行车数据采集及传输方法、相关设备及车辆

1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种行车数据采集及传输方法、相关设备及车辆。


背景技术：

2.近年来，我国机动车污染排放标准逐步提升，为了对高排放车辆的行车数据进行监控，在实现全部车载自诊断数据采集功能的基础上，高排放重型柴油车增设了无线通信装置，将采集的行车数据结合数字地图，传送到远程服务器进行诊断和统一管理，从而控制高排放车辆。
3.目前的数据采集系统主要是通过obd诊断接口采集数据流信息，参数来源单一且资源有限，缺少对车辆的全面了解，为后续开展故障诊断、故障预测、排放监管带来一定的困难。
4.同时采集其他行车数据则会带来巨大的数据量，使用现有技术中的车载无线通信技术传输大量数据时，其传输效率会随之降低，无法满足对行车状态进行及时监管的需求。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提出一种行车数据采集及传输方法、相关设备及车辆。
6.基于上述目的，本技术提供了一种行车数据采集及传输方法，包括：采集行车过程中发动机的时域振动信号；响应于间隔第一时长，将有效振动数据上传至服务器，其中，所述有效振动数据为对在所述第一时长内采集到的所有所述时域振动信号进行傅里叶变换得到的。
7.可选地，所述第一时长小于等于1秒。
8.可选地，对在所述第一时长内采集的所有所述时域振动信号进行傅里叶变换，得到所述有效振动数据，包括：对在所述第一时长内采集的所有所述时域振动信号进行傅里叶变换，得到频域振动信号；根据发动机参数从所述频域振动信号中提取所述有效振动数据。
9.可选地，所述发动机参数包括发动机转速以及气缸个数；所述根据发动机参数从所述频域振动信号中提取所述有效振动数据，包括：根据所述发动机转速以及所述气缸个数确定发动机基频；根据所述发动机基频从所述频域振动信号中提取所述有效振动数据。
10.可选地，所述方法还包括：采集行车过程中发动机的动力数据以及故障数据；响应于间隔所述第一时长，将在所述第一时长内采集到的所有所述动力数据以及所述故障数据上传至所述服务器。
11.可选地，所述将有效振动数据上传至服务器，包括：利用预先建立的有限状态机模型将所述有效振动数据上传至所述服务器，其中：所述有限状态机模型包括服务器重启状态、网络重启状态、多个服务器开机状态以及多个数据传输状态，任一所述服务器开机状态向所述服务器重启状态跳转的条件为出现开机错误，任一所述数据传输状态向所述网络重
启状态跳转的条件为出现传输错误。
12.基于同一发明构思，本技术还提供了一种行车数据采集及传输装置，包括：第一采集模块，被配置为采集行车过程中发动机的时域振动信号；第一传输模块，被配置为响应于间隔第一时长，将所述有效振动数据上传至服务器，其中，所述有效振动数据为对在所述第一时长内采集到的所有所述时域振动信号进行傅里叶变换得到的。
13.基于同一发明构思，本技术还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现任意一项所述的方法。
14.基于同一发明构思，本技术还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令用于使计算机执行任意一项所述的方法。
15.基于同一发明构思，本技术还提供了一种车辆，其特征在于，包括所述装置或所述电子设备。
16.从上面所述可以看出，本技术提供的行车数据采集及传输方法、相关设备及车辆，其中，所述方法包括：采集行车过程中发动机的时域振动信号；响应于间隔第一时长，将有效振动数据上传至服务器，其中，所述有效振动数据为对在所述第一时长内采集到的所有所述时域振动信号进行傅里叶变换得到的。本技术提供的方法能够通过采集汽车发动机的振动数据，对车辆行车状态进行进一步监测，并且，通过对采集到的振动信号进行傅里叶变换，能够从大量的振动数据中提取出有效数据，节约无线通信资源，保证数据传输效率，从而保证对行车状态进行及时监管。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本技术实施例行车数据采集及传输方法的流程示意图；
19.图2为本技术实施例的车载数据采集终端的架构示意图；
20.图3为本技术实施例的有限状态机模型示意图；
21.图4为本技术实施例行车数据采集及传输装置的结构示意图；
22.图5为本技术实施例的电子设备硬件结构示意图。
具体实施方式
23.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。
24.需要说明的是，除非另外定义，本技术实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在
该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
25.有鉴于此，本技术的一个实施例提供了一种行车数据采集及传输方法，如图1所示，包括：
26.步骤s101、采集行车过程中发动机的时域振动信号。具体实施时，所述时域振动信号通过安装在发动机附近的传感器，采集频率为10khz。
27.响应于间隔第一时长，执行步骤s102：将有效振动数据上传至服务器，其中，所述有效振动数据为对在所述第一时长内采集到的所有所述时域振动信号进行傅里叶变换得到的。具体实施时，将所述有效振动数据上传至服务器时采用无线传输，具体可使用移动互联网；服务器接收到数据后，会将数据存储到数据库，以便后续数据使用。
28.本技术提供的方法能够通过采集汽车发动机的振动数据，对车辆行车状态进行进一步监测；并且，具体实施时，以10khz的频率采集的振动信号，能够在短时间内采集到大量信号数据，如果将采集到的信号数据直接传输，会大大降低传输效率，通过对采集到的振动数据进行傅里叶变换，能够从大量的振动数据中提取出有效数据，节约无线通信资源，保证数据传输效率，从而保证对行车状态进行及时监管。
29.在一些实施例中，所述第一时长小于等于1秒，一种具体的实施例中，所述第一时长为1秒，即按照1hz的频率执行步骤s102。2018年发布的国家污染物排放标准《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》中规定，车辆数据采集的标准频率为1hz(参考附录q5.4)，将所述第一时长设置为小于等于1秒，能够配合国六法规，规范采集车辆的行车数据。
30.在一些实施例中，在所述步骤s102之前，所述方法还包括：
31.步骤s201、对在所述第一时长内采集的所有所述时域振动信号进行傅里叶变换，得到所述有效振动数据。所述步骤s201包括：
32.步骤s301、对在所述第一时长内采集的所有所述时域振动信号进行傅里叶变换，得到频域振动信号。一种具体的实施例中，利用式(1)对所述时域振动信号进行傅里叶变换。
[0033][0034]
其中，变换窗口为1s，f(t)为在所述第一时长内采集的所有所述时域振动信号，f(ω)为所述频域振动信号。
[0035]
步骤s302、根据发动机参数从所述频域振动信号中提取所述有效振动数据。
[0036]
频域信号能够显示在一个频率范围内每个给定频带内的信号量，描述了信号的频率结构与频率信号幅度的关系，从频域角度分析发动机的振动信号，能够更加清楚地知悉发动机的工作状态，根据汽车发动机的参数，能够针对性地从频域振动信号中提取能够用于数据分析的有效振动信号。
[0037]
在一些实施例中，所述发动机参数包括发动机转速以及气缸个数，所述步骤s302包括：
[0038]
步骤s401、根据所述发动机转速以及所述气缸个数确定发动机基频。一种具体的实施例中，所述发动机基频为发动机正常工作时的振动频率，可根据式(2)确定所述发动机基频：
[0039][0040]
其中，f0为所述发动机基频，单位为hz，n为所述发动机转速，单位为rps，m为所述气缸个数。
[0041]
步骤s402、根据所述发动机基频从所述频域振动信号中提取所述有效振动数据。
[0042]
根据发动机转速和气缸个数提取振动信号基频，能够针对性地从频域振动信号中提取发动机的工作信号，而滤除其他在行车过程中产生的干扰信号，实现了对时域振动信号的有效滤波，减少了数据传输时的数据量，进一步保证对行车状态进行及时有效监管。
[0043]
在一些实施例中，所述方法还包括：
[0044]
步骤s103、采集行车过程中发动机的动力数据以及故障数据。具体实施时，所述动力数据通过汽车的动力can总线接口采集，所述故障数据通过汽车的obd诊断接口采集。
[0045]
响应于间隔所述第一时长，执行步骤s104：将在所述第一时长内采集到的所有所述动力数据以及所述故障数据上传至所述服务器。
[0046]
具体实施时，所述动力数据的采集频率为间隔所述第一时长，但由于所述故障数据为周期性采集，采集频率并非间隔所述第一时长，所以并非每次上传的数据中都包括故障数据。
[0047]
一种具体的实施例中，在所述第一时长内采集到的所有所述动力数据以及所述故障数据，会与步骤s101～s102中采集的有效振动数据一起作为数据包上传至所述服务器。
[0048]
一种具体的实施例中，所述故障数据包括故障码和冻结帧。
[0049]
上述步骤s103～s104，通过采集动力数据以及故障数据，再加上前述步骤中采集的发动机振动数据，能够全面了解车辆的行车状况，便于后续开展故障诊断、故障预测以及排放监管，管理规范驾驶员的驾驶行为，减少车辆尾气排放。
[0050]
用于执行步骤s101～s104的整体车载数据采集终端的架构如图2所示，o表示车载数据采集终端；s1-1～sk-n表示车身装载的传感器，ls表示传感器线束，lp和ld分别表示动力can与obd诊断接口/线束，g表示obd诊断接口网关。
[0051]
一种具体的实施例中，采用基于can2.0b总线的sae-j1939协议或iso-15765协议接收并采集动力can总线的动力数据以及obd诊断接口的故障数据。本领域技术人员能够通过查阅相关资料知悉sae-j1939协议或iso-15765协议的通信方式，在此不过多赘述。
[0052]
一种具体的实施例中，所述方法还包括：利用gps实时采集汽车的位置信息，响应于间隔所述第一时长，将当前时刻的所述位置信息上传至所述服务器。
[0053]
在一些实施例中，步骤s102包括：
[0054]
利用预先建立的有限状态机模型将所述有效振动数据上传至所述服务器，其中：
[0055]
如图3所示，所述有限状态机模型包括服务器重启状态、网络重启状态、多个服务器开机状态(包括图中的初始化状态、设置brh(browser request handler,浏览器请求处理程序)状态、开启gps状态、以及网络注册状态)以及多个数据传输状态(包括图中的打包数据状态、数据发送状态、以及服务器交互状态)，任一所述服务器开机状态向所述服务器
重启状态跳转的条件为出现开机错误，任一所述数据传输状态向所述网络重启状态跳转的条件为出现传输错误。
[0056]
一种具体的实施例中，如图3所示，所述服务器重启状态响应于正确执行的跳转条件，跳转至所述多个服务器开机状态中的首个状态；所述网络重启状态响应于正确执行的跳转条件，跳转至所述多个数据传输状态中的首个状态。具体实施时，上述步骤通过单片机以及车载无线数据传输终端实施。
[0057]
本发明采用有限状态机模型来实现数据传输，一旦数据传输的某个环节出现错误，则立刻将状态跳转至重启，防止数据传输过程在某一环节卡死或者丢数，提升了单片机以及车载无线数据传输终端处理外部突发事件的能力。
[0058]
一种具体的实施例中，可以以app或者网页的形式通过远程监控平台通信连接所述服务器，实现采集数据的远程访问。所述远程监控平台采用b/s架构，即浏览器/服务器架构，浏览器即是用户端，用户通过浏览器登陆使用系统，实现采集数据的远程访问。
[0059]
需要说明的是，本技术实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本技术实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
[0060]
需要说明的是，上述对本技术的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0061]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种行车数据采集及传输装置。
[0062]
参考图4，所述行车数据采集及传输装置，包括：
[0063]
第一采集模块10，被配置为采集行车过程中发动机的时域振动信号；
[0064]
第一传输模块20，被配置为响应于间隔第一时长，将所述有效振动数据上传至服务器，其中，所述有效振动数据为对在所述第一时长内采集到的所有所述时域振动信号进行傅里叶变换得到的。
[0065]
本技术提供的装置能够通过采集汽车发动机的振动数据，对车辆行车状态进行进一步监测；并且，具体实施时，以10khz的频率采集的振动信号，能够在短时间内采集到大量信号数据，如果将采集到的信号数据直接传输，会大大降低传输效率，通过对采集到的振动数据进行傅里叶变换，能够从大量的振动数据中提取出有效数据，节约无线通信资源，保证数据传输效率，从而保证对行车状态进行及时监管。
[0066]
在一些实施例中，所述第一时长小于等于1秒。
[0067]
在一些实施例中，所述第一传输模块20包括：
[0068]
变换单元，被配置为对在所述第一时长内采集的所有所述时域振动信号进行傅里叶变换，得到频域振动信号。
[0069]
提取单元，被配置为根据发动机参数从所述频域振动信号中提取所述有效振动数据。
[0070]
在一些实施例中，所述发动机参数包括发动机转速以及气缸个数，所述提取单元还被配置为：
[0071]
根据所述发动机转速以及所述气缸个数确定发动机基频；
[0072]
根据所述发动机基频从所述频域振动信号中提取所述有效振动数据。
[0073]
在一些实施例中，所述装置还包括：
[0074]
第二采集模块，被配置为采集行车过程中发动机的动力数据以及故障数据；
[0075]
第二传输模块，被配置为响应于间隔所述第一时长，将在所述第一时长内采集到的所有所述动力数据以及所述故障数据上传至所述服务器。
[0076]
在一些实施例中，所述第一传输模块20还被配置为：
[0077]
利用预先建立的有限状态机模型将所述有效振动数据上传至所述服务器，其中：
[0078]
所述有限状态机模型包括服务器重启状态、网络重启状态、多个服务器开机状态以及多个数据传输状态，任一所述服务器开机状态向所述服务器重启状态跳转的条件为出现开机错误，任一所述数据传输状态向所述网络重启状态跳转的条件为出现传输错误。
[0079]
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本技术时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0080]
上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的行车数据采集及传输方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0081]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上任意一实施例所述的行车数据采集及传输方法。
[0082]
图5示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
[0083]
处理器1010可以采用通用的cpu(central processing unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
[0084]
存储器1020可以采用rom(read only memory，只读存储器)、ram(random access memory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
[0085]
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
[0086]
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如usb、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、wifi、蓝牙等)实现通信。
[0087]
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
[0088]
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
[0089]
上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的行车数据采集及传输方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0090]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的行车数据采集及传输方法。
[0091]
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
[0092]
上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的行车数据采集及传输方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0093]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术实施例还提供了一种车辆，所述车辆包括所述装置或所述电子设备，并且具有相应的装置或电子设备实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0094]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本技术的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本技术的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0095]
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本技术实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本技术实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本技术实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本技术的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本技术实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
[0096]
尽管已经结合了本技术的具体实施例对本技术进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
[0097]
本技术实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本技术实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。