1.一种北斗导航车载终端的能源管理与优化控制系统,其特征在于,包括:
能耗统计模块,用于收集并统计北斗导航车载终端的能耗数据;
预测模块,用于通过能耗预测模型对北斗导航车载终端中不同单元的作业能耗进行预测,具体步骤如下:根据存储在数据库中的能耗数据集,建立能耗预测模型,采用机器学习算法包括神经网络及随机森林,预测北斗导航车载终端中不同单元的作业能耗;
将神经网络及随机森林模型预测的结果赋予可靠性或准确性的评分,并根据评分结果对不同的预测模型分配不同的权重,再计算加权平均值作为最终的预测结果;
修正模块,用于根据预测结果结合对北斗导航车载终端的影响参数对预测结果进行修正,具体过程如下:针对预测模块对北斗导航车载终端中不同单元的作业能耗的预测结果,综合不同的影响参数对预测结果进行修正,影响参数包括车辆速度、温度变化、路况信息、信号覆盖及设备硬件性能,通过影响参数分别分析得到速差值、差温值、路影值、信覆值及硬评值,分别标定为再将得到的修影值XCZ与预设的若干个连续的修影值区间进行比对,若干个修影值区间分别对应设置有不同的修正比例,当修影值区间越小,则对应修正比例越小;
监测模块,用于监测分析北斗导航车载终端中各单元的能耗数据,判断是否存在异常,并进行回溯分析;
优化模块,用于根据监测回溯结果,对北斗导航车载终端中各单元的能耗进行优化。
2.根据权利要求1所述的一种北斗导航车载终端的能源管理与优化控制系统,其特征在于,所述能耗统计模块收集并统计北斗导航车载终端的能耗数据的具体过程如下:北斗导航车载终端分为定位单元、通信单元、用户界面单元、传感器单元及其他辅助单元;
对北斗导航车载终端中的不同单元进行能耗数据的收集,收集方式采用车载监控系统及外部安装的监测设备对不同单元的能耗数据进行收集,并对两种不同的收集方式进行求均值;其中收集不同单元的能耗数据包括电压、电流、功率及工作时间;
再对获取的不同单元的能耗数据进行数据清洗,移除异常值及噪声,并通过不同单元的能耗数据分析北斗导航车载终端的平均能耗及对应的每个单元的平均能耗,再将分析结果存储至数据库中,形成一个能耗数据集。
3.根据权利要求1所述的一种北斗导航车载终端的能源管理与优化控制系统,其特征在于,所述修正模块通过影响参数分别分析得到速差值、差温值、路影值、信覆值及硬评值的具体操作步骤如下:车辆速度:对车辆的实时速度进行获取,并分析北斗导航车载终端能耗最低时的车速记为标准车速,计算实时速度与该车速的差值,记为速差值;
温度变化:检测北斗导航车载终端使用时的温度,计算实时温度与预设的标准温度差值,记为差温值;
路况信息:收集预设时间段内车辆行驶数据,具体包括加速度、减速度、加速频率、减速频率、行驶振幅及行驶振频,归一化处理后,以加速度与减速度之和作为底圆半径,建立底圆,加速频率与减速频率之和作为高建立圆锥体模型,再以建立的圆锥体模型顶点为球心,行驶振幅与行驶振频的乘积作为直径,建立球形体模型,计算圆锥体与球形体形成的异形体模型的表面积,记为路影值;
信号覆盖:采集北斗导航车载终端的信号强度及干扰强度,归一化处理后将信号强度除以干扰强度以得到信覆值;
设备硬件性能:北斗导航车载终端的硬件性能,包括使用时间、处理器效率及存储能力,对采集的使用时间、处理器效率及存储能力归一化处理后,分别以使用时间、处理器效率及存储能力作为三角形的三条边长建立三角形,计算该三角形的面积,记为硬评值。
4.根据权利要求1所述的一种北斗导航车载终端的能源管理与优化控制系统,其特征在于,所述监测模块监测分析北斗导航车载终端中各单元的能耗数据,判断是否存在异常,并进行回溯分析的具体操作步骤如下:对北斗导航车载终端中各单元的实时能耗数据建立能耗曲线,同时建立不同单元的能耗标准线,根据能耗标准线对应双向扩张形成一个标准区间线,并以目前时间段作为与x轴垂直的分割线,统计能耗曲线位于标准区间线范围之外与分割线形成的面积,记为异面值;
针对北斗导航车载终端中定位单元、通信单元、用户界面单元、传感器单元及其他辅助单元监测的不同的异面值分别标定为再将得到的监总值JZZ与预设监总阈值进行比对,当监总值JZZ大于监总阈值时,则判断整个北斗导航车载终端的能耗出现异常,再对北斗导航车载终端中不同单元监测的异面值进行回溯,针对不同单元分别建立不同的异面值正常区间,并分别将不同单元监测的异面值与对应的异面值正常区间进行比对,当存在单元监测的异面值在对应的异面值区间范围之外,则对该单元的能耗进行优化。
5.根据权利要求4所述的一种北斗导航车载终端的能源管理与优化控制系统,其特征在于,所述定位单元异面值、通信单元异面值、用户界面单元异面值、传感器单元异面值及其他辅助单元异面值影响指数的分析过程如下:对北斗导航车载终端中各单元的历史能耗数据中的能耗总量、使用频率、使用总时长、打开关闭总次数及异面值的偏差占比,其中异面值的偏差占比通过对该单元异面值与能耗标准线值的占比,将得到的能耗总量、使用频率、使用总时长、打开关闭总次数及异面值偏差占比分别标定为nh、sp、st、zc及zb,归一化处理后代入以下公式:再将得到的不同单元的指判值ZPZ分别与预设的若干个指判值区间比对,若干个指判值区间分别对应着不同的影响指数,当确定单元指判值ZPZ所属的指判值区间时,则确定该单元对应的影响指数。
6.根据权利要求5所述的一种北斗导航车载终端的能源管理与优化控制系统,其特征在于,所述优化模块对北斗导航车载终端中各单元的能耗进行优化过程如下:当定位单元异面值在对应的异面值区间范围之外,则对定位单元的能耗进行优化:优化算法减少定位频率,同时建立低功耗模式,在不需要频繁定位时自动切换到低功耗状态;
当通信单元异面值在对应的异面值区间范围之外,则对通信单元的能耗进行优化:实施数据传输优化,通过压缩技术减少传输数据量,同时采用低功耗通信协议,包括LTE-M或NB-IoT,在数据传输需求低时进行使用;
当用户界面单元异面值在对应的异面值区间范围之外,则对用户界面单元的能耗进行优化:通过采集外部光照强度,当外部光照强度低于预设标准时,降低显示屏亮度或关闭不需要的显示元素以减少能耗,并预设自动关闭功能,在用户不与界面交互时自动关闭显示屏;
当传感器单元异面值在对应的异面值区间范围之外,则对传感器单元的能耗进行优化:对传感器数据采集频率进行规划,分析数据采集需求的重要时间点,取消在重要时间点之外的数据采集次数;
当其他辅助单元异面值在对应的异面值区间范围之外,则对其他辅助单元的能耗进行优化:对辅助单元如USB端口及外部存储进行能耗管理,用后设置自动关闭时间,进行自动关闭,再对辅助单元进行定时休眠设置。