CN102142198B - 基于ZigBee技术的车辆信息交互及预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种ZigBee无线网络通信装置，尤其涉及一种用于车辆间路况信息共享和预警的ZigBee无线网络通信装置，由嵌入式控制模块、时钟模块、车载供电系统、多功能方向盘应答快捷键、系统复位装置、中控台触摸屏、存储器、ZigBee通信模块、车头定向发射及接收天线和车尾定向发射及接收天线组成。其中，嵌入式控制模块与ZigBee通信模块通过SPI总线连接；时钟模块、车载供电系统、多功能方向盘应答快捷键、系统复位装置、中控台触摸屏、存储器分别与嵌入式控制模块连接，车头定向发射及接收天线和车尾定向发射及接收天线与ZigBee通信模块连接。本发明可以进行有选择的通信，实现车辆之间或车辆与路边附属设备的通信，帮助驾驶员提高判断和操作的正确率，减少和防止交通事故的发生。

Description

基于ZigBee技术的车辆信息交互及预警装置

技术领域

本发明涉及一种ZigBee无线网络通信装置，尤其涉及一种用于车辆间路况信息共享和预警的ZigBee无线网络通信装置。

背景技术

蜜蜂在发现食物后通过肢体语言ZigZag舞蹈，向其他蜜蜂传达食物信息，借此便将Zigbee作为新一代无线通讯技术的名称。作为“物联网”分支的ZigBee技术是基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的关于组网、安全和应用软件等方面的技术标准，是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。

随着城市机动车保有量的高速攀升，道路压力空前增大，较高的车流密度是导致交通拥堵甚至交通瘫痪的直接诱因；另外，高速公路的优良路况会使很多驾驶员放松警惕、思想麻痹而引发恶性交通事故。设计一套有益有效的辅助设备可以减少和防止这类事故的发生，帮助驾驶员规范行车，提高驾驶员的安全素养。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：利用ZigBee自由组网技术，结合车辆电子屏显示进行有选择的通信，实现车辆之间或者车辆与路边附属设备的通信。

本发明基于ZigBee技术的车辆信息交互及预警装置，其特征在于由嵌入式控制模块(1)、时钟模块(2)、车载供电系统(3)、多功能方向盘应答快捷键(4)、系统复位装置(5)、中控台触摸屏(6)、存储器(7)、ZigBee通信模块(8)、车头定向发射及接收天线(9)和车尾定向发射及接收天线(10)组成。其中嵌入式控制模块(1)与ZigBee通信模块(8)通过SPI总线连接。时钟模块(2)、车载供电系统(3)、系统复位装置(5)、存储器(7)分别与嵌入式控制模块(1)连接。多功能方向盘应答快捷键(4)及中控台触摸屏(6)通过I/O总线直接连接在嵌入式控制模块(1)上。车头定向发射及接收天线(9)和车尾定向发射及接收天线(10)与ZigBee通信模块(8)连接。

本发明装置的工作流程是：

(1)行驶着的车辆持续的检查自己身边的邻居节点，通过嵌入式控制系统进行车牌识别，把对方反馈回来携带着号牌信息的数据包解包，并在中控台触摸屏上显示，于是，本车便可以时刻与其他节点在已经建立起的自组网内通信；

(2)车内驾驶员通过对中控台触摸屏和多功能方向盘应答快捷键的操作下达指令，嵌入式控制模块把指令与本车的车牌号码封装处理后将其送到ZigBee通信模块，再经安装于车辆前后保险杠内的接/发天线将信息发送给通信范围内的节点车辆；

(3)接收到此信号的节点车辆将其解包后通过车牌识别系统识别目的地址是否为本车，依此来判决是否接受或抛弃：如果目的地址与本车号牌不相符，数据包会被丢弃；如果目的地址与本车号牌相符，则数据包会一层层被向上传送至中控台触摸屏显示，供驾驶员点选和操作。

车辆与路边附属设备通信的工作流程与车辆之间的通信工作流程是相同的。

本发明的有益效果是：该装置利用ZigBee自组网技术，结合车辆电子屏显示点选车辆或者路边附属设备进行有选择的通信，实现车辆之间或车辆与路边附属设备的通信，帮助驾驶员及时对反馈回来的道路情况作出反应，提高判断和操作的正确率，减少和防止交通事故的发生；此外，该装置节电、价格经济、易于拆装维护。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是本发明的装置示意图；

图3是实例解决方案示意图；

图4是中控台触摸屏及操作旋钮示意图；

图5是多功能方向盘应答快捷键布局示意图。

图6是总体系统的电路图。

图7是系统内存引脚电路图。

图中：1.嵌入式控制系统，2.时钟模块，3.车载供电系统，4.多功能方向盘应答快捷键，5.系统复位装置，6.中控台触摸屏，7.存储器，8.ZigBee通信模块，9.车头定向发射及接收天线，10.车尾定向发射及接收天线，a为Zigbee系统总成。

具体实施方式

以下结合附图，利用实施例对本发明作进一步说明。

本发明所述的基于ZigBee技术的车辆信息交互及预警装置，由嵌入式控制模块、时钟模块、车载供电系统、多功能方向盘应答快捷键、系统复位装置、中控台触摸屏、存储器、ZigBee通信模块、车头定向发射及接收天线和车尾定向发射及接收天线组成。其中，嵌入式控制模块与ZigBee通信模块通过SPI总线连接；时钟模块、车载供电系统、系统复位装置、存储器分别与嵌入式控制模块连接，组成嵌入式控制系统；多功能方向盘应答快捷键及中控台触摸屏通过I/O总线直接连接在嵌入式控制模块上，通过嵌入式控制系统的处理便可将获得的数据和要发出的指令准确的表达出来或发送至其他车辆；车头定向发射及接收天线和车尾定向发射及接收天线与ZigBee通信模块连接，组成无线通信模块，实现数据的无线收发。

如图1和图2所示，本发明所述的基于ZigBee技术的车辆信息交互及预警装置，由嵌入式控制模块1、时钟模块2、车载供电系统3、多功能方向盘应答快捷键4、系统复位装置5、中控台触摸屏6、存储器7、ZigBee通信模块8、车头定向发射及接收天线9和车尾定向发射及接收天线10组成。其中，嵌入式控制模块1与ZigBee通信模块8通过SPI总线连接；时钟模块2、车载供电系统3、系统复位装置5、存储器7分别与嵌入式控制模块1连接，组成嵌入式控制系统；多功能方向盘应答快捷键4及中控台触摸屏6通过I/O总线直接连接在嵌入式控制模块1上，通过嵌入式控制系统的处理便可将获得的数据和要发出的指令准确的表达出来或发送至其他车辆；车头定向发射及接收天线9和车尾定向发射及接收天线10与ZigBee通信模块8连接，组成无线通信模块，实现数据的无线收发。

如图6所示，嵌入式控制模块1的CPU采用三星公司生产的S3C2440型中央处理器；无线通信模块采用美国TI公司的CC2430射频芯片来完成ZigBee网络内数据的发送与接收；CC2430利用其SO，SI，SSn，SCLK连接S3C2440对应的SPI通信接口。如图6和图7所示，存储器7采用两块大小为32MB的HY57V561620型SDRAM。

机动车的牌照号码预先写入ZigBee射频芯片内，使唯一的牌照号码对应唯一的ZigBee芯片，以保证车辆间进行通信时，发送的数据包里不仅包含着ZigBee硬件标识还包含着车辆的唯一车牌号码信息。当节点接收到数据包后并最终被嵌入式系统解包对比目的地址是否和本身相符，如果符合则保留数据包，否则被丢弃。通过与路面上其他车辆建立通信获得若干ZigBee编号，使得车牌号和ZigBee芯片编号对号入座。这些信息通过嵌入式控制系统解包后，准确的车牌信息便会反馈在车辆的中控台触摸屏6上(如图4所示)，而在中控台触摸屏上所显示的是对应唯一ZigBee编号所嵌入的车牌号码。这样就将ZigBee编号与现实车牌号一一联系起来，驾驶员就可以有选择地与某一车辆保持通信，而不影响其他车辆。当在路上行驶时，互不相识的车辆之间通过ZigBee组成的临时WPAN系统进行通信。

如图3所示，本实施例是车辆在十字路口即将要进入实线区时利用本发明装置通信的示意图。当左转直行车道的信号灯为左转禁止，只允许直行时，由于前车欲左转但忘记打左转向灯，而后车意图直行，又未得到前车行驶路线的明确信号，不知前车直行还是左转，是否可以跟随不用变道，又担心进入实线区无法向右及时变道，此时，利用本发明装置，后车的驾驶员通过车牌识别确定ZigBee身份建立起有目的的通信，先向前车发送行驶路线询问信息(图3中为信息A)，而后得到前车明确的回答：将要左转的反馈信息(图3中为信息B)，于是后车在进入实线区之前及时变道直行(图3中为C)，从而避免在左转直行车道左转禁止的情况下，欲直行的跟随车辆被前面等待左转的车辆阻挡而浪费时间的现象发生。

车辆间的行车信息交互通过车辆方向盘的两侧安置的多功能方向盘应答快捷键4来发送。该组快捷键设有常用的询问、回答命令，可以快速方便的进行简单和最常用的问答(如图5所示)，其中，快捷键①可以设为“询问行驶方向”；快捷键②设为“超车请注意”；快捷键③设为“请通告路况”；快捷键④设为“左转注意”；快捷键⑤设为“右转注意”；快捷键⑥设为“直行”；快捷键⑦设为“前方事故，刹车请注意”；快捷键⑧设为“注意车距”。

如图4所示，安装于方向盘下的中控台触摸屏6可以用于选择通信模式和建立起有目的的通信后车辆间行车信息的显示。当通过中控台操作旋钮选择点对点模式，获得唯一ZigBee地址对应的车牌号后，可以进行车辆之间的通信，车辆信息在显示屏上显现，驾驶员在观察到前车的车牌号后，在显示屏上用手点选标注有前车号码的车辆进行一对一的通信，通过菜单选项交互双方的行车信息。当通过中控台操作旋钮选择信息接收模式，可以接收由交通信息中心发出的道路状况通报。

Claims (1)

1.基于ZigBee技术的车辆信息交互及预警装置，其特征在于由嵌入式控制模块(1)、时钟模块(2)、车载供电系统(3)、多功能方向盘应答快捷键(4)、系统复位装置(5)、中控台触摸屏(6)、存储器(7)、ZigBee通信模块(8)、车头定向发射及接收天线(9)和车尾定向发射及接收天线(10)组成；

所述的嵌入式控制模块(1)与ZigBee通信模块(8)通过SPI总线连接；

机动车的牌照号码预先写入ZigBee射频芯片内，使唯一的牌照号码对应唯一的ZigBee芯片，以保证车辆间进行通信时，发送的数据包里不仅包含着ZigBee硬件标识还包含着车辆的唯一车牌号码信息；

所述的车头定向发射及接收天线(9)和车尾定向发射及接收天线(10)与ZigBee通信模块(8)连接；

所述的时钟模块(2)、车载供电系统(3)、系统复位装置(5)、存储器(7)分别与嵌入式控制模块(1)连接；

所述的多功能方向盘应答快捷键(4)及中控台触摸屏(6)通过I/O总线直接连接在嵌入式控制模块(1)上；

其工作流程是：

(1)行驶着的车辆持续的检查自己身边的邻居节点，通过嵌入式控制系统进行车牌识别，把对方反馈回来携带着号牌信息的数据包解包，并在中控台触摸屏上显示，于是本车便可以时刻与其他节点在已经建立起的自组网内通信；

(2)车内驾驶员通过对中控台触摸屏和多功能方向盘应答快捷键的操作下达指令，嵌入式控制模块把指令与本车的车牌号码封装处理后将其送到ZigBee通信模块，再经安装于车辆前后保险杠内的接/发天线将信息发送给通信范围内的节点车辆；

(3)接收到此信号的节点车辆将其解包后通过车牌识别系统识别目的地址是否为本车，依此来判决是否接受或抛弃：如果目的地址与本车号牌不相符，数据包会被丢弃；如果目的地址与本车号牌相符，则数据包会一层层被向上传送至中控台触摸屏显示，供驾驶员点选和操作。