Навигационное устройство мониторинга и контроля технического состояния транспортного средства
Полезная модель относится к области транспорта и может быть использована в частном, ведомственном и общественном автотранспорте. Техническим результатом является повышение надежности управления транспортным средством за счет обеспечения контроля за техническим состоянием транспортного средства. Навигационное устройство мониторинга и контроля технического состояния транспортного средства содержит съемный блок, в котором установлены энергонезависимая память, LCD-дисплей, коммутатор LCD-дисплея, модуль питания съемного блока, главный процессор, периферийный процессор, интерфейсный модуль, индикатор отказа устройства, навигационный приемник, GSM-модем и контроллер радиосети, антенну для приема сигнала космических навигационных систем связи, а также средства обеспечения GPRS-обмена, сеть Интернет для связи указанных процессоров с сервером сбора и передачи информации о текущей загруженности дорог, телематическим сервером и ПЭВМ оператора диспетчерского центра. В навигационном устройстве обеспечивается информация о местоположении транспортного средства по сигналам космической навигационной системы связи, прокладка заданного маршрута с учетом информации о текущей загруженности дорог, информация с датчиков транспортного средства о техническом состоянии транспортного средства в периферийный процессор, а также исключается режим неисправной работы транспортного средства за счет проведения интеллектуального контроля технических параметров транспортного средства и выхода их из допустимых пределов. 4 ил.
Полезная модель относится к области транспорта и может быть использована в частном, ведомственном и общественном автотранспорте.
Известен навигационный прибор транспортного средства, содержащий запоминающее устройство для хранения дорожных карт, устройство для формирования сигналов скорости и ускорения автомобиля для индикации аварийной ситуации и антенну для приема сигналов спутниковой системы связи (GPS) и сигналов, несущих информацию о транспортном потоке и передачи аварийных сигналов (Патент US 5504482A, G08G 1/123, опубл. 22.04.1996).
Недостаток указанного навигационного прибора заключается в том, что он не обеспечивает высокоточное определение координат; отсутствует звуковое сопровождение навигационной обстановки, контроль исправности навигационного прибора, сбор и хранение информации о маршруте движения потребителя.
Наиболее близким аналогом к полезной модели является система безопасности, навигации и мониторинга (патент RU 
2122239 C1, G08G 1/123, опубл. 20.11.1998), содержащая диспетчерский центр, аппаратуру потребителя, включающую навигационный приемник с антенной, трансивер с антенной, клавиатуру и модем, связанный с трансивером, телекамеру видеоконтроля, аудиосистему и телемонитор. В систему входит бортовой компьютер, связанный с процессором, аналого-цифровым преобразователем видеосигналов, цифроаналоговым преобразователем аудиосигналов и видеосигналов, запоминающее устройство и телемонитор. К интерфейсу бортового компьютера подключены также охранные датчики. Диспетчерский центр связан с аппаратурой потребителя через антенну трансивера посредством радиоканала. Питающие входы навигационного приемника, модема, трансивера, бортового компьютера, телекамеры видеоконтроля, телемонитора и охранных датчиков подключены к блоку автономного питания.
Недостатками известной системы является отсутствие контроля за техническим состоянием транспортного средства, что приводит к аварийным ситуациям при управлении движением транспортного средства
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности управления транспортным средством за счет обеспечения контроля за техническим состоянием транспортного средства.
Указанный технический результат достигается тем, что навигационное устройство мониторинга и контроля технического состояния транспортного средства содержит съемный блок, в котором установлены энергонезависимая память, LCD-дисплей, коммутатор LCD-дисплея, модуль питания съемного блока, главный процессор, периферийный процессор, интерфейсный модуль, индикатор отказа устройства, навигационный приемник, GSM-модем и контроллер радиосети, антенну для приема сигнала космических навигационных систем связи, GSM-антенну, первые информационные входы главного и периферийного процессоров соединены с выходом навигационного приемника, связанного через антенну с космическими аппаратами навигационной системы связи, первые информационные входы/выходы указанных процессоров связаны с информационными входами/выходами GSM-модема, к высокочастотному входу которого подключена GSM-антенна, связанная через средства обеспечения GPRS-обмена, сеть Интернет с сервером сбора и передачи информации о текущей загруженности дорог, телематическим сервером и ПЭВМ оператора диспетчерского центра, указанные процессоры связаны между собой высокоскоростной шиной обмена данных, их первые выходы подключены к индикатору отказа устройства, а их вторые выходы подключены к управляющим входам коммутатора LCD-дисплея, вторые информационные входы/выходы указанных процессоров соединены с информационными входами/выходами энергонезависимой памяти, второй информационный вход периферийного процессора связан с интерфейсным модулем, обеспечивающим информацию о текущем техническом состоянии транспортного средства от датчиков, установленных на транспортном средстве, третий информационный вход/выход периферийного процессора через контроллер радиосети связан с блоком радиомодулей.
Отличия навигационного устройства мониторинга и контроля технического состояния транспортного средства заключаются также в том, что навигационный приемник может быть выполнен в виде приемника GPS/TJIOHACC/GALILEO; энергонезависимая память - в виде FLASH-памяти; в наличии внутреннего аккумулятора для питания съемного блока.
На фиг.1 представлена блок-схема навигационного устройства мониторинга и контроля технического состояния транспортного средства
На фиг.2 - графическая информация, отображаемая на LCD-дисплее в штатном режиме.
На фиг.3 - графическая информации, отображаемая на LCD-дисплее в режиме отображения сигнализаторов неисправности транспортного средства.
На фиг.4 - графическая информации, отображаемая на LCD-дисплее и соответствующая аварийному режиму работы устройства.
Навигационное устройство мониторинга и контроля технического состояния транспортного средства содержит съемный блок 1, в котором установлены энергонезависимая память 1, LCD-дисплей 3, коммутатор 4 LCD-дисплея, модуль 5 питания съемного блока 1, главный процессор 6, периферийный процессор 7, интерфейсный модуль 8, индикатор 9 отказа устройства, навигационный приемник 10, GSM-модем 11, контроллер 12 радиосети, внутренняя аккумуляторная батарея 13, антенна 14 для приема сигналов космических навигационных систем связи, GSM-антенна 15, Первые информационные входы главного процессора 6 и периферийного процессора 7 соединены с выходом навигационного приемника 10. Навигационный приемник 10 может быть выполнен в виде навигационного приемника ГЛОНАС/GPS/GALILEO, связанного через антенну 14 с космическими аппаратами 16 навигационной системы ГЛОНАС/GPS/GALILEO. Первые информационные входы/выходы процессоров 6, 7 связаны с информационными входами/выходами GSM-модема 11, к высокочастотному входу которого подключена GSM-антенна 15, связанная через средство 17 обеспечения GPRS-обмена, сеть 18 Интернет с сервером 19 сбора и передачи информации о текущей загруженности дорог, телематическим сервером 20 и ПЭВМ 21 оператора диспетчерского центра. Процессоры 6, 7 связаны между собой высокоскоростной шиной обмена данных. Их первые выходы подключены к индикатору 9 отказа устройства, а их вторые выходы подключены к управляющим входам коммутатора 4 LCD-дисплея 3. Вторые информационные входы/выходы процессоров 6, 7 соединены с информационными входами/выходами энергонезависимой памяти 2, которая может быть выполнена в виде FLASH памяти. Информационный вход периферийного процессора 7 связан с интерфейсным модулем 8, обеспечивающим информацию о текущем техническом состоянии транспортного средства от датчиков, установленных на транспортном средстве, а третий информационный вход/выход периферийного процессора 7 через контроллер 12 радиосети соединен с блоком 22 радиомодулей. Питание на все узлы съемного блока подается либо от модуля 5 питания, либо от внутренней аккумуляторной батареи 13, выходы которых подключены к общей шине питания съемного блока 1, к которой подключены входы питания указанных узлов съемного блока 1.
Конструкция съемного блока 1 позволяет встраивать его в штатную панель прибора транспортного средства без доработки и полного разбора панели.
Навигационное устройство мониторинга и контроля технического состояния транспортного средства позволяет решать следующие задачи:
- автоматическое определение местоположения и состояния (географических координат, скорости, курса, пробега - «одометр») транспортного средства;
- при подключении к диспетчерскому центру, вести автоматическую передачу данных (информация о текущей скорости, местонахождении, времени стоянок, состоянии подключенных датчиков) через канал связи GPRS диспетчеру диспетчерского центра. Периодичность посылок может зависеть: от состояния, в котором находится навигационное устройство мониторинга и контроля технического состояния транспортного средства (режим «движение» или «стоянка»); от пройденного пути (например, каждый километр пробега); от изменения курса (при изменении угла поворота на величину, превышающую заданное пороговое значение);
- обеспечение записи текущего местоположения и скорости пользователя в FLASH-память при отсутствии подключения к диспетчерскому центру.
Навигационное устройство мониторинга и контроля технического состояния транспортного средства обеспечивает:
- отображение на LCD-дисплее текущего местоположения транспортного средства и загрузки дорог на электронной карте местности;
- прокладку заданного маршрута с учетом информации о текущей загруженности дорог;
- отображение на LCD-дисплее информации о ближайших заправках, гостиницах и т.д.;
- автоматическое переключение LCD-дисплея из режима отображения электронной карты или режима отображения любого сервисного меню, на отображение аварийного сигнализатора, в случае выхода из допустимых пределов технических параметров транспортного средства;
- интеллектуальный контроль вывода сигнализаторов о состоянии технических параметров транспортного средства в случае их выхода из установленных пределов: ошибки двигателя; перегрев двигателя; недостаточный уровень тормозной жидкости; низкое давление в шинах транспортного средства; низкое напряжение в бортовой электросети транспортного средства; высокие обороты двигателя транспортного средства; влажность тормозных колодок транспортного средства; неисправность ABS; поднятый ручной тормоз; недостаточное давление масла в двигателе транспортного средства;
- вывод визуальной и звуковой индикации в случае превышения установленной скорости движения транспортного средства (возможно, только в случае определения текущих навигационных параметров транспортного средства и соответствующего картографического обеспечения, в котором четко определены границы населенных пунктов и обозначены автомагистрали);
- ручное переключение отображения LCD дисплея из режима отображения электронной карты, в режим отображения информации о текущей скорости, пробеге, оборотах двигателя, сигнализаторов включения габаритных огней, ближнего и дальнего света, подогрева заднего стекла и боковых зеркал транспортного средства;
- наличие периодического самотестирования навигационного устройства мониторинга и контроля технического состояния транспортного средства, обеспечивает своевременную индикацию «ОТКАЗ» в случае аварийной работы устройства.
Принцип работы навигационного устройства мониторинга и контроля технического состояния транспортного средства основан на использовании принципа определения местоположения транспортного средства по сигналам космических навигационных систем связи, отображения текущего местоположения транспортного средства на электронной карте местности и получения по GSM каналу посредством GPRS пакетов данных с сервера сбора и передачи информации о текущей загруженности дорог.
Принцип работы навигационного устройства мониторинга и контроля технического состояния транспортного средства, как устройства диагностики технических параметров транспортного средства основан на анализе информации с датчиков, установленных на транспортном средстве.
При подаче питающего напряжения от модуля 5 питания происходит тестирование устройства периферийным 6 и главным процессорами 7 и в случае успешного прохождения теста происходит включение навигационного приемника 10. Далее навигационные сигналы от космических аппаратов 16 навигационной системы связи принимаются антенной 14. В навигационном приемнике 10 происходит прием, преобразование, обработка сигналов космических аппаратов 16 навигационной системы связи.
Выдача результатов решения навигационной задачи - навигационных параметров (времени, координат, вектора путевой скорости) подвижного транспортного средства производится на первые информационные входы главного и периферийного процессоров 6 и 7 соответственно. При этом предусмотрены режимы приема навигационных сигналов как от трех космических навигационных систем связи (GPS, ГЛОНАСС, GALILEO), так и только от какой-либо одной навигационной системы связи по желанию пользователя. Выбор режима приема навигационных сигналов задается путем выбора соответствующего пункта в меню настроек устройства при помощи клавиатуры блока 22 с радиомодулями. Принятые навигационные параметры с информационного входа/выхода периферийного процессора 7 поступают на информационный вход/выход GSM модема 11, к высокочастотному входу которого подсоединена GSM антенна 15 и далее с помощью средств 17 обеспечения GPRS-обмена, сети Интернет 18 указанные параметры поступают в телематический сервер 19, сеть Интернет 18 и ПЭВМ 21 оператора диспетчерского центра, где происходит отображение текущего местоположения транспортного средства на электронной карте местности.
При отсутствии связи с диспетчерским центром навигационные параметры с информационного входа/выхода периферийного процессора 7 поступают на информационные входы/выходы FLASH-памяти 2 для сохранения, и при возобновлении подключения с диспетчерским центром сохраненные данные из FLASH-памяти 2 передаются через GSM модем 12 оператору диспетчерского центра. Одновременно с выдачей навигационных параметров на второй информационный вход периферийного процессора 7 поступает информация от интерфейсного модуля 8, на информационные входы которого поступает информация от датчиков и бортового контроллера транспортного средства (не показаны). На второй информационный вход/выход периферийного процессора 7 поступает информация с входов/выходов контроллера 12 радиосети, который предназначен для управления блоком 22 с радиомодулями. Если технические параметры транспортного средства не выходят из заданных пределов, то на информационный приоритетный вход коммутатора 4 LCD-дисплея 3 информация не передается. Главный процессор 6 при подаче электропитания производит загрузку рабочей операционной системы и картографического обеспечения с информационного входа/выхода FLASH-памяти 2. После загрузки операционной системы и картографического обеспечения на информационный вход главного процессора 6 поступают навигационные параметры с навигационного приемника 10. Полученные навигационные параметры обрабатываются главным процессором 6 и отображаются в виде курсора на электронной карте местности, которая загружается из FLASH-памяти 2, и передаются через GSM-модем 11, средства 17 обеспечения GPRS-обмена на сервер 19 сбора и передачи информации о текущей загруженности дорог для анализа текущей скорости транспортного средства на определенном участке местности. Одновременно на первый информационный вход/выход главного процессора 6 поступает информация с GSM модема 11, на высокочастотный вход которого через GSM антенну 15 при помощи средств 17 обеспечения GPRS-обмена, сети Интернет 18 и сервера 19 сбора и передачи информации о текущей загруженности дорог поступает информация о загрузке дорог, которая используется главным процессором 6 для оптимального построения маршрута транспортного средства в заданную точку маршрута. С информационного выхода главного процессора 6 информация (электронная карта местности, маркер текущего местоположения транспортного средства) поступает на информационный вход коммутатора 4 LCD-дисплея 3 и при отсутствии информации на приоритетном входе коммутатора 4 LCD-дисплея 3 передается на вход LCD дисплея 3.
Все данные о текущей загруженности дорог с информационного выхода GSM модема 11 сохраняются в FLASH-памяти 2.
Выбор пункта назначения и настройка параметров маршрута в предварительно загруженном картографическом обеспечении осуществляется при помощи клавиатуры блока 22 радиомодулей.
Обновление данных о текущей загруженности дорог в FLASH-памяти 2 происходит постоянно, а при отсутствии связи с сервером 19 с информационного выхода FLASH-памяти 2 на информационный вход главного процессора 6 поступают последние записанные данные с информацией о текущей загруженности дорог.
После подачи электропитания, успешного тестирования работоспособности навигационного устройства, устройство работает в штатном режиме.
На фиг.2 представлена графическая информация, отображаемая на LCD-дисплее 3 в штатном режиме работы. На дисплее отображен фрагмент электронной карты с текущим местоположением транспортного средства, стрелка внизу экрана информируют пользователя о предстоящем повороте на право.
Периферийный процессор 7 осуществляет постоянный двухсторонний обмен технологической информацией с главным процессором 6 по высокосортной шине обмена данных.
В режиме неисправной работы транспортного средства на информационный вход коммутатора 4 LCD-дисплея 3 поступает информация о неисправности транспортного средства, коммутатор 4 LCD-дисплея 3 отключает информационный вход, на который поступает информация с информационного выхода главного процессора 6 и тем самым обеспечивается внеочередной вывод информации на LCD-дисплей 3, а именно сигнализатора о неисправности транспортного средства (не пристегнут ремень, открыта дверь, низкий уровень масла и др.). Если за пределы норм выходит одновременно несколько технических параметров автомобиля, то появляется несколько индикаторов одновременно.
В данном режиме осуществляется интеллектуальный контроль технических параметров транспортного средства. Суть данного контроля в следующем.
Вся технологическая информация, поступающая от датчиков транспортного средства и контроллера управления транспортного средства в процессе анализа работы транспортного средства периферийным процессором 7 делится на три типа информации:
первый тип - информация с датчиков транспортного средства, обеспечивающих контроль за температурой и оборотами двигателя, напряжением бортовой электросети транспортного средства, ABS, давлением в шинах транспортного средства, уровнем тормозной жидкости, давлением в системе смазки двигателя;
второй тип - информация с датчиков транспортного средства, обеспечивающих контроль за состоянием ручного тормоза, влажностью тормозных колодок, пристегнутого ремня безопасности;
третий тип - информация, содержащей код ошибки неисправности двигателя.
Периферийный процессор 7 на основе анализа полученной информации от интерфейсного модуля 8 меняет частоту выдачи технической информации на вход коммутатора 4 LCD-дисплея 3. На LCD-дисплее 3 в данном режиме отображается информация с сигнализатора текущей неисправности и предупреждения о необходимости остановки транспортного средства; параллельно воспроизводится звуковое предупреждение о необходимости остановки транспортного средства.
После остановки транспортного средства и выключения зажигания, коммутатор 4 LCD-дисплея 3 переключается на прием информации от главного процессора 6, т.е. на отображение текущей навигационной информации на электронной карте местности и ближайших к месту стоянки транспортного средства автосервисов. При помощи пульта управления устройства пользователь выбирает ближайший автосервис и получает всю контактную информацию о данном автосервисе, при этом с помощью сервисного меню устройства возможно послать информационное SMS сообщение (с текущими координатами транспортного средства) в автосервис для вызова машины техпомощи или эвакуатора.
Однократный режим выдачи информации аварийными сигнализаторами осуществляется при стоянке транспортного средства и включенного зажигания подразумевает выдачу на LCD-дисплей 3 и звуковой динамик блока 22 радиомодулей - сообщения о необходимости опустить стояночный тормоз, пристегнуть ремень безопасности и просушить тормозные колодки транспортного средства. При начале движения транспортного средства, если стояночный тормоз не выключен, и не пристегнут ремень безопасности, происходит непрерывное отображение индикаторов не выключенного ручного тормоза и не пристегнутого ремня безопасности, в случае выключения ручного тормоза и пристегивания ремня безопасности, коммутатор LCD-дисплея (4) переходит на отображение текущей навигационной информации на электронной карте местности, с периодическим всплыванием сообщения о необходимости просушить тормозные колодки (сообщение появляется до тех пор, пока датчик влажности тормозных колодок выдает информации о их неисправности).
Периодический режим выдачи информации аварийными сигнализаторами о неисправности двигателя транспортного средства подразумевает выдачу информации, содержащей код ошибки неисправности двигателя. Отображение данной информации в случае не критических последствий для двигателя происходит с периодичностью один раз в минуту. По желанию пользователя с помощью меню настроек устройства указанная информация может выдаваться однократно, т.е. в момент возникновения кода ошибки неисправности двигателя 9. При не критических последствий для двигателя пользователю транспортного средства доступно отображение на LCD-дисплее (3) текущей навигационной информации на электронной карте и ближайшие к транспортному средству автосервисы. При желании пользователь может проложить маршрут к ближайшему автосервису. Если ошибка двигателя является критичной (детонация, детонация, неисправность датчика, обрыв цепи питания форсунок двигателя и др.) на LCD-дисплее 3 отображается описание ошибки двигателя. Далее алгоритм работы, соответствует режиму непрерывный выдачи аварийных сигнализаторов.
На фиг.3 представлено графическое изображение на LCD-дисплее в режиме отображения сигнализаторов неисправности транспортного средства, а именно:
- не пристегнут ремень безопасности;
- низкий заряд аккумуляторной батареи транспортного средства;
- низкое давление масла в двигателе;
- поднят ручной тормоз;
- ошибки в работе двигателя;
- низкий уровень тормозной жидкости.
В режиме предупреждения осуществляется визуальная и звуковая индикация в случае превышения установленной скорости движения транспортного средства. Работа устройства в данном режиме аналогична работе устройства в штатном режиме, за исключением того, что во время отображения электронной карты местности с текущим местоположением транспортного средства появляется периодически всплывающее сообщение о необходимости снижения скорости, а из динамика блока 22 радиомодулей выдается звуковое сообщение, представляющее собой голосовую подсказку о превышении установленной на данном участке дороги скорости.
Использование двухпроцессорной архитектуры построения навигационного устройства мониторинга и контроля технического состояния транспортного средства позволяет осуществлять независимую друг от друга функционирование главного и периферийного процессоров в аварийном режиме работы (фиг.4), отображающая индикацию отказа устройства.
В процессе работы устройства происходит непрерывной контроль работоспособности устройства. В случае отказа главного процессора 6 или сбоя операционной системы, под управлением которой работает картографическое обеспечение устройства, LCD-дисплей 3 автоматически переходит в режим отображения информации о текущей скорости, пробеге, оборотах двигателя, сигнализаторов включения габаритных огней, ближнего и дальнего света, подогрева заднего стекла и боковых зеркал транспортного средства, и тем самым исключается возможность эксплуатации неисправного транспортного средства. Это достигается за счет того, что отсутствие информации от главного процессора 6 на информационном входе коммутатора 4 LCD-дисплея 3 при условии отсутствия информации на приоритетном информационном входе коммутатора 4 LCD-дисплея 3 воспринимается как отказ главного процессора 6 и на LCD-дисплей 3 автоматически поступает информация от периферийного процессора 7. Вместе с тем остается возможным производить мониторинг транспортного средства.
В случае сбоя периферийного процессора 7, интерфейсного модуля 8, коммутатора 4, LCD-дисплея (3), происходит загорание индикатора 9 отказа устройства, и дальнейшая эксплуатация автомобиля прекращается, т.к. в данном случае становится возможным эксплуатация неисправного транспортного средства, что может привести к критическим последствиям.
При отключении внешнего электропитания устройство автоматически происходит переход на работу от внутренней аккумуляторной батареи 13, емкость которой достаточна, для корректного выключения устройства и записи данных во FLASH-память 2.
1. Навигационное устройство мониторинга и контроля технического состояния транспортного средства, содержащее съемный блок, в котором установлены энергонезависимая память, LCD-дисплей, коммутатор LCD-дисплея, модуль питания съемного блока, главный процессор, периферийный процессор, интерфейсный модуль, индикатор отказа устройства, навигационный приемник, GSM-модем и контроллер радиосети, антенну для приема сигналов космических навигационных систем связи, GSM-антенну, первые информационные входы главного и периферийного процессоров соединены с выходом навигационного приемника, связанного через антенну с космическими аппаратами навигационной системы связи, первые информационные входы/выходы указанных процессоров связаны с информационными входами/выходами GSM-модема, к высокочастотному входу которого подключена GSM-антенна, связанная через средства обеспечения GPRS-обмена и сеть Интернет с сервером сбора и передачи информации о текущей загруженности дорог, телематическим сервером и ПЭВМ оператора диспетчерского центра, указанные процессоры связаны между собой высокоскоростной шиной обмена данных, их первые выходы подключены к индикатору отказа устройства, а их вторые выходы подключены к входам коммутатора LCD-дисплея, вторые информационные входы/выходы указанных процессоров соединены с информационными входами/выходами энергонезависимой памяти, информационный вход периферийного процессора связан с интерфейсным модулем, обеспечивающим информацию о текущем техническом состоянии транспортного средства от датчиков, установленных на транспортном средстве, третий информационный вход/выход периферийного процессора через контроллер радиосети связан с блоком радиомодулей.
2. Навигационное устройство по п.1, отличающееся тем, что навигационный приемник выполнен в виде приемника GPS/ГЛOHACC/GALILEO.
3. Навигационное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что энергонезависимая память выпонена в виде FLASH-памяти.
4. Навигационное устройство по п.3, отличающееся тем, что снабжено внутренним аккумулятором для питания съемного блока.
