專利名稱：工程機械車輛聯網應用的車載終端通信方法
技術領域：
本發明屬于工程車輛、礦山機械、裝備制造領域，涉及一種工程車輛車載終端單元的通信方法，及實現該通信方法的終端裝置。
背景技術：
工程機械車輛包括挖掘機、旋挖鉆機、鑿巖鉆機、裝載機、起重機、壓樁機、壓路機、推土機等等各種工程車輛，在重大工程建設、礦山開采等領域發揮巨大作用。相比于其他車輛功能上更為復雜，工作環境更為惡劣。車輛長時間工作于重載狀態，存在各種安全隱患，容易造成生產事故。隨著經濟的發展和工程建設的需要，對車輛的全程調度、車輛維護保養、故障預警、車輛租賃、抵押、保險服務等提出更高的需求。而這些需求可以利用無處不在的無線通信技術及網絡，通過工程車輛的聯網來解決。在已有的技術專利中，主要側重汽車車輛的聯網，提供車輛聯網診斷、GPS定位、防盜報警、商業應用等，涉及工程車輛并與工程車輛施工作業相關的數據聯網較少。本發明正是基于工程車輛的特殊性，實現車載終端通信方法及裝置，適用于各種有聯網需求的工程車輛。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種工程機械車輛聯網應用的車載終端通信方法及裝置，本發明實現了車輛的各種狀態及作業數據的共享和服務，對工程車輛聯網應用具有廣泛價值。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種工程機械車輛聯網應用的車載終端通信方法，該方法包括車載終端單元與遠程服務器單元的通信及數據傳輸的方法和車載終端單元與本地功能單元的通信及數據傳輸的方法兩部分；其中，所述車載終端單元與本地功能單元的通信及數據傳輸的方法包括車載終端單元與基于CAN通信方式的車輛電控單元、發動機電控單元的通信及數據傳輸方法，車載終端單元與基于RS485通信方式的車身平衡度或傾斜度檢測單元的通信及數據傳輸方法，車載終端單元與基于RS232通信方式的地理位置信息檢測單元的通信及數據傳輸方法，車載終端單元與基于IO及總線方式的與操作人員交互的輸入、輸出單元通信及數據傳輸方法，車載終端單元與基于RS232通信的外部可插拔設備單元通信及數據傳輸方法這五部分內容。進一步地，所述車載終端單元與遠程服務器單元的通信及數據傳輸的方法利用2G/3G無線網絡，實現車載終端單元與互聯網上的服務器單元的通信和數據傳輸，具體包括以下步驟
(1)車載終端單元與遠程服務器單元建立TCP/IP連接；
(2)車載終端單元向遠程服務器單元發起驗證請求； (3)遠程服務器單元向車載終端單元發送驗證消息；
(4)車載終端單元接收驗證碼，主動上傳當前車輛數據及歷史記錄，在遇到故障情況下，主動上傳故障代碼；(5)遠程服務器單元向車載終端單元發送車輛數據采集或車輛控制命令；
(6)車載終端單元向遠程服務器單元發送車輛數據或發送回饋響應；
(7)車載終端單元周期性發送心跳包，并根據當前信號質量選擇心跳包周期；
(8)長時間無法與遠程服務器單元建立連接，選擇主動斷開或放棄連接，此后根據信號質量和地理位置的變化率，嘗試新連接。進一步地，所述車載終端單元與基于CAN通信方式的車輛電控單元、發動機電控單元的通信及數據傳輸方法，包括以下步驟
(1)車載終端單元通過遠程幀方式向車輛電控單元發送啟動信號；
(2)車輛電控單元通過數據幀向車載終端單元發送協議版本號，以及車輛當前狀態，與車載終端單元同步；
(3)車載終端單元根據協議版本號，向車輛電控單元和發動機電控單元詢問車輛數
據；
(4)車輛電控單元和發動機電控單元周期性發送車輛常規參數，并根據接收到的車載終端單元的數據請求，發送數據；
(5)車載終端單元選擇性接收CAN總線上來自車輛電控單元與發動機電控單元的數據幀；根據數據來源以及數據類別進行分組保存、管理；
(6)車載終端單元向車輛電控單元及發動機電控單元發送車輛控制命令；
(7)車輛電控單元及發動機電控單元接收控制指令，向車載終端單元發送回饋確認命令。
進一步地，所述車載終端單元與基于RS485通信方式的車身平衡度或傾斜度檢測 單元的通信及數據傳輸方法，包括以下步驟
(1)車載終端單元向RS485總線發送啟動信號，詢問車身平衡度或傾斜度檢測單元連接信息及設備ID ；
(2)車身平衡度或傾斜度檢測單元發送設備ID到RS485總線；
(3)車載終端單元向車身平衡度或傾斜度檢測單元發送數據幀請求；
(4)車身平衡度或傾斜度檢測單元周期性發送數據幀到RS485總線；
(5)根據車輛當前狀態，以及傾斜角度數據變化的頻率，向車身平衡度或傾斜度檢測單元發送控制信號。進一步地，所述車載終端單元與基于RS232通信方式的地理位置信息檢測單元的通信及數據傳輸方法具體為車載終端單元通過RS232通信方式獲取地理位置信息檢測單元發出的車輛地理位置信息、時間信息。進一步地，所述車載終端單元與基于IO及總線方式的與操作人員交互的輸入、輸出單元通信及數據傳輸方法，包括以下內容
(1)輸出采用并行總線方式，與高分辨率數字液晶屏連接，顯示輸出采用雙緩沖循環數據流，定時與按數據變化結合的更新顯示方式；
(2)輸入米用IO鍵盤，以掃描方式確定輸入。進一步地，所述車載終端單元與基于RS232通信的外部可插拔設備單元通信及數據傳輸方法，所述基于RS232通信的外部可插拔設備單元主要指用于檢測、維護車載終端單元以及車輛電控單元的電腦，該方法包括以下步驟(1)車載終端單元與檢測、維護電腦建立物理連接；
(2)檢測、維護電腦向車載終端單元發送密碼認證請求；
(3)車載終端單元向檢測、維護電腦發送認證確認或認證失敗消息；
(4)檢測、維護電腦向車載終端單元發送檢測命令或維護命令；
(5)雙方數據校驗確認。本發明的有益效果是，本發明的裝置適合各種有聯網需求的工程車輛，能方便地接入到車輛本地通信網絡以及互聯網，實現車輛狀態數據的傳輸及管理，滿足車輛聯網系統要求和功能，為工程車輛數據的共享和服務提供了條件，為后期的維護提供便利。
圖I是車載終端單元裝置 圖2是車載終端單元與遠程服務器單元通信框 圖3是車載終端單元與車輛電控及發動機電控單元通信框 圖4是車載終端單元與車身平衡度或傾斜度檢測單元通信框 圖5是車載終端單元與地里位置信息檢測單元通信框圖； 圖6是車載終端單元與鍵盤、顯示器單元通信框 圖7是車載終端單元與外接檢測、維護電腦通信框 圖8是車載終端單元與服務器單元通信流程 圖9是車載終端單元與車輛電控及發動機電控單元通信流程 圖10是車載終端單元與車身傾斜角度檢測設備單元通信流程 圖11是車載終端單元與外接檢測、維護電腦通信流程 圖12是車載終端裝置程序流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施實例對本發明作進一步說明。如圖I所示，車載終端裝置包括供電模塊及備用電池單元，DSP和2G/3G通信模塊，供電模塊及備用電池單元為后面兩者提供電源，2G/3G通信模塊通過RS232與DSP相連，DSP采用ADSP-BF54X DSP芯片，該芯片具有I個DDR控制器接口、I個NFC接口(NAND FLASH控制器接口)、3個SPI 口、一個內核時鐘接口，一個實時時鐘接口、2個CAN控制器接口、4個獨立UART、3個并行總線接口(PPI)以及152個可配置的GPIO 口。DSP的外圍設備包括1片64MB容量的DDR存儲器芯片、I片256MB容量的NANDFlash存儲芯片、I片2MB容量的SPI Flash存儲芯片、I個25MHZ晶振，I個32. 768KHZ晶振、I個CAN隔離收發芯片、3個RS232收發芯片、I個RS485收發芯片，I個顯示輸出接口，I個鍵盤接口和I個觸發按鈕，其中，DDR存儲芯片與DDR控制器接口相連，NAND FLASH與NFC接口相連，SPI Flash存儲芯片與一個SPI 口相連，I個25MHZ晶振與DSP內核時鐘接口相連，32. 768KHZ晶振與DSP的實時時鐘接口相連，CAN隔離收發芯片與I個CAN控制器接口相連，3個RS232收發芯片和I個RS485收發芯片分別與DSP的4個UART 口相連，顯示輸出接口和鍵盤接口分別與2個并行總線接口相連，觸發按鈕與DSP的一個GPIO 口相連。如圖2所示，本發明車載終端單元與服務器單元通過2G或3G網絡實現通信，如圖8所示，具體步驟如下
步驟101 :車載終端單元采用AT命令控制通信模塊與遠程服務器單元建立TCP/IP連
接;
步驟102 :遠程服務器單元對車載終端單元的連接請求進行響應；
步驟103 :車載終端單元檢測到TCP/IP連接成功回饋響應后，向遠程服務器單元請求身份驗證；
步驟104 :遠程服務器單元為車載終端單元分配在線標識；
步驟105 :車載終端單元在接收到在線標識后，主動上傳車輛數據。例如車輛編號，車輛當前的地理位置，運行狀態，發動機運行時間，車輛設備單元保養信息，機油壓力，排氣壓力，排氣溫度，液壓油溫，柴油油位，電平電壓，工作參數，歷史報警記錄等；若未能接收到在線標識，則回到步驟103;
步驟106 :車載終端單元與遠程服務器單元進行數據交互，如車輛出現異常時車載終端單元向遠程服務器單元上傳異常報告，又比如遠程服務器單元對車載終端單元關于車輛數據的采集，對車輛的遠程控制或對車輛設備的報警停機限的修改設定等功能。步驟107 :車載終端單元與服務器單元向對方周期性發送心跳包以維持車輛在線狀態；對于車載終端單元來說，心跳包的發送成功與否作為是否斷開連接的依據之一。步驟108 :信號不佳或出現通信異常的情況下，車載終端單元和遠程服務器單元斷開TCP/IP連接。這里以2G網絡為例對車載終端單元加以說明。車載終端單元中的DSP處理器與GSM/GPRS通信模塊使用RS232串口芯片連接，上電后首先通過AT命令對通信模塊進行常規化配置，之后通過向通信模塊發送AT命令與服務器單元建立TCP/IP連接。之后依據服務器單元制定的應用層通信協議進行數據通信。數據分為兩類
第一類為直接控制指令，如車輛鎖定，解鎖，保養復位，報警指令代碼，報警屏蔽/復位等。這類指令不帶有效數據，車載終端單元或服務器單元接收即解析生效。第二類為帶有效參數命令，如保養周期修改，報警/停機限修改，對這類指令需要通過兩次接收才能解析生效，首先是命令頭接收，其次是有效數據接收。第一類命令為定長形式，第二類命令為不定長形式，所以車載終端單元采用可變接收緩沖的數據流方式。根據遠程服務器單元制定的應用層協議解析確定當前命令，更改數據緩沖區大小重新分配給數據緩沖用于接收有效數據或者接收下一條命令。在建立通信以及通信過程中，DSP根據通信模塊返回結果分三種狀態
狀態一通信模塊返回正常，連接成功，依據服務器單元制定的應用層通信協議進行數據通信，并通過周期性發送心跳包的形式，維持車輛在線，同時進行連接狀態的檢測，當連接異常斷開時，進入狀態二。對于心跳包時間的設定，根據當前信號強度變化。
狀態二 當前環境信號質量差，無法完成網絡連接或連接異常斷開，此時將連接失敗狀態置位，之后利用實時時鐘的周期定時功能，周期性檢測該狀態位，嘗試重新連接，若連接成功則進入第一種狀態。此實時時鐘的周期值設定按照第二種狀態的持續時間遞增，持續半小時以上，則認為當前網絡狀況不佳，放棄網絡連接，退出。當GPS獲取的地理信息有較大變化時重新回到狀態二。
狀態三外部通信模塊無回饋，此時通過二次確認，若仍無回饋則說明通信模塊被拆除或者損壞，此時車載終端單元拋出報警信號，退出與服務器單元的通信流程，并將此異常顯示于人機交互界面，提醒操控人員。本地通信及數據傳輸方法
2. I與車輛電控單元及發動機電控單元的通信與數據傳輸
如圖3所示，車載終端單元與車輛電控單元及發動機電控單元的通信與數據傳輸基于CAN總線網絡。車載終端單元與車輛電控單元采用CAN2. OB標準幀協議，車載終端單元與發動機電控單元采用SAE J1939協議。2. I. I通信步驟
如圖9所示,為車載終端單元與車輛電控單元以及發動機電控單元的通信示意圖。步驟201 :車載終端單元啟動，初始化完成后，通過遠程幀的方式向車輛電控單元發送啟動信號告知車載終端單元已經準備就緒，并詢問協議版本號，當前車輛的狀態；
步驟202 :車輛電控單元接收到CAN總線上的遠程幀請求，通過發送數據幀發送告知車載終端單元當前車輛狀態以及采用的協議版本，至此車載終端單元與車輛電控單元同步；步驟203 :分為兩種情況
(I)車輛電控單元將未掛載到CAN總線上的車輛傳感器參數，周期性發送到CAN總線上，如氣溫，油溫，氣壓，油壓等；
(2)發動機電控單元將發動機及附屬部件參數周期性發送到CAN總線上，如發動機轉速，運行時間，水溫等；
步驟204 :車載終端單元通過遠程幀的方式請求車輛電控單元或發動機電控單元發送車輛數據；
步驟205 :分為兩種情況
(1)車輛電控單元將接收到的遠程幀請求數據發送到CAN總線；
(2)發動機電控單元將接收到的遠程幀請求數據發送到CAN總線；
步驟206 :分為兩種情況
(I)車載終端單元向車輛電控單元發送控制信號，間接控制車輛狀態。例如，遠程服務器單元發送遠程鎖車命令，車載終端單元接收到該命令后，通過CAN總線，依據CAN2. OB基本幀協議向車輛電控單元轉發送鎖車命令，車輛電控單元獲取該命令后對車輛的控制功能進行不同程度的限制，并依據SAE J1939協議向發動機電控單元發送停機指令，迫使發動機停止運行。( 2 )車載終端單元直接向發動機電控單元發送控制信號。例如，遠程服務器單元發送遠程停機命令，車載終端單元接收到該命令后，通過CAN總線，依據SAE J1939協議發送停機命令。除此以外亦可依據SAE J1939協議的發送相應控制指令，調整發動轉速等。步驟207 :車載終端單元與車輛電控單元采用確認機制。舉例來說，車載終端單元對車輛電控單元下達控制命令，車輛電控單元需要對控制命令進行反饋，之后再由車載終端單元向車輛電控單元發送反饋確認信號，此時該控制命令才生效。2. I. 2對CAN通信的數據分組
CAN總線上的數據具有三種來源，且對于工程車輛而言，涉及的數據種類繁多，而CAN控制器每次最多可以發送8字節數據，鑒于此，需要要對數據分組發送和接收。
將數據分成五組，每組數據對應于電控單元的一個或若干個Mailbox和MessageID0A組車輛電控單元采集得到的傳感器參數、車輛狀態，如液壓油溫度，排氣溫度，空壓機壓力，空壓機壓力，電平電壓，油位等。各項參數信息分頁顯示于車載終端單元顯示器上。B組發動機電控單元周期性發送的數據。如發動機轉速，運行時間，水溫等。C組通過遠程幀的方式詢問獲取A組和B組相應的數據發送。D組控制消息信號，分為無參數信號和有效參數兩類，無參數信號最多占據一個字節，如某個器件的報警/停機，遠程鎖車信號，有效參數信號包含命令和有效數據，如設定某個設備報警限等。E組反饋確認信號。所有控制指令都需要反饋確認以提高通信的可靠性。2. 2與車身平衡度或傾斜度檢測單元的通信與數據傳輸
如圖4所示，車載終端單元與車身左右傾斜角度檢測單元以及車身前后傾斜角度檢測單元采用RS485總線通信。如圖10所示，車載終端單元與車身傾斜角度檢測單元的通信示意圖，
步驟301 :車載終端單元向RS485總線發送啟動信號，該信號用于詢問車身傾斜角度檢測設備單元連接信息及設備ID ；
步驟302 :車身傾斜角度檢測單元以廣播的方式發送設備號到RS485總線；
步驟303 :車載終端單元從RS485總線上，截獲并確定設備ID，區分車身左右角度檢測單元和車身前后角度檢測單元，并發送數據幀請求信號，該信號表示請求車身傾斜角度檢測單元發送數據幀；
步驟304:車身左右以及前后傾斜角度檢測單元分別周期性發送數據幀，指示車輛當前相對于水平面的二維傾斜角度。步驟305 :車載終端單元獲取并計算得到車輛相對于水平面的前后及左右傾斜角度，結合車輛當前狀態，以及角度變化的頻率，向角度檢測單元發送控制命令，控制命令功能包括，(I)車身角度檢測單元的啟動、關閉；(2)發送模式，如單次或連續發送的數據幀請求；(3)發送頻率，對于連續發送模式選擇不同的發送速率；
舉例說明當車輛處于行走狀態，此時對車身的角度需要實時監測，故車載終端單元向車身傾斜角度檢測設備單元發送連續數據幀請求命令，之后依據車輛前后及左右傾斜角度的變化率，選擇發送頻率，對于發送的速率分為5個級別，當接收到得變化速率較慢時，選擇較低速率，反之選擇高速率；當車輛處于作業狀態，采用周期性單次采集的方式，即選擇車身傾斜角度檢測單元的數據幀為單次發送；
2.3與地理信息檢測單元的通信及數據傳輸
車載終端單元與地理信息檢測單元的通信基于RS232通信方式，地理信息檢測單元實質是GPS信號接收器，該單元周期性發送基于NMEA-0183數據傳輸標準的數據幀，數據幀包含時間，經緯度，海拔高度，速度等信息。車載終端單元接收所有數據幀，并篩選計算出時間和地理位置信息，例如，有如下數據幀$GPRMC, 120027. 00, A,3015. 9043，N，12006. 8153, E,0. 05，313. 59，261010，，，A67 第二個逗號后面 ’A’代表已經定位，否則為未定位。在已經定位的情況下，字段3015. 9043，N，12006. 8153，E代表當前車輛的經緯度。120027.00 261010分別代表當前的時間和日期。其中時間信息用于與車載終端單元的實時時鐘同步，地理位置信息將存儲于車載終端單元，并上傳到遠程服務器單元。2. 4基于I/O及并行總線方式與操作人員交互的輸入、輸出單元
如圖6所示，車載終端單元通過并行總線接口(PPI)與高分辨率數字液晶顯示器相連接，作為與操作人員的交互輸出。顯示模式為640*480 RGB666。車載終端單元為顯示設備分配專用直接存儲器訪問(DMA)通道，并采用雙緩沖循環數據流方式。具體來說，有兩塊緩沖區域pBufferA和pBufferB,他們首位相連,形成環路，顯示將在兩者之間循環切換，從而避免出現數據饑渴現象。每個循環緩沖區分為多個子緩沖區，如pBufferA (1)，pBufferA
(2)…pBufferA (n)，他們依次連接在一起，每個子緩沖區頭指針都指向同一塊數據區域，分別是A數據區域和B數據區域，里面存放著實際顯示的數據。子緩沖區的個數n大小可 以調節，個數越多顯示畫面更新的速率越慢，反之幀更新速率越快，根據當前車輛數據變化速率，調節子緩沖區的個數。對于數據區域A，B的更新采用定時更新和變化更新結合的方式。定時更新是指每隔確定的時間產生一個更新需求，具體表現為每次顯示完成pBufferA或pBufferB所有子緩沖，產生一個事件A或事件B，在事件A或事件B的觸發的處理函數中生成新的顯示頁面數據存入到數據A區域或數據B區域中。定時的時間由兩個參數決定，分別是顯示的基準頻率f 和子緩沖區的個數n，定時的時間=(f*n)/ (640*480*3)。變化更新是指更新前比較當前頁面所在的原數據與最新數據，若沒有變化或變化在閾值范圍內，則不更新當前數據區域。雙緩沖循環數據流以及定時和變化更新結合的方式，節省了車載終端單元在顯示部分的開銷。如圖6所示，車載終端單元外接2*2矩陣式按鍵，共有4個按鍵，按橫縱掃描的方式來確定按鍵的輸入，它作為與操作人員交互的輸入單元。4個按鍵分別定義為上翻，下翻，報警/停機記錄查詢，返回確認。通過上翻與下翻可以實現對車輛參數顯示頁面的切換，達到車輛各參數信息查詢的目的。查詢鍵用于依次查詢車輛歷史報警/停機記錄。返回確認用于在報警或停機頁面下，實現人工確認和頁面切換功能。按鍵觸發頁面變化機制是通過車載終端單元接受到掃描到的按鍵輸入，進入按鍵中斷服務程序，并設置相應的按鍵切換標記，并指明目的頁面。而在主程序中輪詢到相應標記，觸發顯示模塊重新合成新的幀，并清除標記。2. 5與檢測、維護電腦單元的通信與數據傳輸
車載終端單元與檢測、維護電腦通信基于RS232通信方式，如圖11所示，為車載終端單元與外部檢測、維護電腦單元的通信示意圖。步驟401 :車載終端單元發送連接成功命令；
步驟402 :檢測、維護電腦單元向車載終端單元發送請求驗證消息，請求驗證消息字段包含協議標識、車輛編號、密碼。協議標識指車輛生產廠家、車輛型號以及協議版本號，車輛編號與密碼相互綁定，兩者作為確定車輛的唯一標識。步驟403 :車載終端單元對驗證消息進行對照確認，返回允許或拒絕指令；
步驟404 具備一級權限檢測、維護電腦單元發送檢測命令，檢測指令實現對車輛固有屬性的獲取和車輛自檢；具備二級權限檢測、維護電腦單元發送參數修改或控制指令。所有指令均為定長形式，分為命令和數據兩個字段，有效數據不足采用空字節填充；步驟405 :接收命令，并解析，將接收到的命令重新返回檢測、維護電腦單元；
步驟406 :外接電腦單元發送確認命令；
步驟407 :車載終端單元執行命令，執行完成后返回結果給檢測、維護電腦單元。車載終端裝置說明
車載終端裝置采用ADI公司的Blackf in54x系列DSP為核心芯片。車載終端裝置利用以上所述的通信方法實現了如下功能
(I)與遠程服務器單元建立連接和數據通信，實現車輛工作狀態數據的上傳，及接收服務器的發出的請求和控制命令。 (2)與車輛電控單元、發動機電控單元建立連接和數據通信，獲取車輛屬性、狀態數據；輸出控制命令。(3)與車身傾斜角度檢測設備單元連接和數據通信，獲取車身水平傾斜狀態數據。(4)與輸入、輸出單元連接通信，實現按鍵輸入的查詢、顯示翻頁，數據清零；與顯示輸出的頁面自動切換等功能。(5)與外部可插拔設備單元的通信，主要指檢測、維護電腦，實現車輛狀態及參數設置。如圖12所示，為車載終端單元程序流程，
第一步芯片初始化工作，包括內核時鐘，系統時鐘的配置，系統中斷配置。第二步GPI0的狀態檢測，若GPIO為低電平，則選擇加載正常運行程序，反之加載外接電腦檢測、維護程序。第三步，外圍設備單元配置。具體包括外部總線接口單元，UART設備，NANDflash,鍵盤單元，EPPI模塊，PIXC模塊，CAN模塊，RTC模塊，定時器模塊等。其中4個UART設備分別用于車載終端單元與GPS設備單元，與服務器單元，與車身傾斜角度檢測單元，與檢測、維護電腦通信。CAN模塊用于與車輛電控單元和發動機電控單元通信。EPPI和PIXC用于與人交互的顯示輸出設備，Keypad用于與人交互的鍵盤輸入設備。其他幾個模塊都是為以上模塊服務，并共同作用完成車載終端裝置的各項功能。第四步，從數據存儲器中讀取系統信息，如顯示頁面，圖形化界面，車輛固有屬性信息等。第五步檢測外圍各設備單元是否正常，并建立通信。如與GPS接收設備單元，與服務器單元，與車身傾斜角度檢測單元，與車輛電控及發動機電控單元的通信及數據傳輸。若加載了檢測程序，則還需建立與外接檢測、維護設備單元的通信及數據傳輸。第六步車載終端單元進入等待輪詢狀態，在此期間主程序可以即時響應外設中斷，外設中斷服務程序可以對某項任務進行即時處理或者通過改變系統和用戶標記在返回中斷服務程序后，由主程序根據這些標記狀態進行相應處理。舉例說明當接收到服務器單元的命令時，依據服務器制定的應用層通信協議在中斷服務程序中解析相應控制命令，并設定不同等級的標記，然后在主函數中對相應標記進行解析，并執行相應操作，如車輛機械手控制，參數修正，存儲，回饋等。再舉例來說，當從車身傾斜角度檢測單元獲取相應角度信號，接收中斷處理程序中判斷角度是否超過變化閾值，并設定角度更新標記，在主程序中根據角度更新標記，決定是否更新調整顯示器上的圖形化界面。使用同樣方法，當有參數超過報警限定時，需要做到故障信息的提示以及分析記錄，故障信息傳輸到服務器單元和顯示單元。這些任務都是在外設產生的中斷處理函數中以標記形式拋出，由主程序執行完成，并清除標記。自動報警
車載終端裝置具備自動報警/停機功能。以下是與自動報警功能的相關說明。4. I報警等級區分
車載終端裝置將報警等級分為五級。最高等級為系統本身產生的錯誤，該錯誤由車載終端裝置硬件異常產生，遇到此類異常，系統自動重新啟動。第四級外設異常錯誤。舉例說明
(I)車載終端單元通過串口發送AT命令，而無法得到相應回饋。(2)車載終端單元與車輛電控單元和發動機電控單元無法建立通信。(3)車載終端單元與GPS數據采集設備單元無法建立通信。(4)車載終端單元與車輛角度單元無法建立通信。第三級關系到車輛安全性和關鍵設備的參數超過了最高警戒線，如水溫，油溫，車輛角度等，遇到此類報警，車載終端單元向車輛電控單元、發動機電控單元發送停機信號，顯示相應報警內容，存儲并上傳報警記錄。第二級關系到車輛安全性和關鍵設備的參數超過了第二警戒線，車載終端單元選擇重復性報警顯示提示，存儲并上傳給服務器單元。第一級車輛附帶參數異常，如保養時間到，車載終端單元采用單次報警顯示提
/Jn o注高等級報警可以搶占低等級報警。4. 2報警確認機制
通過外部按鍵和當前狀態聯合實現，當報警信號產生，報警頁面顯示于車載顯示器，只有在當前報警狀態完全解除情況下，用戶才能通過按鍵確認的方式清除報警頁面，否則確認按鍵視為無效。4. 3降低誤報警和漏報警概率。通過兩種手段降低誤報警和漏報警概率
(I)累計方式。當有參數超越報警限時，開啟定時器并周期性觸發，多次采集信號，并與報警限比較，當連續n (可設)次超越報警限，拋出報警異常。(2)在n (可設)個周期時間內將采集得到的參數值取平均，當超越報警限時，拋出
報警異常。車載終端單元具備車輛保養信息的查詢與自動提醒的功能，下面具體介紹保養信息的提取以及實現過程。車載終端單元啟動后，從本地存儲器中獲取3組參數信息，分別為各項設備零件保養周期設定值，歷次保養復位時的累計修正參數，車輛全復位狀態時的累計修正參數。之后從CAN總線獲取發動機當前運行時間，計算公式為設備A的保養剩余時間=設備A保養周期設定值-當前發動機電控單元運行時間+設備A歷次保養復位時的累計修正參數+車輛全復位狀態時的累計修正參數。 若保養剩余時間〈=0，則將報警等級置為一級，相應主程序檢測到此狀態后，顯示設備A的保養時間到提醒。用戶可以通過人機交互的鍵盤確認提醒，此后車輛切換到正常頁面。注累計修正參數是指最近一次通過遠程或本地維護對某設備進行復位時，發動機的運行時間。以上所述僅為本發明的優選實施方式，但本發明保護范圍并不局限于此。任何本領域的技術人員在本發明公開的技術范圍內，均可對其進行適當的改變或變化，而這種改 變或變化都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種工程機械車輛聯網應用的車載終端通信方法，其特征在于，該方法包括車載終端單元與遠程服務器單元的通信及數據傳輸的方法和車載終端單元與本地功能單元的通信及數據傳輸的方法兩部分；其中，所述車載終端單元與本地功能單元的通信及數據傳輸的方法包括車載終端單元與基于CAN通信方式的車輛電控單元、發動機電控單元的通信及數據傳輸方法，車載終端單元與基于RS485通信方式的車身平衡度或傾斜度檢測單元的通信及數據傳輸方法，車載終端單元與基于RS232通信方式的地理位置信息檢測單元的通信及數據傳輸方法，車載終端單元與基于IO及總線方式的與操作人員交互的輸入、輸出單元通信及數據傳輸方法，車載終端單元與基于RS232通信的外部可插拔設備單元通信及數據傳輸方法等五部分內容。
2.根據權利要求I所述工程機械車輛聯網應用的車載終端通信方法，其特征在于，所述車載終端單元與遠程服務器單元的通信及數據傳輸的方法利用2G/3G無線網絡，實現車載終端單元與互聯網上的服務器單元的通信和數據傳輸，具體包括以下步驟 (1)車載終端單元與遠程服務器單元建立TCP/IP連接； (2)車載終端單元向遠程服務器單元發起驗證請求； (3)遠程服務器單元向車載終端單元發送驗證消息； (4)車載終端單元接收驗證碼，主動上傳當前車輛數據及歷史記錄，在遇到故障情況下，主動上傳故障代碼； (5)遠程服務器單元向車載終端單元發送車輛數據采集或車輛控制命令； (6)車載終端單元向遠程服務器單元發送車輛數據或發送回饋響應； (7)車載終端單元周期性發送心跳包，并根據當前信號質量選擇心跳包周期； (8)長時間無法與遠程服務器單元建立連接，選擇主動斷開或放棄連接，此后根據信號質量和地理位置的變化率，嘗試新連接。
3.根據權利要求I所述工程機械車輛聯網應用的車載終端通信方法，其特征在于，所述車載終端單元與基于CAN通信方式的車輛電控單元、發動機電控單元的通信及數據傳輸方法，包括以下步驟 (O車載終端單元通過遠程幀方式向車輛電控單元發送啟動信號； (2)車輛電控單元通過數據幀向車載終端單元發送協議版本號，以及車輛當前狀態，與車載終端單元同步； (3)車載終端單元根據協議版本號，向車輛電控單元和發動機電控單元詢問車輛數據； (4)車輛電控單元和發動機電控單元周期性發送車輛常規參數，并根據接收到的車載終端單元的數據請求，發送數據； (5)車載終端單元選擇性接收CAN總線上來自車輛電控單元與發動機電控單元的數據幀；根據數據來源以及數據類別進行分組保存、管理； (6)車載終端單元向車輛電控單元及發動機電控單元發送車輛控制命令； (7)車輛電控單元及發動機電控單元接收控制指令，向車載終端單元發送回饋確認命令。
4.根據權利要求I所述工程機械車輛聯網應用的車載終端通信方法，其特征在于，所述車載終端單元與基于RS485通信方式的車身平衡度或傾斜度檢測單元的通信及數據傳輸方法，包括以下步驟 (O車載終端單元向RS485總線發送啟動信號，詢問車身平衡度或傾斜度檢測單元連接信息及設備ID ； (2)車身平衡度或傾斜度檢測單元發送設備ID到RS485總線； (3)車載終端單元向車身平衡度或傾斜度檢測單元發送數據幀請求； (4)車身平衡度或傾斜度檢測單元周期性發送數據幀到RS485總線； (5)根據車輛當前狀態，以及傾斜角度數據變化的頻率，向車身平衡度或傾斜度檢測單 元發送控制信號。
5.根據權利要求I所述工程機械車輛聯網應用的車載終端通信方法，其特征在于，所述車載終端單元與基于RS232通信方式的地理位置信息檢測單元的通信及數據傳輸方法具體為車載終端單元通過RS232通信方式獲取地理位置信息檢測單元發出的車輛地理位置信息、時間信息。
6.根據權利要求I所述工程機械車輛聯網應用的車載終端通信方法，其特征在于，所述車載終端單元與基于IO及總線方式的與操作人員交互的輸入、輸出單元通信及數據傳輸方法，包括以下內容 (1)輸出采用并行總線方式，與高分辨率數字液晶屏連接，顯示輸出采用雙緩沖循環數據流，定時與按數據變化結合的更新顯示方式； (2)輸入米用IO鍵盤，以掃描方式確定輸入。
7.根據權利要求I所述工程機械車輛聯網應用的車載終端通信方法，其特征在于，所述車載終端單元與基于RS232通信的外部可插拔設備單元通信及數據傳輸方法，所述基于RS232通信的外部可插拔設備單元主要指用于檢測、維護車載終端單元以及車輛電控單元的電腦，該方法包括以下步驟 (1)車載終端單元與檢測、維護電腦建立物理連接； (2)檢測、維護電腦向車載終端單元發送密碼認證請求； (3)車載終端單元向檢測、維護電腦發送認證確認或認證失敗消息； (4)檢測、維護電腦向車載終端單元發送檢測命令或維護命令； (5)雙方數據校驗確認。
全文摘要
本發明公開了一種工程機械車輛聯網應用的車載終端通信方法，該方法包括遠程的基于無線2G/3G通信的互聯網接入通信方法，本地的與檢測維護電腦單元的通信方法，本地的與發動機電控單元及車輛電控單元的基于CAN的通信方法，與地理位置信息檢測單元的基于RS232的通信方法，與車身平衡度或傾斜度檢測單元的基于RS485的通信方法，及與人交互的輸入、輸出通信方法。運用這些方法實現的車載終端，適用于工程應用的各類車輛，能實現車輛狀態數據的傳輸及管理，滿足車輛聯網系統要求和功能，為工程車輛數據的共享和服務提供了條件。
文檔編號H04L12/40GK102638562SQ20121002197
公開日2012年8月15日 申請日期2012年2月1日 優先權日2012年2月1日
發明者劉云海, 陳文聰 申請人:浙江大學