用於各種運輸工具。解決了GPS數據的大容量和可靠存儲問題，操作簡單，應用廣闊。它包括嵌入式處理器、GPS接收機、存儲卡，GPS接收機通過串行總線與嵌入式處理器連接；嵌入式處理器從串口把GPS數據讀入，進行緩存，寫入存儲卡；存儲卡採用CompactFlash卡(U5)。在車輛定位的同時，嵌入式控制器將GPS數據存儲在CompactFlash存儲卡中，存儲量大、工作可靠。該記錄儀可用於各種運輸工具行駛數據的紀錄，在交通安全、交通管理、交通規劃等領域有重要的用途，尤其適用於採集大量數據，對道路交通進行評估和規劃的應用場合。
文檔編號G01S5/02GK2752787SQ20042000936
公開日2006年1月18日 申請日期2004年9月29日 優先權日2004年9月29日
發明者吳建平, 蔡伯根, 邁克·麥克唐納, 王劍 申請人:北京交通大學