出租車計價器和OBU

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上出租車計價器構成里程傳感器，空車牌，單片機，顯示器，打印機，這五個零部件,再通過線路連接. 簡單原理采集車速信號,(也可以自己做車速傳感器,采用霍爾效應做),車速信號為脈沖信號,采集脈沖信號的頻率就可以得到車速,可以用到單片機的定時器捕獲. 如果車速大于一定的值,采用公里數(shù)計算價格,如果車速小于這個值,就可以用時間計算. 計算公里數(shù).應用單片機計算其公里數(shù) 計算時間可以用到定時器確定時間,或者用RTC中斷采集到更精確的時間 用數(shù)碼管或液晶顯示公里數(shù),時間,以及價格,可以學到如何用單片機驅動數(shù)碼管或者用單片機驅動液晶 空車牌來提供計價器計價的信號 打印機來打印所需要的票

2、據(jù)，通過排線連接計價器主機OBU OBU(即On board Unit的縮寫)，就是放在車上，用來和路邊架設的RSU通訊的微波設備。 車輛高速通過RSU的時候，OBU和RSU之間用微波通訊，就像我們的非接觸卡一樣，只不過距離更遠-十幾米 VS 十厘米，頻率更高-5.8GHz VS 13.56Mhz，通過的時候，識別真假，獲得車型，計算費率，扣除通行費。 經過不斷的發(fā)展，OBU已經脫離了存儲賬號付費的限制，新型的OBU，增加一個智能卡讀寫器的功能，可以插一張帶有電子錢包或者儲值帳戶的智能卡，從卡上把錢扣掉。被稱為雙片式，前面的只有賬號的OBU就被稱為單片式。 Quipass 011型OBU是一款

3、主動雙片式車載單元。該產品是一款遵循2007年5月最新出臺的ETC&DSRC中國國家標準GB/T20851-2007設計開發(fā)的產品。 Quipass 011型OBU安裝于車輛前擋風玻璃內側。OBU主要存儲被標識物體(如車輛、集裝箱、貨物等)的信息（如ID信息、身份信息、屬性信息等）。作為與路側單元（RSU）的微波天線交互的通信中繼器，IC卡和RSU的數(shù)據(jù)交換只有通過OBU才能完成。Quipass 011型OBU帶有符合ISO14443標準的非接觸式IC卡讀寫接口，通過這個接口與IC卡進行讀寫通信。 慧科技第二代智能交通終端系統(tǒng)（OBU） 關鍵字: 關鍵詞：智能交通 、OBU終端、DGP

4、S、防震、密封機箱、無風扇設計、精確定位 前言：由于我國的特殊國情，擁堵無序一直是我國交通發(fā)展的一大桎梏，智能車輛調度系統(tǒng)的使命，就是使用智能技術改變這一現(xiàn)狀，實現(xiàn)交通的有序管理。1999年，我國就將“智能交通”寫入“十五”發(fā)展規(guī)劃，自此，智能交通就如雨后春筍般出現(xiàn)在各大城市街頭。2003年，智慧科技以領先的技術優(yōu)勢，將廣州市交通打造成走在城市智能交通前端的領先者。 一、 廣州市智能交通運營現(xiàn)狀 目前廣州智能交通系統(tǒng)采用的是智慧科技研發(fā)的第一代智能交通系統(tǒng)OBU，這款系統(tǒng)包括視頻、GPS、GPRS、和音頻四大模塊，由主機、外設兩部分構成。主機包括：主板組件、視頻組件、GPS組件、GPRS模塊、

5、WLAN卡、電源、功放、風扇、箱體、線束設備。外設部分包括鍵盤、LCD顯示器、車內LED、車外LED、GPS天線、GPRS天線、行車記錄儀、客流計及其他擴展設備。 主板組件采用VIA Luke的處理器和芯片組。使用Award BIOS，最高支持1GB內存，支持18-bit LVDS圖形輸出，有一個百兆以太網接口，豐富的I/O接口：COM×4、USB v2.0×4 , Mini-PCI slot ×1, PC 104+ ×1，以及存儲接口：44pin IDE×1, SATA ×1, CF×1，支持程序1255 Sec系統(tǒng)復位設

6、置。支持12V電源輸入，可在0 60環(huán)境正常工作。 至今，智慧科技第一代車載終端系統(tǒng)已經在廣州市公交系統(tǒng)上運行了三年之久。三年來，系統(tǒng)一直運行良好，期間出現(xiàn)的一系列問題，都在我們智能交通工程師的維護和改進下得到了解決。三年的發(fā)展和經驗積淀，帶給我們的不僅是智能交通技術上的領先優(yōu)勢，更重要的是讓我們對智能交通的應用需求和環(huán)境需求有了更深刻的認識。在技術飛速發(fā)展的今天，技術的高低已經不再是科技應用于生活的最終奧義，技術對環(huán)境的適用性和對限制的克服性能才是最重要的，而車載惡劣的應用環(huán)境對智能交通系統(tǒng)的設計存在著種種的限制，因此在設計第二代系統(tǒng)時，我們著重考慮了車載的應用環(huán)境因素。 二、車載環(huán)境對智能

7、交通的限制 車載應用環(huán)境是相當嚴苛的，因此車載設備的性能要求也高于一般的電子化設備，在設計智能交通系統(tǒng)時，對應用環(huán)境的考慮顯得尤為重要，使系統(tǒng)能適應車載環(huán)境并利用其環(huán)境創(chuàng)造比一般系統(tǒng)更大的價值。下面，我們將對車載環(huán)境對電子設備的局限做簡要的分析。 1. 環(huán)境方面 l 震動 由于公交車運行的路面不可能絕對平滑，因此車載設備一直處于不斷振動中，并伴有偶然的沖擊，而電子設備各電纜接插件易受振動影響，接觸不良等現(xiàn)象經常發(fā)生，而且震動會造成器件的脫落。長期不間斷應用是對整機結構設計的考研，因此，防震設計是車載電子設備設計的重中之重。防震性能一方面取決于結構設計的巧妙和堅固，另一決定因素在于各元件在震動環(huán)

8、境中穩(wěn)定運行的性能。 l 高溫 惡劣的溫度環(huán)境要求設備耐熱散熱性能佳。由于車輛長期暴露在戶外受太陽的暴曬，空間較小的車廂內部空氣流通不暢，溫度會比車外高很多，尤其是夏天公交車停在戶外的時候，由于空調不會運行，車內的溫度可以飆*到50-60左右。一般車輛要大概開啟空調運行十分鐘以后溫度才能降下來，因此車載終端設備如果不具備良好的耐熱性能和散熱性能，就很難在這樣的環(huán)境中保持穩(wěn)定運行和維持較長的壽命。 l 多塵 再次，多塵環(huán)境要求防塵性能強?；覊m是電子產品的勁敵，由于目前的系統(tǒng)都是采用風冷方式進行散熱，散熱孔與對流的空氣配合，會將灰塵帶入設備內部。除此之外，某些設備工作時會產生高壓與靜電，這些都會吸

9、引空氣中的灰塵進入設備內部。灰塵會夾帶水分和腐蝕物質一起進入設備內部。覆蓋在電子元件上，從而造成電子元件散熱能力下降，長期積聚的大量熱量則會導致設備工作不穩(wěn)定。除此之外，由于灰塵中含有水分和腐蝕物質，會使相鄰印制線間的絕緣電阻下降，甚至短路，影響電路的正常工作，嚴重的甚至會燒壞、和其它設備部件。相反，過多的干灰塵進入設備后，則會起到很大的絕緣作用，直接導致接插件觸點間出現(xiàn)接觸不良。而落入包含機械結構的設備中后，將會使設備動作的摩擦阻力增加，輕者加快設備的磨損，重則將直接導致設備卡死損壞。在公共場所，灰塵的堆積是不可避免的，而且車輛在行駛過程中必將帶來大量的灰塵，因此在人來人往的車輛上，車載設備

10、如果防塵性能不佳，其穩(wěn)定性和壽命必將受到影響。 l 潮濕 因為車體需要經常清潔，在清潔時可能會導致水濺到車載設備上。而且在雨水較多的季節(jié)，尤其是在南方，空氣會很潮濕。潮濕會使設備產生短路和腐蝕，可見設備必須也能夠防水（濺水）、防潮。 2. 惡劣的供電方面 電子設備不同于一般的用電裝置，其電壓變化承受能力較弱，不能承受超過高過頻的電壓變化，因此電壓的波動變化會對電子器件的壽命折損很大。而由于汽車特殊的發(fā)電機供電系統(tǒng)和汽車電路形成的特點，汽車的電氣環(huán)境十分惡劣，主要有以下威脅。 l 電壓輸出紊亂 由于車載系統(tǒng)都是靠車輛上的發(fā)電機供電，車輛電源電壓變化范圍寬、波動嚴重、干擾大，司機的很多操作（如點火

11、、踩油門、按喇叭）都會導致電源出現(xiàn)高低壓脈沖（低電壓脈沖+5V，高電壓脈沖可以達到+60V），這些脈沖會對電子設備產生致命的危害，對于大巴來講，發(fā)電機的輸出電壓會在840之間波動。 l 發(fā)電機部件碳化 由于發(fā)電機電刷和噴火嘴帶有高熱，容易吸引灰塵，而這些配件本身也容易氧化，這些因素都會造成發(fā)電設備部件的碳化，碳化使得發(fā)電機發(fā)電時受到碳化層的干擾，而產生輸出電壓時強時弱的現(xiàn)象。由此將會導致輸出電壓存在頻密的毛刺波，對汽車用的電子設備產生干擾，嚴重的干擾甚至可能會擊毀車上的電子設備。 l 高壓電路干擾 汽車上有非常多的高頻高壓電路，例如汽車的火嘴。這些電路會對車體內的電波造成強烈的干擾，使電波變得

12、非常紊亂，而且也會影響到電子設備的供電系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸和交換。影響電子設備的正常工作，例如在聲音輸出的時候，會造成噪音甚至是嘯聲。 l 接地缺陷 由于輪胎跟大地是絕緣的，汽車無法真正接地，多余的電荷不能有效消除，這會影響到電子設備的安全和正常工作。嚴重的時候，甚至還會燒毀電子設備 l 靜電干擾 天氣干燥的時候，汽車和空氣的摩擦會使汽車箱體帶有較高的靜電電量，加上汽車本身所產生的各電路和電子設備所產生的電壓，會使箱體產生比較高的靜電電壓，而電子設備屬于靜電敏感（ESDS）器件，這些器件工作時極易受到靜電的干擾。當靜電電壓過高時，會形成對汽車電子設備的電流倒灌，影響電子設備的正常工作，如果保護措施不

13、到位，會擊穿擊毀汽車上的電子設備的元器件。具體來說，靜電對系統(tǒng)設備主要有三個方面的影響：1.元件容易吸附灰塵，改變線路間的阻抗，影響元件的功能和壽命。2.因電場或電流破壞元件絕緣層和導體，使元件不能工作（完全破壞）。3.因瞬間的電場軟擊穿或電流產生過熱，使元件受傷，雖然仍能工作，但是壽命受損。靜電造成的磁場還會對無線通訊造成影響，而且車輛空間是人流密集的地方，由于人體也帶電，尤其是在干燥的秋冬季節(jié)，人體帶電更為強烈，設備太多的靜電易使誤觸碰設備的乘客觸電，產生不必要的糾紛。 3.信號方面 由于車輛一般在高樓大廈間穿行，車載的GPS和GPRS信號受到高樓的阻隔，使得GPS的位置計算和GPRS的無

14、線通信受到較大影響，車輛的運行情況和所在位置無法或延遲傳達給總部，總部的調度信息無法或延遲傳達給終端，從而造成調度的不準確，影響調度控制的效率。而車輛在行駛中由于顛簸也可能導致接口松動，導致系統(tǒng)信號故障。 三、第二代系統(tǒng)簡介 隨著我們對智能交通的認識不斷加深，現(xiàn)在的智能交通系統(tǒng)已經不能滿足現(xiàn)在的需求，智能交通系統(tǒng)亟待升級。技術的發(fā)展給智慧科技的構想提供了支持。我們在三年的智能交通實踐經驗和對相關前沿技術掌握的基礎上，將智能交通的應用和環(huán)境進行了深入的分析、理解和把握，并在此基礎上提出了第二代智能交通系統(tǒng)OBU。 第二代系統(tǒng)是在第一代系統(tǒng)的基礎上提出來的，其基本設計理念是低功耗、免維護、高度迎合

15、應用環(huán)境。系統(tǒng)包括視頻、GPS、GPRS、和音頻以及后備電源五大模塊。由主機、外設兩部分構成。主機包括主板組件、視頻組件、差分GPS組件、GPRS模塊、WLAN卡、電源、功放、散熱片、箱體、線束。外設部分包括鍵盤、LCD顯示器、車內LED、車外LED、GPS天線、GPRS天線、行車記錄儀、客流計及其他擴展設備。 主板組件使用了低功耗的intel ATOM N270的處理器，最大可支持4G的系統(tǒng)內存。主板設置了豐富的接口： COM×6、CAN×1 、PCI 104×1、Mini PCI Express×1 、USB 2.0×6、GPIO 8 IN

16、 6 OUT×1，設置了兩個千兆以太網接口。系統(tǒng)可在-10 75的環(huán)境溫度中正常運行。同時在機箱設計上采用無風扇密封機箱，在內部的結構設計上引進了一系列的技術，也研發(fā)出了一系列專業(yè)技術，采用了耐溫、耐潮的電子元件，優(yōu)化的機箱和結構大大優(yōu)化了系統(tǒng)的散熱，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的全密封設計，由此解決了防塵、散熱、防潮等應用問題，優(yōu)化的電路設計解決了靜電導出和防止電流回竄的問題。 四、第二代系統(tǒng)的性能特點解析 智慧科技第二代智能交通系統(tǒng)在繼承了在第一代系統(tǒng)的優(yōu)勢的基礎上，改進了第一代系統(tǒng)的不足之處。主要有以下性能特點： 1. 優(yōu)越的散熱性能 從普遍意義上來說，散熱問題有兩種解決方法：一是減少發(fā)熱，

17、也就是說，盡量減少系統(tǒng)內的發(fā)熱部件或減少主要發(fā)熱部件的發(fā)熱量。二是把熱量排出。智慧科技第二代系統(tǒng)針對這兩方面對系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計。 一方面，第二代系統(tǒng)采用低功耗的ATOM平臺嵌入式工控主板BM945GSE。眾所周知，ATOM系列在未誕生時，就以其低功耗的性能，得到了廣泛的關注，而ATOM的N270在降低功耗方面的表現(xiàn)尤為出眾。不同于一般智能交通使用的ARM板，ATOM是基于X86結構的，因此可以在低功耗運行的同時維持高性能運轉，而ARM是以犧牲性能來實現(xiàn)低功耗的，如ARM支持流媒體的能力很弱，視頻采集能力也非常弱，因此使用ARM板的智能交通，不能擴展視頻監(jiān)控和廣告播放機等外圍設備。智慧科技第一

18、代智能交通在考量了公交車的視頻需求和監(jiān)控需求后，采用了各方面表現(xiàn)都很出眾的威盛luke板。但由于威盛luke是傳統(tǒng)的X86結構主板，因此功耗較高，散熱量比較大。第二代使用的atom主板實現(xiàn)了揚長避短，在保證低功耗的同時，可以支持高清流媒體的播放和視頻采集等高性能應用。 另一方面，傳統(tǒng)的散熱方式是風扇散熱即風冷，這種方法會帶來噪音和耗電。而且在多塵的環(huán)境中，灰塵容易通過風扇口進入設備內?？紤]到車載環(huán)境的多塵限制，第二代系統(tǒng)排除了風冷的散熱方案，而采用熱傳導的散熱方法。結合熱傳導系數(shù)高達401的銅導熱快、鋁散熱快的特點，通過完備的排熱系統(tǒng)結構設計，將銅鋁散熱有效的結合起來，將系統(tǒng)產生的熱量迅速的導

19、出，保證系統(tǒng)的長時間運行，延長設備的使用壽命。 2. 無風扇設計使系統(tǒng)高度防塵 第二代系統(tǒng)的這一特點同樣受惠于采用的BM945GSE ATOM 工控主板，系統(tǒng)的低功耗設計使得OBU本身發(fā)熱不多，再加上完備的散熱系統(tǒng)，系統(tǒng)不需要預留風口和散熱孔，可以做到完全密封的設計。 無風扇設計的的出發(fā)點是防塵和降噪。全密封設計使灰塵無法進入系統(tǒng)，從而杜絕了灰塵造成主板等元件的腐蝕問題以及電路短路問題。同時，密封的設計使系統(tǒng)在防潮等方面也得到了改善。而且在公交車的公共環(huán)境中，無風扇設計可以避免由于噪音而造成乘客的煩躁情緒，保障公交車的順暢行駛。 3. 提升GPS模塊性能，精確定位計算 第二代智能交通系統(tǒng)GPS

20、性能的提升，主要通過采用差分技術（DGPS）來實現(xiàn)。 差分技術的原理是，地面監(jiān)控中心設在基準站位置，坐標精確已知。基準點上安裝GPS接收機，同時安裝通信電臺、計算機、電子地圖和顯示器等。工作時每個車輛上的GPS接收機將其位置、時間和車輛編號等信息一同發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心GPS接收機將所測得的三維位置與該站的已知坐標進行比較，求出差分改正數(shù)。并發(fā)送回該車輛，對車輛位置進行改正，計算出車輛的實時位置，經坐標變換后顯示在屏幕上，從而提高定位精度。 系統(tǒng)工作原理如圖所示 OBU運用的是定位精度達到米級的差分技術，采用RTCM SC-104 格式差分數(shù)據(jù)，實現(xiàn)動態(tài)定位的精準無誤。差分技術使得第二代系

21、統(tǒng)可以克服高層障礙物的阻隔，將定位誤差縮小到1米左右，并提升定位速度，實現(xiàn)總站對機車調度和運行機車全過程的動態(tài)監(jiān)測、跟蹤和實時分析，調度中心與機車可通過無線通訊，隨時精確掌握機車運行當中的各項參數(shù)。發(fā)現(xiàn)問題可及時與運行中的機車聯(lián)系及時處理解決。實現(xiàn)站區(qū)內機車運行全過程的實時監(jiān)測網絡管理。 4. 完善的供電電路系統(tǒng) 第二代智能交通系統(tǒng)采用和研發(fā)了一系列的專業(yè)技術，對系統(tǒng)的電路設計進行了優(yōu)化。一方面，第二代系統(tǒng)將供電部分的電壓均衡性能和靜電導除性能進行了進一步提升，使得系統(tǒng)即使處于電源電壓供應不穩(wěn)定的情況下，也可以平衡供給系統(tǒng)的電壓、降低因電壓不穩(wěn)定對系統(tǒng)元件造成損害的可能性。由于車殼面積龐大，因

22、此可以作為一個大的地線導除池，較低的電壓通過也不會對車殼產生任何影響。因此，系統(tǒng)通過機箱的一系列設計，將車殼作為地線接入處，實現(xiàn)電壓接地，將電壓過大時多余的電流導流出系統(tǒng)，引導到車殼上。同時靜電導除的設計使得設備產生的靜電可以及時導除，杜絕靜電對系統(tǒng)產生的影響。 另一方面，第二代系統(tǒng)的壓差適應力大大提升，使得系統(tǒng)能適應不同車輛的不同供電環(huán)境。 第三，第二代系統(tǒng)的供電系統(tǒng)的設計將電源產生的電磁波和雜波對功放系統(tǒng)產生的影響降至最低，確保音頻系統(tǒng)的正常運行。 第四，第二代系統(tǒng)設計了后備電源系統(tǒng)，當車輛因故障熄火時，還可以保障調度終端的運行，從而清楚的告知后臺拋錨車輛的具體位置，對那個路線的車輛實現(xiàn)調

23、度。 5. 兩重音頻輸出選擇，改善音頻模塊 第二代智能交通系統(tǒng)在改進了第一代模擬音頻信號輸出的基礎上，增加了數(shù)字音頻信號輸出模塊，用戶可根據(jù)具體的需要進行選擇。早期的功放是接受模擬音頻信號輸出的，這種輸出方式需要先將模擬信號轉化為數(shù)字信號，再將數(shù)字信號進行放大。因此會在轉化和傳輸過程中會受到各種干擾而產生聲音失真雜音和噪音等問題。隨著數(shù)字功放的出現(xiàn)和發(fā)展，其準確的數(shù)字信號傳輸方式，使得音頻信息的數(shù)字誤差很少，其輸出更為保真。，系統(tǒng)會對數(shù)字進行復原。而數(shù)字功放接收數(shù)字音頻輸出。而車輛的功放模塊是隨時可能更新?lián)Q代或改進的，因此同時具有改進的模擬數(shù)字音頻輸出和先進的數(shù)字音頻輸出模塊，才能適應于車載功放的應用需求。 6. 高清的視頻輸出 第二代智能交通系統(tǒng)支持多種視頻格式，支持高清視頻，各種輸出格式都可達到多種視頻輸出格式都可以支持到720P。 7. 具有豐富的擴展接口，加強了系統(tǒng)擴展能力 隨著智能交通的不斷發(fā)展和完善，車載終端系統(tǒng)越來越完善和智能化，由此產生出新的應用需求，更多的外圍設備需要接入到系統(tǒng)中，第一代系統(tǒng)設置的接口設置已經不能滿足系統(tǒng)擴展的需求，因此，我們在設計第二代系統(tǒng)時增設了各種接口，設置有Mini PCI Express×1