CN102298713A

CN102298713A - 机动车射频安全系统

Info

Publication number: CN102298713A
Application number: CN2011102308564A
Authority: CN
Inventors: 赵红胜; 谭杰; 朱智源
Original assignee: Institute of Automation of Chinese Academy of Science
Current assignee: Institute of Automation of Chinese Academy of Science
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2011-12-28

Abstract

本发明公开了一种机动车射频安全系统。该机动车射频安全系统包括：安装于前车的射频识别标签；安装于本车的天线、读写装置和控制装置；射频识别标签和天线可通过射频进行信息交互；射频识别标签，用于接收从本车发送的电磁信号，并返回电磁信号对应的回波信号；读写装置，用于通过天线，向射频识别标签发送电磁信号，并接收从射频识别标签返回的回波信号；控制装置，与读写装置相连接，用于利用读写装置发送的电磁信号和接收的回波信号，获取本车的安全性能状态信息。本发明机动车射频安全系统可以实时测量车距、传输前车安全性能状态信息，从而提高了机动车行车安全。

Description

机动车射频安全系统

技术领域

本发明涉及汽车电子行业的安全装备领域，尤其涉及一种机动车射频安全系统。

背景技术

随着人们物质文化生活的日益丰富，机动车的持有量在我国每年都在呈上升趋势，机动车给人们的出行带来的极大便利，同时也给社会带来了很多的坏处。其一是造成城市交通拥堵，其二是机动车事故造成人员伤亡给很多家庭带来不幸。据统计，机动车事故有50％是由于车辆追尾造成车辆碰撞。中华人民共和国道路交通安全法实施条例第八十条规定，机动车在高速公路上行驶，车速超过每小时100公里时，应当与同车道前车保持100米以上的距离，车速低于每小时100公里时，与同车道前车距离可以适当缩短，但最小距离不得少于50米。如何实时判断出机动车的前后车距是减少这类事故发生的关键。

申请人意识到现有技术存在如下技术缺陷：目前判断车距很大程度上依靠驾驶者本身的驾驶经验，这种方法在恶劣天气或是在高速公路上行驶时，其误差就比较大，尤其对于驾驶技术不太熟练的新手，这对机动车行车安全非常不利。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述缺陷，本发明提供了一种用于实时测量车距、传输前车安全性能状态信息，从而提高机动车行车安全的机动车射频安全系统。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种机动车射频安全系统。该机动车射频安全系统包括安装于前车的射频识别标签；安装于本车的天线、读写装置和控制装置；射频识别标签和天线可通过射频进行信息交互；射频识别标签，用于接收从本车发送的电磁信号，并返回电磁信号对应的回波信号；读写装置，用于通过天线，向射频识别标签发送电磁信号，并接收从射频识别标签返回的回波信号；控制装置，与读写装置相连接，用于利用读写装置发送的电磁信号和接收的回波信号，获取本车的安全性能状态信息。

本发明机动车射频安全系统中，射频识别标签安装于前车后方的外侧；天线安装于本车前方的外侧。

本发明机动车射频安全系统中，控制装置用于：利用电磁信号和回波信号各自的信号强度及预设的环境损耗因子，获取前车与本车的车距。

本发明机动车射频安全系统中，控制装置依据下列公式计算本车与前车的车距，

其中，P_r(d)表示控制装置接收到射频识别标签反射的回波信号强度；P_r(d₀)表示控制装置在参考点d₀接收到射频识别标签发送的信号强度；k表示路径长度和路径损耗之间的环境损耗因子，X_σ是平均值为0的高斯分布随机变数；d表示需要计算的射频识别标签与控制装置间的距离。优选地，环境损耗因子k依赖于障碍物的结构和使用的材料以及环境因素，其范围在2～5之间；随机变数X_σ为信号穿过障碍物的衰减，其标准差范围为4～10。

本发明机动车射频安全系统中还包括：报警装置，安装于本车，与控制装置相连接，用于当车距低于预设阈值时，以声音信号或灯光信号向用户报警。

本发明机动车射频安全系统中，射频识别标签，还用于存储前车的车辆安全性能状态信息；读写装置，还用于通过天线，向射频识别标签发送车辆安全性能状态信息读取请求；并接收从射频识别标签返回的车辆安全性能状态信息；控制装置，还用于分析和/或展示上述车辆安全状态信息。

本发明机动车射频安全系统中，安全性能状态信息包括前车的以下至少一项信息：车辆维修信息、车辆走合信息、车辆使用年限信息和驾驶者是否是新手的信息。

本发明机动车射频安全系统中，安全性能状态信息编码后存储于射频识别标签中，可重复读写。

本发明机动车射频安全系统还包括：安装于本车的显示装置，与控制装置相连接，用于将前车与本车的距离与前车的安全性能状态信息显示给用户。

(三)有益效果

本发明机动车射频安全系统具有下列有益效果。

1、可以准确获取前面车辆(前车)与自身车辆(本车)的距离，提高行车安全；

2、通过分析前车射频识别标签的返回信号，提前知道前面车辆的安全状态，可以提醒后面驾驶者，从而提高行车安全。

附图说明

图1为本发明机动车射频安全系统的结构示意图；

图2为本发明机动车射频安全系统实现实时测量车距、传输车辆状态的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明机动车射频安全系统，其原理是利用射频识别技术，安装在本车上的读写装置(通过天线)与安装在前车上射频识别标签进行无线通信，安装在本车上的控制装置通过分析本车读写装置发送、接收电磁波回波信号的能量变化情况，结合当时的环境因素因子，实时测量出两车之间的距离，自动提醒机动车驾驶者安全行车；同时，通过前车上的射频识别标签发射的电磁波回波信号中携带的信息，可以了解前车的车辆安全性能状态信息，自动提醒机动车驾驶者注意前车，从而提高机动车驾驶安全。

在本发明的一个示例性实施例中，公开了一种机动车射频安全系统。图1为本发明实施例机动车射频安全系统的结构示意图。如图1所示，本系统涉及前车100和本车200。射频识别标签102安装在前车100后方外左侧处，前面无遮挡。在本车上，控制装置208通过读写装置206和天线204连接；天线204安装在本车200的前方外左侧处，前面无遮挡。本车的天线204通过射频识别技术与前车的射频识别标签102可通过射频进行信息交互。需要说明的是，在本车上也可以有射频识别标签202，该射频识别标签202也可以通过射频与相对于本车的后车上的天线进行信息交互。

本发明中涉及的连接关系主要包括：射频识别标签102与读写装置206交互信息的方式是通过射频识别技术实现，控制装置208与读写装置206之间有连接，读写装置206、天线204之间有连接，控制装置208内嵌在机动车车载软件中。读写装置206是指一种电子设备，能够执行从射频识别标签获取数据和向射频识别标签写入数据，适当时，执行信道编码、信道解码、信源编码、信源译码和交换源端数据等过程。射频识别标签102具有信息存储机制的、能接收读写装置的电磁场调制信号并返回响应信号的数据载体。控制装置208能够对读写装置206进行相应的状态检查、功能设定、操作控制；对读写装置206采集的电磁波信号进行协议处理，从而解析出信号中携带的信息内容；按照电磁波衰减规律计算出电磁波发送主体与反射主体之间的距离。

以下将介绍本发明机动车射频安全系统中自动识别与前车距离的具体实现过程。对于控制装置，其依据下列公式计算本车与前车的车距。

P_{r} (d) = P_{r} (d_{0}) + 10 klg (\frac{d}{d_{0}}) - X_{σ}

………………………………………公式一

公式一中，P_r(d)表示读写装置接收到射频识别标签反射的回波信号强度，即RSSI，单位为dBm；P_r(d₀)表示读写装置在参考点d₀接收到射频识别标签发送的信号强度；k表示路径长度和路径损耗之间的比例因子，依赖于障碍物的结构和使用的材料以及环境因素，它的范围在2～5之间，一般在实际使用时，晴天k取2.5，雨天k取3.0，雾天k取2.8；X_σ是平均值为0的高斯分布随机变数，即信号穿过障碍物的衰减，其标准差范围为4～10；d表示需要计算的射频识别标签与读写装置间的距离。

举例说明：设d₀＝1m，P_r(d₀)＝-0.97dbm(可事先测量得到)，k＝2，X_σ＝0，现测得P_r(d)＝-20.71dbm，则根据上述公式可求得d≈10m。优选地，该机动车射频安全系统还包括：报警装置，安装于本车，与控制装置相连接，用于当车距低于预设阈值时，以声音信号或灯光信号向用户报警。通过上述技术措施，本车驾驶员可以准确知道本车与前车的距离，并根据用户预设的阈值提供报警，从而保证行车安全。

另外，了解前车的车辆安全性能状态信息对提高安全性也是有益的，比如车辆是否刚维修过、是否走合、车辆的使用年限、驾驶者是否是新手等状态信息。目前这方面的信息交互还没有在车辆驾驶者之间自由方便地实现，而这一点对于提高机动车的安全性更为重要。

本发明中，前车的射频识别标签，还用于存储按照与读写装置事先约定的编码方式编码后的前车的车辆安全性能状态信息，该车辆安全性能状态信息包括前车的以下至少一项信息：车辆维修信息、车辆走合信息、车辆使用年限信息和驾驶者是否是新手的信息。优选地，信息通过编码方式存储，而不是直接存储，主要是因为射频识别标签的存储空间有限。举例说明，表1是车辆安全性能状态信息的编码方式。

表1车辆安全性能状态信息的编码方式

读写装置，还用于通过天线，向射频识别标签发送车辆安全性能状态信息读取请求；并接收从射频识别标签返回的车辆安全性能状态信息；控制装置，还用于分析车辆安全状态信息(主要是解码)。优选地，该机动车射频安全系统还包括：显示装置，安装于本车，与控制装置相连接，用于将前车与本车的距离与前车的安全性能状态信息显示给用户。通过上述技术措施，本车驾驶员可以提前知道前车的安全状态，并且可以提醒后面驾驶者，从而提高行车安全。

以下将以流程图的形式介绍本发明机动车射频安全系统中采用射频技术提供出前面车辆的车距和车辆安全性能状态信息的具体实现过程。图2为本发明机动车射频安全系统实现实时测量车距、传输车辆状态的方法流程图。如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤S200：机动车车主在开车前将本车的车辆安全性能状态信息，比如车辆维修、走合、使用年限、驾驶者是否是新手等通过控制装置写入到射频识别标签。这些信息是按照标准的编码方式编码后存储在射频识别标签中的存储器中。这些信息可以修改或重写。然后将射频识别标签安装在车辆前侧；

步骤S201：机动车车主在驾驶过程中，启动机动车射频安全系统，这时读写装置开始发射电磁波信号。控制装置控制读写装置按照一定的时间间隔发射电磁波信号；

步骤S202：读写装置等待接收返回的电磁波信号；

步骤S203：控制装置提示读写装置接收到电磁波信号；

步骤S204：控制装置自动分析接收到的电磁波信号；

步骤S205：如果分析得出是射频识别标签返回的电磁波信号，则进入步骤S206，否则返回到步骤S202；

步骤S206：根据电磁波衰减规律及电磁波发送、接收RSSI差计算出电磁波发送主体与反射主体之间的距离。这个距离就是本车与前面车辆的距离；

步骤S207：控制装置按照射频识别空口协议解析出射频识别标签返回电磁波信号中携带的信息。这个信息即为前车的车辆安全性能状态信息；

步骤S208：控制装置将车距和安装状态信息自动显示于显示装置(车载人机界面屏幕)上，提醒用户注意行车安全；

步骤S209：用户知道信息后，可以选择关闭机动车射频安全系统或继续保留机动车射频安全系统。如选择关闭，进入步骤S300，否则返回步骤S202。

步骤S300：结束。

综上所述，通过本发明机动车射频安全系统，机动车驾驶员能够实时掌握前面机动车的状态、彼此间的安全距离，避免发生追尾和发生车辆碰撞的行为，从而提高整个机动车的行车安全。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种机动车射频安全系统，其特征在于，该机动车射频安全系统包括：安装于前车的射频识别标签；安装于本车的天线、读写装置和控制装置；所述射频识别标签和所述天线可通过射频进行信息交互；

所述射频识别标签，用于接收从所述本车发送的电磁信号，并返回所述电磁信号对应的回波信号；

所述读写装置，用于通过所述天线，向所述射频识别标签发送电磁信号，并接收从所述射频识别标签返回的回波信号；

所述控制装置，与所述读写装置相连接，用于利用所述读写装置发送的电磁信号和接收的回波信号，获取所述本车的安全性能状态信息。

2.根据权利要求1所述的机动车射频安全系统，其特征在于：所述射频识别标签安装于所述前车后方的外侧；所述天线安装于所述本车前方的外侧，与所述射频识别标签的安装位置对应。

3.根据权利要求1所述的机动车射频安全系统，其特征在于，所述控制装置用于：

利用所述电磁信号和所述回波信号各自的信号强度及预设的环境损耗因子，获取所述前车与所述本车的车距。

4.根据权利要求3所述的机动车射频安全系统，其特征在于，所述控制装置依据下列公式计算本车与前车的车距，

P_{r} (d) = P_{r} (d_{0}) + 10 klg (\frac{d}{d_{0}}) - X_{σ},

其中，P_r(d)表示读写装置接收到射频识别标签反射的回波信号强度；P_r(d₀)表示读写装置在参考点d₀接收到射频识别标签发送的信号强度；k表示路径长度和路径损耗之间的环境损耗因子，X_σ是平均值为0的高斯分布随机变数；d表示需要计算的射频识别标签与读写装置间的距离。

5.根据权利要求4所述的机动车射频安全系统，其特征在于，

所述环境损耗因子k依赖于障碍物的结构和使用的材料以及环境因素，其范围在2～5之间；

所述随机变数X_σ为信号穿过障碍物的衰减，其标准差范围为4～10。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的机动车射频安全系统，其特征在于，该机动车射频安全系统还包括：

报警装置，安装于所述本车，与所述控制装置相连接，用于当所述车距低于预设阈值时，以声音信号或灯光信号向用户报警。

7.根据权利要求3所述的机动车射频安全系统，其特征在于：

所述射频识别标签，还用于存储所述前车的车辆安全性能状态信息；

所述读写装置，还用于通过所述天线，向所述射频识别标签发送车辆安全性能状态信息读取请求；并接收从所述射频识别标签返回的车辆安全性能状态信息；

所述控制装置，还用于分析所述车辆安全状态信息。

8.根据权利要求7所述的机动车射频安全系统，其特征在于，所述安全性能状态信息包括所述前车的以下至少一项信息：

车辆维修信息、车辆走合信息、车辆使用年限信息和驾驶者是否是新手的信息。

9.根据权利要求8所述的机动车射频安全系统，其特征在于，所述安全性能状态信息编码后存储于所述射频识别标签中，可重复读写。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的机动车射频安全系统，其特征在于，该机动车射频安全系统还包括：

显示装置，安装于所述本车，与所述控制装置相连接，用于将所述前车与所述本车的距离与所述前车的安全性能状态信息显示给用户。