一种基于NB-IoT的车险时长计费装置及可靠性处理方法
技术领域
本发明涉及一种基于车辆行驶时长的车险计费方式的可靠性处理方法。
背景技术
当前在车辆保险行业，除了传统的根据车辆类型、车辆购买年限及出险次数进行保费的核定外，也出现了依据驾驶人员驾驶行为、车辆行驶时长的创新型的保费核定方法，其中基于车辆行驶时长进行保费核定的方法为车主提供了一种个性化的保费购买方法，达到开车时间长，交的保费多，开车时间短，交的保费少的目的，车辆使用时长的统计通常通过检测记录发动机点火及熄火时刻来计算，另外车辆的行驶轨迹也是保险计费的的依据，当获取车辆行驶时长及轨迹后，需要通过网络把相应数据传输到保险平台，进行保险的计算，因此发动机启停时刻及行驶轨迹的可靠获取，处理及上报是保险公司依据车辆行驶时长进行保费计算的基础，另外当前我国2G及3G网络面临退网，数据的传输速率和精准问题日益凸显。
专利申请号为CN201811532407.3的发明专利，公开了一种行车记录仪、车险理赔方法及车险理赔服务系统，通过行车记录仪记录车辆的行驶数据，但是该文件主要对如何针对车损定损提供依据，没有给出如何根据行驶时间确定车险计费的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何实现新型网络下车险时长的计费精准及可靠性问题，提出的一种基于NB-IoT的车险时长计费装置及可靠性处理方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种基于NB-IoT的车险时长计费装置，其特征在于：它包括MCU、与MCU连接的电源模块、通信模块、GNSS卫星定位模块和震动检测模块，其中，电源模块为车险时长计费装置提供电能，通信模块提供车险时长计费装置与外部的通信工作，GNSS卫星定位模块进行发动机启停时间的标记及车辆位置的解算，通信模块通过NB-IoT网络把车辆行驶时长、位置及时间上报至车辆保险平台。
所述的电源模块包括电源、充电管理模块和电源转换模块，电源采用外接电源或蓄电池。
所述的电源转换模块为LDO电源转换芯片；蓄电池为可充电锂电池。
所述的通信模块包括NB-IOT通信模块、SIM卡模块、天线模块和USB接口模块，其中，NB-IoT通信模块与MCU集成在一起；天线模块包括卫星信号接收天线及NB-IoT数据通信天线，卫星信号接收天线采用陶瓷介质天线，NB-IoT数据通信天线采用FPC天线。
震动检测模块为高灵敏度加速度传感器。
一种基于NB-IoT的车险时长计费可靠性处理方法，包含引擎时间获取单元、数据采集单元、数据处理单元及数据上报单元，其中，引擎时间获取单元对GNSS定位模块采集到的车辆行驶时间和USB接口模块采集的引擎启停时间进行处理，确保发动机启停时间的可靠获取；数据采集单元负责将车辆行驶时间、位置及引擎启停时间，按照道路特征进行位置采集，采集后通过NB-IoT网络上传至车辆保险平台；数据处理单元对车辆行驶时间、位置及引擎启停时间进行压缩和差分计算；数据上报单元对上述数据采用抽稀合并的方式进行处理后上报发送。
引擎时间获取单元确保发动机启停时间的可靠获取，实现方法如下：
步骤a：当发动机启动时，采用GNSS卫星定位模块的UTC时间同本地RTC时间进行比较，当两者时间差异大于阈值T，且为本地终端上电后的第一次比较，则经过t1时间后，采用GNSS卫星定位模块的UTC时间同RTC时间进行同步；当两者时间差异大于阈值T，并且非终端上电后的第一次比较，则经过t2时间后，采用GNSS卫星定位时间同RTC时间进行同步，上述提到的t2时间大于t1时间；
步骤b：发动机启停时刻，采用RTC进行该时刻的标记，如果RTC时间经过同步，则记录RTC当前时间为相应的启停时间；
步骤c：如果RTC时间未同步，则采用终端计时器进行发动机启停时刻的计时，当GNSS卫星定位模块UTC时间可用，且与本地RTC同步后，采用RTC同步时刻的时间减去发动机启停时刻至RTC同步时刻的时间，得到发动起启停时间；
步骤d：当获取发动机启停时间后，通过NB-IoT网络进行启停时间的上报，如果网络不可用或上传失败时，进行启停时间本地保存，在网络恢复正常时，进行启停时间的补报。
数据采集单元采用基于道路特征识别的位置采集方法，该采集方法的策略是：
步骤1：当车辆处于静止状态时，采集1次位置后，停止位置采集；
步骤2：当车辆处于运动状态时，且车辆处于直线运动状态时，每间隔R秒进行一次位置采集；
步骤3：当车辆处于运动状态时，且车辆处于弧线运动状态时，每间隔M秒进行一次位置采集，时间间隔M小于时间间隔R，即车辆直线运动时，采集间隔大，弧线运动时，采集间隔小；
步骤4：当车辆处于运动状态时，车辆拐弯时，进行距拐点位置的采集；
步骤5：车辆是处于运动状态还是静止状态，可通过GNSS卫星定位模块输出的速度来判断；
步骤6：车辆处是于直线、弧线，还是拐弯的运动状态，可通过GNSS卫星定位模块输出的行驶方向角来判断。
所述的数据处理单元对采集的车辆行驶时间和位置数据进行压缩，按时间顺序采集车辆的纬度、经度及对应的时间，采用差分的方法对原始数据进行压缩，把每个数据序列的第一个值标记为基准值，数据序列中的其他时刻数据采用与基准值进行差分计算，把基准值和差分值组帧进行数据的上报，以减少上报数据量，数据上报至车辆保险平台后，通过基准值加差分值的方式进行数据的解压恢复。
所述的数据上报单元采用数据抽稀合并的方式进行数据的上报发送，具体实现过程如下：
步骤①：如果在数据上报失败，则该包数据与下一包数据组合组帧上传；
步骤②：设每次正常组帧的数据帧记录为Pn，n=1,2,3…N，其中n为帧序号，N为当前要上传的数据帧号；
步骤③：若PN-1数据帧未上传成功，则在PN数据帧上传前对PN-1及PN进行重新组帧，组帧后的数据包记录为QN，QN为从PN-1及PN抽稀后的组合帧；
步骤④：若PN-2、PN-1均未上传成功，则QN包含PN-2 、PN-1 、PN数据帧，QN为从PN-2 、PN-1 、PNPN-1及PN抽稀后的组合帧；
步骤⑤：如果包含PN-2 、PN-1 、PN的组合数据包QN仍上传不成功，则整机硬复位。
采用上述技术方案的本发明，具有以下有益效果：本发明对数据进行抽稀打包上报，在保证轨迹相对完整的情况下，不增加上报的数据量，提升了数据上报的成功率。本发明还可使保险定位终端采集处理的数据可靠传输至平台，确保终端上报的启停时间、车辆行驶轨迹能和车辆真实行驶时长及轨迹相吻合，确保车险业务的开展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为车险计费装置原理框图。
图2为本发明可靠性处理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
应该指出，以下详细说明都是例式性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的技术含义相同。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明公开了一种基于NB-IoT的车险计费装置，它包括外壳以及设置在外壳内的MCU、与MCU连接的电源模块、通信模块、GNSS卫星定位模块和震动检测模块，其中，电源模块为整体车险计费装置提供电能，通信模块提供车险计费装置与外部（包括车辆发动机及车辆保险平台）的通信工作，GNSS卫星定位模块进行发动机启停时间的标记及车辆位置的解算，通过通信模块把车辆行驶时长、位置及时间上报至车辆保险平台，车辆保险平台根据上报的数据进行保费的计算。
上述的电源模块包括电源、充电管理模块和电源转换模块，电源可以采用外接电源，也可以采用蓄电池，比如锂电池模块等等，下面具体说明。
1）电源转换模块
本发明车险计费装置内置低功耗高性能的LDO电源转换芯片，把USB接口输入的5VDC电压转换为其他芯片、模组供电所需要的3.3VDC、1.8VDC电压，保证其它器件正常工作。
2）锂电池模块
本发明车险计费装置内置可充电锂电池，USB外部电源断电的情况下，维持装置继续工作，进行卫星定位、数据上报等。
3）充电管理模块
本发明车险计费装置内置充电管理芯片，其输入端连接锂电池模块，输出端连接MCU，充电管理模块对内置锂电池的充电过程进行管理，实现恒压、涓流等充电策略。
上述的通信模块包括NB-IOT通信模块、SIM卡模块、天线模块和USB接口模块，其中，NB-IoT通信模块可以与MCU集成在一起，具体说明如下。
4）NB-IoT通信模块及MCU
车险计费装置内置NB-IoT通信模块，可支持多家运营商网络信号，该模块支持3GPPRELEASE14 协议标准，支持本装置把本地数据通过NB-IoT网络上传至车险计费平台，也可以通过NB-IoT网络把车险计费平台的指令下发至车险计费装置，实现MCU的整机检测、控制及数据处理功能。
5）SIM卡模块
车险计费装置内置运营商贴片SIM卡，该SIM卡在进行数据通信时的网络侧鉴权；
6）天线模块
车险计费装置内置卫星信号接收天线及NB-IoT数据通信天线，前者采用陶瓷介质天线，后者采用FPC天线，天线接收、发送频段及增益等参数满足信号的接收及发射。
7）USB接口模块
车险计费装置外壳采用ABC材料，具备IP65的防尘防水功能，外壳连接USB接口电缆，该USB接口电缆可以同车辆USB接口进行接驳，以检测车辆引擎是否打火或熄火。
本发明中的车辆的状态信息，主要依赖GNSS卫星定位模块、震动检测模块以及通过USB接口模块来实现。其中，USB接口模块采集车辆引擎是否打火或熄火；震动检测模块采集车辆是静止还是运动；GNSS卫星定位模块采集车辆的行驶时间、位置、速度、行驶轨迹等信息，具体如下。
8）GNSS卫星定位模块
车险计费装置内置北斗GPS双系统定位模块，可同时接收北斗及GPS卫星信号，进行高精度的组合定位解算，通过该模块可获取车辆的位置、速度、时间、方向角等信息。
9）震动检测模块
车险计费装置内置高灵敏度加速度传感器，该传感器用来检测车辆的运动状态，判别车辆是运动状态还是静止状态。
在上述装置的基础之上，本发明还提供了一种基于NB-IoT的车险时长计费可靠性处理方法，具体包含引擎时间获取单元、数据采集单元、数据处理单元及数据上报单元，其中，引擎时间获取单元对GNSS定位模块采集到的车辆行驶时间和USB接口模块采集的引擎启停时间进行处理，确保发动机启停时间的可靠获取；数据采集单元负责将车辆行驶时间、位置及引擎启停时间等数据，按照道路特征进行位置采集，采集后通过NB-IoT网络上传至车辆保险平台；数据处理单位对车辆行驶时间、位置及引擎启停时间等数据进行压缩和差分计算等处理；数据上报单元对上述数据采用抽稀合并的方式进行处理后上报发送。具体过程如下：
10）引擎启停时间获取单元
引擎启停时间的获取，通过以下方式进行，引擎启停状态通过检测USB接口的电源通断状态来实现，引擎启动，则USB电源上电，引擎关闭，则USB电源掉电，引擎启停时间通过GNSS卫星定位模块儿输出的UTC时间进行标记，即保险定位终端检测到USB接口电源上电，则采用当前的UTC时间标记为引擎启动时间；通过检测USB接口电源掉电，则采用当前的UTC时间标记为引擎关闭时间，但在实际使用过程中，由于GNSS定位模块开机输出的时间不可用，也可能车辆受到遮挡，导致卫星时间不可用，也可能出现卫星故障，导致GNSS时间不可用的情况出现，本发明采用本地RTC及卫星时间相结合的时间维护方法，确保发动机启停时间的可靠获取，实现方法如下：
步骤a：当发动机启动时，采用GNSS卫星定位模块的UTC时间同本地RTC时间进行比较，当两者时间差异大于阈值T，且为本地终端上电后的第一次比较，则经过t1时间后，采用GNSS卫星定位模块的UTC时间同RTC时间进行同步；当两者时间差异大于阈值T，并且非终端上电后的第一次比较，则经过t2时间后，采用GNSS卫星定位时间同RTC时间进行同步，上述提到的t2时间大于t1时间。
步骤b：发动机启停时刻，采用RTC进行该时刻的标记，如果RTC时间经过同步，则记录RTC当前时间为相应的启停时间。
步骤c：如果RTC时间未同步，则采用终端计时器进行发动机启停时刻的计时，当GNSS卫星定位模块UTC时间可用，且与本地RTC同步后，采用RTC同步时刻的时间减去发动机启停时刻至RTC同步时刻的时间，得到发动起启停时间。
步骤d：当获取发动机启停时间后，通过NB-IoT网络进行启停时间的上报，如果网络不可用或上传失败时，进行启停时间本地保存，在网络恢复正常时，进行启停时间的补报。
11）数据采集单元
数据采集单元是指对车辆位置的采集，由于NB-IoT网络不适合上报较大字节的数据包，同时平台需要真实记录车辆的行驶轨迹，本发明采用一种基于道路特征识别的位置采集方法，该采集方法的策略是：
步骤1：当车辆处于静止状态时，采集1次位置后，停止位置采集；
步骤2：当车辆处于运动状态时，且车辆处于直线运动状态时，每间隔R秒进行一次位置采集；
步骤3：当车辆处于运动状态时，且车辆处于弧线运动状态时，每间隔M秒进行一次位置采集，时间间隔M小于时间间隔R，即车辆直线运动时，采集间隔大，弧线运动时，采集间隔小。
步骤4：当车辆处于运动状态时，且车辆拐弯时，进行距拐点位置的采集；
步骤5：车辆是处于运动状态还是静止状态，可通过GNSS卫星定位模块输出的速度来判断；
步骤6：车辆处是于直线、弧线，还是拐弯的运动状态，可通过GNSS卫星定位模块输出的行驶方向角来判断；
通过上述步骤进行位置采集，在确保平台车辆轨迹完整的同时，减少了数据上报量，提升了数据上报的成功率。
12）数据处理单元
为了进一步较少数据上报的字节数，提升数据上报的成功率及可靠性，本发明对采集的车辆行驶时间和位置数据进行了压缩，终端按时间顺序采集车辆的纬度、经度及对应的时间，采用差分的方法对原始数据进行压缩，把每个数据序列的第一个值标记为基准值，数据序列中的其他时刻数据采用与基准值进行差分计算，把基准值和差分值组帧进行数据的上报，以减少上报数据量，数据上报至平台后，通过基准值加差分值的方式进行数据的解压恢复，通过该方法进一步减少了上报的数据量，提升了数据上报成功率及可靠性。
13）数据上报单元
终端经过采集及压缩的数据，通过NB-IoT网络进行数据的上报，基于NB-IoT网络特征，本发明采用m秒采集，n分钟上报的模式，在实际运行过程中，由于基站分布网络覆盖因素，往往导致数据不能上报成功的现象出现，在此情况下业内往往采用缓存本次上报数据，与下次数据合并上报的方法处理，但这样会导致数据包变大，导致数据上报失败率上升，本发明采用了一种数据抽稀合并的方式进行数据的上报发，具体实现过程如下：
步骤①：如果在数据上报失败，则该包数据与下一包数据组合组帧上传。
步骤②：设每次正常组帧的数据帧记录为Pn，n=1,2,3…N。其中n为帧序号，N为当前要上传的数据帧号。
步骤③：若PN-1数据帧未上传成功，则在PN数据帧上传前对PN-1及PN进行重新组帧，组帧后的数据包记录为QN，QN为从PN-1及PN抽稀后的组合帧。
步骤④：若PN-2、PN-1均未上传成功，则QN包含PN-2 、PN-1 、PN数据帧，QN为从PN-2 、PN-1、PNPN-1及PN抽稀后的组合帧。
步骤⑤：如果包含PN-2 、PN-1 、PN的组合数据包QN仍上传不成功，则整机硬复位。
采用该方法进行数据抽稀打包上报，在保证轨迹相对完整的情况下，不增加上报的数据量，提升了数据上报的成功率。
通过上述步骤，可使保险定位终端采集处理的数据可靠传输至平台，确保终端上报的启停时间、车辆行驶轨迹能和车辆真实行驶时长及轨迹相吻合，确保车险业务的开展。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
