技术领域
[0001] 本
发明涉及用于收集交通工具车载诊断(OBD)数据的无线通信装置及处置此类无线通信装置中的OBD数据的相关联方法。
背景技术
[0002] 机动交通工具的车载诊断(OBD)系统提供自我诊断及报告能
力，其可使得交通工具所有者或技工能够获得关于引擎及其它交通工具子系统的信息。所有新型机动交通工具现在都配备了符合美国在1996年、欧盟在2000年针对新乘用车及LCV及欧盟在2004年针对HGV生效的规章的标准OBD-II或EOBD连接器。交通工具中的OBD连接端口除了允许技工迅速地识别并修复交通工具的问题的标准化诊断故障代码之外，还可提供实时引擎数据。
[0003] 最近，出现了OBD数据收集装置，其包括连接器以长期插入到交通工具的OBD端口中以出于各种目的而接收OBD数据。例如，TomTom ecoPLUSTM装置可被安装在属于车队的交通工具中，以提供关于
燃料消耗及效率的精确信息，所述信息被发射到外部
服务器且显示给例如车队管理者。在另一实例中，保险公司可提供OBD数据收集装置，其插入到交通工具的OBD端口中以自动地
跟踪驾驶习惯且借此确定应付保险费。此称为基于使用的保险(UBI)。
[0004] US 2013/0013348 A1中描述了UBI数据记录装置的实例。此数据记录装置包含
微处理器及无线GSM收发器，使得交通工具使用信息可被发射到保险公司或其它外部实体。数据记录装置包含
实时时钟，使得存储在数据日志中的数据可具有指示接收到信息的时刻的时戳，且包含维持时钟运转的内部电源。WO 2004/040405 A2提供OBD数据记录模
块的另一实例，所述OBD数据记录模块经配置以插入到交通工具的OBD-II端口中，且具有实时时钟及车载电源以及微处理器及
存储器。即使不从交通工具中的OBD端口为模块供电，实时时钟仍然由内部
电池维持，使得可对所收集的OBD数据精确地加时戳。所述模块监测驾驶者习惯，且具有无线通信
接口使得OBD数据可被发射到外部计算机以供询问。
[0005] OBD数据记录装置趋向于相对笨重，因为除了连接器之外，其还包含相当大的车载存储器及内部电源(例如，电池)以当即使所述装置没有连接到交通工具的OBD端口时仍然给微处理器及实时时钟供电。此意味着此类装置通常从交通工具的OBD端口凸出且可干扰驾驶者，尤其当OBD端口通常位于交通工具的
转向柱下方时。大部分交通工具中的OBD端口周围的可用空间极为有限，且通常用户不能容易地接近以轻易连接及断开装置。
[0006] 因此，仍然需要改进的OBD数据收集装置。
发明内容
[0007] 根据本发明的第一方面，提供了一种用于收集交通工具车载诊断(OBD)数据的无线通信装置，所述装置包括：连接器，其用于将所述装置连接到交通工具OBD端口以接收OBD数据及电力；处理器及实时时钟，其由所述连接器供电且经布置以应用时戳于所述OBD数据；存储器，其用于存储所述加时戳OBD数据；及无线收发器，其用于与外部移动电信装置
配对以无线地发射OBD数据，其中所述无线通信装置确定其何时从所述交通工具OBD端口断开且通过与由所述移动电信装置提供的外部参考时钟
信号同步来校正所述加时戳OBD数据，之后才将经校正OBD数据发射到所述外部移动电信装置。
[0008] 此无线通信装置经布置以使用外部移动电信装置作为用于将OBD数据发射到远程服务器的本地网关，而非具有其自身的互联网连接。实际上，无线通信装置优选地不包含用于与远程服务器通信的互联网连接，例如移动电信装置(例如GSM或GPRS装置)。此意味着用户可通过决定何时配对确实提供此(例如互联网)连接的移动电信装置来控制OBD数据从所述装置的发射。借此增强用户隐私。此外，将明白，无线通信装置在其没有连接到交通工具OBD端口时无需内部电源来保持实时时钟运转。如果无线通信装置断开且然后随后重连到交通工具OBD端口，那么一旦再次接收到电力，内部实时时钟将重新开始计时。重连之后接收的OBD数据将被赋予现在不与真实世界时间同步的时戳。然而，OBD数据的
精度不受断开影响，这是因为所述装置主动与外部参考
时钟信号同步以在加时戳数据被发射到外部移动电信装置之前校正所述数据。无内部电源(例如电池)的无线通信装置的紧凑性可显著优于常规的OBD数据收集装置。实际上，此无线通信装置可足够小到安放在标准的OBD端口的凹陷内部而不凸出。
[0009] 根据本发明的第二方面，提供了一种用于校正由不具有内部电源的无线通信装置收集的交通工具车载诊断(OBD)数据的方法，所述方法包括：从交通工具OBD端口接收OBD数据及电力；通过使用所述装置内部的实时时钟应用时戳来处理所述OBD数据；将所述加时戳OBD数据存储在存储器中；确定所述装置何时从交通工具OBD端口断开；当所述装置与移动电信装置无线地配对时，
请求与外部参考时钟信号同步；计算时间校正因子；及校正所述存储的加时戳OBD数据，之后才将经校正OBD数据发射到所述外部移动电信装置。
[0010] 在与所述外部参考时钟信号同步之后，所述方法可进一步包括将所述经校正OBD数据从所述无线通信装置发射到所述外部移动电信装置的步骤。任选地，所述方法可进一步包括在所述经校正OBD数据已从所述无线通信装置发射之后将所述实时时钟复位。此外或替代地，所述方法可任选地进一步包括在所述经校正OBD数据已从所述无线通信装置发射之后从所述装置的存储器删除所述OBD数据。
[0011] 在某些
实施例中，所述装置可通过确定电力已从连接器断开来确定其何时从交通工具OBD端口断开。任选地，断开事件可由实时时钟赋予时戳。断开事件然后可连同时戳一起被记录在装置的存储器中。一或多个断开事件可发生在无线通信装置接着与外部移动电信装置配对之前。断开事件的时戳可用于计算所述装置重连之前所经过的时间且因此计算可适用的时间校正因子。将明白，一旦所述装置与外部参考时钟信号同步，可因此使用不同的时间校正因子来校正不同的断开事件之间收集的加时戳数据。
[0012] 本发明的优选特征是，无线通信装置不包含其自身的到电信网络的连接，例如GSM、GPRS等等。不同于常规的UBI数据收集装置，用户隐私是通过避免驾驶者习惯的实时跟踪而受到尊重。相反地，将移动电信装置与收集OBD数据的无线通信装置配对是在用户的控制之下进行的。由于无线通信装置优选地没有持续与外部移动电信装置配对，因此加时戳的OBD数据必须被存储在装置的存储器中直到稍晚接收到数据发射指令为止。因此优选的是，无线收发器经布置以当无线通信装置与移动电信装置配对时传送一批存储的OBD数据。无线收发器优选地是使用红外线或射频通信(例如，蓝牙协议)的短程收发器。当然，移动电信装置优选地包含利用相同协议配置的对应无线收发器。
[0013] 当移动电信装置与无线通信装置配对时，无论所述装置何时确定加时戳的OBD数据因为所述装置自从上一次配对以来便(一或多次)从交通工具的OBD端口断开而不同步，所述装置均实行时钟同步过程。无线通信装置或移动电信装置可起始时钟同步。一旦已通过与外部参考时钟信号同步来校正加时戳的数据，移动电信装置优选地将数据发射指令传送到无线通信装置。在一组实施例中，无论移动电信装置何时与无线通信装置配对且已完成时钟同步过程，移动电信装置均可自动地指示经校正OBD数据的发射。在另一组实施例中，移动电信装置可在用户命令将数据发射指令传送到无线通信装置时进行所述传送。此给用户提供决定何时从无线通信装置发射数据的灵活性。然而，可希望OBD数据不会无限期地存储在无线通信装置的存储器中，在存储器的大小可受限制的情况下尤其如此。移动电信装置可因此在其确定在某个时段(例如，20天内)没有接收到OBD数据时提示用户指示从无线通信装置发射OBD数据。
[0014] 可任选地向用户显示由移动电信装置接收的OBD数据。当装置配对时，可例如经由在移动电信装置上运行的应用程序为用户提供实时行驶反馈。在一些实施例中，可不与第三方共享OBD数据。然而，在优选的一组实施例中，移动电信装置用作用于将OBD数据上传到外部服务器的网关。移动电信装置可因此提供双重功能，所述双重功能为提供用户反馈及提供互联网连接以与后端支持共享OBD数据。虽然无线通信装置记录数据而无需其自身的内部电源，但是移动电信装置方便地提供外部参考时钟信号以在OBD数据被上传到网络之前确保其完整性。外部服务器可确保已上传的OBD数据的安全长期存储。
[0015] 本发明因此扩展到一种用于交通工具车载诊断(OBD)数据的收集系统，所述系统包括：(a)用于收集OBD数据的无线通信装置，所述装置包括用于将所述装置连接到交通工具车载诊断(OBD)数据端口以接收OBD数据及电力的连接器、由所述连接器供电且经布置以应用时戳于所述OBD数据的处理器及实时时钟，及用于存储所述加时戳OBD数据的存储器；及(b)移动电信装置，其用于与所述无线通信装置配对且将OBD数据上传到外部服务器；其中所述无线通信装置确定其何时从所述交通工具OBD端口断开且通过与由所述移动电信装置提供的外部参考时钟信号同步来校正所述加时戳数据，之后才将经校正数据从所述无线通信装置发射到所述外部移动电信装置。所述系统可进一步包括(c)外部服务器，其从所述移动电信装置接收OBD数据上传。所述外部服务器可将报告提供到所述用户及/或第三方，例如保险公司。
[0016] 如上文提及，优选地，移动电信装置给用户提供控制何时上传OBD数据的用户接口。此外或替代地，移动电信装置优选地提供OBD数据的显示器。例如智能电话的移动电信装置可因此在用户正驾驶时给他或她提供反馈。
[0017] 移动电信装置可显示选自例如以下项的一或多种类型的OBD数据：交通工具速度、引擎rpm、燃料系统状态、所计算引擎负荷、引擎冷却剂
温度、进气
歧管压力、进气温度、
油门位置、引擎
扭矩及燃料消耗率。当移动电信装置与OBD数据收集装置配对时，可实时显示此OBD数据。移动电信装置可使用OBD数据来计算并显示关于行驶事件及/或燃料消耗的反馈信息。移动电信装置可任选地显示行程相关数据，例如行程持续时间及/或距离。
[0018] 优选地，无线通信装置不包含GPS接收器(或其它位置确定构件)，使得交通工具的实际移动不会被装置跟踪，以再次尊重用户隐私。在无此位置(例如，GPS)数据的情况下，无线通信装置不能直接确定行进距离。在优选的一组实施例中，无线通信装置基于关于交通工具速度的OBD数据计算由交通工具行进的距离，例如提供虚拟里程表。移动电信装置可将所计算的行进距离显示为虚拟里程表读数。优选地，用户由移动电信装置提示以验证虚拟里程表读数，例如通过与显示在仪
表盘里程表上的里程的比较。基于用户反馈，移动电信装置可将里程表校准信号发送到无线通信装置。无线通信装置可使用校准信号来校准其基于OBD数据(例如交通工具速度)对交通工具行进的距离的计算。此增强虚拟里程表的灵敏度。
[0019] 无线通信装置的虚拟里程表此外可用于告知
风险概况数据，即，可从OBD数据提取的驾驶者及/或交通工具性能的指标。在优选的一组实施例中，无线通信装置并不仅仅收集OBD数据且将时戳应用于OBD数据。优选地，处理器经布置以将OBD数据聚合到包括一或多个标量指标及/或直方图指标的风险概况数据中。将原始OBD数据聚合到风险概况数据中有利地减少无线通信装置中需要的存储器的数量。此使得装置在将数据发射到移动电信装置之前更容易在延长的时段内存储数据，例如多达10天、20天、30天、40天或甚至50天。因此，无线通信装置可保持大小紧凑。
[0020] 此本身被认为是新颖且具创造性的，且因此当从本发明的第三方面来看，提供了一种用于收集交通工具车载诊断(OBD)数据的无线通信装置，所述装置包括：连接器，其用于将所述装置连接到交通工具OBD端口以接收OBD数据；处理器，其经配置以将所述OBD数据聚合到包括一或多个标量指标及/或直方图指标的风险概况数据中；存储器，其用于存储所述风险概况数据；及无线收发器，其用于与外部移动电信装置配对以无线地发射风险概况数据，其中所述无线通信装置经布置以将所述风险概况数据存储在所述存储器中直到所述无线通信装置与移动电信装置配对且接收到数据发射指令为止。
[0021] 如上文提及，将OBD数据聚合到风险概况数据中可优化装置的数据存储容量。存储器可具有例如仅4MB或更小的存储容量，而无线通信装置不依赖于与外部移动电信装置的实时数据链路。此外，用户决定是否及何时发射风险概况数据，而非行驶性能被自动跟踪。此外，聚合OBD数据还可减小当风险概况数据被发射到外部移动电信装置时的移动带宽要求。
[0022] 根据本发明的第四方面，提供了一种用于聚合由无线通信装置收集的交通工具车载诊断(OBD)数据的方法，其包括从交通工具OBD端口接收OBD数据；将所述OBD数据聚合到包括一或多个标量指标及/或直方图指标的风险概况数据中；将所述风险概况数据存储在存储器中直到所述无线装置与外部移动电信装置配对且接收到数据发射指令为止；且在接收到数据发射指令之后，将所述风险概况数据无线地发射到所述外部移动电信装置。
[0023] 在根据本发明的第三及第四方面的实施例中，所述无线通信装置优选地还包含实时时钟以将时戳应用于所述OBD数据。所述实时时钟可具备所述装置内部的备份电源(例如，电池)，使得即使所述装置从交通工具OBD端口断开，所述时钟仍然保持运转。然而，为了使无线通信装置保持紧凑，优选的是不具有内部电源的装置。在此类实施例中，所述方法可进一步包括：确定所述装置何时从交通工具OBD端口断开；当所述装置与移动电信装置配对时请求与外部参考时钟信号同步；计算时间校正因子；及在将所述风险概况数据无线地发射到所述外部移动电信装置之前，校正所述所述风险概况数据。任选地，所述方法可进一步包括在所述风险概况数据已从所述无线通信装置发射之后将所述实时时钟复位。此外或替代地，所述方法可任选地进一步包括在所述风险概况数据已从所述无线通信装置发射之后从所述装置的存储器删除所述风险概况数据。
[0024] 风险概况数据可在数据发射指令之间的若干天或星期内被存储在存储器中。例如，存储器可能够存储风险概况数据多达20天、30天、40天且优选地多达45天或50天。此意味着只需要通过大约一个月将装置配对一次来接收数据发射指令，这尤其适用于不频繁驾驶的驾驶者。
[0025] 在一组实施例中，移动电信装置无论其何时与无线通信装置配对均可自动地发送数据发射指令。在另一组实施例中，移动电信装置可只有在用户命令传送时才将数据发射指令传送到无线通信装置。此给用户提供决定何时从无线通信装置发射数据的灵活性。然而，移动电信装置优选地在其确定在某个时段(例如，20天内)没有接收到风险概况数据时提示用户提供数据发射指令。
[0026] 无线通信装置可收集并聚合关于交通工具使用及/或行驶性能的多种不同类型的OBD数据以提供风险概况数据。
[0027] 优选地，每一标量指标表示在给定时段中特定类别的OBD数据的单一平均值。例如，时段可为24小时。标量指标因此提供每天聚合的风险概况数据。当风险概况数据从无线通信装置发射(例如，被上传到外部服务器)时，标量指标就可以天为粒度提供交通工具使用的长期概述。对于标量指标，所述特定类别的OBD数据可选自以下项中的一或多者：(i)行进距离，即，里程；(ii)行驶时间；(iii)空转时间；(iv)行程次数；(v)行程持续时间；(vi)行程距离；及(vii)
冷启动次数。
[0028] 优选地，每一直方图指标表示特定类别的OBD数据在一或多个给定范围中的分布。例如，关于行程持续时间的OBD数据可被聚合并以直方图表示在时间范围中，例如<10分钟、<30分钟、<1小时、<2小时及>2小时，以提供行程持续时间的分布的直方图指标。包含此类直方图指标的风险概况数据可因此提供性能指标的概述，例如
制动事件、平均行程持续时间、行驶时间(按每天时间计算)及行驶时间(按交通工具速度计算)。对于直方图指标，特定类别的OBD数据可选自以下项中的一或多者：(i)平均交通工具速度；(ii)最大交通工具速度；
(iii)
加速度；(iv)减速度；(v)行驶时间；(vi)行进距离，即，里程；(vii)行程持续时间；
(viii)行程距离；(ix)制动力；(x)引擎转数；(xi)引擎负荷；(xii)引擎扭矩；(xiii)油门位置；(xiv)引擎温度；(xv)
进气歧管压力；(xvi)进气温度；及(xvii)燃料消耗率。
[0029] 所述直方图指标可选自以下项中的一或多者：(i)给定时间范围中的行程持续时间的数目；(ii)给定距离范围中的行程距离的数目；(iii)给定速度范围中的行驶持续时间；(iv)一天的给定时段中的行驶持续时间；(v)给定速度范围中的行进距离，即，里程；(vi)一天的给定时段中的行进距离，即，里程；(vii)给定制动力范围中的制动事件的数目；
(viii)在转数于给定rpm范围中时的引擎运转时间；(ix)在负荷于给定负荷范围中时的引擎运转时间；(x)在温度于给定温度范围中时的引擎运转时间；及(xi)油门位置的给定范围中的行驶持续时间。
[0030] 所述风险概况数据还可包括额外指标，例如加速力、转弯力(右)及转弯力(左)。所述直方图指标可进一步包含：(i)给定力范围中的加速事件的数目；及/或给定力范围中的转弯事件的数目。任何适当的加速度
传感器可用于提供此数据。虽然加速度数据可从外部传感器供应到无线通信装置，但是优选地所述无线通信装置进一步包括用于此目的的
加速度计。
[0031] 实际上，无线通信装置包含加速度传感器或加速度计是本发明的任何方面的优选特征。加速度计可经配置以检测碰撞事件，例如当所测量的加速/减速力超过某一
阈值时。在所有此类实施例中，无线通信装置可进一步存储关于已检测的碰撞事件的数据，例如以下项中的一或多者：加速度值；加速度方向；碰撞时行进的距离；及OBD数据，例如交通工具速度、引擎rpm、油门位置、引擎负荷等等。优选地，碰撞事件数据由装置的实时时钟赋予时戳。如果所述装置不具有内部电源(如优选的)，那么必要时可如上文描述般校正时戳。所述装置优选地存储碰撞事件之前的一段时段内的事件数据，例如事件之前的多达30秒钟或45秒钟，及/或事件之后的一段时段内的事件数据，例如事件之后的多达15秒钟。碰撞事件被记录在装置的存储器中直到所述装置与移动电信装置配对且发射数据为止。
[0032] 如上文提及，在本发明的实施例中，优选的是，无线通信装置不包含全球导航卫
星系统(GNSS)接收器，例如GPS接收器或任何其它位置确定装置，使得交通工具的位置无法作为由通信装置收集的数据的部分而受到跟踪。此增强用户隐私。然而，使用加速度计以例如检测碰撞事件的通信装置通常依赖于位置数据(尤其是速度及方向)以用于校准。此是因为可能不知道通信装置相对于交通工具的定向。相同的通信装置可能在具有安装于不同位置及/或以不同
角度安装的OBD端口的不同交通工具中使用。例如根据WO 2011/003462 A1，已知使用位置确定装置(例如GPS装置)来校准交通工具加速度计装置；此
申请案的全部内容是以引用方式并入本文中。然而，仍然需要无线通信装置能够在不依赖于GNSS或其它位置数据的情况下校准加速度传感器或加速度计。
[0033] 优选地，无线通信装置包括加速度计及处理器，所述处理器经布置以处理从交通工具OBD端口接收的OBD数据且基于OBD数据确定加速度计的定向。优选地，此装置不包含GPS接收器或其它位置确定构件。因此，所述装置能够只使用OBD数据校准加速度计，例如自我校准。一旦处理器已确定加速度计的定向，其可将由加速度计测量的加速度数据从装置的参照系变换为交通工具的参照系。所述装置因此能够校准自身以考虑其在交通工具中的定向。
[0034] 此本身被认为是新颖且具创造性的，且因此当从本发明的第五方面来看，提供了一种用于收集交通工具车载诊断(OBD)数据的装置，所述装置包括：连接器，其用于将所述装置连接到交通工具OBD端口以接收OBD数据；加速度计；及处理器，其经配置以基于所述OBD数据确定所述加速度计相对于所述交通工具的定向。优选地，所述装置是用于收集交通工具车载诊断(OBD)数据的无线通信装置，且所述装置包括用于与外部移动电信装置配对以无线地发射OBD数据的无线收发器。
[0035] 由此可见，所述装置因此不具有在交通工具中的固定安装要求。如与依赖于GNSS接收器(例如GPS接收器)以确定加速度计的定向的
现有技术系统相比，此通信装置改为利用从交通工具OBD端口收集的OBD数据。
申请人已意识到此使得可完全省略GPS接收器。实际上，如上文提及，优选地所述装置不包含GPS接收器或其它位置确定构件。
[0036] 通过确定加速度计相对于交通工具的定向，处理器可经进一步配置以旋转由加速度计测量的加速度向量以配合交通工具的座标系统。任何适当的OBD数据可用于确定加速度计的定向，前提是处理器能够使用OBD数据来精确地确定交通工具的运动的向量性质，例如加速度及/或速度。最广泛地来说，处理器可经配置以确定至少一个OBD数据在预定时段中满足至少一个预定条件以指示交通工具方向。一旦处理器确认交通工具方向，其就可比较交通工具方向与由加速度计测量的加速度向量以获得加速度计相对于交通工具的定向角度。
[0037] 所述至少一个预定条件可包括根据所述OBD数据确定的交通工具轨迹性质匹配由所述加速度计测量的交通工具轨迹性质的条件。如果交通工具包含其自身的加速度计，那么OBD数据可包括加速度及/或减速度数据。如果例如处理器确定由装置的加速度计测量的加速度数据匹配从OBD端口接收的加速度数据，那么装置的参照系可被视为定向成与交通工具的参照系对齐。然而，实际上此不太可能发生。在优选的一组实施例中，处理器经配置以基于从交通工具OBD端口接收的速度数据确定加速度计的定向。此自我校准可使用OBD速度向量的方向来告知处理器：交通工具在任何时刻正沿直线移动。
[0038] 为了可靠地检测交通工具何时正沿直线移动，处理器可查找线性交通工具加速度或减速度，例如制动事件。在一个实例中，所述至少一个预定条件可包括根据所述OBD数据确定的交通工具加速度在所述预定时段中具有大于加速度的预定阈值量值的量值的条件。在一个实例中，所述至少一个预定条件可包括根据所述OBD数据确定的所述交通工具加速度量值在所述预定时段中改变小于预定量或比例的条件。在一个实例中，所述至少一个预定条件可包括根据所述OBD数据确定的加速度的方向在所述预定时段中具有小于预定阈值角度的角度变化的条件。在一个实例中，所述至少一个预定条件可包括根据所述OBD数据确定的速度或加速度的方向在所述预定时段中实质上恒定的条件。
[0039] 所述处理器优选地经配置以确定何时OBD速度向量的量值增加或降低的时间超过预定时段，例如，三秒钟的最小阈值。此外，优选的是，处理器经配置以监测xy平面中的OBD速度向量，确定向量何时具有指示交通工具沿x方向的线性移动的恒定方向(例如，与交通工具的前进运动方向或制动方向对准)。可计算沿OBD速度向量的方向的方差，且可通过处理器比较所述方差与极限，以确保精度。在此时间期间，处理器还可监测OBD速度向量具有保持高于阈值的量值。处理器然后能够比较由加速度计测量的加速度向量的方向与交通工具的所确定x方向，且产生对应于两个参照系之间的z旋转的校准常数。此校准常数可由处理器使用以在由加速度计测量的加速度数据被发射到外部移动电信装置之前将所述加速度数据变换为交通工具参照系。
[0040] 因此，所述装置能够自动地校准，即，获悉加速度计的相对定向，以便能够精确地识别加速度/减速度、转弯及/或制动事件。加速度计优选地经布置以检测碰撞事件。例如，可通过检测到加速/减速力大于预定阈值(例如>1.5g)而指示碰撞事件。如上文讨论，所述装置可包括用于存储数据的存储器，且碰撞事件可被记录在装置的存储器中直到所述装置与移动电信装置配对且发射OBD数据为止。将明白，加速度计可与处理器集成在一起。当提供存储器时，此存储器可与处理器及/或加速度计集成在一起。
[0041] 根据本发明的第六方面，提供了一种用于在用于收集交通工具车载诊断(OBD)数据的装置中确定加速度计的定向的方法，所述方法包括：从交通工具OBD端口接收交通工具车载诊断(OBD)数据；处理所述OBD数据以确定所述交通工具何时直线加速或减速，及比较加速度或减速度的所述方向与由所述加速度计测量的加速度向量以确定所述加速度计相对于所述交通工具的所述定向。
[0042] 将明白，此方法是独特的，因为其依赖于OBD数据以确定加速度计相对于交通工具的定向。所述装置因此不具有在交通工具中的固定安装要求。优选地，所述装置不包含GPS接收器或其它位置确定构件。
[0043] 所确定的定向可被表达为一组角度值。所确定的定向可表示加速度计相对于交通工具的
俯仰角及/或滚动角。优选地，所确定的定向表示加速度计相对于交通工具的
偏航角，例如，表示相对于交通工具的xy平面的z旋转。
[0044] 现在将描述可应用于上文概述的本发明的方面及实施例中的任一者的一些一般特征。
[0045] 任选地，无线通信装置确定交通工具引擎的状态。此可通过
电压感测来实现。引擎的状态可用于确定行程的起点及终点，且因此确定行程持续时间。当确定引擎没有运转时，然后在某一时段之后，所述装置进入休眠模式，在所述模式中不从交通工具取得电力。所述装置因此在行程之间省电。通过确定引擎状态的变化及/或通过从外部移动电信装置接收配对请求，所述装置可被从其休眠模式中唤醒。
[0046] 任选地，无线通信装置在其与外部移动电信装置配对时接收
固件更新。
[0047] 任选地，无线通信装置经配置以在数据被发射到外部移动电信装置之前编码所述数据。优选地，所发射数据是使用数据的端到端签名来保护。此防止对数据的未授权截获及使用或
修改。优选地，所发射数据是使用端到端加密来保护。端到端加密的优点是，攻击者或用户本身均不能解码数据。所述装置可提供唯一的加密密钥使得外部服务器可验证上传数据的来源。
[0048] 任选地，无线通信装置无论其何时连接到交通工具OBD端口均检测交通工具识别信息。如果交通工具识别信息存在变化，那么所述装置将此标出。所述装置因此在其被移动到不同交通工具时警告用户。
[0049] 将了解，以上所有特征均涉及使用期间(即，其连接到交通工具OBD端口时)的无线通信装置。
[0050] 可使用
软件(例如，
计算机程序)至少部分实施根据本发明的方法。本发明因此还扩展到包括可执行以执行根据本发明的方面或实施例中的任一者的方法的计算机可读指令的计算机程序。
[0051] 本发明因此还扩展到包括软件的计算机软件载体，所述软件在用于操作包括
数据处理构件的系统或设备时结合所述数据处理构件导致所述设备或系统实行本发明的方法的步骤。此计算机软件载体可为非暂时性物理存储介质，例如ROM芯片、CD ROM或磁盘，或可为信号，例如
导线上的
电子信号、光学信号或例如到卫星的无线
电信号等等。
[0052] 在本发明的进一步方面或实施例中的任一者不与参考本发明的其它方面或实施例描述的特征相互矛盾的情况下，本发明的进一步方面或实施例中的任一者可包含所述参考本发明的其它方面或实施例描述的任何特征。
[0053] 此类实施例的优点在下文陈述，且在随附附属
权利要求及以下详述中的其它地方定义了此类实施例中的每一者的其它细节及特征。
附图说明
[0054] 现在将只通过实例且参考附图来描述本发明的一些优选实施例，其中：
[0055] 图1是用于交通工具车载诊断(OBD)数据的收集系统的示意概述；
[0056] 图2是用于在此系统中使用的示范性无线通信装置的方
框图；
[0057] 图3A到3C说明此无线通信装置的各种可能的物理实施例；
[0058] 图4说明用于时钟同步的过程；
[0059] 图5说明用于校准虚拟里程表的过程；
[0060] 图6说明用于从无线通信装置上传数据的过程；
[0061] 图7A到7D提供以直方图表示的性能指标的实例；及
[0062] 图8A到8C是示出交通工具中的无线通信装置的定向的示意图。
具体实施方式
[0063] 根据图1将了解，用于交通工具车载诊断(OBD)数据的收集系统1通常包括无线通信装置或
硬件保护装置2、移动电信装置(例如智能电话4)及外部服务器6。在硬件保护装置2从交通工具OBD端口收集OBD数据的同时，用户智能电话4提供用户交互及数据发射。硬件保护装置2可使用蓝牙或其它短程无线通信协议与智能电话4配对。OBD数据及风险概况数据的长期存储是由外部服务器6提供，以确保数据安全及完整性。
[0064] 从图2中看到，示范性无线通信装置或硬件保护装置2包含物理连接器8，其可与交通工具OBD端口配接以接收OBD数据及电力。硬件保护装置2的内部组件包括包含实时时钟的处理器10(例如微
控制器)、存储器12(例如快闪存储器)、无线(例如，蓝牙)收发器14、任选加速度计16、一或多个LED或其它指示器18，及复位按钮20。实时时钟经布置以在已收集的OBD数据被存储在存储器12中之前应用时戳于所述数据。
微控制器10可在OBD数据存储到存储器12中之前将OBD数据聚合到风险概况数据中，如下文将更详细地描述。
[0065] 图3A到3C中示出了此硬件保护装置2的一些可能物理实施例。在图3A中，硬件保护装置2具有与内部组件的
外壳22集成的连接器8。把手24以
铰链连接到外壳22，使得用户可通过提起把手24以将连接器8从交通工具OBD端口中拉出而容易地移除硬件保护装置2。当把手24不使用时，其与外壳22的上表面齐平，且外壳22中的指甲凹口25使得用户能够将把手24提起。在外壳22的上表面上可见的两个LED 26可告知用户硬件保护装置2的状态。复位
开关28被提供在外壳22的一侧上。在图3B中，硬件保护装置102是类似的，包括连接器108、外壳122及指示器LED 128。然而，在此实施例中，硬件保护装置102经设计成通过用户抓握外壳122而从交通工具OBD端口移除，外壳122的周边周围具有凹槽124以辅助抓握。复位开关128被提供在外壳122的上表面上，使得当用户抓握硬件保护装置102时不会意外地按下开关。在图3C中，硬件保护装置202包括连接器208及外壳222，其中指示器LED 226及复位开关228被提供在外壳222的上表面上。在此实施例中，外壳222具备多个孔隙224，使得缆线或挂绳能够穿过其中，以便用户可牵引缆线或挂绳以从交通工具OBD端口释放硬件保护装置202。在所有此类实施例中，硬件保护装置2的高度只是20mm到25mm，尤其24mm到25mm，使得硬件保护装置2不会从交通工具OBD端口的凹陷中过度凸出。
[0066] 图4说明硬件保护装置2如何使用外部时钟同步来在无电池备份的情况下校正由实时时钟(RTC)应用的时戳。当硬件保护装置2与智能电话4配对时，智能电话4可通过在上传任何数据之前发送“时钟同步请求”消息来起始时钟同步。硬件保护装置2然后确定自从上次数据上传以来其是否已从交通工具OBD端口的电源断开。如果硬件保护装置2已断开(例如断开>0)，那么硬件保护装置2将“时钟同步请求”消息发送到智能电话4。任选地，硬件保护装置2还可需要由智能电话用户给出断开的理由。智能电话4将“时钟同步请求”消息发射到外部服务器6，且硬件保护装置2等待经由智能电话4发射回“时钟同步响应”消息。此消息含有参考时钟信号，其由硬件保护装置2使用来在经由智能电话4上传加时戳的OBD数据之前同步所述数据并校正所述OBD数据。在成功的时钟同步过程之后，硬件保护装置2利用含有结果代码的“时钟同步响应”消息答复智能电话4。硬件保护装置2然后通过发送具有肯定结果代码的“上传响应”消息来开始上传存储在硬件保护装置2的存储器12中的数据，如将参考图6描述。
[0067] 图5说明用于设置硬件保护装置的虚拟里程表的过程。虚拟里程表基于从交通工具OBD端口接收的OBD数据(即，交通工具速度结合由实时时钟计数的行驶时间)对由交通工具行驶的距离计数。里程表读数被存储在硬件保护装置的存储器12中。当硬件保护装置2与智能电话4配对时，首先核对是否存在双重会话(dual session)，即，智能电话4具有与外部服务器6的互联网连接。此用于当改变硬件保护装置的里程表时提供安全性。智能电话4显示硬件保护装置的虚拟里程表读数，且邀请用户验证或输入交通工具的实际里程表读数。智能电话4通过发送含有由用户输入的里程表值的“里程表改变请求”消息来请求硬件保护装置2改变其虚拟里程表。硬件保护装置2使用“设置里程表”消息将此新的里程表值发送到服务器6，且服务器然后将“设置里程表”响应发送回到硬件保护装置2。硬件保护装置2然后设置新的里程表值，之后发送“里程表变化响应”消息，所述消息具有指示新的里程表值是否在硬件保护装置2中设置的状态。经由服务器6的消息传递迂回是用于防止攻击者设置里程表的额外安全手段。然而，此可被省略，且改为通过只在硬件保护装置2与智能电话4之间交换四个消息来设置里程表。每当硬件保护装置2与智能电话4配对以进行数据上传时，可实行里程表设置过程。
[0068] 图6说明硬件保护装置2、智能电话4及外部服务器6之间的典型数据上传过程。在此实例中，用户使用智能电话4起始下载，且呈“上传请求”消息的形式的数据发射指令被发送到硬件保护装置2。然而，智能电话4可在无用户交互的情况下(例如在启用自动数据上传的情况下)起始数据上传。在接收到“上传请求”消息之后，硬件保护装置2首先核对是否需要时钟同步。如果是，那么硬件保护装置2用具有指示需要时钟同步的结果代码的“上传响应”消息答复，且智能电话4然后触发时钟同步过程(参见图4)。否则，硬件保护装置2通过发送具有肯定结果代码的“上传响应”消息且然后发送若干“上传数据”消息而开始上传数据。每一“上传数据”消息可含有呈标量性能指标及/或直方图性能指标的形式的数据。利用“上传完成”消息，硬件保护装置2告知智能电话4：已发送所有“上传数据”消息且上传过程完成。智能电话4将“上传完成”消息转发到服务器6。服务器6存储接收到最终“上传完成”消息时的时戳，以确定何时将上传推送通知发送到智能电话4，所述上传推送通知将提示用户提供数据发射指令，例如如果过去的20天内没有上传数据。
[0069] 为了使得硬件保护装置2能够收集OBD数据并在上传过程之间的长时段(例如，多达至少30天)中将OBD数据存储在其存储器12中，硬件保护装置的微控制器10将原始OBD数据聚合到风险概况数据中并每天记录风险概况数据。原始概况数据可包括标量性能指标，所述指标是由OBD数据的每天的单一值表示，例如里程(基于虚拟里程表)、行驶时间(根据总引擎运转时间减去总空转时间计算)、空转时间、行程次数、平均行程持续时间、平均行程距离及冷启动次数。原始概况数据可包括直方图性能指标，其是由聚合值表示以示出测量得的OBD数据在不同范围中的分布，例如在0rpm到500rpm、501rpm到1000rpm的不同rpm范围中操作引擎的时间等等。此类范围是由微控制器10预定义，因此硬件保护装置2只需要对每一范围存储固定量的数据。图7A到7D提供用于创建被存储在硬件保护装置的存储器12中的风险概况数据的直方图性能指标的一些实例。图7A示出了制动事件分布，图7B示出了行程持续时间分布，图7C示出了按交通工具速度的行驶时间分布，且图7D示出了按时刻的行驶时间分布。
[0070] 现在将描述硬件保护装置2如何能够在不使用GPS数据的情况下确定加速度计16相对于交通工具30的定向。图8A到8C示出了交通工具系统如何被定义为三维欧几里得空间，其中x及y轴与重力方向
正交。图8A示出了交通工具30的侧视图，图8B示出了
正面图且图8C示出了俯视图。地球的重力向量与z轴对准，即，指向交通工具顶部及底部的方向。交通工具前方及后方沿x轴对准且交通工具侧面沿y轴对准。图8A中的箭头指示交通工具的前进运动方向。硬件保护装置2不具有在交通工具30中的固定安装要求。
[0071] 首先，硬件保护装置2相对于交通工具座标系统的x及y旋转是在交通工具停止不动时确定(例如根据OBD数据已知)以避免测量动态加速度部分。此在图8A及8B中被示为相对于重力向量的角度α及β(又称为“俯仰”角α及“滚动”角β)。相对于地球的重力的角度α及β用于确定“平均倾斜向量”。此向量用于计算旋转矩阵，所述旋转矩阵用于在行驶期间将由加速度计16测量的每一样本向量旋转到交通工具座标系统。其次，硬件保护装置2相对于交通工具系统的z旋转被确定为图8C中所见的角度Φ(又称为“偏航”角)。可从由加速度计16测量的每一样本向量中减去平均倾斜向量，只保留动态加速度部分，即，移除归因于地球重力的加速度部分。所得向量的x及y分量指向交通工具30的xy平面中的某个位置。然而，如果交通工具没有正交于其
重心行驶(例如，在山上或曲面上行驶)，那么z分量不一定是零。如果可忽视z分量，那么可将三维向量变换为xy平面中的二维向量。
[0072] 为了确定表示相对于交通工具系统的z旋转的硬件保护装置2(及因此加速度计16)的角度Φ，使用OBD速度数据计算xy平面中的二维向量的方向。处理器10查看OBD速度数据以识别其中交通工具速度稳定增加或降低且其中由加速度计16测量的加速度的方向不改变的情形。此指示交通工具30正直线行驶且加速或制动，因此所测量向量与交通工具30的x方向一致。例如，处理器10可确定OBD速度值在预定时段内(例如，最小三秒钟内)增加或降低的情况。在此时段期间，还监测xy平面中的二维向量以查看其量值是否保持大于预定义阈值且查看其是否指向恒定方向。可应用统计筛选以使所述方法更可靠。例如，可计算二维向量的平均方向及方向方差，且处理器10可核对方差是否保持低于预定义阈值。如果满足预定条件，那么确定平均方向匹配在交通工具加速或制动情形期间的航向角度且因此匹配交通工具30的x方向。硬件保护装置2的对准与交通工具座标系统之间的角度差Φ可被存储在存储器12中。
[0073] 在已知交通工具30中的硬件保护装置2的安装位置的情况下，由加速度计16测量的每一样本向量可经旋转以配合交通工具30的座标系统，即，硬件保护装置2能够自我校准且无需使用任何GPS数据。处理器10然后能够使用来自加速度计16的数据以将行驶事件分类为例如制动、加速、转弯(右弯)、转弯(左弯)的类别。具有500ms的最小持续时间的事件可被检测且存储在存储器12中。
[0074] 将明白，虽然上文已描述了本发明的各个方面及实施例，但是本发明的范围不限于本文中陈述的特定布置，而是扩展到涵盖属于随附权利要求的范围内的所有布置及其修改及变动。
[0075] 例如，虽然以上详述中描述的实施例涉及使用智能电话(或其它类似移动电信装置)以将数据传递到OBD硬件保护装置及服务器及从OBD硬件保护装置及服务器传递数据，但是将明白，任何适当形式的网关(或具互联网功能的装置)可用于提供必要连接。例如，OBD硬件保护装置可与计算装置(例如便携式计算机、膝上型计算机或其它类似移动装置)无线地通信，所述计算装置继而使用任何适当手段(例如，经由电信网络)与服务器通信。
[0076] 所属领域的一般技术人员还将充分了解，虽然优选实施例可借助于软件实施某些功能，但是功能同样可单独在硬件中(例如借助于一或多个SIC(专用集成
电路))或实际上通过硬件与软件的混合来实施。
[0077] 最后，应注意，虽然随附权利要求书陈述了本文中描述的特征的特定组合，但是本发明的范围不限于下文要求的特定组合，而是扩展到涵盖本文中公开的特征或实施例的任何组合，而无关于所述特定组合此时是否已在随附权利要求书中加以具体列举。
