CN104199040A

CN104199040A - 一种倒车入库检测系统及方法

Info

Publication number: CN104199040A
Application number: CN201410448799.0A
Authority: CN
Inventors: 时珍全
Original assignee: Tianjin Polytechnic University
Current assignee: Tianjin Polytechnic University
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2014-12-10

Abstract

本发明提供了一种倒车入库检测系统及方法，属于电子监控领域。本系统包括设置在场地内的固定站和设置在考试车辆上的移动站，在场地内部署有WIFI无线网络；在每个固定站上设置有发射超声波装置，在每个移动站上设置有移动站超声波发射接收装置；固定站上的所述发射超声波装置在接收到来自移动站的WIFI指令之后，发射固定频率的超声波信号；移动站上的所述超声波发射接收装置启动后分别向固定站发送询问WIFI指令，固定站在接收到该指令后，返回工作正常的应答指令；如果设置在场地内的所有固定站都应答工作正常，则进入到定位程序。

Description

一种倒车入库检测系统及方法

技术领域

本发明属于电子监控领域，具体涉及一种倒车入库检测系统及方法。

背景技术

公安部《123》号令出台和实施以来，机动车场地考试有了很多新的变化。随着我国自动化考试系统的广泛使用，不断地有新技术在该领域得到应用和推广。传统的在考试场地上设置多个传感器的方式逐渐被新的定位技术所取代。例如，在早期的自动化考试中使用的光电传感器、霍尔传感器、远距离磁铁传感器、RFID读卡器等在考试中体现出损耗量大、维护量高的特点。自2013年以来，使用差分卫星定位的考试系统逐渐体现出其优势，其原理是在考试场地附近建立一个精确坐标的固定站并配置有卫星接收机，在车体上配置至少两个移动卫星接收机，通过差分卫星定位的方法对移动卫星接收机的位置进行精确定位，由于汽车上配置两个卫星接收机，从而可以实现位置和姿态的定位。其定位精度可达到厘米级。通过使用卫星定位的考试系统具有如下一些优势：1、由于适用了精确定位技术，因此考试场地上无需再设置任何传感器，场地造价成本有所降低。2、由于传感器造成的误判情况得以解决。3、考试车辆除安装必要的卫星接收机、车载电脑、天线等设备无需对考试车辆进行改造。但是，采用卫星差分定位方式的考试系统仍然造价不菲且存在一定缺点，如天空有较厚的积云情况下、卫星信号被遮挡会对差分定位产生较大影响。

根据公安部《123》号令所述要求，倒车入库考试和评判内容如下：机动车驾驶学员需要在如图1所示，图中1表示路边线或库位线，2表示场地控制线，3表示车辆正向行驶线，4表示车辆倒车行驶线。场地内车辆从道路的任意一个方向倒车进入库位，期间车辆不能够触碰库位边线和库位底线以及道路边线，车辆在入库停止后将车辆正向行驶驶入道路与进入方向相对的一侧。车辆驶出时必须超过道路起始标线，车辆在驶出停止后，将再次倒车行驶进入库位，然后从库位驶出直至驶出控制线视为该科目考试结束。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种倒车入库检测系统及方法，利用超声波定位的方法实现对考试车辆实现定位和评判，降低成本。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种倒车入库检测系统，包括设置在场地内的固定站和设置在考试车辆上的移动站，在场地内部署有WIFI无线网络；

在每个固定站上设置有发射超声波装置，在每个移动站上设置有移动站超声波发射接收装置；

固定站上的所述发射超声波装置在接收到来自移动站的WIFI指令之后，发射固定频率的超声波信号；

移动站上的所述超声波发射接收装置启动后分别向固定站发送询问WIFI指令，固定站在接收到该指令后，返回工作正常的应答指令；如果设置在场地内的所有固定站都应答工作正常，则进入到定位程序。

固定站上的所述发射超声波装置包括超声波发射器、单片机控制电路和WIFI无线发射模块；

所述单片机控制电路与WIFI无线发射模块进行通讯，并控制超声波发射器进行超声波发射。

移动站上的所述超声波发射接收装置包括超声波接收器、超声波发射器、车载计算机和WIFI无线发射模块；

所述车载计算机与WIFI无线发射模块进行通讯，同时控制超声波接收器进行超声波接收和控制超声波发射器进行超声波发射。

所述车载计算机启动后，分别向固定站发送询问WIFI指令，该指令以TCP/IP数据报的形式下达到固定站。

所述固定站有4个；每个所述固定站的高度超过考试车辆的高度。

在考试车辆上安装有两组车载电脑和超声波发射接收装置，其中一组安装在车辆头部，一组安装在车辆尾部。

一种利用上述系统实现的倒车入库检测方法，包括：

第一步：车载计算机在判断无线网络和所有固定站工作正常后，向第一个固定站发送启动超声波发送的WIFI指令，同时记录该指令发送的时间，发送时间的精度精确到毫秒，该发送时间定义为T1；

第二步：第一个固定站在接收到WIFI指令后，启动超声波发射器发送超声波信号发射器发送超声波信号，移动站上的两个超声波接收器在接收到超声波信号后将接收到信号的时间记录下来，两个接收器的接收时间分别是T2和T3；

第三步：车载计算机计算移动站两个发射器到固定站的距离S，计算公式为：

S＝(T2-T1)*V

其中V为声波在空气中的传播速度；

第四步：针对第二、第三、第四固定站重复步骤一至步骤三，直到计算出所有与固定站之间的距离；

第五步：根据场地设置坐标系，已知所有固定站在该坐标系内的坐标，和移动站和固定站的距离，根据四点定位原理，计算出该车辆上两个移动站的坐标，从而实现对两个移动站的定位和车辆包括行驶姿态的定位。

所述第五步中，根据移动站到车周身的距离获得车辆边缘的位置；车辆边缘的位置包括车辆前后保险杠、车门的位置。

所述方法进一步包括：

第六步：按照固定的时间间隔重复第一步至第五步，实时监测车辆的位置。

所述第三步中，根据考试地区的情况对V进行补偿，补偿方法采用空气温度、湿度对声波传播速度影响的公式。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用了一种超声波定位的方法对考试车辆实现定位和评判、其定位成本大大降低，场地和车载系统仍然可以不必安装大量传感器，而且可以在全天候的情况下运行。。

附图说明

图1是倒车入库考试过程。

图2是固定站超声波发射装置工作原理图。

图3是移动站超声波发射接收系统原理。

图4是车辆移动站超声波接收器的位置。

图5是考试场地坐标系的确立。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

在考试场地内部署WIFI无线网络，在该科目考试场地内设置4个固定站，这些固定站高度必须超过车辆高度，固定站的架设可以跟场地内保护障碍或者标识牌一同布置起到美观的效果。四个固定站设置有一套发射超声波装置、该装置的工作原理图如图2所示。

固定站无线发射装置负责在接受到WIFI无线数据报指令之后，发射固定频率的超声波信号。固定站在加点启动后，检测无线发射模块的工作状态，在正常情况下处于待机状态，当接受到来自移动站的WIFI指令后，启动超声波发射器发送超声波。

在考试车辆上安装有两个车载电脑和移动站超声波发射接收装置，其工作原理图如图3所示。

移动站采用车载计算机处理和显示定位内容，其工作方式为，在车载计算机启动后，分别向固定站发送询问WIFI指令，该指令以TCP/IP数据报的形式下达到固定站，固定站在接收到该指令后，返回工作正常的应答指令。如果设置在场地内的四个固定站都应答工作正常，则可进入到定位程序。每辆考试车上配置有两组超声波接收器，两组超声波接收器一组安装在车辆头部，一组超声波接收器安装在车辆尾部，这样在实现定位后可以确定车辆的姿态。其定位步骤如下：

第一步：车载计算机在判断无线网络和所有固定站工作正常后，向第一个固定站发送启动超声波发送的WIFI指令，同时记录该指令发送的时间，发送时间的精度精确到毫秒，该发送时间定义为T1。

第二步：第一个固定站在接收到WIFI指令后，启动超声波发射器发送超声波信号发射器发送超声波信号，移动站上的两个超声波接收器在接收到超声波信号后将接收到信号的时间记录下来，两个接收器的接收时间分别是T2和T3。

S＝(T2-T1)*V

其中V为声波在空气中的传播速度，如果需要十分精确，可根据考试地区的气候温度等信息对V进行补偿。补偿方法可参考空气温度、湿度对声波传播速度影响的公式。

第四步：针对第二、第三、第四固定站重复步骤一至步骤三，直到计算出所有与固定站之间的距离。

第五步：根据场地设置坐标系，已知所有固定站在该坐标系内的坐标，和移动站和固定站的距离，根据四点定位原理，可计算出该车辆上两个移动站的坐标。从而实现对两个移动站的定位和车辆包括行驶姿态的定位。定位点如图4所示：

其中“1”表示第一个移动超声波接收点，“2”表示第二个移动站接收点。

有了移动站坐标后，根据移动站到车周身的距离可获知车辆前后保险杠、车门等车辆边缘的位置。

第六步：按照固定的时间间隔重复步骤一至步骤五，可以实时监测车辆的位置。从而为科目考试的程序判定提供了车辆行驶的过程信息。

应用本发明方法，从考试开始至考试结束。车辆的行驶轨迹，车辆有无超越道路警戒线，在入库过程中有无触碰库位边线和底线车辆有无按照规定路线行驶都可以获得。从而为该考试科目的自动化考核提供了准确的依据。

对于整个考试系统来说，考试过程的控制都由车载计算机来进行控制，学员的考生基本信息和考试信息可以由考试中心的上位机来进行统一下发和上传等管理。车载计算机负责移动站的坐标计算，因此车载计算机必须存储有考场的地图信息，举例如图5所示。

该车辆发射接收装置可以实现车辆的空间定位，在例如有坡路行驶的过程中也可以采用该方法实现定位和判定，但对于倒车入库这类科目，坐标系的确立可以是二维的。这样在计算上对移动站的定位只要确立其横坐标X，和纵坐标Y就可以对其进行定位，其计算过程也会相对简单。

车载计算机系统在确立坐标系后，仍需要预先记录考场边线和库边线信息，以及控制线位置信息。这些信息为判定考试车辆是否正常行驶提供判定的依据。如果考试车辆在考试过程中触碰到道路警戒线或者库边线和库地线则考试不合格。车辆考试之前车辆在控制线之外，学员可以选择从考场左侧或者右侧进入考场，每次行驶出库位车辆必须越过控制线，通过定位信息和轨迹判断可以知道考生是否两次入库，每次行驶出库是否越过控制线。该科目同时规定，在考试过程中出现中途停车会扣除一定分数，因此在一个段固定阈值的时间内，如果车辆定位信息保持不变，则视为车辆停车，评判系统也会扣除相应的分数。该科目关于中途熄火的判定无法采用定位系统来进行判定，仍需要在车载系统上安装传感器来完成。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims

1.一种倒车入库检测系统及方法，其特征在于：所述系统包括设置在场地内的固定站和设置在考试车辆上的移动站，在场地内部署有WIFI无线网络；

2.根据权利要求1所述的倒车入库检测系统，其特征在于：固定站上的所述发射超声波装置包括超声波发射器、单片机控制电路和WIFI无线发射模块；

3.根据权利要求2所述的倒车入库检测系统，其特征在于：移动站上的所述超声波发射接收装置包括超声波接收器、超声波发射器、车载计算机和WIFI无线发射模块；

4.根据权利要求3所述的倒车入库检测系统，其特征在于：所述车载计算机启动后，分别向固定站发送询问WIFI指令，该指令以TCP/IP数据报的形式下达到固定站。

5.根据权利要求4所述的倒车入库检测系统，其特征在于：在考试车辆上安装有两组车载电脑和超声波发射接收装置，其中一组安装在车辆头部，一组安装在车辆尾部。

6.根据权利要求1至5任一所述的倒车入库检测系统，其特征在于：所述固定站有4个；每个所述固定站的高度超过考试车辆的高度。

7.利用权利要求1-6任一所述的倒车入库检测系统实现的倒车入库检测方法，其特征在于：所述方法包括：

S＝(T2-T1)*V

其中V为声波在空气中的传播速度；

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述第五步中，根据移动站到车周身的距离获得车辆边缘的位置；车辆边缘的位置包括车辆前后保险杠、车门的位置。

9.根据权利要求8所述的倒车入库检测系统，其特征在于：所述方法进一步包括：

10.根据权利要求8所述的倒车入库检测系统，其特征在于：所述方法进一步所述第三步中，根据考试地区的情况对V进行补偿，补偿方法采用空气温度、湿度对声波传播速度影响的公式。