CN103192784A - 基于物联网的汽车主动避撞系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的汽车主动避撞系统，包括单片机控制器、读取来自行车电脑CAN总线上的汽车速度、发动机、变速箱及其他电控系统的状态及故障数据的CAN通讯组件、将CAN通讯组件读入的数据定时转发且采用定时刷新的方式将周围其他节点发送的数据进行接收并对接收的数据进行判断的Zigbee无线通讯组件、以及对周围车辆的故障信息进行语音播报以提醒司乘人员的语音组件；所述Zigbee无线通讯组件和所述CAN通讯组件分别与所述单片机控制器双向连接，所述CAN通讯组件与行车电脑双向连接，所述Zigbee无线通讯组件与交互信息双向无线连接；所述语音组件与所述单片机控制器单向连接。本发明Zigbee通讯组件带定位引擎技术，能够对周围车辆进行定位，对安全距离进行计算。

Description

基于物联网的汽车主动避撞系统
技术领域
本发明涉及一种基于物联网的汽车主动避撞系统。
背景技术
截至2012年6月底，中国机动车总保有量达2.33亿辆，其中汽车1.14亿辆，摩托车1.03亿辆。全国机动车驾驶人达2.47亿人，其中汽车驾驶人1.86亿人。交通事故已成为“世界第一害”，而中国是世界上交通事故死亡人数最多的国家之一。
目前，汽车安全电子均从汽车个体本身出发，采取类似基于测距传感器的探测方法进行安全距离警示，如汽车行人安全系统、倒车雷达等。但是，实际上，道路上的汽车川流不息，每一台汽车的安全是彼此影响的，比如，后面一台车的刹车系统失灵，则前面一台车减速时面临着被撞的危险；如果前面一台车的转向灯失灵，则后面的车很难判断前面一台车的转向意图，此时超车极易发生危险；如果后面一台车处飙车状态，则前面及附近车辆则要小心避让，避免超车，以减少风险。可见，个体汽车在道路上独立运行，但是，彼此的安全是密切相关的，如果构建一套系统，将附近汽车的信息彼此交互，应能起到减少碰撞危险的作用。
当前，科技飞速发展，各种无线通讯技术不断完善，使得建立行驶中的汽车与汽车之间有效联系是可能的。
发明内容
为了克服现有汽车安全系统存在的汽车间信息交互不够易造成碰撞的缺点，本发明提供一种基于物联网的汽车主动避撞系统。
本发明采用的技术方案是：
基于物联网的汽车主动避撞系统，其特征在于：包括单片机控制器、读取来自行车电脑CAN总线上的汽车速度、发动机、变速箱及其他电控系统的状态及故障数据的CAN通讯组件、将CAN通讯组件读入的数据定时转发且采用定时刷新的方式将周围其他节点发送的数据进行接收并对接收的数据进行判断的Zigbee无线通讯组件、以及对周围车辆的故障信息进行语音播报以提醒司乘人员的语音组件；所述Zigbee无线通讯组件和所述CAN通讯组件分别与所述单片机控制器双向连接，所述CAN通讯组件与行车电脑双向连接，所述Zigbee无线通讯组件与交互信息双向无线连接；所述语音组件与所述单片机控制器单向连接；
以所述单片机控制器为控制中心，通过所述Zigbee无线通讯组件接收附近其他车辆的状态信息，其中包含车速信息和位置信息，同时，将自身的行车状态信息发送出去；当接收到危险信息时，进行语音报警，并根据安全距离方法评估是否需要进行主动制动；
设X1为自车开始制动到制动结束的制动时间t内行驶距离，X2为自车制动时间t内前车的行驶距离，d为当前自车与前车的距离，单位为米：
当X1-X2+5<d-20时，没有与前车相撞的危险，正常行驶；
当X1-X2+5>d时，进入主动制动模式，汽车开始减速，语言提示“系统自动刹车；
当X1-X2+25>d>X1-X2+5时，语言提示“请减速保持车距”，驾驶员应该适当刹车减小速度，以免进入主动制动模式。
进一步，所述Zigbee无线通讯组件接收来自周围车辆的信息，该信息格式如下：
数据格式1：1位字符的起始位+10位字符的车号+3位字符的车速+2位字符的故障类型+1位字符的停止位，其中，所有字符均为ASCII码；
起始位：恒为“A”；
车速：000-999；
车号限速标志位：恒为1；
车道数据位:0-63，共可表示64条车道；
限速数据位：0-255，限速值可在0-255千米/小时之间设定；
停止位：“A”；
10位字符的车号中，前2位为省、直辖市、自治区及军、公、检、法等车牌首字符编号，第3位为地区代号，第4-8位为现行车牌号，第9-10位为预留位，以备车牌号升级，均用原车牌号字符所对应的字符标识。
进一步，还包括I/O电路和报警灯，所述I/O电路与所述单片机控制器单向连接，所述报警灯与所述I/O电路电连接。
进一步，所述单片机控制器上设置有用于电子信息系统误报或需要静音环境时的“一键静音”按键，“一键静音”按键为自复位按键，按一次静音，再按一次取消静音，而且，静音指示在仪表盘和系统机壳外指示灯同步显示，该功能通过程序实现。
进一步，所述的交互信息包含定位信息、车牌号、车速和故障内容。
进一步，所述的语音组件包括语音芯片和音频喇叭。
本发明故障类型由2字符标识，如：“A1”代表刹车失灵，“A2”代表转向灯故障，“A3”代表超速行驶。
本发明CAN通讯组件通过汽车CAN总线读取汽车主要控制系统，如:ECU、ABS、安全气囊、车灯控制系统等的工作状态，提取故障信息。该故障信息按照数据格式1进行无线发送，并依据故障紧急程度，特殊情况下，如：前方车辆安全气囊工作，意味着发生交通事故，通过语音进行紧急播报。
本发明中，该系统上电即开始运行，首先完成初始化。考虑Zigbee的自组网时间，程序延时20ms后，自CAN总线读取本车的状态信息，包括：车速、发动机控制系统(ECU)、底盘控制系统、车身电子控制系统的报警信息，并通过Zigbee进行无线广播，以便周围车辆接收。信息发送完成后，自Zigbee读取周围车辆广播的状态信息。如果存在紧急危险信息，则进行语音，同时，报警信息在汽车数显仪表盘上进行显示。如果仅仅接收到其他车辆的非危险信号，则在仪表盘上显示“周围车况无异常”等提示信息。
本发明的有益效果体现在：
1、单片机控制器带CAN通讯组件，便于与其他电子控制系统通讯；
2、该系统带有Zigbee无线通讯组件，由于Zigbee具有自组网功能，方便与周围的车辆自动连接，实现信息交互；
3、该系统带有语音报警，紧急情况下进行语音提醒，以方便驾驶人采取避险措施；
4、该系统自带“一键静音”按键，以便在需要静音环境或系统误报时进行消音处理，增加了使用者的体验；
5、Zigbee无线通讯组件带定位引擎技术，能够对周围车辆进行定位，通过对安全距离进行计算，在存在碰撞危险时，系统启动主动制动模式，主动减速，增加车距，避免碰撞；
6、该系统的读取车辆发送来的信息，也可以为行车电脑所读取，进而显示在行车电脑显示界面或汽车仪表盘上，进而为司乘人员提供详细的其他车辆状态信息。
附图说明
图1是本发明原理框图。
图2是本发明语音播报流程图。
图3是本发明控制程序流程图。
图4是本发明一键静音流程图。
具体实施方式
参照图1至图4，基于物联网的汽车主动避撞系统，包括单片机控制器1、读取来自行车电脑CAN总线上的汽车速度、发动机、变速箱及其他电控系统的状态及故障数据的CAN通讯组件2、将CAN通讯组件2读入的数据定时转发且采用定时刷新的方式将周围其他节点发送的数据进行接收并对接收的数据进行判断的Zigbee无线通讯组件3、以及对周围车辆的故障信息进行语音播报以提醒司乘人员的语音组件；所述Zigbee无线通讯组件3和所述CAN通讯组件2分别与所述单片机控制器1双向连接，所述CAN通讯组件2与行车电脑5双向连接，所述Zigbee无线通讯组件3与交互信息6双向无线连接；所述语音组件与所述单片机控制器1单向连接；
以所述单片机控制器1为控制中心，通过所述Zigbee无线通讯组件3接收附近其他车辆的状态信息，其中包含车速信息和位置信息，同时，将自身的行车状态信息发送出去；当接收到危险信息时，进行语音报警，并根据安全距离方法评估是否需要进行主动制动；
设X1为自车开始制动到制动结束的制动时间t内行驶距离，X2为自车制动时间t内前车的行驶距离，d为当前自车与前车的距离，单位为米：
当X1-X2+5<d-20时，没有与前车相撞的危险，正常行驶；
当X1-X2+5>d时，进入主动制动模式，汽车开始减速，语言提示“系统自动刹车；
当X1-X2+25>d>X1-X2+5时，语言提示“请减速保持车距”，驾驶员应该适当刹车减小速度，以免进入主动制动模式。
进一步，所述Zigbee无线通讯组件3接收来自周围车辆的信息，该信息格式如下：
数据格式1：1位字符的起始位+10位字符的车号+3位字符的车速+2位字符的故障类型+1位字符的停止位，其中，所有字符均为ASCII码；
起始位：恒为“A”；
车速：000-999；
车号限速标志位：恒为1；
车道数据位:0-63，共可表示64条车道；
限速数据位：0-255，限速值可在0-255千米/小时之间设定；
停止位：“A”；
10位字符的车号中，前2位为省、直辖市、自治区及军、公、检、法等车牌首字符编号，第3位为地区代号，第4-8位为现行车牌号，第9-10位为预留位，以备车牌号升级，均用原车牌号字符所对应的字符标识。
进一步，还包括I/O电路4和报警灯7，所述I/O电路4与所述单片机控制器1单向连接，所述报警灯7与所述I/O电路4电连接。
进一步，所述单片机控制器1上设置有用于电子信息系统误报或需要静音环境时的“一键静音”按键，“一键静音”按键为自复位按键，按一次静音，再按一次取消静音，而且，静音指示在仪表盘和系统机壳外指示灯同步显示，该功能通过程序实现。
进一步，所述的交互信息7包含定位信息、车牌号、车速和故障内容。
进一步，所述的语音组件包括语音芯片8和音频喇叭9。
本发明单片机控制器1为控制中心，通过Zigbee无线通讯组件3接收附近其他车辆的状态信息，同时，将自身的行车状态信息发送出去。当接收到危险信息时，进行语音报警。
本发明故障类型由2字符标识，如：“A1”代表刹车失灵，“A3”代表转向灯故障，“A2”代表超速行驶。
本发明CAN通讯组件2通过汽车CAN总线读取汽车主要控制系统，如:ECU、ABS、安全气囊、车灯控制系统等的工作状态，提取故障信息。该故障信息按照数据格式1进行无线发送，并依据故障紧急程度，特殊情况下，如：前方车辆安全气囊工作，意味着发生交通事故，通过语音进行紧急播报。
本发明中，该系统上电即开始运行，首先完成初始化。考虑Zigbee的自组网时间，程序延时20ms后，自CAN总线读取本车的状态信息，包括：车速、发动机控制系统(ECU)、底盘控制系统、车身电子控制系统的报警信息，并通过Zigbee进行无线广播，以便周围车辆接收。信息发送完成后，自Zigbee读取周围车辆广播的状态信息。如果存在紧急危险信息，则进行语音，同时，报警信息在汽车数显仪表盘上进行显示。如果仅仅接收到其他车辆的非危险信号，则在仪表盘上显示“周围车况无异常”等提示信息。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (6)

1.基于物联网的汽车主动避撞系统，其特征在于：包括单片机控制器、读取来自行车电脑CAN总线上的汽车速度、发动机、变速箱及其他电控系统的状态及故障数据的CAN通讯组件、将CAN通讯组件读入的数据定时转发且采用定时刷新的方式将周围其他节点发送的数据进行接收并对接收的数据进行判断的Zigbee无线通讯组件、以及对周围车辆的故障信息进行语音播报以提醒司乘人员的语音组件；所述Zigbee无线通讯组件和所述CAN通讯组件分别与所述单片机控制器双向连接，所述CAN通讯组件与行车电脑双向连接，所述Zigbee无线通讯组件与交互信息双向无线连接；所述语音组件与所述单片机控制器单向连接；
以所述单片机控制器为控制中心，通过所述Zigbee无线通讯组件接收附近其他车辆的状态信息，其中包含车速信息和位置信息，同时，将自身的行车状态信息发送出去；当接收到危险信息时，进行语音报警，并根据安全距离方法评估是否需要进行主动制动；
设X1为自车开始制动到制动结束的制动时间t内行驶距离，X2为自车制动时间t内前车的行驶距离，d为当前自车与前车的距离，单位为米：
当X1-X2+5<d-20时，没有与前车相撞的危险，正常行驶；
当X1-X2+5>d时，进入主动制动模式，汽车开始减速，语言提示“系统自动刹车；
当X1-X2+25>d>X1-X2+5时，语言提示“请减速保持车距”，驾驶员应该适当刹车减小速度，以免进入主动制动模式。
2.如权利要求1所述的基于物联网的汽车主动避撞系统，其特征在于：所述Zigbee无线通讯组件接收来自周围车辆的信息，该信息格式如下：
数据格式1：1位字符的起始位+10位字符的车号+3位字符的车速+2位字符的故障类型+1位字符的停止位，其中，所有字符均为ASCII码；
起始位：恒为“A”；
车速：000-999；
车号限速标志位：恒为1；
车道数据位:0-63，共可表示64条车道；
限速数据位：0-255，限速值可在0-255千米/小时之间设定；
停止位：“A”；
10位字符的车号中，前2位为省、直辖市、自治区及军、公、检、法等车牌首字符编号，第3位为地区代号，第4-8位为现行车牌号，第9-10位为预留位，以备车牌号升级，均用原车牌号字符所对应的字符标识。
3.如权利要求1或2所述的基于物联网的汽车主动避撞系统，其特征在于：还包括I/O电路和报警灯，所述I/O电路与所述单片机控制器单向连接，所述报警灯与所述I/O电路电连接。
4.如权利要求3所述的基于物联网的汽车主动避撞系统，其特征在于：所述单片机控制器上设置有用于电子信息系统误报或需要静音环境时的“一键静音”按键。
5.如权利要求4所述的基于物联网的汽车主动避撞系统，其特征在于：所述的交互信息包含定位信息、车牌号、车速和故障内容。
6.如权利要求5所述的基于物联网的汽车主动避撞系统，其特征在于：所述的语音组件包括语音芯片和音频喇叭。
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