北斗衛星導航系統行車記錄儀的設計優化分析

蔣建華

摘 要如今，車輛已經成為人們生活水平提升的一個標志，擁有私家車的人也越來越多，為了使行車更加安全，行車記錄儀成為車輛必不可少的一個車輛行駛的記錄儀器，北斗衛星導航系統的出現為行車記錄儀發扎創造了條件，提供了必要的技術支持。本文將主要分析北斗衛星導航系統行車記錄儀的設計思路、硬件原理，為GNSSS定位數據漂移、處理提供依據。

【關鍵詞】北斗衛星導航 行車記錄儀 設計思路

隨著不斷研究與建設北斗系統空間端與地基增強系統，北斗系統在導航、信號捕捉、信號跟蹤以及精度授權、抗干擾性上有了全新的突破，被廣泛認可與接受，成為美國全球定位系統GPS之后又一導航技術性突破，與俄羅斯GLONASSS與GPS并肩成為世界三大成熟衛星導航系統。依靠超強穩定性、覆蓋率以及開放兼容性被社會各領域廣泛應用，下面將對其在行車記錄儀設計優化上的應用詳細介紹。

1 行車記錄儀功能簡介

行車記錄儀功能主要包括基本的導航、行駛速度、行駛位置追蹤、記錄，還包括照片、駕駛人身份、行駛里程、設備安裝等參數的記錄；具有較強的判斷與分析能力，借助屏幕或者語音能夠發出安全警示，對類似超時、超速、非法駕駛等行為進行警示；對車輛狀態有一定感知；具有鎖定、鑒權以及駕駛員身份認證的功能；具備自檢功能，比如，自動對衛星定位與通信模塊工作狀態進行檢查、對主電狀態、天線狀態、外設運行是否正常的檢查。此外，設備還能接收并定位位置數據，通過串口完成數據的輸入或者配置；為了使監控管理更加方便使用無線網對設備參數進行查詢或者修改，構件更新、復位終端、恢復出廠設置等都是基本功能。

2 北斗衛星系統行車記錄儀的硬件架構

依據記錄儀所具備的眾多功能可以設計出基本的架構。設計過程中選擇的移動通信模塊為M10，主要任務是MMI人機界面交互、遠程通信、錄音以及移動電話；使用ARM Cortex-M3內核微型控制器，能夠實現拍照、采集數據以及存儲信息、事件判斷；使用UM220北斗芯片；為了確保在事故發生時自動恢復出廠功能使數據得以保存完整使用鐵電存儲器，確保數據能在不同環境下自動恢復。硬件框架圖如圖1所示。

3 軟件技術與對策

3.1 GNSS定位漂移

首先，在北斗芯片得到定位以后將4個點去除，此節點作為上次啟動芯片的最后一個定位位置，能防止出現硬件不穩或者定位時間縮短，能夠彌補定位不準這一不足，使定位位置信息保持連貫性。其次，對速度最大閾值進行設置，如果NMEA速度比此刻的值高可以將節點去除。比如，跑車在地面最高時速不會超過360km/h，如果漂移則可以將該點去除，兩個點距離均超出了閾值，也要丟棄后面一點。還要對速度最小閾值進行設置，NMEA兩點速度相加低于最小閾值將使設備靜止，如果速度恢復到0則位置信息可使用上一次的點數據，從而將靜態漂移消除。

3.2 數據處理

依據以上硬件特性，LPC1678上帶有NVRAM與EEPROM還增設了一個鐵電存儲器都對SD卡與U盤提供支持。并且對NMVRM進行代碼升級，對設備初始值與參數進行配置；鐵電存儲器能夠應用在臨時變數的保存上，間隔0.1s的速度傳感器能夠分辨狀態信號、位置信號燈信息；SD卡與U盤都能對參數進行修改與調整，能以文件形式對數據進行存儲。在對數據進行處理過程中，能按照事件的不同對不同文件進行處理，包含外源電源的接入、駕駛員登錄、修改參數、疑問解答、行駛速度以及位置信息等。在拍照時可區分不同的事件將其存放在以下目錄中。具體見下圖2所示。

對不同數據進行處理過程中，需要依據不同需求將其寫入到SD卡內。包括速度、位置信息等需求，將疑問、疲勞駕駛情況、拍照、速度等都寫到文件中最終生成目錄。如果發生某個文件相互沖突的情況會出現亂碼或者存儲錯誤的情況。因為是單線程，在操作或者執行命令時會出現中斷或者漏存等問題。該問題的解決要對數據的RAM部分冗余進行采集，在編寫其他文件時，可以將數據繼續存在RAM中，防止出現相互沖突的情況。鑒于存儲的空間不足，需要定期對文件進行清理。以位置信息的文件存儲為例，如果是雙倍的容量，則在生成正式文件以外還要準備一個備份文件，目的是正式文件存儲滿以后可以將多余文件復制到備份文件中。

3.3 數據的傳輸

通過圖1可以發現，北斗與前面板、M10三個是串口形式存在，能夠同時發送數據到LPC1788。在單線程存儲已滿的情況下，會出現響應中斷或者數據丟失的情況，比如，LPC1788在照片上傳處理中，需要及時將M10錄音數據保存。要想解決這些問題可以以雙向確認方式進行連接，但是此過程較為復雜并且運行效率較低?？梢允褂梅沁B接協議使發包更加直接，但需要增加流量控制，以為LPC1788留出更多的時間對數據進行處理，能夠使數據傳送的可靠性增強。

可以將北斗數據接收中斷作為設置最高級，將M10設置在前面，使前面的面板盡量低一些，M10與LPC1788使用GPIO對RTS進行模擬，也可以同時接收數據，并允許數據發送。每次發送數據時，都要對本地的CTS進行查詢，主要是查看數據是否發送成功。如果M10與LPC1788接收的數據超出了閾值范圍則要對本地RTS進行設置，設置對方發送數據的禁止；完成處理以后就要對本地的RTS允許接收數據清楚，因為通信采取非連接協議，會增加誤碼的出現幾率。解決這一問題可以通過命令補包或者平臺補包的方式，將上傳平臺效率提高。如果突然出現CTS過高狀態，則要將多媒體ID與末端上傳到分包序列中，將與M10數據發送流程退出。通過監控平臺發包或者對命令補包，也可以自行補包將上傳效率提高，增強上傳感受。以某多媒體分包傳送數據為例，將緩沖發送隊列開啟，如果出現CTS過高，退出序列與數據發送流程，在主涵上依次訪問CTS。如果CTS過低，則可以對參數進行排列，重新對數據傳送的M10執行，按照臨時文件分包序號地址發送數據文件。

4 結束語

綜上，本文主要對北斗行車記錄儀功能與硬件設計思路等進行了分析，并探討了研發當中存在的一些問題基于這些問題提出了幾點方案優化對策。當前，北斗衛星導航已經成為最新的導航系統，穩定性與精確性較高，將其作為行車儀記錄的研發技術支持能夠獲得更好的研究效果，推進行車記錄儀的不斷進步與發展。

參考文獻

[1]李飛龍，李廣俠，李志強等.基于多層分簇的北斗衛星導航系統拓撲結構與路由策略[J].通信學報，2014，35（10）：31-41.

[2]劉江，蔡伯根，王劍等.地圖輔助北斗/慣導組合的列車軌道占用估計方法[J].鐵道學報，2014（3）：49-58.

[3]龔航，楊文可，劉增軍等.衛星雙向與單向載波聯合的北斗星載鐘短穩評估方法[J].國防科技大學學報，2013，35（3）：158-163.

[4]靖守讓，李柏渝，劉文祥等.地球靜止軌道粗定位的北斗系統接收機快速定位方法[J].國防科技大學學報，2015（4）：77-81.

[5]古全美.基于行車記錄儀的港口物流統計檢測系統設計[J].物流技術，2014（11）：446-447，450.

[6]楊敬鋒，蘇奎，方秋水等.基于帶衛星定位功能行車記錄儀的重點營運車輛信息化動態安全監管模式研究[J].測繪與空間地理信息，2013，36（12）：28-30.

[7]梁景裕.汽車電子高度集成化路暢暢安導航內置行車記錄儀體驗評測[J].消費電子，2014（17）：64-65.

[8]鐘佳德.臺灣制造1080P高清畫質TOPMORE高清行車記錄儀HR3體驗評測[J].消費電子，2014（21）：69-69.

作者單位

深圳市京華電子股份有限公司 廣東省深圳市 518031