動產數據記錄儀和發射的制造方法
【專利摘要】一種裝備有無線處理單元、事件記錄儀、數字視頻記錄儀、燃油量傳感器和慣性導航傳感器電路板的基于加速度的動產數據記錄儀和發射機。慣性導航傳感器電路板包括：三軸陀螺儀、三軸加速表、三軸磁強計、以及微控制器。數據記錄儀和發射機允許自動定方位、自動羅盤校準、利用俯仰和滾轉的燃油補償、帶碰撞檢測的應急制動應用、惡劣工作條件檢測、發動機運轉檢測、以及動產的慣性導航。用戶能夠利用其動產的正常操作實時定位其財產遭遇惡劣工作環境的區域并且報警，提供更快的應急響應，以及使維修和新改線路有效。
【專利說明】動產數據記錄儀和發射機
[0001] 相關專利申請的交叉引用
[0002] 本申請根據法律規定要求2012年4月13日提交的第61/624, 142號美國臨時專 利申請的優先權。
【技術領域】
[0003] 本發明一般地涉及用于高價值財產中使用的設備，并且尤其涉及高價值財產中使 用的事件與數據記錄系統。
【背景技術】
[0004] 諸如機車、采礦、貨物、船舶和軍用車輛和運載工具的高價值財產通常采用與飛機 上的"黑匣子"相同的機載數據獲取與記錄裝置。典型的機載數據獲取與記錄裝置，或者事 件/事件記錄儀包括數字和模擬輸入以及壓力開關和記錄來自機載感測裝置的數據的壓 力傳感器。這些事件/數據記錄儀記錄進行事故調查、組員表現評估、燃油效率分析、維修 規劃、和預測診斷使用的各種系統參數。記錄數據可以包括諸如速度、行駛距離、地點、燃油 量、每分鐘發動機轉數（RPM)、燃油油位、操作員控制、壓力和環境條件的參數。除了基本事 件和工作數據，視頻和聲頻事件/數據記錄能力也應用于這些動產中的許多中。
[0005] 本發明的主要目的是提供自動碰撞檢測、降低因為粗糙切換和系列操作產生的損 失、通過消除過量空轉降低燃油損耗、增強定位精度、改善路上燃油計量精度、以及提供實 時跟蹤監視。
[0006] 本發明的另一個目的是將遠程事故報警與碰撞檢測、翻滾檢測、操作員在事故之 前和之后的操作的視頻和記錄合并，以完成事故分析。
[0007] 本發明的另一個目的是利用基于加速表的俯仰和滾轉測量，以提供移動油箱中的 液位。
[0008] 本發明的又一個目的是利用非侵入性加速表確定發動機和該發動機上的輔助負 荷的運行/非運行狀態。
[0009] 本發明的另一個目的是結合記錄操作動作和GPS地點數據，利用加速度數據精確 定位惡劣工作環境，諸如壞軌道、波濤洶涌的海面和糟糕道路。
[0010] 本發明的又另一個目的是在GPS信號不可用的情況下，諸如在車站和碼頭的罩子 或者頂篷下面的情況下，組合利用高精度GPS、三軸數字加速表、數字羅盤和三軸數字陀螺 儀，對動產提供基于航位推測的到達和出發通知。
【發明內容】
[0011] 機車上使用的本發明實施例的基于加速度的動產數據記錄儀和發射機包括整體 工作的九個部件。這些部件是：與飛機的黑匣子類似的事件記錄儀、機車數字視頻記錄儀、 燃油量傳感器、燃油量傳感器軟件、無線處理單元、慣性導航傳感器電路板、固件、系統軟件 以及包括這些部件的系統。慣性導航傳感器電路板包括三軸數字陀螺儀、三軸數字磁強計、 三軸數字加速表、以及微控制器。陀螺儀用于測量財產的角加速度和加速度，磁強計用于測 量磁場，加速表用于測量線性加速度和減速度，并且微控制器用于處理數據，并且在傳感器 與無線處理單元之間通信。
[0012] 動產數據記錄儀和發射機執行七種功能：自動定方位、自動羅盤校準、利用俯仰和 滾轉的燃油補償、具有碰撞檢測的應急制動、惡劣工作條件檢測、發動機運轉檢測、以及慣 性導航（航位推測）。
[0013] 當發生應急制動應用時，自動碰撞檢測對適當人員發出報警，并且能夠立即確定 該碰撞是否符合制動事件。動產事件記錄儀和發射機立即提供碰撞嚴重性的通知，包括指 出機車脫軌或者翻滾事件。
[0014] 惡劣工作條件檢測降低了因為粗糙切換和系列操作產生的損失。當在切換操作時 檢測到高能碰撞時，提供報警和概況報告。還檢測減速操作，以使監察人連續評估系列操作 并且改善系列操作。通過識別不安全傾向并且使用戶立即采取校正操作，能夠減少裝運和 設備損傷。連續監視軌道狀況和在整個道路上監視振動程度將需要檢驗和維修的壞軌道或 者轉轍器的精確地址通知軌道維護人員。
[0015] 如果已經不能從其他機載系統訪問發動機運轉信號，則作為通過減少過多空轉降 低燃油成本的方式，基于加速表的發動機運轉檢測可以用作備用信源。通過補償因為坡度 高程和超高導致的機車傾斜，改善道路上的燃油準確性。
[0016] 俯仰和滾轉的燃油補償改善燃油報告準確性。提供了一種簡單通用并且非侵入式 的方法來確定在機車停止時發動機是否在運轉。提高準確性提供了一種增強實時商業智 能，以支持策略啟動，諸如智能加油、燃燒率分析、燃油核查、以及排放監測。
[0017] 慣性導航或者航位推測增強定位準確性。當進入工場建筑、車站、隧道或者GPS信 號不可用的任何地方時，利用綜合航位推測增強與GPS不同的無線處理單元的高精度。這 樣提供高準確性的車站到達和出發時間，并且通過改善工場規劃和工作流程，在工場區域 內精確定位和確定機車方位提供工作效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 將參考附圖進一步描述本發明，附圖中：
[0019] 圖1是示出利用本發明的碰撞檢測系統進行應急制動操作的流程圖；
[0020]圖2是示出利用本發明的基于加速表的俯仰和滾轉進行燃油補償的操作的流程 圖；
[0021] 圖3是示出利用本發明的加速表進行可能惡劣工作條件檢測操作的流程圖；
[0022] 圖4是示出利用本發明的加速表的發動機運轉檢測系統的操作的流程圖；
[0023] 圖5是示出本發明的慣性導航和航位推測系統的操作的流程圖；
[0024] 圖6是示出本發明的動產數據記錄儀和發射機的實施例的系統部件的示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 本發明的動產數據記錄儀和發射機系統及其部件示于圖6中。動產數據記錄儀與 發射機系統200包括互相關聯部件：事件數據記錄儀38、機車數字視頻記錄儀（DVR) 52、燃 油量傳感器210、燃油量傳感器軟件212、WPU 202、慣性導航傳感器電路板214、全球定位系 統（GPS) 106、固件224、系統軟件226以及系統200本身。將WPU 202安裝在諸如機車的財 產上包括安裝WPU 202和從外部將其連接到事件數據記錄儀38、機車數字視頻記錄儀208 以及任意附加可用條件觀測裝置。
[0026] 與飛機上的黑匣子一樣，事件數據記錄儀38是機車的機載數據記錄裝置。典型的 事件數據記錄儀38包括數字和模擬輸入以及壓力開關和壓力傳感器，該壓力傳感器記錄 來自各種機載裝置的數據，諸如節氣門位置、輪速和緊急制動應用。WPU 202每秒通過外部 串聯連接從事件數據記錄儀38接收并且處理一次數據。
[0027] 與電視DVR相同，機車數字視頻記錄儀（DVR) 52是機載視頻記錄裝置。DVR 52裝 備有面朝前的攝像頭和麥克風。以工程師看到什么攝像頭久看到并且記錄什么的方位安裝 攝像頭。WPU 202通過外部以太網連接訪問機車DVR 52,以在發生事件之前、之中和之后從 硬盤驅動器下載視頻。
[0028] 燃油量傳感器210是用于測量油箱中的燃油量的傳感器。本發明采用的燃油量傳 感器210是超聲波油位傳感器，該超聲波油位傳感器利用超聲波確定傳感器頭部與油位的 距離。傳感器210以公知的尺寸和安裝地址安裝在油箱的頂部。WPU 202通過外部串聯連 接存取該數據。
[0029] 燃油量傳感器軟件212利用油箱幾何結構獲取從油位到傳感器210的距離，并且 將該數據轉換為穩定油體積。這是通過進行數學濾波來降低油箱的晃動和超聲波特性實現 的。軟件226還利用智能算法確定加油事件和油降事件。
[0030] 所示實施例的WPU 202是運行為了工業應用而專門嵌入的Windows XP的加強型 機載計算機。能夠確定許多不同特征，以對特定客戶的需要定制產品。WPU 202能夠與各 種大量機載系統通信，包括并不局限于包括：運載工具控制系統、事件數據記錄儀、DVRdi 位傳感器以及發動機控制器。WPU 202能夠通過大量各種協議，包括但并不局限于包括：RS 232、RS 422、RS 485、CAN Bus、LAN、WiFi、蜂窩和衛星，進行通信。
[0031] 慣性導航傳感器電路板（電路板）214是WPU 202的硬件升級。它安裝在內部并 且通過內部串行端口與WPU 202通信。電路板214包括四個部件：三軸陀螺儀216、三軸磁 強計100、三軸加速表20以及微控制器222。陀螺儀216用于測量角加速度，磁強計100用 于測量磁場，加速表20用于測量線加速度和減速度，并且微控制器222用于處理數據，并且 在傳感器與WPU 202之間進行通信。
[0032] 固件224運行于電路板214的微控制器222上。固件224始終利用三軸加速度20 的數據計算俯仰和滾轉。通過比較三軸加速度數據，從而有計劃地定義閾值和時長，固件 224能夠確定是否發生了觸發事件，并且如果如此，則將觸發事件消息發送到WPU 202。每 隔1秒，固件224就將含有一組預定值的周期性數據消息發送到WPU202。該數據用于但并 不局限于用于確定機頭方向、內部環境溫度和角加速度。
[0033] 系統軟件226是運行于WPU 202上的應用程序。該應用程序直接訪問GPS 106和 電路板214,以采集相關數據。除了該數據，與運行于WPU 202上的其他應用程序相同，系統 軟件226利用標準內部處理通信協議，采集來自其他軟件應用程序的數據。這些其他軟件 應用程序運行于WPU 202上，并且與物理連接到WPU 202的其他裝置（DVR 52、事件數據記 錄儀38等）通信。利用采集的所有數據，系統軟件226能夠將該數據與預定閾值和時長進 行比較，以確定是否發生了特定事件。
[0034] 系統200包括：WPU 202,安裝有電路板214、固件224和系統軟件226;以及事件 數據記錄儀38、DVR 52和燃油量傳感器210。系統軟件226運行于WPU 202上，該系統軟 件226始終校正油位，并且檢驗來自電路板214或者事件數據記錄儀38的事件消息，以執 行操作。
[0035] 本發明的動產數據記錄儀和發射機系統200(圖6)執行7個功能：自動定方位；自 動羅盤校準；利用碰撞檢測的應急制動；利用俯仰和滾轉測量的燃油補償；惡劣工作條件 檢測；發動機運轉檢測；以及慣性導航（航位推測）。在三軸加速表20產生的信號中提取 7種功能中的每種功能的因數。
[0036] 利用自動定方位使WPU 202的軸與機車的軸相關，使得傳感器測量的值與機車的 軸對應。該處理由軟件226和固件224執行。由于機車上的電子環境不同，所以需要對每 個機車校準羅盤。該軟件利用WPU 202的GPS 106(圖5、6)確定機車的機頭方向。然后， 由磁強計100進行測量，并且將其存儲在陣列的相應位置。該陣列包括360個位置，機頭方 向的每度由一個位置表示。利用這些值，WPU 202的軟件226能夠校正機車自己的磁場，并 且僅檢測因為地球磁場導致的變化。
[0037] 圖1是示出利用碰撞檢測進行應急制動的方法應用的流程圖。WPU 202 (圖6)的 軟件226 (圖6)將初始化命令發送到固件224 (圖6)，以在每個軸（Adx，Ady，Adz) 14中確 定用于觸發事件的加速時長。將這些時長存儲于嵌入系統200的機載裝置中。WPU 202的 軟件226還將初始化命令發送到固件224,以在每個軸（Adx，Ady，Adz) 16中確定，用于觸 發事件的加速度閾值。將這些時長存儲于嵌入系統200的機載裝置中（圖6)。微控制器 222 (圖6)以IOOHz的速率從加速表20提取原始三軸加速度（Ax，Ay，Az) 18的數據。對原 始加速度值（Ax，Ay，Az) 18應用低通濾波器22,這樣產生濾波加速度值（Afx，Afy，Afz)24。 將濾波加速度值（Afx，Afy，Afz) 24的電路板214 (圖6)軸轉換為財產軸（Af ' x，Af ' y， Af' z)26。將原始值（Ax，Ay，Az)18轉換為財產軸（A' x，A' y，A' z)28。將財產軸（Af' X， Af' y，Af' z)26的濾波值與每個軸（Atx，Aty，Atz)16的確定閾值相加，并且然后，將這樣 相加的閾值（Af ' tx，Af ' ty，Af ' tz) 32與財產軸（A' X，A' y，A' z) 28中的原始加速度連續 進行比較。當原始值財產軸（A' x，A' y，A' z)26超過一個或者多個軸上的閾值32時，激活 30定時器。當原始值28尚未超過特定軸30中的閾值時，估計原始值28超過閾值32的時 長，以確定該時長是否超過該軸（Adx，Ady，Adz) 14的特定時長。如果事件時長比確定的時 長（Adx，Ady，Adz) 14短34,則存儲36觸發事件，包括該軸上的特性、事件時長、以及觸發事 件的時間。與該監視并行，機載軟件226(圖6)從正在監視各種輸入傳感器的實時狀態的 機載事件數據記錄儀38接收周期數據消息40。機載軟件226監視周期性數據消息40,并 且檢測周期性數據消息40何時指出已經出現應急制動應用離散信號42。機載軟件226存 儲發生應急制動應用事件的時間44。如果機載軟件226存儲觸發事件36或者應急制動時 間44,則機載系統軟件226將檢驗每個事件的時間戳，以檢查觸發事件36或者應急制動應 用44中記錄的最新兩個事件是否非常靠近46。如果檢測到非常靠 近發生的事件，則機載軟 件226將利用碰撞報警48觸發應急制動應用，并將請求數字視頻記錄儀從機載DVR52進行 涵蓋事件時間的下載50,并且從事件數據記錄儀38請求涵蓋事件125的時間的數據記錄文 件。機載軟件226接收涵蓋事件54的時間的下載視頻和涵蓋事件127的時間的數據記錄 文件，并且將二者發送到后勤辦公室56/128。
[0038] 用戶接收指出實際碰撞力和該碰撞是否導致翻滾或者脫軌的報警。這樣，結合GPS 地址，視頻和立即訪問數據記錄儀信息可以使用戶將事故的嚴重程度和范圍精確轉發到第 一應答器，因為第一應答器是在到事故的途中。
[0039] 圖2是示出利用基于加速表的俯仰和滾轉進行燃油補償的方法應用的流程圖。 WPU 202 (圖6)的軟件226 (圖6)以IOOHz的速率從加速表20提取原始三軸加速度數據 (Ax，Ay，Az) 18。對原始數據（Ax，Ay，Az) 18應用低通濾波器22,這樣產生濾波加速度值 (Afx，Afy，Afz) 24。將濾波加速度值（Afx，Afy，Afz) 24的電路板214 (圖6)軸轉換為財產 軸（Af ' X，Af ' y，Af ' z) 26。財產的俯仰58是財產的濾波X軸和財產的濾波z軸的反正切：
[0040]
【權利要求】
1. 一種用于記錄、處理和發送來自動產的數據的方法，包括步驟： a. 至少一個慣性導航傳感器電路板，位于動產上，所述電路板包括與三軸加速表通信 并且對來自三軸加速表的數據進行處理的微控制器； b. 從三軸加速表讀取原始加速度數據； c. 將原始加速度數據濾波為濾波加速度值；以及 d. 利用原始加速度數據和濾波加速度值中的至少一個，將慣性導航傳感器電路板的軸 轉換為動產的軸。
2. 根據權利要求1所述的方法，還包括步驟： a. 確定每個軸上的加速時長； b. 確定每個軸上的加速度閾值； c. 存儲加速時長； d. 存儲加速度閾值； e. 將原始加速度數據濾波為濾波加速度值； f. 將濾波加速度值轉換為濾波財產軸值； g. 將原始加速度數據轉換為原始財產軸值； h. 將濾波財產軸值與每個軸的加速度閾值相加；以及 i. 將相加的閾值與原始財產軸值連續進行比較。
3. 根據權利要求2所述的方法，還包括步驟： a. 位于動產上的至少一個事件數據記錄儀記錄與動產相關的數據； b. 當原始財產軸值超過相加閾值時，激活定時器； c. 當原始財產軸值尚未超過特定軸上的相加閾值時，確定定時時長； d. 確定定時時長是否超過該軸的規定加速時長； e. 如果定時時長超過加速時長，則存儲觸發事件； f. 從機載事件數據記錄儀接收周期性數據消息； g. 檢測周期性數據消息何時指出應急制動應用離散信號；以及 h. 存儲發生觸發事件的時間和發生應急制動應用事件的時間中的至少一個。
4. 根據權利要求3所述的方法，還包括步驟： a. 位于動產上的至少一個數字視頻記錄儀記錄視頻和音頻； b. 檢驗觸發事件和應急制動應用事件中的一個的時間戳； c. 當至少兩個事件、發生觸發事件的時間和發生應急制動應用事件的時間非常靠近發 生時，碰撞報警觸發應急制動應用； d. 請求從機載數字視頻記錄儀進行涵蓋事件時間的數字視頻下載； e. 接收數字視頻下載；以及 f. 將數字視頻下載發送到后勤辦公室。
5. 根據權利要求4所述的方法，還包括步驟： a.發送指出發生碰撞時的GPS地址、視頻、事件數據記錄儀信息、實際碰撞力以及翻滾 和脫軌中的任何一項的報警。
6. 根據權利要求3所述的方法，其中觸發事件包括存儲軸上的特性、定時時長以及觸 發事件的時間。
7. 根據權利要求3所述的方法，其中數據消息包括各種輸入傳感器的實時狀態。
8. 根據權利要求1所述的方法，還包括步驟： a. 至少一個燃油量傳感器測量油箱內的燃油量； b. 將原始加速度數據濾波為濾波加速度值； c. 將濾波加速度值轉換為濾波財產軸值； d. 計算財產的俯仰,其中應用下面的公式確定財產的俯仰：
e. 計算財產的滾轉，其中應用下面的公式確定財產的滾轉：
f. 記錄燃油傳感器安裝于油箱中心的前面的距離； g. 記錄燃油傳感器安裝于油箱中心的左側的距離； h. 通過將中心前面的距離與財產俯仰的切線合并，計算第一燃油距離調節； i. 通過將中心左側的距離與財產的滾轉的切線合并，計算第二燃油距離調節； j. 通過將第一燃油距離調節與第二燃油距離調節合并，計算燃油距離調節； k. 記錄從油箱的頂到油箱中出現的油位的原始距離； l. 通過將原始距離與燃油距離調節合并，計算調節距離；以及 m. 通過將調節距離與油箱幾何輪廓合并，計算燃油體積。
9. 根據權利要求2所述的方法，還包括步驟： a. 從位于動產上的至少一個GPS傳感器接收來自全球定位系統的GPS信號； b. 位于動產上的至少一個事件數據記錄儀記錄與動產相關的數據； c. 當原始財產軸值超過相加閾值時，激活定時器； d. 當原始財產軸值尚未超過特定軸上的相加閾值時，確定定時時長； e. 確定定時時長是否超過該軸的規定加速時長； f. 如果定時時長超過加速時長，則存儲觸發事件； g. 從事件數據記錄儀和GPS傳感器中的至少一個接收周期性數據消息；以及 h. 監視財產速度，其中應用下面的公式確定財產速度： f asset' s accelerattonx_axts〇
10. 根據權利要求9所述的方法，還包括步驟： a. 當財產速度超過規定值并且與此同時存儲了觸發事件時，確定在哪個軸觸發觸發事 件； b. 如果在z軸觸發觸發事件，則記錄可能跟蹤問題報警；以及 c. 如果在X軸和y軸中的一個觸發觸發事件，則記錄操作員誤操作報警。
11. 根據權利要求10所述的方法，還包括步驟： a.發送指出惡劣工作環境、壞軌道和轉轍器、惡劣海面、糟糕道路、維修的路線、GPS地 址、視頻和對事件記錄儀信息的訪問中的任何一項的報警。
12. 根據權利要求9所述的方法，其中觸發事件包括存儲該軸上的特性、定時時長以及 觸發事件的時間。
13. 根據權利要求9所述的方法，其中數據消息包括各種輸入傳感器的實時狀態。
14. 根據權利要求1所述的方法，還包括步驟： a. 確定每個軸上的活動時長和關閉時長中的至少一個； b. 存儲活動時長和關閉時長中的至少一個； c. 確定每個軸上的活動閾值和關閉閾值中的至少一個； d. 將原始加速度數據濾波為濾波加速度值； e. 將濾波加速度值轉換為濾波財產軸值； f. 將原始加速度數據轉換為原始財產軸值； g. 將濾波財產軸值與每個軸的確定活動閾值和關閉閾值相加；以及 h. 將相加閾值與原始財產軸值連續進行比較。
15. 根據權利要求14所述的方法，還包括步驟： a. 當原始財產軸值超過相加閾值時，激活定時器； b. 當原始財產軸值尚未超過特定軸上的相加閾值時，確定定時時長； c. 確定定時時長是否超過該軸的規定加速時長；以及 d. 如果定時時長超過加速時長，則存儲觸發活動事件和觸發關閉事件中的一個；
16. 根據權利要求15所述的方法，其中觸發事件包括存儲該軸上的特性、定時時長以 及觸發事件的時間。
17. 根據權利要求1所述的方法，還包括步驟： a. 至少一個三軸磁強計與慣性導航傳感器電路板的微控制器通信，所述微控制器處理 來自所述三軸磁強計的數據； b. 將原始加速度數據濾波為濾波加速度值； c. 將濾波加速度值轉換為濾波財產軸值； d. 計算財產的俯仰，其中應用下面的公式確定財產的俯仰：
e. 計算財產的滾轉，其中應用下面的公式確定財產的滾轉：
f. 監視財產速度，其中應用下面的公式確定財產速度： f asset' s accelerattonx_axts; g. 從磁強計讀取三軸高斯數據； h. 利用三軸高斯數據、財產俯仰和財產滾轉，計算傾斜補償機頭方向。
18. 根據權利要求17所述的方法，還包括步驟： a. 位于動產上的至少一個GPS傳感器接收來自全球定位系統的GPS信號； b. 從GPS傳感器讀取財產的GPS數據；以及 c. 將財產的GPS數據剖析為：速度、機頭方向、煒度、和經度。
19. 根據權利要求17所述的方法，還包括步驟： a.至少一個三軸陀螺儀與慣性導航傳感器電路板的微控制器通信，所述微控制器處理 來自所述三軸陀螺儀的數據； b.位于動產上的至少一個事件數據記錄儀記錄與動產相關的數據； C.從GPS傳感器讀取財產的最后得知煒度和經度； d. 存儲財產的最后得知煒度和經度； e. 從三軸陀螺儀讀取數據； f. 利用最后得知的煒度、經度、財產速度、事件數據記錄儀數據、傾斜補償機頭方向以 及來自三軸陀螺儀的數據，計算新位置；以及 g. 存儲計算的新煒度和經度。
20. 根據權利要求19所述的方法，還包括步驟： a. 記錄新煒度和經度的時間；以及 b. 發送出發報警和到達報警。
21. 根據權利要求20所述的方法，還包括步驟： a. 定義出發和到達虛擬行駛路線； b. 檢測財產何時經過出發和到達虛擬行駛路線； c. 記錄財產經過出發和到達虛擬行駛路線的時間；以及 d. 當財產經過出發和到達虛擬行駛路線時發出報警。
22. 根據權利要求8所述的方法，其中燃油量傳感器是超聲波油量傳感器， a.所述超聲波油量傳感器利用超聲波確定傳感器頭部與油位之間的距離。
23. 根據權利要求3所述的方法，其中事件數據記錄儀包括數字和模擬輸入。
24. 根據權利要求3所述的方法，其中事件數據記錄儀包括壓力開關和壓力傳感器。
25. -種用于對來自動產的數據進行記錄、處理和發送的系統，包括： a. 無線處理單元； b. 至少一個慣性導航傳感器電路板，位于動產上，所述電路板包括與三軸加速表通信 并且處理來自三軸加速表的數據的微控制器； c. 固件，運行于微控制器上，用于從三軸加速表讀取加速度數據；利用來自三軸加速 表的數據計算俯仰和滾轉；確定發生觸發事件；將觸發事件消息發送到無線處理單元；以 及每隔一秒就將含有一組預定值的周期性數據消息發送到無線處理單元；以及 d. 軟件應用程序，運行于與慣性導航傳感器電路板通信的無線處理單元上；自動校準 動產的羅盤；自動確定無線處理單元的軸相對于動產的軸的方位；以及從運行于無線處理 單元上的其他軟件應用程序采集數據。
26. 根據權利要求25所述的系統，其中該軟件程序： a. 將初始化命令發送到固件，以在每個軸中確定加速時長和加速度閾值； b. 存儲加速時長和加速度閾值； c. 將原始加速度數據濾波為濾波加速度值； d. 將濾波加速度值轉換為濾波財產軸值； e. 將原始加速度數據轉換為原始財產軸值 f. 將濾波財產軸值與每個軸的加速度閾值和關閉閾值相加；以及 g. 將相加閾值與原始財產軸值連續進行比較。
27. 根據權利要求26所述的系統，其中該軟件程序： a.記錄與動產相關的數據，從動產上的至少一個事件數據記錄儀接收所述數據； b.當原始財產軸值超過相加閾值時，激活定時器； C.當原始財產軸值尚未超過特定軸上的相加閾值時，確定定時時長； d. 確定定時時長是否超過該軸的規定加速時長； e. 如果定時時長超過加速時長，則存儲觸發事件； f. 從事件數據記錄儀接收周期性數據消息； g. 檢測周期性數據消息何時指出應急制動應用離散信號；以及 h. 存儲發生觸發事件的時間和發生應急制動應用事件的時間中的至少一個。
28. 根據權利要求27所述的系統，其中該軟件程序： a. 記錄從動產上的至少一個數字視頻和音頻記錄儀收到的視頻和音頻； b. 檢驗觸發事件和應急制動應用事件中的一個的時間戳； c. 當發生觸發事件的時間和發生應急制動應用事件的時間非常靠近時，利用碰撞報警 觸發應急制動應用； d. 請求從數字視頻記錄儀進行涵蓋事件的時間的數字視頻下載； e. 接收數字視頻下載；以及 f. 將數字視頻下載發送到后勤辦公室。
29. 根據權利要求28所述的方法，其中軟件應用程序發送指出發生碰撞時的作用力、 翻滾和脫軌、GPS地址、視頻和立即訪問事件數據記錄儀信息。
30. 根據權利要求27所述的系統，其中觸發事件包括存儲該軸上的數據的特性、定時 時長以及觸發事件的時間。
31. 根據權利要求27所述的系統，其中數據消息包括各種輸入傳感器的實時狀態。
32. 根據權利要求25所述的系統，其中該軟件程序： a. 在從至少一個燃油量傳感器收到信號時，測量油箱中的燃油量； b. 將原始加速度數據濾波為濾波加速度值； c. 將濾波加速度值轉換為濾波財產軸值； d. 計算財產俯仰，其中應用下面的公式確定財產俯仰；
e. 計算財產滾轉，其中應用下面的公式確定財產的滾轉：
f. 記錄在油箱的中心的前面安裝燃油傳感器的距離； g. 記錄在油箱的中心的左側安裝燃油傳感器的記錄； h. 通過將中心前面的距離與財產俯仰的切線合并，計算第一燃油距離調節； i. 通過將中心左側的距離與財產的滾轉的切線合并，計算第二燃油距離調節； j. 通過將第一燃油距離調節與第二燃油距離調節合并，計算燃油距離調節； k. 記錄從油箱的頂到油箱中出現的油位的原始距離； l. 通過將原始距離與燃油距離調節合并，計算調節距離；以及 m. 通過將調節距離與油箱幾何輪廓合并，計算燃油體積。
33. 根據權利要求26所述的系統，其中該軟件程序： a. 從位于動產上的至少一個GPS傳感器接收全球定位系統（GPS)信號； b. 記錄與動產相關的數據，從動產上的至少一個事件數據記錄儀接收所述數據； c. 當原始財產軸值超過相加閾值時，激活定時器； d. 當原始財產軸值尚未超過特定軸上的相加閾值時，確定定時時長； e. 確定定時時長是否超過該軸的規定加速時長； f. 如果定時時長超過加速時長，則存儲觸發事件； g. 從事件數據記錄儀和GPS傳感器中的至少一個接收周期性數據消息；以及 h. 監視財產速度，其中應用下面的公式確定財產速度： f asset' s accelerattonx_axts〇
34. 根據權利要求33所述的系統，其中該軟件程序： a. 當財產速度超過規定值并且與此同時存儲了觸發事件時，確定在哪個軸觸發觸發事 件； b. 如果在z軸觸發觸發事件，則記錄可能跟蹤問題報警；以及 c. 如果在X軸和y軸中的一個觸發觸發事件，則記錄操作員誤操作報警。
35. 根據權利要求34所述的系統，其中該軟件程序： a.發送指出惡劣工作環境、壞軌道和轉轍器、惡劣海面、糟糕道路、維修的路線、GPS地 址、視頻和對事件記錄儀信息的訪問中的任何一項的報警。
36. 根據權利要求33所述的系統，其中觸發事件包括存儲該軸上的數據的特性、定時 時長以及觸發事件的時間。
37. 根據權利要求33所述的系統，其中數據消息包括財產上的各種輸入傳感器的實時 狀態。
38. 根據權利要求25所述的系統，其中該軟件程序： a. 確定每個軸上的活動時長和關閉時長中的至少一個； b. 存儲活動時長和關閉時長中的至少一個； c. 確定每個軸上的活動閾值和關閉閾值中的至少一個； d. 將原始加速度數據濾波為濾波加速度值； e. 將濾波加速度值轉換為濾波財產軸值； f. 將原始加速度數據轉換為原始財產軸值； g. 將濾波財產軸值與每個軸的確定活動閾值和關閉閾值相加；以及 h. 將相加閾值與原始財產軸值連續進行比較。
39. 根據權利要求38所述的方法，其中該軟件程序： a. 當原始財產軸值超過相加閾值時，激活定時器； b. 當原始財產軸值尚未超過特定軸上的相加閾值時，確定定時時長； c. 確定定時時長是否超過該軸的規定加速時長；以及 d. 如果定時時長超過加速時長，則存儲觸發活動事件和觸發關閉事件中的一個；
40. 根據權利要求39所述的系統，其中觸發事件包括存儲該軸上的數據的特性、定時 時長以及觸發事件的時間。
41. 根據權利要求25所述的系統，其中該軟件程序： a.從與慣性導航傳感器電路板的微控制器通信的至少一個三軸磁強計接收數據信號， 所述微控制器處理來自所述三軸磁強計的數據； b. 將原始加速度數據濾波為濾波加速度值； c. 將濾波加速度值轉換為濾波財產軸值； d. 計算財產的俯仰，其中應用下面的公式確定財產的俯仰：
e. 計算財產的滾轉，其中應用下面的公式確定財產的滾轉：
f. 監視財產速度，其中應用下面的公式確定財產速度： f asset' s acceIerationx_axts； g. 從磁強計讀取三軸高斯數據。 h. 利用三軸高斯數據、財產俯仰和財產滾轉，計算傾斜補償機頭方向。
42. 根據權利要求41所述的系統，其中該軟件程序： a. 從位于動產上的至少一個GPS傳感器接收全球定位系統（GPS)信號； b. 從GPS傳感器讀取財產的GPS數據；以及 c. 將財產的GPS數據剖析為：速度、機頭方向、煒度、和經度。
43. 根據權利要求41所述的系統，其中該軟件程序： a. 從與慣性導航傳感器電路板的微控制器通信的至少一個三軸陀螺儀接收數據信號， 所述微控制器處理來自所述三軸陀螺儀的數據； b. 記錄與動產相關的數據，從位于動產上的至少一個事件數據記錄儀接收所述數據； c. 從位于動產上的GPS傳感器讀取財產的最后得知煒度和經度； d. 存儲財產的最后得知煒度和經度； e. 利用最后得知的煒度、經度、財產速度、事件數據記錄儀數據、傾斜補償機頭方向以 及來自三軸陀螺儀的數據，計算新煒度和經度；以及 f. 存儲該新煒度和經度。
44. 根據權利要求43所述的系統，其中該軟件程序： a. 記錄新煒度和經度的時間；以及 b. 發送財產出發報警和到達報警。
45. 根據權利要求44所述的系統，其中該軟件程序： a. 定義出發和到達虛擬行駛路線； b. 檢測財產何時經過出發和到達虛擬行駛路線； c. 記錄財產經過出發和到達虛擬行駛路線的時間；以及 d. 當財產經過出發和到達虛擬行駛路線時發出報警。
46. 根據權利要求1所述的方法，還包括步驟： a.至少一個燃油量傳感器測量油箱內的燃油量。
47. 根據權利要求1所述的方法，還包括步驟： a.位于動產上的至少一個事件數據記錄儀記錄與動產的性能相關的數據。
48. 根據權利要求1所述的方法，還包括步驟： a.位于動產上的至少一個數字視頻記錄儀記錄視頻和音頻。
49. 根據權利要求1所述的方法，還包括步驟： a.校準位于動產上的羅盤。
50. 根據權利要求25所述的系統，其中 a.至少一個燃油量傳感器測量油箱內的燃油量。
51. 根據權利要求25所述的系統，其中 a.位于動產上的至少一個事件數據記錄儀記錄與動產的性能相關的數據。
52. 根據權利要求25所述的系統，其中 a.位于動產上的至少一個數字視頻記錄儀記錄視頻和音頻。
53. 根據權利要求25所述的系統，其中軟件應用程序 a.校準位于動產上的羅盤。
54. -種用于記錄、處理和發送來自動產的數據的方法，包括步驟： a. 在三軸上確定預定時長； b. 在三軸上確定預定閾值； c. 從加速表讀取數據； d. 從磁強計讀取數據； e. 從陀螺儀讀取數據；以及 f. 將全部所述數據與所述預定閾值和所述預定時長進行比較。
55. 根據權利要求4所述的方法，還包括步驟： a. 從事件數據記錄儀請求涵蓋事件時間的數據記錄文件； b. 接收數據記錄文件；以及 c. 將數據記錄文件發送到后勤辦公室。
56. 根據權利要求10所述的方法，還包括步驟： a. 位于動產上的至少一個數字視頻記錄儀記錄視頻和音頻； b. 請求從數字視頻記錄儀進行涵蓋事件時間的數字視頻下載； c. 接收數字視頻下載；以及 d. 將數字視頻下載發送到后勤辦公室。
57. 根據權利要求28所述的系統，其中該軟件程序： a. 從事件數據記錄儀請求涵蓋事件時間的數據記錄文件； b. 接收數據記錄文件；以及 c. 將數據記錄文件發送到后勤辦公室。
58. 根據權利要求34所述的系統，其中該軟件程序： a. 從位于動產上的至少一個數字視頻記錄儀接收信號，所述記錄儀記錄視頻和音頻； b. 請求從數字視頻記錄儀進行涵蓋事件時間的數字視頻下載； c. 接收數字視頻下載；以及 d. 將數字視頻下載發送到后勤辦公室。
【文檔編號】G01C21/10GK104520674SQ201380019822
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年4月12日 優先權日:2012年4月13日
【發明者】L·B·小喬丹, L·A·瑪塔 申請人:外托尼克斯有限公司
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