CN103136984B - 基于gps的驾驶考试系统 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种基于GPS的驾驶考试系统，包括：GPS定位系统和主控装置。其中的GPS定位系统包括：两个GPS接收天线，设置于考试车上，接收GPS定位信号并输出；GPS定位信号处理器，接收两个GPS接收天线输出的GPS定位信号，并根据GPS定位信号确定两个GPS接收天线的坐标位置。主控装置中预先存储有考核项目中的标识物坐标位置，主控装置根据两个GPS接收天线的坐标位置计算出考试车预定部位在预定坐标系中的坐标位置，根据标识物坐标位置和考试车预定部位的坐标位置确定标识物与考试车预定部位在所述预定坐标系中的位置关系。本发明降低了驾驶考试系统的实现成本，并提高了电子考试系统的可应用性。

Description

基于GPS的驾驶考试系统

技术领域

本发明涉及GPS技术，特别是涉及一种基于GPS的驾驶考试系统。

背景技术

最初的驾驶考试是由考官跟车来对考生的驾驶水平进行考核。该传统的考核方式由于存在耗费警力、易受考官主观评判影响以及易造成考生精神紧张等缺点，因此，有被电子考试系统取代的趋势。目前已推出的电子考试系统包括：电子桩考系统、场地电子路考系统以及实际道路电子考试系统等。

利用电子考试系统进行驾驶考试的实现方式主要包括如下三种：

实现方式一、直接接触检测方法。在考试车上安装电子装置(如压力传感器、红外传感器、震动传感器和压电胶管等传感器)，在各个考试项目附近(如标识物处)安装电子装置(如各类传感器等)，基于上述电子装置检测考试车与标识物之间的空间关系，从而判定考生的驾驶考试成绩。

实现方式二、非接触检测方法。在各个考试项目附近的路面下埋设磁性物质，在考试车上安装磁性传感器，通过检测考场中磁场变化推断考试车与考试项目标识物之间的方位关系，从而判定考生的驾驶考试成绩。

实现方式三、GPS检测方法。在考试车上安装一套GPS定位系统，基于GPS定位系统定位车辆行驶方位，以便对某些考核项目进行评判。

发明人在实现本发明过程中发现：直接接触检测方法存在早期施工量大、故障率高、日后维护费用高以及使用寿命短等问题，且该类方法无法应用于实际道路考试。而非接触检测方法虽然具有日后维护费用低、使用寿命长等优点，但是，该方法的检测精度较大程度上依赖于施工精度和调试精度，从而造成施工和调试工作量大。另外，非接触检测方法同样无法应用于实际道路考试。现有的GPS检测方法由于只能定位出考试车上安装的GPS接收天线的位置，因此，在某些情况下(如车辆行驶速度很慢、转弯尤其是停车)，无法判定出考试车的方向，从而也就无法推断出考试车其他部位所在的坐标位置，不利于GPS技术在驾驶考试应用中的推广。

有鉴于上述现有的利用电子考试系统进行驾驶考试的实现方式存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的基于GPS的驾驶考试系统，能够克服现有的驾驶考试的实现方式存在的问题，使其更具有实用性。经过不断的研究设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的利用电子考试系统进行驾驶考试的实现方式存在的缺陷，而提供一种基于GPS的驾驶考试系统，所要解决的技术问题是，降低驾驶考试系统的实现成本，并提高电子考试系统的可应用性和可靠性，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题可采用以下的技术方案来实现。

依据本发明提出的一种基于GPS的驾驶考试系统，包括：GPS定位系统和主控装置，所述GPS定位系统与所述主控装置连接；所述GPS定位系统包括：两个GPS接收天线，设置于考试车上，接收GPS定位信号，并输出所述GPS定位信号；以及GPS定位信号处理器，设置于所述考试车上，接收所述两个GPS接收天线输出的GPS定位信号，并根据所述GPS定位信号确定所述两个GPS接收天线的坐标位置，输出所述坐标位置；所述主控装置中预先存储有考核项目中的标识物坐标位置，所述主控装置接收所述两个GPS接收天线的坐标位置，并根据所述两个GPS接收天线的坐标位置计算出所述考试车预定部位在预定坐标系中的坐标位置，根据所述标识物坐标位置和所述考试车预定部位的坐标位置确定标识物与考试车预定部位在所述预定坐标系中的位置关系，并输出所述位置关系。

本发明的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

较佳的，前述的基于GPS的驾驶考试系统，其中所述GPS定位系统为精度为厘米级别的GPS定位系统。

较佳的，前述的基于GPS的驾驶考试系统，其中所述两个GPS接收天线均设置于所述考试车的车顶上。

较佳的，前述的基于GPS的驾驶考试系统，其中所述两个GPS接收天线设置于考试车车顶的中心纵轴上，且所述两个GPS接收天线之间的间隔距离不小于10厘米。

较佳的，前述的基于GPS的驾驶考试系统，其中预定坐标系包括：大地坐标系。

较佳的，前述的基于GPS的驾驶考试系统，其中所述根据所述两个GPS接收天线的坐标位置计算出所述考试车预定部位在预定坐标系中的坐标位置包括：所述主控装置确定所述GPS接收天线所在的平面直角坐标系中的一个坐标轴与大地坐标系中的一个坐标轴的夹角，并根据夹角将所述考试车预定部位在由GPS接收天线决定的平面直角坐标系中的坐标位置变换为大地坐标系中的坐标位置。

较佳的，前述的基于GPS的驾驶考试系统，其中所述由GPS接收天线决定的平面直角坐标系包括：两个GPS接收天线的连线为一个坐标轴，且以两个GPS接收天线中的任一个GPS接收天线为原点的平面直角坐标系。

借由上述技术方案，本发明的基于GPS的驾驶考试系统至少具有下列优点及有益效果：本发明通过在考试车上设置两个GPS接收天线，使GPS定位信号处理器能够实时地获取到两个GPS接收天线的坐标位置；GPS定位信号处理器通过将坐标位置传输给主控装置，使主控装置可以将其存储的考试车上的各预定部位的坐标位置转换为预定坐标系中的坐标位置，并能够在预定坐标系中比较考核项目中的标识物坐标位置与上述转换后的坐标位置的位置关系；从而本发明的基于GPS的驾驶考试系统可以快速方便准确的获取考试车上的各个关键部位与考试项目标识物之间的方位信息，大大减少了考场场地的施工工作量和维护工作量，且可以很好的适用于平常训练、桩考、场地路考以及实际路考中，进而本发明降低了驾驶考试系统的实现成本，并提高电子考试系统的可应用性和可靠性。

综上所述，本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极技术效果，成为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征以及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的基于GPS的驾驶考试系统的GPS定位系统主视图；

图2为本发明的基于GPS的驾驶考试系统的GPS定位系统俯视图；

图3为本发明的基于GPS的驾驶考试系统在连续障碍考核中的应用示意图；

图4为本发明的基于GPS的驾驶考试系统在桩考中的应用示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的基于GPS的驾驶考试系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本发明提供的基于GPS的驾驶考试系统主要包括：GPS定位系统和主控装置。GPS定位系统安装于考试车上，主控装置可以设置于考试车上，也可以设置于固定设施中，如设置于考场的监控室等处，在主控装置设置于固定设施中的情况下，一个主控装置可以对应多个GPS定位系统。

GPS定位系统与主控装置之间可以有线连接，如通过馈线(即信号线)连接；也可以无线连接，如GPS定位系统与主控装置之间可以通过射频无线传输接口或者WIFI接口等进行无线信息的传输。

本发明的GPS定位系统最好为厘米级别精度的GPS定位系统。GPS定位系统主要用于实时的向主控装置提供其当前所在的位置坐标。本发明可以采用现有的多种型号的GPS定位系统。GPS定位系统的一个具体例子如附图1和附图2所示。

图1和图2示出的GPS定位系统主要包括：两个GPS接收天线1和一个GPS定位信号处理器2。两个GPS接收天线1均设置于考试车的车顶的纵轴上，并与考试车的底盘垂直设置。当然，两个GPS接收天线1还可以均设置于考试车的其它位置，如两个GPS接收天线1均设置于车顶的非纵轴位置或者车身同一侧面等等，只要两个GPS接收天线1设置于考试车的同一平面上即可。两个GPS接收天线1应间隔预定距离设置，该预定距离可以为1米或者2米等。两个GPS接收天线1之间间隔的预定距离最好不要太小，如两个GPS接收天线1之间间隔的预定距离不小于30厘米。

两个GPS接收天线1用于接收GPS定位信号，并向GPS定位信号处理器2输出其接收到的GPS定位信号。

GPS定位信号处理器2与GPS接收天线1之间可以有线连接或者无线连接，如通过馈线(即信号线)连接，再如GPS定位信号处理器2与GPS接收天线1之间通过蓝牙模块或者红外模块等进行无线信号传输。GPS定位信号处理器2设置于考试车上。GPS定位信号处理器2可以设置于考试车内部，也可以设置于考试车外部，如图1和图2示出的GPS定位信号处理器2设置于考试车内。

GPS定位信号处理器2主要用于接收两个GPS接收天线1输出的GPS定位信号，并根据其接收到的GPS定位信号确定两个GPS接收天线1的坐标位置，GPS定位信号处理器2向主控装置输出其确定出的两个GPS接收天线1的坐标位置。这里的坐标位置通常应该为基于大地坐标系的坐标位置。

主控装置中预先存储有考核项目中的至少一个标识物坐标位置，该标识物坐标位置同样可以为基于大地坐标系的标识物坐标位置。上述考核项目可以为一个或多个考核项目，且一个考核项目可以对应一个或多个标识物坐标位置。另外，主控装置中还可以预先存储有考试车上的预定部位的坐标位置。该预定部位的坐标位置可以为预定部位在由两个GPS接收天线1决定的平面直角坐标系中的坐标位置，也就是说，在基于两个GPS接收天线1而建立的平面直角坐标系中，考试车的预定部位对应的坐标位置。上述预定部位可以为考车上的任何一点，在实际应用中，预定部位可以被称为关键部位，即判定考核成绩的关键部位，如考试车的四个车轮3或者车身3上的车左/右前点或者车左/右后点等。预定部位可以根据具体的考核项目来实际选择确定，本发明不限制预定部位的具体所指。

上述基于两个GPS接收天线1而建立的平面直角坐标系的一个具体的例子如附图2所示，即以两个GPS接收天线1的连线为坐标轴Yc、以左侧GPS接收天线1为原点建立的平面直角坐标系(Xc，0，Yc)，该平面直角坐标系(Xc，0，Yc)也可以称为固结在考试车上的平面直角坐标系5。本发明也可以以两个GPS接收天线1的连线为坐标轴Yc，以右侧GPS接收天线1为原点或者以Yc坐标轴上的除两个GPS接收天线1之外的其它点(如两个GPS接收天线1的中间点)作为原点建立平面直角坐标系。

主控装置在接收到GPS定位信号处理器2实时传输来的两个GPS接收天线1的坐标位置后，实时根据上述两个GPS接收天线1的坐标位置将其存储的考试车的预定部位的坐标位置(Xci，Yci)转换为预定坐标系中的坐标位置，这样，主控装置根据其存储的标识物坐标位置和考试车预定部位的坐标位置可以实时确定出标识物与考试车预定部位在预定坐标系中的位置关系，之后，主控装置可以实时输出该位置关系，如主控装置在屏幕上实时显示标识物与考试车预定部位的位置，该位置关系可以为驾驶考核评判提供依据。上述预定坐标系可以为大地坐标系。

主控装置根据接收到的两个GPS接收天线1的坐标位置将其存储的考试车的预定部位的坐标位置转换为大地坐标系中的坐标位置的一个具体例子为：主控装置获取由两个GPS接收天线1决定出的平面直角坐标系中的原点在大地坐标系中的坐标位置，并测量由两个GPS接收天线1决定出的平面直角坐标系中的其中一个坐标轴(如Xc轴)与大地坐标系中的其中一个坐标轴(如Xd轴)的夹角Qc，之后，主控装置利用上述原点在大地坐标系中的坐标位置以及上述夹角Qc对考试车预定部位在由两个GPS接收天线1决定出的平面直角坐标系中的坐标位置进行坐标变换计算，以变换为预定部位在大地坐标系中的坐标位置。

针对考试车上的A点进行坐标变换所采用的公式可以为：

Xda＝Xc0+Xca.cosQc-Yca.sinQc                    公式(1)

Yda＝Yc0+Yca.cosQc+Xca.sinQc                    公式(2)

在上述公式(1)和公式(2)中，Xc0和Yc0是GPS定位系统实时测得的平面直角坐标系(Xc，0，Yc)中的原点在大地坐标系中的坐标值；Qc是Xc轴与大地坐标系中的Xd轴的夹角；Xca和Yca是考试车上的A点在平面直角坐标系(Xc，0，Yc)中的坐标值；Xda和Yda是考试车上的A点在大地坐标系中的坐标值。

需要特别说明的是，本发明中的预定坐标系也可以为由两个GPS接收天线1决定出的平面直角坐标系，在这种情况下，主控装置可以先将其预先存储的标识物在大地坐标中的坐标位置转换为由两个GPS接收天线1决定出的平面直角坐标系中的坐标位置，之后，再输出基于上述平面直角坐标系的预定部位的坐标位置与标识物的坐标位置之间的位置关系。另外，本发明中的预定坐标系还可以为除了由两个GPS接收天线1决定出的平面直角坐标系以及大地坐标系之外的第三方坐标系，在这种情况下，主控装置应将其预先存储的标识物在大地坐标中的坐标位置和预定部位的坐标位置均转换为第三方坐标系中的坐标位置，之后，再输出基于上述第三方坐标系的预定部位的坐标位置与标识物的坐标位置之间的位置关系。

下面结合附图3和附图4对本发明的基于GPS的驾驶考试系统的实际应用进行说明。

图3示出了基于GPS的驾驶考试系统在连续障碍考核中的应用。考试车的车顶的纵轴处设置有两个GPS接收天线31，由这两个GPS接收天线31建立起直角平面坐标系(Xc，0，Yc)，即固结在考试车上的直角平面坐标系32。在场地路考或者场地训练过程中，主控装置可以根据GPS定位信号处理器2实时传输来的两个GPS接收天线31在大地坐标系中的坐标值实时的确定出考试车的直角平面坐标系32的原点在大地坐标系中的坐标值、以及直角平面坐标系32的Xc轴和大地坐标系的Xd轴的交角Qc，从而主控装置可以根据这两个值通过坐标变换公式计算出考试车的四个车轮33在大地坐标系中的坐标值，由于主控装置中存储有连续障碍物34以及路边线35在大地坐标系中的坐标值，因此，基于本发明的系统可以准确的判断出车轮33是否擦碰或者骑压连续障碍物34以及车轮33是否骑压或驶出路边线35，最终给出考核结果。

由图3示出的实施例可以看出，本发明完全可以避免在连续障碍物34上安装传感器或者在其周围埋设磁性物质的过程，进而避免了传感器易损坏以及施工和调试工作量大等问题；本发明通过预先测量存储连续障碍物34的坐标位置以及四个车轮33的坐标位置，可以基于两个GPS接收天线31接收到的定位信号快速准确的获知考试车在通过连续障碍物34时的实际情况，降低了连续障碍物考核的实现成本，并提高电子考试系统在连续障碍物考核中的可应用性和可靠性。

图4示出了基于GPS的驾驶考试系统在桩考或者场地训练过程中的应用。考试车的车顶的中心纵轴处设置有两个GPS接收天线45，由这两个GPS接收天线45建立起直角平面坐标系(Xc，0，Yc)，即固结在考试车上的直角平面坐标系46。在桩考或者场地训练过程中，主控装置可以根据GPS定位信号处理器2实时传输来的两个GPS接收天线45在大地坐标系中的坐标值实时的确定出考试车的直角平面坐标系46的原点在大地坐标系中的坐标值、以及直角平面坐标系46的Xc轴和场地坐标系47的Xd轴的交角Qc，从而主控装置可以根据这两个值通过坐标变换公式计算出考试车的四个角在场地坐标系47中的坐标值，由于主控装置中存储有桩杆42、库边线43和路边线44在场地坐标系中的坐标值，因此，基于本发明的系统可以准确的判断出考试车的四个角(如B点)是否擦碰桩杆42以及考试车是否骑压或驶出库边线43和路边线44，最终给出考核结果。

由图4示出的实施例可以看出，本发明完全可以避免在桩杆42上安装震动传感器并在库边线43和路边线44附近安装红外传感器的过程，进而避免了传感器易损坏等问题。本发明通过预先测量存储库边线43和路边线44的坐标位置以及考试车的四个角(如B点)的坐标位置，可以基于两个GPS接收天线45接收到的定位信号快速准确的获知考试车在桩考时的实际情况，降低了桩考的考核实现成本，并提高电子考试系统在桩考中的可应用性和可靠性。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种基于GPS的驾驶考试系统，包括：GPS定位系统和主控装置，所述GPS定位系统与所述主控装置连接；

其特征在于，其中所述GPS定位系统包括：

两个GPS接收天线，设置于考试车上，接收GPS定位信号，并输出所述GPS定位信号；以及

GPS定位信号处理器，设置于所述考试车上，接收所述两个GPS接收天线输出的GPS定位信号，并根据所述GPS定位信号确定所述两个GPS接收天线的坐标位置，输出所述坐标位置；

所述主控装置中预先存储有考核项目中的标识物坐标位置，所述主控装置接收所述两个GPS接收天线的坐标位置，并根据所述两个GPS接收天线的坐标位置计算出所述考试车预定部位在预定坐标系中的坐标位置，根据所述标识物坐标位置和所述考试车预定部位的坐标位置确定标识物与考试车预定部位在所述预定坐标系中的位置关系，并输出所述位置关系；所述预定坐标系为大地坐标系。

2.根据权利要求1所述的基于GPS的驾驶考试系统，其特征在于，所述GPS定位系统为精度为厘米级别的GPS定位系统。

3.根据权利要求1所述的基于GPS的驾驶考试系统，其特征在于，所述两个GPS接收天线均设置于所述考试车的车顶上。

4.根据权利要求3所述的基于GPS的驾驶考试系统，其特征在于，所述两个GPS接收天线设置于考试车车顶的中心纵轴上，且所述两个GPS接收天线之间的间隔距离不小于10厘米。

5.根据权利要求1所述的基于GPS的驾驶考试系统，其特征在于，所述根据所述两个GPS接收天线的坐标位置计算出所述考试车预定部位在预定坐标系中的坐标位置包括：

所述主控装置确定所述GPS接收天线所在的平面直角坐标系中的一个坐标轴与大地坐标系中的一个坐标轴的夹角，并根据夹角将所述考试车预定部位在由GPS接收天线决定的平面直角坐标系中的坐标位置变换为大地坐标系中的坐标位置。

6.根据权利要求5所述的基于GPS的驾驶考试系统，其特征在于，所述由GPS接收天线决定的平面直角坐标系包括：所述两个GPS接收天线的连线为一个坐标轴，且以两个GPS接收天线中的任一个GPS接收天线为原点的平面直角坐标系。