CN1158637C - 用于在车辆与管理站之间进行通信的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监测和/或运行一个或多个移动目标例如车辆的系统，其特征是：每个目标(10)被赋予一个互联网地址，且包括一个通过无线通信装置(126)联接到互联网上的接口，由此用于监测和/或影响目标的部件和/或状态的传感器(121)和/或致动器(123)与接口相连接，从而可以通过互联网在管理站(11)和每个目标之间建立起联系，以便通过所述传感器和/或致动器来测定相关部件的状态。

Description

用于在车辆与管理站之间进行通信的系统和方法
【技术领域】
本发明涉及一种用于监测和/或操作一个或多个目标，特别是用于通过发送和接收装置在一个或多个例如车辆这样的移动目标与至少一个管理站之间进行通信的系统和方法。
【背景技术及发明内容】
该系统和方法特别适用于在以移动的目标例如轿车、卡车或其它车辆为一方，与一或多个总站，例如制造商以维修站或用于引导或操纵车辆的总站为另一方之间相互交换信息和数据。另外，该系统和方法适合于与需要从一个或多个总站来操纵、控制、观察或监测位于遥远区域的设备和工厂进行通信。
车辆的开发是一个非常耗时的过程。车辆开发的大部分时间是用于测试部件和整车。这些测试都不同程度地受到效率问题的困扰。在运行这些车辆的过程中，在车辆返回相关的站之前，不可能去监控测试过程并验证测试的质量或者检查数据质量。另外，在操纵过程中，不可能根据某些工作运转状态例如油温或燃料消耗量或者根据气候改变情况例如高温或低温来改变测试设置。在这些情况下，车辆必须返回到总站，且因此而必须改变测试设置。另外，数据的获取和确认之间要花费很多的时间。所有这些都要同时对多个车辆进行，通常很难把握并需要进行成本很高的组织工作。
当运输社在正常使用条件下来运营多个车辆时，就会出现类似的问题。必须根据物品或产品所要收集的位置和这些物品或产品所要发运的地方来规划出路线。另外，特别是如果这些路线经过遥远和渺无人烟的地方时，就必须仔细地进行规划，考虑每个车辆的当前位置和工作状态，例如燃料和油料消耗、维修间隔和车辆部件所可能出现的故障。
美国专利5,917,405披露了一种车辆的控制设备和方法，其中第一控制装置为车辆部件、车辆装置、车辆系统及车辆子系统之一的启动、停止、运转和停转之一产生并传输第一信号。第一控制装置设置在车辆上并且响应第二信号，其中第二信号由远离车辆的第二控制装置产生并由此传输。第二控制装置响应第三信号，其中第三信号由远离车辆和第二控制装置的第三控制装置产生并由此传输。然而，这种设备和方法是用于克服车辆反窃系统和/或防盗系统的劣势和缺陷。
本发明的第一个目的是针对用于测试车辆及其部件所必需的时间来方便和快捷地开发车辆(或其他移动目标)。
本发明的第二个目的是通过提高利用率并减少或降低用于维修和/或加油所必需的工作间断时间，以便更有效和经济地运转一个或多个车辆(或其他移动目标)。
本发明的另一个目的是提供一种用于各自通过发送和接收装置在至少一个移动目标例如车辆与至少一个管理站之间进行通信的系统和方法，从而就可较容易、快捷、有效和经济地分别对其部件和/或整个目标进行测试、检查、监测、运行和/或控制。
通过一个用于监测和/或操纵一个或多个车辆(或其他移动目标)的系统来实现这些目的和其他的目的，其中，每个车辆被赋予一个互联网地址，且包括一个通过无线通信装置联接到互联网上的接口，其特征在于，把用于监测和/或影响目标的部件和/或状态的传感器和/或致动器与接口相联，从而通过互联网在管理站和每个目标之间建立起联系，以便通过所述传感器和/或致动器测定相关部件的状态；每个目标包含一个通信装置用于收集和分析数据，以及用于通过互联网分别向管理站传输和从管理站接受程序和数据，其特征还在于，通信装置与所述传感器和/或致动器相联，并且和一个或多个目标内部总线、存储器以及计算机相联，以通过下载的安装文件配置远程测试应用程序(RVT)，从而来运行预定的监测程序。
这种方法具有很多优点。通过监测车辆的部件和工作状态，在运转车辆的过程中，显著地改善了对工作状态、装载状态、磨损状态、可靠性、使用寿命和到可能的失效所剩余的时间的测定和预测。这种测定和预测还可通过致动器影响某些状态和观察相关部件所得出的反应加以进一步改进。由于可有效地预测部件的故障(或燃料短缺)，从而在适当的时候特别是在正常停车以便在收集或发运物品或产品的时候更换相关的部件，从而大大地避免了车辆用于维修操作的额外中断停止，这不仅加快了车辆的开发速度，而且便于规划车辆路线。
在管理站例如总站，可通过互联网来对由传感器检测的任何物理量和对在线数据进行分析进行远程管理。测试结果的远程文件传输可在开发过程中显著地减少用于测试和检查车辆及其部件所需的时间。系统提高了起动能力，并非常灵活和容易地适应不同用户的需要和情况，尽管如此，它还是非常地小巧和便宜。
从下面结合附图对本发明优选实施例所进行的描述中可清楚地看到本发明的其他结构、特征和优点。
【附图说明】
图1是本发明车辆系统的第一部件图示；
图2是本发明第一实施例的带有移动通信平台的车辆系统的第二部件图示；
图3是作为通信平台主要部分的主页；
图4是移动通信平台的第二实施方式；
图5是软件安装和监控车辆的流程图。
在图1中，本发明的用于车辆10与一个总站11进行通信的系统，总站11包括带有键盘和显示器110的计算机111。该系统可以是集成化的，并利用多个单独的网络和其它装置，例如，一个或多个车载总线12(或依次是不同形式的网络，例如光缆总线)、互联网13或一个WAP(无线应用协议)或另一个移动通信装置126、通过蜂窝式小区14或卫星系统15的移动通信网(GSM)、局域网16或卫星导航系统17如GPS(全球定位系统)，上述局域网是一个位于总站内的室内计算机并可体现网络工程师的知识。
车载总线12自身与用于测量物理量的传感器121和用于存储这些数据的存储器122、用于致动和影响车辆过程的致动器123以及带有键盘和显示器125的计算机124相联接。车辆内的装置构成一个移动的和互动的通信平台。
本发明的系统利用所有的这些装置并使它们一起工作。该系统由这些装置模块化地构成，并可与任何的其它装置、网络或元件一起连续地进行开发。
如果总站11的用户想与一个车辆10进行通信，他就首先启动其台式计算机111上的适当的计算机程序或软件。该软件最好是一个普通的网络浏览器或一个类似的其它软件。然后将车辆10的名称(或IP地址)输入到程序中。随后优选地由总站的局域网16将上述名称翻译成赋予车辆的IP地址，然后，只要有适当的时机，都将它们传输给互联网13。如果通过电话号码寻找到车辆相关的通信装置126从而在网络中找到寻址车辆10，那么就可通过蜂窝式网络在车辆和总站11之间建立起联系，例如，该蜂窝式网络可以是GSM网14或卫星系统15，且用户就可访问车辆的通信平台。车辆还可通过用户网络浏览器上的连接映象地址进行图形定位。为此，可使用卫星导航系统17(GPS)通过车辆内的GPS接收器来测定车辆的位置，并将位置数据通过WAP系统126发送到总站11。
图2更详细地示出了本发明系统的另一种结构。车辆上的通信装置是移动通信平台20的形式，它包括用于HTML页面的存储器21、FTP服务器22、HTTP服务器23和网间连接器24。这些装置都由操作系统25和触发及登录应用系统26进行控制。被测部件30通过一个基于TCP/IP(PPP)协议的RS-232/以太网接口与网间连接器24相联。另外，键盘和显示器31以及GPS接收器32与操作系统25相连接，其它的车载链路或总线系统33(例如J1708/J1587)与触发和登录应用系统26连接。FTP服务器22和HTTP服务器23通过基于TCP/IP(PPP)协议的RS-232/以太网接口与发射和接收装置34连接，发送和接收装置34是一个蜂窝式GSM或GPRS通信装置或一个卫星通信装置，其可与调制解调器池和IP电话路由器41建立起连接40。路由器41通过互联网或局域网42与总站的PC应用程序43相连接，上述PC应用程序包括用于任何被测部件30的特殊安装软件44、用于该安装软件的触发和登录应用程序45和用于总站用户的网络浏览器46。被测部件30可以是可由总站通过车辆通信平台所产生的主页访问的车辆中的任何部件。
图3示出了与寻址车辆(或另一个目标物)建立起通信之后呈现给用户的这样的一种主页。该主页是通信平台的一个主要部件，通信平台还包括用于形成主页的计算机124和软件。如图3所示，主页包括通过所述传感器121和/或致动器123监测到的与车辆和/或其一个部件30的开发、测试、运行、维修、导航、加载或引导有关的任何信息和数据。其它要监测的数据可由用户确定。所有的这些数据和信息都存储在存储器122(图1)或存储器21(图2)中，并可由用户通过主页进行访问用于进行分析及其它任何目的。
另外，主页包括对话区域或按钮，当通过用户计算机鼠标启动时，它就可对车辆的致动器或其它装置产生作用。通过这种致动器，用户可进行车辆运转、性能或维修参数的改变、检测安装或检测配置的改变，或者软件配置的改变。
本发明的系统在车辆开发过程中进行应用的优点是：由于管理良好、行程较短、对现场出现的问题反应较快、测试车辆的使用效率较高、在车辆返回之前快速鉴定测试质量、提高测试车辆在世界范围的有效性、快速错误诊断和对于测试结果的快速反馈，因此而通过致动器的在线通信和在线启动使用于车辆测试的大部分研制时间缩短。总之，缩短了从开始着手进行测试到完成报告的研制周期，降低了成本并提高了质量。
事实上，本发明的另一个优点是远程车辆测试系统可实现预先诊断和数据登录。这就意味着用户可从总站11来进行与问题有关的测量。另外，通过和先进的预后处理触发能力，可发现并捕获任何的错误。在线数据分析使GSM带宽毫不阻碍文件的传输。在车辆10和总站11之间中断联系或联系无效的时间过程中，传感器所检测的数据存储在存储器122中以便用户以后进行访问。最后，车辆驾驶员可访问主页，以便在发生故障的情况下进行诊断或进行其它操作。
另外，本发明的系统提供了一个车载数据登录和诊断的完整系统。其远程控制能力极大地提高了测试效率。模块化的系统允许用户把该系统用于任何其它的目的，并可与其它测量工具结合成一体。该系统可监测所有的车载数据(例如，J1939和J1587总线)以及全部种类的模拟和数字传感器。
系统模块化在于多个总线系统中。首先是提供一个远程车辆测试系统，它可通过先进的触发能力来监测J1587总线和GPS数据(例如，输入范围、电平触发、使用组合触发器的布尔表达式)。它通过GSM/CDMA/GPRS网络与总站11远距离连接，并可进行在线数据分析。其还包括用于形成主页的带有网络服务器的计算机124。
其次，该系统包括高性能数据收集子系统，所述数据收集子系统可测量任何的物理量并包括车辆的内部数据总线12。该子系统包括传感器121和致动器123，和非常先进的触发及在线数据分析功能(例如，雨流/对分析、直方图、多维分析等)。它可通过第一子系统遥控。特别是对于正常的运行，该系统提供应用系统来作为一个用于车载统计数据登录的公用工具、一个位于车辆上的用于还原事件过程的“黑盒子”和一个用作售后诊断工具的通信平台。
该系统还可应用于车辆的正常使用过程中，并可用于规划车辆的行驶路线，所述车辆由管理者从总站例如运输社进行指导调度。通过与车辆的通信平台相连接，管理者可提取与规划路线有关的车辆数据。如果，例如车辆在渺无人烟的区域行驶，管理者可了解到有关可用燃料量、平均燃料消耗量以及车辆当前位置等信息。根据这些数据，管理者可针对一个或多个目的地和途中的燃料站点来优化行驶路线。
图4示出了移动通信平台(MCP)50的第二实施例，该通信平台用于收集和分析数据，并分别地从总站接收程序和数据和将程序和数据发送到总站。MCP包括一个用于与车辆中的其它装置通过车载总线12(图1)进行通信的网间连接器51。其还包括一个网络服务器52、一个FTP服务器53和一个远程通信网络装置54。MCP通过带有实时操作系统例如RTOS的微处理器59和远程车辆测试应用系统(RVT)55以及其它应用程序56来进行操作。为了与服务中心进行通信，网间连接器51、网络服务器52、FTP服务器53和远程通信网络装置54与一个分别用于对所发送和接收的程序和数据进行编码和解码的装置57以及一个PPP服务器58相联。MCP50最好是一个可互换安装在车辆上的具有标准尺寸的紧凑装置。
MCP50与键盘和显示器31(图2)相连接，并通过车载总线12(图1)与用于测量物理量、车辆的操作数值和其它参数的所述传感器121相连接，而且还可访问用于存储这些量、数值和参数的永久性存储器122(例如，小的硬盘)。用于启动和影响车辆过程的致动器123也与MCP50相联，并受其控制。车载总线12例如可以是一个J1587总线或一个CAN(汽车区域网络)总线。而且，GPS接收器32(图2)与用于获取和计算位置数据的MCP相连接。
为了与总站(例如，维修中心)11进行通信，根据普通的GSM或UMTS标准提供一个移动通信装置126(图1)和34(图2)，该移动通信装置126可通过移动通信网络(图1中的蜂窝式网络14或卫星系统15)、互联网13和总站11的局域网16建立起联系。
该系统特别适合于通过所述传感器121来监测车辆的部件和运行情况，当车辆在远离总站的地方行驶时，所述传感器测量诸如温度、压力、流体量、燃料消耗、位置、运动、速度、牵引力、电参数或车辆部件的其它可检测的相关数值。另外，根据这些数值，可以按所需要的方式来控制所述致动器。
为了监测车辆的某一部件或装置，例如，变速箱、制动器或马达，通常只需要测定与这种部件相关的那些传感器数据。因此，必须选择相关的传感器。另外，有时仅需要在车辆的特定事件或特定时间或在特定运转状态下测量这些数据或其它数据，因此，必须确定开始和/或停止的条件。最后，必须确定传感器的测量数据是否记录在存储器122中和/或显示在MCP50的主页上。
这些确定的数据储存在用于将远程车辆测试应用系统(RVT)55安装在MCP50内的安装文件中。安装文件由授权的管理人员通过在总站的计算机上运行RVT启动安装软件来生成。下面将结合图5所示的流程图对该过程和由MCP远程(第一)部分55和用于在总站产生和下载安装文件的第二部分构成的RVT软件系统的功能进行说明。
在步骤200中启动RVT启动安装软件之后，对于第一监测过程T1，在步骤210，从包含在车辆中的所有传感器数据库中选择与需要测定数值相对应的所需的源传感器。
另外，在步骤220中，通过选择这些传感器中的一个或多个，对每一个赋予一个阈值并将它们与布尔条件相结合来确定开始的条件，如果一个或多个传感器值达到了所述阈值，就启动第一监测过程T1。
在步骤230中，通过选择一个或多个传感器，对每一个赋予一个阈值并将它们与布尔条件相结合来确定停止条件，如果一个或多个传感器值达到了所述阈值，就停止第一监测过程T1。
在步骤240中，对每个所选择的传感器，确定分别地根据开始条件和停止条件，在开始监测过程之后和在停止监测过程之前所测量的传感器值是否要记录在永久存储器122中，和/或显示在由网络服务器52所产生的MCP主页上。
在步骤250中，通过配置一个简约条件来减少每个传感器的测量数值量。该条件确定只记录和/或显示每个第10个值，或者只纪录和/或显示峰值和/或10个值的平均值。另外，可确定状态来记录和/或显示10个值的和。
然后，通过对另一传感器组合重复步骤210-250来确定第二监测过程T2。
基于这些选择和输入，安装软件生成一个相关的安装文件，如果需要，在步骤260中，对安装软件进行加密和压缩，并中间地储存在存储器中，直到将它下载到用于安装RVT应用程序55的相关MCP中。
为了在需要进行监测或控制的目标车辆中执行安装文件，服务站管理人员按照结合图1和2所解释的原理在总站与包含在该车辆中的MCP之间建立起联系。
在步骤300中，管理人员启动其计算机上的RVT软件并输入目标车辆内的MCP地址。该地址是MCP的名称，所述地址在步骤310中翻译成IP号，并通过局域网和互联网发送到一个路由器；在步骤320中，路由器将IP号转换成包含在目标车辆上的移动通信装置126(图1)或34(图2)的电话号码，并在步骤330中通过移动或卫星通信网络14、15(图1)利用该电话号码呼叫到目标车辆的MCP上。
如果已建立了联系且管理人员的授权也已证实，根据步骤400下载安装文件，并根据步骤410在编码/解码装置57上进行解码(如果必须进行解压缩)。在步骤420中，安装文件由微处理器59和RVT应用系统中的RTOS执行，然后开始形成其主页，并可终止总站与MCP之间的连接。
如果RVT应用系统中的RVT软件自身必须进行更新或更换，就象上述的那样从总站进行下载。但是，在安装新的软件之前，旧的软件中间地储存在存储器中，然后将新软件恢复完成到RVT应用系统55中。如果新的RVT软件工作正常，就可将旧软件删除。否则，通过微处理器59和RTOS再恢复执行旧软件。
当车辆在遥远的区域行驶并且如果需要根据所确定的第一和第二监测过程T1和T2来监测车辆时，车辆管理人员可启动其计算机上的互联网浏览器，并输入相关MCP的名称。在按照上述步骤310-330建立起连接之后，就可按照步骤500点击主页上的相关按钮通过浏览器来启动相关的过程T1和T2，从而将启动信号发送给RVT应用系统。现在RVT应用系统就可监测相关的传感器，并等待开始由上述步骤210-250所确定的监测过程T1和T2的开始条件出现。
如果现在RVT应用系统检测到出现了所确定的开始条件，就按照步骤510来开始相关的监测过程，并将选定的传感器的测量值记录在永久存储器21(图2)和/或按照步骤240的确定，以及用步骤250进行配置的简约形式，使之能够在MCP主页上调出观察。
如果RVT应用系统检测到出现了所确定的停止条件，就不再考虑所选定的传感器的测量值，并且在再次出现开始条件之前终止相关检测过程(步骤520)。
为了评估传感器信号，根据步骤600，管理人员连接位于相关MCP的网络服务器52上的车辆MCP主页。该主页包括多个具有有关测量历程和配置的各种不同内容的子页。
第一子页显示有关MCP识别号码、程序名称、上一次更新资料的信息、诸如简短说明、上一次测量开始的时间这样的一些测量信息以及其它的预定信息。第二子页显示根据上述步骤240已选定作为在主页进行显示的MCP信号，也就是，传感器的实际测量值。在第三子页上显示从出现开始条件时就已发布了的J1587错误代码。另外，只有最后的10个错误代码才显示在该子页上。
最后，第四子页显示由GPS接收器32分析的车辆在地图上的位置，以及车辆的实际时间和方位、速度和高度。
根据步骤610，管理人员可加载传感器的测量值，这些测量要按上述步骤300-330所解释说明地那样，选择出经过移动通信系统和互联网记录在MCP永久存储器21中的那些。为了节约时间，测量值最好以通常的方式进行压缩。另外，在进行上述步骤260所述的加载过程之前，可对所述数据进行加密。在加载、解压缩和解码之后，管理人员可形成一个便于对数值进行解释和评估的图解表示。
另外，根据步骤620，如果某些测试结果要求对传感器信号进行修正的分析，管理人员可重新配置在上述步骤250中所配置的简约状态。
如果不再需要监测车辆，在与MCP主页建立联系之后，可退出过程T1和T2。为此，如果需要只有管理人员(或另一个授权人)可退出该过程，那么就最好是设置一个口令。
最后，MCP自身设有一个“错误”按钮，如果车辆驾驶员发现车辆或其一个部件有任何不正常行为或噪音，他就可按照步骤700按下该按钮。当按下该按钮后，根据步骤710，RVT应用系统就启动预定的测试程序，由此，管理人员就根据上述步骤600和610将预定传感器的测量值和状态以及驾驶员有关其驾驶车辆行驶路径的状态都记录在永久存储器21中，以便根据步骤720进行加载和诊断。这就可很快和方便地进行错误检测。测试程序可独立于任何当前使用的监测过程T1和T2进行，并在不正常状态或噪音消失后，由驾驶员终止。
另外，通过与相关车辆的MCP相连接并通过加载表示部件状态、工况和性能的相关部件的错误代码来进行远程错误寻找，总站维修人员就可检测错误。
该数据获取和测定的一个优选的应用方式是在车辆开发过程中对车辆的部件和工作状态进行测试和监测。
但是，在车辆正常工作状态下，本发明方法的优点是可根据与驾驶性能有关的任何部件的磨损、失效和受损预测来规划路线，并由此来规划所必须的维修工作和间隔。
如果根据制动的频率和数量建立一个车辆行驶性能图，就可根据传感器所检测到的制动器衬片的信号来对制动器衬片必须进行更换之前车辆可行驶多长时间作出预测。同样也可应用于其它的，特别是根据与驾驶员驾驶车辆的周围环境和/或道路有关的某些特定条件而承受磨损的部件上。
考虑到这种预测，就可在加燃料站或加油站预防性地将最近将来会发生故障的部件进行更换。通过测定适当的传感器信号，可大大地避免让车辆返回总站来进行维修的必要性。这就可更经济地使用车辆。
本发明的系统和方法也可应用于其它的移动目标，例如飞机和轮船，它们安装上适当的传感器和致动器，就可进行监测和/或控制。另外，甚至工厂和设备也可利用本发明的系统和通过本发明的方法来进行监测和控制。
RVT应用软件最好是一个计算机程序并储存在用于安装在计算机上然后再下载到MCP上的计算机适用媒介上。
本发明还可应用于测试、检查、监测、操作和/或控制静态目标，例如，设备、工厂或特别是远离总站或维修站的其它目标。

Claims (5)

1.一个用于监测和/或运行一个或多个移动目标的系统，其中每个目标(10)被赋予一个互联网地址，且包括一个通过无线通信装置(126；34)联接到互联网上的接口，其特征在于，用于监测和/或影响目标的部件和/或状态的传感器(121)和/或致动器(123)与接口相连接，从而可以通过互联网在管理站(11)和每个目标之间建立起联系，以便通过所述传感器和/或致动器来测定相关部件的状态；
每个目标(10)包括一个通信装置(20，50)用于收集和分析数据，以及用于通过互联网分别向管理站(11)传输和从管理站(11)接受程序和数据，其特征还在于，
通信装置(20，50)与所述传感器(121)和/或致动器(123)相联，并且和一个或多个目标内部总线(12)、存储器(122)以及计算机(124；59)相联，以通过下载的安装文件配置远程测试应用程序(55)，从而来运行预定的监测程序。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
提供计算机(124；59)用以产生表示传感器输出信号和/或通过管理站(11)启动致动器的主页。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述目标(10)包括车辆。
4.一种用于从至少一个总站来测试、操纵、控制、观测或监测至少一个远程目标的方法，其特征在于包括以下步骤：
通过互联网和移动或卫星通信系统建立一个从管理站到一个或多个目标的联系，
选择目标内传感器的测量数据，以便在主页上显示或上传到管理站来测定传感器目标的相关状态，以及
响应与所测量的目标状态相对应的相关传感器的测量值，通过位于所述目标中的致动器来致动目标部件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
通过下载安装文件来选择目标内的传感器和/或致动器，所述安装文件用于配置远程测试应用程序以执行预定监测程序。
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