一种基于新能源汽车车载收发机的通信系统及通信方法

技术领域

本发明公开了一种基于新能源汽车车载收发机的通信系统及通信方法，涉及新能源汽车领域。

背景技术

汽车工业的长足进步是以电子技术（特别是计算机、集成电路技术）为动力而实现的,自20世纪90年代以来,汽车电子技术进入了其发展的第三个阶段,这是对汽车工业的发展最有价值、最有贡献的阶段,也将是优化人—汽车—环境的整体关系最为重要的阶段。超微型磁体、超高效电机及集成电路的微型化,为集中控制汽车提供了基础（例如制动、转向和悬架的集中控制以及发动机和变速器的集中控制）；同时，智能化集成传感器和智能执行机构将付诸应用, 数字式信号处理方式将应用于声音识别、安全碰撞、适时诊断和导航系统等。采用电子技术是解决汽车所面临的诸多技术问题的最佳方案。

现有技术中的新能源汽车中车载收发机时进行数据信号的发送和接收，但在进行数据信号发送和接收通信时，由于数据信号的数量不同，会出现数据信号的丢包情况，且针对不同的数据，需要发送到不同的上位机，从而在进行单频道发送和接收时，会出现噪声相互干扰，从而导致信号频率波动，从而导致信号频率跳变。

发明内容

发明目的：提供一种基于新能源汽车车载收发机的通信系统及通信方法，以解决上述问题。

技术方案：一种基于新能源汽车车载收发机的通信系统，包括：

收发控制单元，进行发送数据信号、接收数据信号、信号的处理转换以及对系统电源分布管理；

自动增益单元，进行对发送信号和接收信号进行电平控制，从而进行稳定信号的输入输出；

通信单元，进行对发送信号和接收信号进行打包分频道接收发送，同时对信号的频率波动进行检测纠正；

自动整形单元，进行对发送信号和接收信号在进行转换、增益时，对信号进行的波形进行稳定输出。

在一个实施例中，自动整形单元包括：二极管D7、二极管D8、电阻R22、电阻R23、电容C16、放大器U5A、电阻R24、电阻R25、电阻R26、二极管D9、二极管D10、电容C17、二极管D11、三极管Q9、电阻R27、电容C18、电阻R28、电阻R29、电阻R29、电阻R30、三极管Q10、电阻R31、电容C19、二极管D12、二极管D13、电容C20、二极管D14、电容C20、电阻R32、三极管Q11；

所述放大器U5A的3号引脚同时与所述电阻R23的一端、所述电阻R22的一端、所述二极管D8的正极和所述二极管D7的负极连接，所述电阻R23的另一端与所述电容C16的一端连接，所述电容C16的另一端接地，所述电阻R22的另一端同时与所述二极管D8的负极和所述二极管D7的正极连接、且电阻R22的另一端输入信号，所述放大器U5A的2号引脚同时与所述同时与所述电阻R21的一端和所述电阻R25的一端连接、且与8号引脚连接并输入的工作电压，放大器U5A的1号引脚同时与所述电阻R25的另一端、所述电阻R20的一端、所述二极管D9的负极和所述二极管D10的正极连接，所述放大器U5A的4号引脚接地，所述电容C17的一端同时与所述电阻R20的另一端、所述二极管D9的正极、所述二极管D10的负极连接，所述三极管Q9的基极同时与所述电阻R27的一端、所述二极管D11的负极和所述电容C17的一端连接，所述电容C17的另一端接地，所述二极管D17的正极接地，所述三极管Q9的发射极接地，所述三极管Q9的集电极同时与所述电阻R27的另一端、所述电容C18的一端和所述电阻R28的一端连接，所述电容C18的另一端同时与所述电阻R29的一端、所述三极管Q10的基极和所述电阻R30的一端连接，所述电阻R30的另一端接地，所述三极管Q10的发射极接地，所述三极管Q10的集电极同时与所述电容C10的一端和所述电阻R31的一端连接，所述电阻R29的另一端同时与所述电阻R28的另一端和所述电阻R31的另一端连接，所述电容C10的另一端同时与所述二极管D12的正极和所述二极管D13的负极连接，所述二极管D13的正极接地，所述二极管D12的负极同时与所述电容C20的一端、所述电阻R32的一端和所述二极管D14的正极连接，所述电容C20的另一端与所述电阻R32的另一端连接且接地，所述三极管Q11的基极与所述二极管D14的负极连接，所述三极管Q11的发射极接地，所述三极管Q11的集电极与所述电阻R31的另一端连接且输出。

在一个实施例中，自动增益单元包括：电容C1、电阻R1、电容C2、电容C3、电阻R2、电阻R4、电阻R3、电阻R5、电容C5、电容C4、电容C6、电阻R6、电阻R8、电阻R7、电阻R9、三极管Q1、运算放大器U1、运算放大器U2；

所述运算放大器U1的4号引脚与电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端输入信号，所述运算放大器U1的3号引脚同时与所述运算放大器U2的4号引脚、所述电阻R2的一端、所述电阻R1的一端、所述电容C3的一端和所述电容C2的一端连接，所述电阻R1的另一端输入信号，所述电容C2的另一端接地，所述电容C3的另一端接地，所述电阻R2的另一端接地，所述运算放大器U1的2号引脚同时与电阻R4的一端和所述电阻R3的一端连接，所述电阻R4的另一端接地，所述运算放大器U1的6号引脚与所述运算放大器U2的6号引脚连接且接地，所述运算放大器U1的5号引脚、7号引脚与所述电容C4的一端连接，所述运算放大器U1的8号引脚同时与所述运算放大器U2的8号引脚和所述电容C5的一端连接且输入电压，所述电容C5的另一端接地，所述运算放大器U2的2号引脚同时与所述电阻R3的另一端和所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端输入电压，所述运算放大器U1的1号与引脚和所述运算放大器U2的1号引脚与所述电容C7的一端连接，所述运算放大器U2的5号引脚、7号引脚与所述电容C6的一端连接，所述三极管Q1的集电极同时与所述电容C7的另一端和所述电阻R7的一端连接，诉讼三极管Q1的发射极与所述电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端接地，所述三极管Q1的基极同时与所述电阻R6的一端、所述电容C6的零要丢按和所述电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端接地，所述电阻R9的另一端与所述电阻R6的另一端连接，所述电容C6的另一端输出信号。

在一个实施例中，收发控制单元包括：单片机U3、电容C10、电容C11、晶振管X3、按钮、电解电容C12、电阻R13、电阻R11、二极管D1、开关SW1、三极管Q2、光电耦合器U7、二极管D3、二极管D2、电阻R1、电容C9、压敏电阻VR1、电容C8、电阻R10、晶振管X1、晶振管X2、变压器TR1、调制解调器芯片U4、双音频发生器U6；

所述单片机U3的19号引脚同时与所述电容C10的一端和所述晶振管X3的1号引脚连接，所述单片机U3的18号引脚同时与所述电容C11的一端和所述晶振管X3的2号引脚连接，所述电容C10的另一端与所述电容C11的另一端连接且接地，所述单片机U3的9号引脚同时与所述电阻R13的一端、所述电解电容C12的一端和所述按钮的一端连接，所述按钮的另一端与所述电解电容C12的另一端连接且输入工作电压，所述单片机U3的5号引脚同时与所述三极管Q2的基极和所述电阻R11的一端连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极同时与所述电阻R11的一端、所述开关SW1的一端和所述二极管D1的正极连接，所述开关SW1的另一端同时与所述二极管D1的负极和所述电阻R11的另一端连接且输入工作电压，所述单片机U3的10号引脚与所述调制解调器芯片U4的4号引脚连接，所述单片机U3的11号引脚与所述调制解调器芯片U4的5号引脚连接，所述调制解调器芯片U4的6号引脚与所述单片机U3的4号引脚连接，所述调制解调器芯片U4的7号引脚与所述单片机U3的3号引脚连接，所述调制解调器芯片U4的12号引脚与所述单片机U3的2号引脚连接，所述调制解调器芯片U4的11号引脚与所述单片机U3的1号引脚连接，所述单片机U3的6号引脚与所述双音频发生器U6的3号引脚连接，所述单片机U3的7号引脚与所述双音频发生器U6的2号引脚连接，所述单片机U3的8号引脚与所述双音频发生器U6的1号引脚连接，所述调制解调器芯片U4的14号引脚与所述双音频发生器U6的8号引脚连接，所述调制解调器芯片U4的8号引脚同时与所述电容C8的一端和所述电阻R10的一端连接，所述调制解调器芯片U4的1号引脚与所述电阻R10的另一端连接，所述调制解调器芯片U4的16号引脚与所述晶振管X1的1号引脚连接，所述调制解调器芯片U4的2号引脚与所述晶振管X1的2号引脚连接，所述双音频发生器U6的7号引脚与所述晶振管X2的1号引脚连接，所述双音频发生器U6的5号引脚与所述晶振管X2的2号引脚连接，所述变压器TR1的输入端与所述电容C8的另一端连接，所述变压器TR1的输入端接地，所述变压器TR1的输出端同时与所述电容C9的一端、所述二极管D2的正极、所述电阻R12的一端和所述压敏电阻VR1的一端连接且输出，所述变压器TR1的输出端同时与所述电容C9的另一端和所述压敏电阻VR1的另一端连接且输出，所述光电耦合器U7的2号引脚同时与所述二极管D2的负极和所述二极管D3的正极连接，所述光电耦合器U7的1号引脚同时与所述二极管D3的负极和所述电阻R12的另一端连接，所述光电耦合器U7的3号引脚接地，所述光电耦合器U7的4号引脚与所述单片机U3的13号引脚连接。

在一个实施例中，单片机U3的型号为AT89C51，所述调制解调器芯片U4的型号为MSM7512B，所述双音频发生器U6的型号为HT9200A。

在一个实施例中，运算放大器U1和所述运算放大器U2的型号均为AD603。

一种基于新能源汽车车载收发机的通信系统的通信方法，在车载收发机进行工作时，会通过单片机进行发送状态和接收状态两种工作模式，通过与上位机进行通信，从而进行发送数据和接收数据，同时在进行接收与发送时，需要进行数据信号的波动检测，具体步骤如下：

步骤1、通过发出数据发送指令，对需要通信的数据进行打包，且针对不同的数据，需要发送到不同的上位机，从而采用多频道传输；

步骤11、在进行数据包信号进行多频道传输时，需要进行信号实时波动检测；

步骤12、首先在数据包信号传输时，建立一个在传输频率时间内多个数据包信号传输混合的时域模型；

步骤13、依据需要发送的数据与该模型的吻合程度来实时检测频率是否发生波动；

根据步骤13进一步得到：

步骤14、根据每个频道进行信号传输的不同，多个频道之间产生的噪声不同，利用时域模型不同时刻的观测噪声独立同分布，从而消除传输频率时间内观测样本中的信号分量之后，从而得到残余噪声数据；

步骤15、根据当前时刻得到的残余噪声数据与该时刻的预测残余噪声数据进行比较，一旦有一个或者多个数据信号包的频率在某一时刻发生波动，从而该时刻的残余噪声数据与该时刻的预测残余噪声数据会产生明显偏差，从而利用实际的观测样本及其预测值之间偏差的大小可以判断入数据信号包是否发生了频率跳变。

在一个实施例中，对于存在频率波动的信号进行纠正，通过对信号的频率的粒子进行滤波从而进行修正，首先设定粒子维数、粒子个数、粒子的权值和粒子分布规律进行观察，然后为了使粒子散布的更均匀，将所有粒子的值按从小到大排列，并等分为N段，然后把这N组粒子分别随机排序后组合得到Q个粒子矢量，根据后验概率计算各粒子的权重，同时去掉权重较小的粒子，将权重较大的粒子进行重采样，最后计算各粒子的加权平均。

在一个实施例中，从观测数据中较好地恢复信号的时域波形，并从中估计出信号频率建立相应的时域模型，然后依据下一时刻实际发送接收数据与其预测值之间的偏离程度判断是否发生频率跳变；如果未检测到频率跳变，则进行信号输出传输；若检测到频率跳变，则需要对频率的粒子进行滤波从而进行修正。

有益效果：本发明通过收发控制单元进行发送数据信号、接收数据信号、信号的处理转换以及对系统电源分布管理，其次在进行对发送信号和接收信号进行电平控制，利用自动增益从而进行稳定信号的输入输出；自动整形单元，进行对发送信号和接收信号在进行转换、增益时，对信号进行的波形进行稳定输出；且在通信单元中，进行对发送信号和接收信号进行打包分频道接收发送，同时从观测数据中较好地恢复信号的时域波形，并从中估计出信号频率建立相应的时域模型，然后依据下一时刻实际发送接收数据与其预测值之间的偏离程度判断是否发生频率跳变，从而本发明可以有效的进行车载收发机在进行多个频道传输时，减少数据信号的丢包情况，同时对接收发送的数据进行增益调整，从而可以稳定输出输入。

附图说明

图1是本发明的工作流程图。

图2是本发明的工作电路示意图。

图3是本发明的收发控制单元电路图。

图4是本发明的自动增益单元电路图。

图5是本发明的自动整形单元电路图。

具体实施方式

如图1所示，在该实施例中，一种基于新能源汽车车载收发机的通信系统及通信方法，包括：收发控制单元、自动增益单元、通信单元、以及自动整形单元。

在进一步的实施例中，自动整形单元包括：二极管D7、二极管D8、电阻R22、电阻R23、电容C16、放大器U5A、电阻R24、电阻R25、电阻R26、二极管D9、二极管D10、电容C17、二极管D11、三极管Q9、电阻R27、电容C18、电阻R28、电阻R29、电阻R29、电阻R30、三极管Q10、电阻R31、电容C19、二极管D12、二极管D13、电容C20、二极管D14、电容C20、电阻R32、三极管Q11。

在更进一步的实施例中，所述放大器U5A的3号引脚同时与所述电阻R23的一端、所述电阻R22的一端、所述二极管D8的正极和所述二极管D7的负极连接，所述电阻R23的另一端与所述电容C16的一端连接，所述电容C16的另一端接地，所述电阻R22的另一端同时与所述二极管D8的负极和所述二极管D7的正极连接、且电阻R22的另一端输入信号，所述放大器U5A的2号引脚同时与所述 同时与所述电阻R21的一端和所述电阻R25的一端连接、且与8号引脚连接并输入的工作电压，放大器U5A的1号引脚同时与所述电阻R25的另一端、所述电阻R20的一端、所述二极管D9的负极和所述二极管D10的正极连接，所述放大器U5A的4号引脚接地，所述电容C17的一端同时与所述电阻R20的另一端、所述二极管D9的正极、所述二极管D10的负极连接，所述三极管Q9的基极同时与所述电阻R27的一端、所述二极管D11的负极和所述电容C17的一端连接，所述电容C17的另一端接地，所述二极管D17的正极接地，所述三极管Q9的发射极接地，所述三极管Q9的集电极同时与所述电阻R27的另一端、所述电容C18的一端和所述电阻R28的一端连接，所述电容C18的另一端同时与所述电阻R29的一端、所述三极管Q10的基极和所述电阻R30的一端连接，所述电阻R30的另一端接地，所述三极管Q10的发射极接地，所述三极管Q10的集电极同时与所述电容C10的一端和所述电阻R31的一端连接，所述电阻R29的另一端同时与所述电阻R28的另一端和所述电阻R31的另一端连接，所述电容C10的另一端同时与所述二极管D12的正极和所述二极管D13的负极连接，所述二极管D13的正极接地，所述二极管D12的负极同时与所述电容C20的一端、所述电阻R32的一端和所述二极管D14的正极连接，所述电容C20的另一端与所述电阻R32的另一端连接且接地，所述三极管Q11的基极与所述二极管D14的负极连接，所述三极管Q11的发射极接地，所述三极管Q11的集电极与所述电阻R31的另一端连接且输出。

在进一步的实施例中，自动增益单元包括：电容C1、电阻R1、电容C2、电容C3、电阻R2、电阻R4、电阻R3、电阻R5、电容C5、电容C4、电容C6、电阻R6、电阻R8、电阻R7、电阻R9、三极管Q1、运算放大器U1、运算放大器U2。

在更进一步的实施例中，所述运算放大器U1的4号引脚与电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端输入信号，所述运算放大器U1的3号引脚同时与所述运算放大器U2的4号引脚、所述电阻R2的一端、所述电阻R1的一端、所述电容C3的一端和所述电容C2的一端连接，所述电阻R1的另一端输入信号，所述电容C2的另一端接地，所述电容C3的另一端接地，所述电阻R2的另一端接地，所述运算放大器U1的2号引脚同时与电阻R4的一端和所述电阻R3的一端连接，所述电阻R4的另一端接地，所述运算放大器U1的6号引脚与所述运算放大器U2的6号引脚连接且接地，所述运算放大器U1的5号引脚、7号引脚与所述电容C4的一端连接，所述运算放大器U1的8号引脚同时与所述运算放大器U2的8号引脚和所述电容C5的一端连接且输入电压，所述电容C5的另一端接地，所述运算放大器U2的2号引脚同时与所述电阻R3的另一端和所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端输入电压，所述运算放大器U1的1号与引脚和所述运算放大器U2的1号引脚与所述电容C7的一端连接，所述运算放大器U2的5号引脚、7号引脚与所述电容C6的一端连接，所述三极管Q1的集电极同时与所述电容C7的另一端和所述电阻R7的一端连接，诉讼三极管Q1的发射极与所述电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端接地，所述三极管Q1的基极同时与所述电阻R6的一端、所述电容C6的零要丢按和所述电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端接地，所述电阻R9的另一端与所述电阻R6的另一端连接，所述电容C6的另一端输出信号。

在进一步的实施例中，收发控制单元包括：单片机U3、电容C10、电容C11、晶振管X3、按钮、电解电容C12、电阻R13、电阻R11、二极管D1、开关SW1、三极管Q2、光电耦合器U7、二极管D3、二极管D2、电阻R1、电容C9、压敏电阻VR1、电容C8、电阻R10、晶振管X1、晶振管X2、变压器TR1、调制解调器芯片U4、双音频发生器U6。

在更进一步的实施例中，所述单片机U3的19号引脚同时与所述电容C10的一端和所述晶振管X3的1号引脚连接，所述单片机U3的18号引脚同时与所述电容C11的一端和所述晶振管X3的2号引脚连接，所述电容C10的另一端与所述电容C11的另一端连接且接地，所述单片机U3的9号引脚同时与所述电阻R13的一端、所述电解电容C12的一端和所述按钮的一端连接，所述按钮的另一端与所述电解电容C12的另一端连接且输入工作电压，所述单片机U3的5号引脚同时与所述三极管Q2的基极和所述电阻R11的一端连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极同时与所述电阻R11的一端、所述开关SW1的一端和所述二极管D1的正极连接，所述开关SW1的另一端同时与所述二极管D1的负极和所述电阻R11的另一端连接且输入工作电压，所述单片机U3的10号引脚与所述调制解调器芯片U4的4号引脚连接，所述单片机U3的11号引脚与所述调制解调器芯片U4的5号引脚连接，所述调制解调器芯片U4的6号引脚与所述单片机U3的4号引脚连接，所述调制解调器芯片U4的7号引脚与所述单片机U3的3号引脚连接，所述调制解调器芯片U4的12号引脚与所述单片机U3的2号引脚连接，所述调制解调器芯片U4的11号引脚与所述单片机U3的1号引脚连接，所述单片机U3的6号引脚与所述双音频发生器U6的3号引脚连接，所述单片机U3的7号引脚与所述双音频发生器U6的2号引脚连接，所述单片机U3的8号引脚与所述双音频发生器U6的1号引脚连接，所述调制解调器芯片U4的14号引脚与所述双音频发生器U6的8号引脚连接，所述调制解调器芯片U4的8号引脚同时与所述电容C8的一端和所述电阻R10的一端连接，所述调制解调器芯片U4的1号引脚与所述电阻R10的另一端连接，所述调制解调器芯片U4的16号引脚与所述晶振管X1的1号引脚连接，所述调制解调器芯片U4的2号引脚与所述晶振管X1的2号引脚连接，所述双音频发生器U6的7号引脚与所述晶振管X2的1号引脚连接，所述双音频发生器U6的5号引脚与所述晶振管X2的2号引脚连接，所述变压器TR1的输入端与所述电容C8的另一端连接，所述变压器TR1的输入端接地，所述变压器TR1的输出端同时与所述电容C9的一端、所述二极管D2的正极、所述电阻R12的一端和所述压敏电阻VR1的一端连接且输出，所述变压器TR1的输出端同时与所述电容C9的另一端和所述压敏电阻VR1的另一端连接且输出，所述光电耦合器U7的2号引脚同时与所述二极管D2的负极和所述二极管D3的正极连接，所述光电耦合器U7的1号引脚同时与所述二极管D3的负极和所述电阻R12的另一端连接，所述光电耦合器U7的3号引脚接地，所述光电耦合器U7的4号引脚与所述单片机U3的13号引脚连接。

工作原理：当发送数据信号时，数据信号通过电容C1进行滤波输入运算放大器U1的4号引脚，经运算放大器U1和运算放大器U2进行输出，放大的信号由电容C6输入到三极管Q1用于进行信号检波；三极管Q1的发射极PN结完成检波，并由三极管Q1的集电极经电容C7进行滤波，同时通过运算放大器U2进行控制电压；当输入信号增大时，三极管Q1的基极瞬时电流也增大，相应的三极管Q1的集电极电流也跟着增大，从而电阻R7两端的瞬时压降也增大，则三极管Q1的集电极瞬时电压减小，经电容C7滤波后得到的控制电压也相应减小；同样当输入信号减小时，控制电压则会增大，即控制电压与输入信号的强度成反比；同时控制运算放大器U1和运算放大器U2的电压差，从而可以控制信号通过运算放大器U1和运算放大器U2的放大倍数，从而可以进行输出输入信号恒定在某个信号强度上；最后信号通过电容C6输出值自动整形单元，性格通过电阻R22进行保护输入放大器U5A、此时二极管D7和二极管D6组成第一限幅电路，信号通过限幅通过放大器U5A进行滤波，且通过二极管D10和二极管D9进行滤波后的信号进行波形稳定，且通过三极管Q9进行输出，此时三极管Q10最为信号波形检测电路，进行波形的检测，只输出波形稳定的信号，通过电容C19进行输出，二极管D14此时导通，进行输出直三极管Q11进行输出值发射器；

此时单片机U3处于发送状态，主动向上位机提出传送数据的请求，单片机U3通过1号引脚和2号引脚将调制解调器芯片U4设置为调制方式，此时单片机U3的5号引脚为高电平，从而开关SW1闭合促使调制解调器芯片U4进行发送信号，单片机U3通过6号引脚、7号引脚、8号引脚控制双音多频发生器U4，产生的信号送入调制解调器芯片U4的外部信号输入端，经过调制解调器芯片U4内部放大后进行输出，向上位机发送；当进行接收上位机信号时，则流程反之。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。