机动车联网定位、报警、监控、收费方法及系统 本发明涉及一种机动车联网定位、报警、监测的方法以及实施这种技术方案的系统设备。
随着汽车等机动车的普及，机动车被盗、被劫等社会治安问题越来越突出，用高新技术手段解决机动车防盗、防劫问题已成为一个发明热点。目前的主要技术方案有三类：一是人造地球卫星定位系统(GPS)。该系统定位准确，联网范围巨大，技术的先进性是各类方案中最高的。但是设计该系统的初衷主要是用于军事目标的定位，或航空、航海的导航定位；而不是用于汽车的防盗报警，所以将它用于机动车防盗报警系统时，存在成本过高，难以推广普及等致命弱点。同时，该技术中车载发射机的天线较长，不易隐蔽，容易被犯罪分子破坏。第二类是蜂窝电话报警系统，这类系统有很多不同技术方案，基本上是在机动车上安装无线电收发机，利用无线移动通讯系统报警。这类技术方案可以完成防盗报警的任务，但是存在大量盲点，而且同样存在建网费用过高等弊病。第三类是“短无线，长有线”的CAS系统，例如94111523.2号中国发明专利所公开的方案。即在机动车上装有车载发射机，联网区内分布若干接收站，接收站在短距离上接收车载发射机的无线电信号，再转换成有线信号并加入本站的地址编码，利用有线通讯线路与监测中心的计算机连接，通过这种“短无线、长有线”的网络系统报警。这类方案盲点较少，可靠性较高，建网费用及车载发射机的成本都比较低，适合中国国情，易于推广。但该方案中的接收站承担着双重任务：它既是无线信号和有线信号之间的转换站、转发站；同时又是加注地址编码的地标站。完成前项任务必需是每站设有一条有线通讯线路，所以建网设点时受到有线通讯线路的限制，这种限制制约了联网的范围，还会在有的地方造成盲点，这也成为进一步降低成本的障碍。同时，该方案还存在一个技术难点，即提高定位精度和消除盲点之间的矛盾：车载发射机地发射功率过小时，在接收站较稀疏的地段会产生盲点；功率过大时，在接收站较密集的地段又会产生“重影显示”，即车载发射机的报警信号被附近的几个接收站(甚至是附近其他道路上的接收站)同时接收到，每个接收站都加上自己的地址码再转发给监控中心，造成同一辆报警车在电子地图上出现几个地址显示，这种现象降低了定位精度。为消除这种现象就要求在同一联网区内，接收站布点的疏密程度比较一致。虽然这个矛盾在实际工程中已经解决，但需要工程技术人员的经验和大量劳动，而从整体上解决这一问题，则需要对技术方案加以改进。
为了进一步完善CAS防盗、防劫、缴费的方法及系统，本发明提供一个新的技术方案，包括其方法和系统设备，该方案应在更低的成本下，进一步消除盲点和扩大监控范围，提高报警的可靠性和定位的准确性。新方案在设置地标站点时，应不受有线通讯线路的限制，从而有利于扩大联网的范围，同时提高该系统对报警车辆的反控能力。
与原有的CAS系统一样，机动车上装有车载发射机(车载发射机上可设BP机接收装置及遥控器接收头，可发射并接收无线电信号，例如98226159.4号实用新型专利公开的车载发射机)，联网区内设置若干接收站，将车载发射机的信号转换成有线信号，利用有线通讯线路报警。所不同的是：将原接收站的双重任务分解到两种机构中完成：报警车辆的地址代码，不是由各接收站在转发信号时加入，而是另设有网络信标站(即地标站)，各网络信标站发射各自的地标信号，车载发射机接收地标信号，并在发射报警信号时，将报警时所处地段的地标信号一起发射给接收站，再转发给监控中心。由于每个网络信标站的编码不同，监控中心可据此判断报警车辆所在地点。此时的接收站只承担转发信号的任务，可改称为高层网络报警站，其布置地点和数量可只考虑信号转发功能，布点密度可减少。在没有电话线的地方，可设GSM无线网络报警站作为补充，以无线方式接收、转发报警信号。本发明的优化设计是：在联网区边缘的路口(甚至包括在联网区以外的其他远方路口)设置若干关口登录站，用以登录、收费或控制驶出联网区的机动车。关口登录站发射问讯信号；驶过该登录站的车辆接收到该信号后，即发射登录或缴费信号，将本车的编码报给登录站登记备案，监控中心可掌握驶出监控区车辆的车号、去向、时间等资料；相关部门可进行登录、收费。在联网区内可设置若干网络控制站，用以控制报警车辆、用遥控手段使其停车，或根据监控中心的指令完成诱发警情、声光报警、解除警情等多种功能。以上所说的报警车辆包括“人工补报报车辆”，即当车辆被盗、抢时，如车载发射机未进入“预警状态”或司机的遥控报警器被滞留车上，司机可用电话向监控中心进行“人工补报”，由监控中心发出指令诱发该车的车载发射机报警，并将该车数据资料通知各网络控制站、关口登录站拦截该车。以上所说的网络信标站、高层网络报警站、关口登录站及网络控制站，是功能上的划分，实际设站时，各功能可以交叉或重复，即同一个站点可同时具备信标站、报警站、登录站与控制站的各种功能，也可以只设置其中的一种或几种功能。另一个优化设计是设有随身报警接收机，车载发射机的报警信号在通过网络报警站报给监控中心的同时，车主可在随身报警接收机上收到报警信号，当车辆处于联网报警区之外又发生警情时，车主也可收到报警信号。
本发明的机动车联网定位、报警、监控、收费方法包括以下工作步骤：
网络信标站发射地标信号，
车载发射机接收地标信号，
车辆遇到情况时，传感器、打劫开关或其他功能开关触发车载发射机，车载发射机发出盗警信号、劫警信号、(事故)求助信号或登录、缴费信号，同时加入地标信号(即发出报警码、车辆代码、状态代码和地址代码)，
高层网络报警站(包括GSM无线网络报警站)接收车载发射机的报警信号，并通过有线通讯线路将信号传给监控中心，
监控中心的计算机根据报警信号区分警情性质，确定报警车辆，从数据库中调出报警车辆的有关数据资料，并在电子地图上动态地显示报警车辆的位置和车辆数据资料。
以上步骤中的第一步中，网络信标站可以是持续地间隔发射地标信号；也可以是在收到车载发射机的报警信号或收到监控中心发出的控制信号后再开始发射地标信号。最后一个步骤中包括以下步骤中的一种或几种：监控中心将车辆的盗警信号或劫警信号连同车辆资料转发给公安局110指挥中心；或将缴费信号连同车辆资料转发给收费站或银行的计费中心；或将求助信号连同车辆资料转发给交警等职能部门或车辆维修中心。缴费信号与求助信号也可以由高层网络报警站直接转发给有关部门。
本发明的优化设计中还可包括有以下步骤：A、关口登录站收到报警车辆车载发射机发出的报警信号或监控中心的指令， 关口登录站发出停车指令，
报警车辆的车载发射机收到停车指令后切断电路、油路，车辆停驶，或(对于未报警车辆)：
关口登录站发射问讯信号，
驶过该登录站的车辆接收到该信号后，即发射登录、缴费信号，将本车的编码报给登录站，
关口登录站将收到的车辆资料登记，
关口登录站将登记的车辆资料传给监控中心备案或传给有关部门进行登录、收费。B、网络控制站根据监控中心的指令，或根据报警车辆的报警信号，对报警车辆发出警告或发出停车指令，声光报警指令、自动解警指令、或诱发警情指令，
报警车辆的车载发射机接收到指令后，切断该车的电路、油路，使该车停驶，或根据监控中心的指令发出声光报警、解除警报或诱发警情等。C、随身报警接收机收到车载发射机发出的报警信号后，发出警报。
这些步骤可分别设置，也可以同时设置。这里所说的“切断该车的电路、油路”，可用脉动方式，逐步停车，以避免突然停车造成事故。其中油路或电路可以同时切断，也可以只切断其中之一。
完成上述工作步骤的系统设备是：
机动车上装有车载发射机，监控中心处设有计算机，该计算机与报警网络通过有线通讯线路连接。其特征是：在联网区内，设有若干网络信标站及若干高层网络报警站，网络信标站处设有电源、编码器、调制电路、放大电路和天线，高层网络报警站处设有电源、无线电接收机、解调器、单片机与继电器，还设有有线通讯线路，高层网络报警站通过有线通讯线路与监控中心连接。
这里所说的“高层网络报警站通过有线通讯线路与监控中心的计算机连接”可以是通过城市原有的民用电话网连接；也可以是专线线路或其他有线线路的连接。其中的网络信标站可以分为间隔式和应答式两种。间隔式网络信标站的编码器中存储有地标信号，间隔发送至调制电路进行调制，经功放电路放大后通过天线发送地标信号。应答式网络信标站中除上述机构外，还设有接收装置。平时该信标站不发射，当其接收到车载发射机发出的报警信号或监控中心发出的指令时才开始工作，与前一种信标站一样地发射地标信号。高层网络报警站设置的继电器用以切换电话线路，实现抢打，报警时无论该电话线路是否正在通话，均可保证线路畅通。在优化设计中，可设有关口登录站，站上设有电源、编码器、调制电路、放大电路、天线、接收机及电脑接口。还可设网络控制站，站上设有电源、编码器、调制电路、放大电路、天线和接收机。另一优化设计中包括有随身报警接收机。各站点及车载发射机上的无线电接收装置可采用BP机接收装置。
本发明将原有的接收站功能分解到网络信标站和高层网络报警站分别完成，不仅提高了各设备的工作效率，提高了报警的可靠性和定位的准确性，而且由于地标信号是由车载发射机接收后加入到报警信号中去，所以无论该车辆收到多少地标信号，都只会选择一个最近的地标信号发往监控中心，在提高车载发射机功率时，不用顾虑“重影显示”问题，而略微提高车载发射机的功率，即可消除大多数盲点；设置地标站点时，可不受有线通讯线路的限制；设置网络报警站点时，可不受“在同一联网区内，接收站疏密程度必须一致”的限制，从而有利于消除盲点和扩大联网的范围。新方案在更低的成本下，进一步消除了盲点，提高了精度，同时提高了该系统对报警车辆的反控能力。本发明的优化设计可由监控中心通过网络控制站使报警车辆停车，为抓捕罪犯及车辆创造条件；关口登录仪可登记驶出监控区的车辆，为监控中心提供信息，对报警车辆可自动发出停车指令。在联网区以外的远方路口设置关口登录站，可大幅度地扩大监控范围；随身报警接收机可及时通知不在案发现场的车主，及时赶去处理。本发明由网络信标站发射地标信号给车载机，这一功能可扩展成在车内设置小型电子地图，为车内人员提供车辆定位信息和道路选择信息，还为进一步发展车辆的自动驾驶创造了条件。同时，本设计中各站点与车载发射机的接收装置可利用现有的BP机寻呼系统，不仅能降低成本，而且简化了联网工程。
现结合附图与实施例作进一步说明。
图1为本发明工作原理图；
图2、图3为两种网络信标站方框图；
图4、图5分别为图2、图3的电路图；
图6为高层网络报警站方框图；
图7为网络控制站方框图；
图8为网络控制站的电路图；
图9为关口登录仪方框图；
图10为关口登录仪的电路图；
图11为随身报警接收机方框图；
图12为随身报警接收机的电路图；
图13为BP接收机的方框图；
图14为BP接收机的电路图。
实施例1，参照图1：在联网区内，设有若干网络信标站及若干高层网络报警站。参照图2、图4：网络信标站处设有电源、编码器、调制电路、功放电路和天线。其电源包括220V市电、充电控制电路及蓄电池。本例中蓄电池为免维护铅酸电池。市电接入网络信标站经降压后，到4-D1(说明书中元器件的编号中第一个数码为附图编号，例如4-D1为附图4中的D1，以下相同)、4-D2、4-D3、4-D4、4-C1整流、滤波，经4-U1稳压块稳压后，4-D5、4-D6、4-D7、4-D8电压提升电路输出直流13.8V，至充电控制电路对蓄电池充电；另一路13.8V使4-T2、4-T1导通，4-T1的输出经4-R5、4-L1至4-T3集电极，为4-T3构成的功放电路提供工作电压。4-T1输出的另一路13.8V经4-U2稳压块稳压后输出5V至4-U3编码器。编码器中存储有两个字节BCD地标号码，通过PO口间隔发送至4-X1晶体振荡电路调制，将BCD码加载到正弦波上。调制好的信号经4-T3放大后，通过天线发送315.000MHz地标信号。车辆遇到情况时，传感器、打劫开关或其他功能开关触发机动车上的车载发射机，车载发射机发射351.000MHz或229.525MHz报警信号，包括盗警信号、劫警信号、(事故)求助信号或缴费信号，同时加入地标信号(即发出报警码、车辆代码、状态代码和地址代码)。该信号传给高层网络报警站。参照图6：高层网络报警站处设有电源，无线接收头、解码器、有线通讯线路和单片机(其电路图可采用9411123.2号专利所公开的电路，此处省略)。高层网络报警站接收到信号后，解调成二进制串行码，包括引导码、状态码、车辆编码、区域码、地标定位码与奇偶校验码等，该串行码送至IC1-89C51单片机的输入口P3.2，经单片机软件处理后，由PIO口输出控制信号，继电器吸合，将电话线切换到高层网络报警站的通讯线路中，同时信号输出至IC3-9200DTMF通讯线路，自动用DTMF码拨打监控中心的电话号码，监控中心检测到振铃信号后，摘机回送DTMF编码回复信号“7”，报警站即将DTMF编码的警情信息、地标号码和校验码发送至监测中心。监控中心的计算机收到信号后，若校验正确，则回复DTMF码“9”；若校验错误，则回复“A”表示接收不正确，网络报警站再发送一次。网络报警站在完成此次信息发送后，在一定时间间隔内不挂断电话，单片机89C51采用不断查询的方法不断读取PI口的状态，若读取到新的警情信息和地标号码后，再次向监控中心发送信息。经过一定的时间间隔，若没有新的警情信息，则挂断电话。如果发生同频干扰，网络报警站收到并经单片机判别处理后，通过通讯电路向监控中心发送同频干扰信息，以提示中心及时排除干扰。监控中心的计算机根据报警信号区分警情性质，从数据库中调出报警车辆的有关数据资料，确定报警车辆，并在电子地图上动态地显示报警车辆的位置。在联网区边缘的各路口，设置有关口登录站，站中设有关口自动登录仪，参照图9、图10：市电220V接入登录仪，降压后经10-D1，10-D2，10-D3，10-D4与10-C1整流、滤波后输出直流17.5V，至10-U1稳压块稳压，经10-D5，10-D6，10-D7，10-D8构成的电压提升电路输出13.8V对电池浮充电，另一路13.8V使10-T2，10-T1管导通，10-T1输出的13.8V一路经10-R5，10-L1至10-T3的集电极，为放大电路提供电源，10-T1管输出的13.8V另一路经10-U2稳压块后输出5V供10-U3编码器工作。10-U3存储有两个字节的诱发自检码，通过PO口间隔发送至晶体振荡电路10-X1调制，调制好的信号经10-T3管放大后，通过天线向外发送诱发自检码。当装有CAS报警装置的机动车驶过其监控范围时，车载发射机接收到登录仪的信号并经放大、解调后，送至车载发射机CPU的P1口，进行软件判别、处理，并通过车载发射机发射头自动向关口登录仪回送自检码，登录仪的BP装置接到自检码信号并解调后输入至10-P2口，经10-U3编码器10-P4脚输出，通过接口电路送至计算机存储。对于已报警的车辆，关口登录站收到车载发射机的报警信号后，自动发射停车指令，使报警车辆脉动停车。参照图7、图8：网络控制站由电源、充电控制电路、BP接收装置、编码器、两路调制、放大电路构成。市电接入并降压后，经8-D1、8-D2、8-D3、8-D4、8-C1构成的整流、滤波电路输出17.5V至8-U1稳压，经8-D5、8-D6、8-D7、8-D8提升输出直流13.8V对电池充电，另一路13.8V使8-T2、8-T1导通，8-T1输出的13.8V一路供调制、放大电路工作，另一路至8-U2稳压后输出直流5V至编码器、BP机接收装置。平时，编码器8-U3PO口输出两个字节的BCD地标信号，经1#调制电路的8-X1晶体振荡调制、8-T3放大后，通过天线发送315.000MHz地标定位信号。当BP机接收装置收到监控中心通过寻呼台发出的反控指令后，解调的信号输出至编码器，编码器经软件判别处理后，PO口输出低电平至1#调制电路，8-X1、8-T3停止地标信号的发送，同时P1口将反控指令送至8-X2的2#调制电路，信号经调制后至8-T4、8-T5大功率功放电路，放大后的反控信号通过天线向外发送。报警车辆的车载发射机接收到指令后，以多次反复、逐步加长时间的方式切断该车的电路、油路，使该车脉动停驶，或完成诱发警情、声光报警等功能。随身报警接收机是由车主或司机随身携带的小型报警器。以往被盗车辆报警后，监控中心和公安110均已出动，而车主和司机却还瞢然不知，随身报警机可防止这种情况出现。参照图11、图12：随身报警接收机由电源、接收电路、高频放大、中放混频、解码电路、单片机、蜂鸣器、发光二极管等构成。12-L1，12-C1构成的天线网络接收到车载发射机发出的351.000MHz报警信息后，首先至12-N1管进行高频放大，12-N3构成的本振电路输出FO＝329.6MHz，振幅为-10bB的正弦波本振信号至12-N2基极，和12-N1输出的信号至12-N2进行中频放大及混频，12-N2输出的信号经12-X1晶体滤波器滤波后，输至IC1解码电路16脚对模拟信号解码，还原成数字信号，再经12-IC1的11脚输出至12-N4，12-N5进一步整形后，输出至12-IC2单片机5脚进行软件判码和处理，若为本随身机对应的报警信号，则驱动SP鸣叫，LED发光二极管闪亮。以提醒机主查看。12-IC2不停扫描入口P5，若无信号输入，则在工作一段时间后，P7脚输出低电平，使12-N7，12-N6截止，停止5V电源的输入，使整机处于睡眠状态，以达到省电的功能，经过一段时间间隔后，12-IC2中存储的软件自动使12-P7输出高电平，恢复工作。以上各站点及车载发射机上的BP接收装置的结构参照图13、图14：BP接收机包括电源、接收电路、高频放大、中放混频、解码电路与整形电路。当14-L1、14-C1构成的接收电路收到351.000MHz信号后，经过14-N1管进行高频放大，14-N3构成的本振电路输出FO＝329.6MHz，幅值为-10bB的正弦波本振信号至14-N2基极，和14-N1输出的信号至14-N2进行中频放大及混频，14-N2输出的信号经14-X1晶体滤波器滤波后输出至14-IC1解码电路16脚对模拟信号解码还原成数字信号，再经14IC1的11脚输出至14-N4，14-N5进一步整形后，输出至编码器。其他频点，例如280.0375MHz的工作原理与本实施例相同。
实施例2，与上例基本相同，但采用应答式网络信标站，参照图3、图5：网络信标站的工作原理及电路与图2、图4相似，只是增加了BP机接收装置。当BP机接收装置未收到车载发射机发出的351.000MHz报警信息时，编码器输出低电平，使调制电路、放大电路处于截止工作状态，停止地标信号的发送。当BP机接收装置收到车载发射机的报警信号时，编码器输出高电平，5-X1与5-T3调制、放大电路开始工作，通过天线发送315.000MHz地标定位号码。同时，网络信标站、网络报警站、关口登录站及GSM无线网络报警站处均设有太阳能电池，作为备用电源；在无市电的地点，各种站点均使用太阳能电源。