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汽车行驶记录中无线传输的应用
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2017-11-26
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0 引 言
随着道路交通的快速发展，道路交通事故率也在不断地攀升，超时驾驶、超速驾驶成为交通事故的主要诱因。汽车行驶记录仪（以下简称：记录仪）是对车辆行驶速度、时间、里程、以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录、存储并通过接口实现数据传输的数字式电子记录装置。汽车行驶记录仪的使用，对遏制疲劳驾驶、车辆超速等交通违章、约束驾驶人的不良行为、保障车辆行驶安全以及道路交通事故分析鉴定具有重要作用。
然而在现有汽车记录仪实际使用过程中，交警部门往往不能够即时地获取超时超速等信息，从而不能有效地制止超时超速驾驶。因此研究和开发无线汽车行驶记录仪与无线检测仪（以下简称：检测仪），用来快速地获取超时超速记录仪中的超时超速信息。无线检测仪采用手持式终端设计方案，可以实现探测周边无线汽车行驶记录仪并和其通信，可实现无线检测仪移动读取汽车行驶记录仪中超时、超速信息。
1 无线数据传输
1.1 无线数据帧
无线数据帧格式保留汽车行驶记录仪国家标准中规定的数据帧头，并且其基础之上添加了六种数据帧仅供无线数据传输单元使用的数据帧，其基本格式如图1所示。新添加数据帧分别是：数据采集，数据应答，超时数据请求，超时数据应答，超速数据请求，超速数据应答，分别用于探测记录仪与记录仪中详细信息的获取。
图1 无线数据帧格式
1.2 无线传输方案设计
本文中无线传输基本原理如图2所示，采用多点对多点的数据传输模型，并且采用呼叫式数据传输。当检测仪i（i=1，2，3）发出数据采集信号时，记录仪j（j=1，2，3，4）如果成功接收到信号，则t（t在500ms内做随机数）时间内返回一个数据应答帧给无线检测仪。检测仪便能够采集到周遭记录仪中的超时和超速信息标志。检测仪i如需要查看记录仪j 中超时或超速的详细内容时，再次发送超时或超速数据请求报文，并且等待记录仪j的超时或超速数据应答帧，从中获取详细的超时或超速信息。
图2 无线传输基本原理图
在数据传输过程中，检测仪如果发送请求数据帧，没有收到任何应答数据，则会重发当前数据帧，直到最大次数N（N=3）。检测仪和记录仪检查收到的数据帧中对应的ID是否与本身的一致，如果不一致，则放弃对数据帧的处理。
2 系统硬件设计
2.1 记录仪无线接口电路设计
在MVR-E 型记录仪硬件基础之上，该产品以LPC2214型ARM7处理器为处理核心，实现了汽车记录仪的功能，在此基础之上，添加无线传输单元。无线模块采用SWRF-1101，该款无线模块自带无线碰撞检测机制，当无线模块在空中发生无线碰撞时，能够自动检测碰撞，并且延时重发。SWRF-1101为检测仪与记录仪之间的数据通信载体，无线编解码由无线模块自动完成。无线模块采用串口与记录仪交互，其连接图如图3所示。
图3 记录仪串口与无线模块原理图。
随着道路交通的快速发展，道路交通事故率也在不断地攀升，超时驾驶、超速驾驶成为交通事故的主要诱因。汽车行驶记录仪（以下简称：记录仪）是对车辆行驶速度、时间、里程、以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录、存储并通过接口实现数据传输的数字式电子记录装置。汽车行驶记录仪的使用，对遏制疲劳驾驶、车辆超速等交通违章、约束驾驶人的不良行为、保障车辆行驶安全以及道路交通事故分析鉴定具有重要作用。
然而在现有汽车记录仪实际使用过程中，交警部门往往不能够即时地获取超时超速等信息，从而不能有效地制止超时超速驾驶。因此研究和开发无线汽车行驶记录仪与无线检测仪（以下简称：检测仪），用来快速地获取超时超速记录仪中的超时超速信息。无线检测仪采用手持式终端设计方案，可以实现探测周边无线汽车行驶记录仪并和其通信，可实现无线检测仪移动读取汽车行驶记录仪中超时、超速信息。
1 无线数据传输
1.1 无线数据帧
无线数据帧格式保留汽车行驶记录仪国家标准中规定的数据帧头，并且其基础之上添加了六种数据帧仅供无线数据传输单元使用的数据帧，其基本格式如图1所示。新添加数据帧分别是：数据采集，数据应答，超时数据请求，超时数据应答，超速数据请求，超速数据应答，分别用于探测记录仪与记录仪中详细信息的获取。
图1 无线数据帧格式
1.2 无线传输方案设计
本文中无线传输基本原理如图2所示，采用多点对多点的数据传输模型，并且采用呼叫式数据传输。当检测仪i（i=1，2，3）发出数据采集信号时，记录仪j（j=1，2，3，4）如果成功接收到信号，则t（t在500ms内做随机数）时间内返回一个数据应答帧给无线检测仪。检测仪便能够采集到周遭记录仪中的超时和超速信息标志。检测仪i如需要查看记录仪j 中超时或超速的详细内容时，再次发送超时或超速数据请求报文，并且等待记录仪j的超时或超速数据应答帧，从中获取详细的超时或超速信息。
图2 无线传输基本原理图
在数据传输过程中，检测仪如果发送请求数据帧，没有收到任何应答数据，则会重发当前数据帧，直到最大次数N（N=3）。检测仪和记录仪检查收到的数据帧中对应的ID是否与本身的一致，如果不一致，则放弃对数据帧的处理。
2 系统硬件设计
2.1 记录仪无线接口电路设计
在MVR-E 型记录仪硬件基础之上，该产品以LPC2214型ARM7处理器为处理核心，实现了汽车记录仪的功能，在此基础之上，添加无线传输单元。无线模块采用SWRF-1101，该款无线模块自带无线碰撞检测机制，当无线模块在空中发生无线碰撞时，能够自动检测碰撞，并且延时重发。SWRF-1101为检测仪与记录仪之间的数据通信载体，无线编解码由无线模块自动完成。无线模块采用串口与记录仪交互，其连接图如图3所示。
图3 记录仪串口与无线模块原理图。
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