基于SENSOR式汽车实时监控系统

刘翠翠 赵震 王敬朋

摘 要：现如今，人们的日常出行已经离不开汽车，汽车以及道路交通带来的安全问题迫使人类对其进行深入研究，以此来保护生命安全、维护社会良好秩序。通过运用土地资源管理中的GPS、遥感等专业知识，对汽车使用过程中车内外温度、湿度、地形等状态和变化进行监督，利用微型处理器整合信息，通过无线发射器将数据上传至网络，通过APP进行处理，及时发送给用户以此来进行主观判断、及时调整用车状态，提高用车安全，降低行车风险。系统通过VIN登记，绑定APP供用户使用，APP分车主和车辆使用者2种模式，车主可以随时监督车辆状况，以解决车辆外借时出现的问题和纠纷等。

关键词：传感器；GPS；汽车实时监控系统；APP

中图分类号：TM912 文献标志码：A

1 汽车实时监控系统

该产品是一款实时监控车辆使用状况的APP，对每一辆注册车辆进行VIN登记，在APP上进行绑定，拥有“车主”和“车辆临时使用者”双模式。当车主将车辆借出时，可开启车主模式对车辆进行一定程度的监控。通过车主与APP的实时互动，使车主能掌握车辆行驶过程中的实时信息。

APP通过装配在车体上的微型处理器，整合车辆各传感器提供的实时数据（其中包括车速、水箱水温、气压、油量、机油量、刹车情况等），通过微型计算机将数据上传到网络，APP可以接收数据并对数据进行处理，将处理后的结果，象机油、汽油剩余量及可持续行驶里程、水箱水温是否有过热危险、刹车情况及是否有刹车失灵隐患等的实时报告给车主和车辆使用者，以便车辆使用者能预知车辆潜在的隐患，提前防范突发故障并进行简单自救。如果车辆使用者对APP根据数据判断出的极可能故障警告置之不理，APP将会提醒车主，车主可根据实际情况与车辆使用者进行沟通。

APP可以通过GPS掌握车辆当前位置，并根据车外温度、湿度、地形传感器对当前道路情况的合理车速进行判断，并在车速超出允许范围时对车辆使用者发出警告。

2 软硬件组合的汽车实时监控系统

2.1 系统的硬件组合

实时监控系统由CAN卡和PC组成。PC配有应用软件。

2.2 系统的软件开发

系统软件设计基于传统系统开发平台，与C语言和BASIC有相似的开发环境，不需要采用基于文本的语言代码，而是以框图的形式展示产生的程序。

2.2.1 主要功能

（1）从汽车电子控制单元接收汽车发动机运行状态的实时参数。

（2）解释收到的状态参数并以数字，图表等形式显示。

（3）根据用户主观个性需求对发动机的状态运行参数进行修正，进而发送指令给汽车的电子控制单元。

系统的功能是在软件运行时打开主程序，数据接收程序和数据发送程序在2个并行的while结构中运行。 在数据接收子例程之后添加条件结构，以解释接收的数据： 向数据发送方添加事件结构，以监视控制操作的变化。 在主程序没有报告错误的情况下，程序的其余部分可以顺利运行。

2.2.2 系统程序工程的实现

（1）主程序是软件系统中的基础。只有在主程序打开CAN卡进行初始化后，CAN通信才正常，其他子程序可以顺利执行。为了提高软件的运行效率，在打开CAN卡之后，数据传输和数据接收期间仅执行一次初始化数据操作。只要CAN通信开启，CAN卡就不再初始化，从而既可以确保CAN卡平稳打开，又可以保证 CAN正常通信。

（2）VCI-Receive是CAN卡的接收函数，在LabVIEW中使用调用库函数的指令进行调用。通过设置Timing0和Timingl设置CAN通信的波特率；在接收函数VCI-Receive中被用来传送CAN信息帧。

（3）VCI-Receive函数的输出是一个数组，以结构的形式显示，因此需要调用LabVIEW对其进行解压缩并从结构中释放。通过调用选择结构，根据ID以不同方式解释和显示不同数据。

（4）VCI-Transmit是CAN卡的发送功能。可以减少数据传输程序的不必要操作，确保立即执行数据传输指令。

3 汽车轮胎压力实时监控系统

轮胎充气压力对车辆安全性、操纵稳定性、燃油经济性和乘坐舒适性具有重要影响。正常的轮胎气压是安全行车的关键，轮胎压力监控系统将会帮助人们避免由于轮胎的气压不足（过高）或轮胎损坏而发生的事故， 是汽车实时监控系统中的重要一环。

3.1 汽车轮胎压力实时监控系统中的传感器

轮胎压力传感器监测轮胎模块，包括其压力，温度和磨损。当汽车启动时，它可以自动打开并进入自检模式，可以测量压力、温度和磨损。轮胎压力传感器结合了传感单元和A/D转换器，使集成系统更加方便灵活。

3.2 压力和温度数据的获取

获取传感器压力和温度的常用方法是逐次逼近和阈值检查。压力传感模块由表面微机械电容传感器单元组成，压力测量范围为0.55 MPa～0.65 MPa。并且传感器阵列和参考阵列形成电容器桥电路，并且实际压力改变传感器阵列的电容。因此，桥是不平衡的，并且最终的桥电压被施加到差分A/D转换器。使用逐次逼近的方法完成该变换过程。

温度传感器模块是基于不同发射极电流密度下2个双极晶体管之间的基极与发射极电压的差异来实现温度测量，电路中产生的电压差可以與绝对温度成比例。测量温度时，带隙参考电压用作模数转换器的参考电压。温度测量可以通过同步串行通信接口总线或内部计数器触发。

3.3 传感器的芯片识别码

传感器的存储器存储唯一的32位识别码，可在整个传感器的制造过程中进行跟踪。芯片识别码可以通过同步串行接口读取，并且可以用于识别每个轮胎压力传感器的位置。通常可以选择32位的ID长度，但可以扩展到48位以免重复。在收到数据之前检查ID，如果不符合ID，系统选择放弃；当接收器发现ID可以匹配，并完成匹配时，它将修改状态并指示轮胎的位置。

汽车轮胎压力监测系统是一种通过防止诸如轮胎爆裂之类的问题，来避免汽车事故的技术。提出了一种新的驾驶安全防护概念，将人们的驾驶安全意识从“后处理”提升到“积极预防”；它也是未来智能电子汽车的重要组成部分，将成为轮胎技术研究的新方向和热点。目前，其发展水平相对较低，整体功能需要进一步扩大和提高。

4 结论

基于SENSOR的汽车实时监控系统具有研发产品体积小、集成度较高、功能齐全等优点，有利于提高汽车监控系统的灵敏度，完善其监控功能。系统有利于推进智能轮胎的开发。产品的创新之处在于对车辆各种信息的实时监控、对环境和地形地势的监控，进而检测车辆运行状况，排除故障，为用户提供合理的使用建议，让用户随时随地、方便快捷地了解自己的汽车，安全驾驶、放心驾驶，延长车辆的使用寿命。

参考文献

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