CN104200653A - 一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统，属于车路协同智能交通管理领域。包括车载装置和路基装置通过无线方式信息传输；车载装置由中央控制器、无线发射模块等构成，中央控制器存本车识别码；预警控制模块通过数据线与无线发射模块和预警执行模块连接，无线发射模块发送本车识别码；路基装置由中央控制器、无线接收模块等构成，中央控制器存全部货车识别码，对货车识别码处理；预警控制模块通过数据线与无线接收模块和预警执行模块连接；无线接收模块接收无线发射模块发送的货车识别码同时检测。本发明的预警系统在货车右转弯时对驾驶员预警；在大型载货汽车驶近十字交叉口时警示过横道的行人，实现车路协同交互预警目标。

Description

一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统
技术领域
本发明属于车路协同智能交通管理领域，特别是涉及到采用无线通讯技术、嵌入式系统等技术方式，显示危险区域达到警示驾驶员与行人，用以实现车路协同交互的预警系统。 
背景技术
现有技术当中汽车右转时，右后轮的行驶轨迹位于右前轮的行驶轨迹的右侧。汽车行驶曲线的曲率越大，后轮的行驶轨迹偏离于同侧前轮的行驶轨迹越大，即产生内轮差，形成危险区域。 
据统计，2012年货车事故死亡的人数为18621人。其中，由于内轮差而引发的交通事故占据很高比例，造成巨大的人员及财产损失，对社会造成巨大危害。 
目前在右转弯内轮差形成的危险区域问题研究方面，大都针对优化道路设计、超声波探距检测障碍物预警及优化被动性安全措施展开研究，在解决如何预警非机动车辆及行人弯道安全方面尚不完善，例如加装盲区后视镜会使驾驶员产生视觉误差；雷达探测区域存在局限性且容易误判；加装防护栏属于被动性安全的范畴。此外，上述装置只具备对驾驶员的单向提示作用，而未对行人及非机动车辆进行相应的提示及提供有效解决措施。 
因此针对现有技术当中存在的诸多不足之处，本领域亟需要一种新的技术方案来解决这一问题。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：通过设置车载装置和路基装置，采用zigbee网络方式进行数据传输指令，用以显示危险区域达到警示驾驶员与行人，解决车路协同交互的预警问题。 
一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统，其特征在于：包括车载装置和路基装置，所述的车载装置与路基装置通过无线通讯方式进行信息传输连接； 
所述的车载装置由中央控制器、无线发射模块、预警控制模块和预警执行 模块构成，其中中央控制器内存储本车识别码；其中预警控制模块通过数据线分别与无线发射模块和预警执行模块连接，且预警控制模块和预警执行模块通过无线发射模块时时发送本车识别码； 
所述的路基装置由中央控制器、无线接收模块、预警控制模块和预警执行模块构成，其中中央控制器内存储全部货车识别码，并对货车识别码进行分类处理；其中预警控制模块通过数据线分别与无线接收模块和预警执行模块连接；其中无线接收模块时时接收车载装置无线发射模块发送的货车识别码，并同时检测。 
所述的车载装置预警执行模块包括蜂鸣报警器，且蜂鸣报警器与预警控制模块通过导线连接。 
所述的车载装置无线发射模块包括末级功率放大器和发射天线，将本车识别码调制到高频载波上发送，发送距离为50m。 
所述的路基装置预警执行模块包括预警灯阵和声音报警器。 
所述的预警灯阵埋设于十字交叉路口两侧人行道之间的地面下；声音报警器设于人行道的旁侧，且声音报警器与地面的距离为3m。 
所述的预警灯阵由红色LED灯构成，接受路基装置预警控制模块通过导线传输的电信号指令，点亮红色LED灯显示危险区域形状预警。 
所述的路基装置无线接收模块由zigbee模块和红外模块构成。 
所述的zigbee模块为zigbeecc1431模块或zigbeecc2431模块。 
所述的红外模块为红外无线接收装置。 
所述的车载装置中央控制器和路基装置中央控制器均采用zigbee网络方式进行数据传输连接；其中车载装置中央控制器预先设定本车识别码并发送该指令；其中路基装置中央控制器接收货车识别码并根据本身预先设定的程序进行分类处理。 
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：现有技术中货车种类、型号众多，通过分析最小转弯半径公式和阿克曼原理，发现影响内轮差危险区域形状及大小的主要因素是货车轴距，而货车轮距的影响程度关系较小，且不同货车轮距相差不大。故根据货车轴距将货车分成六类。本发明通过将货车分类设定货车自身识别码存储于车载装置中央控制器，并利用无线发射模块时时 发送本车识别码。本发明通过对危险区域的研究，利用路基装置预警执行模块中的预警灯阵将危险区域形状准确显示，进行预警。本发明通过路基装置无线接收模块时时接收接收车载装置无线发射模块发送的货车识别码，并同时检测。 
综上本发明的预警系统在货车右转弯时对驾驶员预警，提高警惕；在大型载货汽车驶近是十字交叉口时警示过横道的行人，以实现车路协同交互的预警目标。本发明的运行成本较低，有着较为广阔的推广应用前景。 
附图说明
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步说明： 
图1为本发明的危险区域示意图一。 
图2为本发明的危险区域示意图二。 
图3为本发明的地面灯光区域示意图一。 
图4为本发明的地面灯光区域示意图二。 
图5为本发明的车载装置流程图。 
图6为本发明的路基装置流程图。 
图7为本发明的逻辑2示意图。 
图8为本发明的逻辑3示意图。 
图9为本发明的逻辑4示意图。 
图10为本发明的逻辑5示意图。 
具体实施方式
以下结合附图，对本发明方法做进一步详细说明。 
1、货车分类方法研究 
货车种类、型号众多，通过分析最小转弯半径公式和阿克曼原理，发现影响内轮差危险区域形状及大小的主要因素是货车轴距，而货车轮距的影响程度关系较小，且不同货车轮距相差不大。故根据货车轴距将货车分成六类： 
类别 轴距(mm) 主要车型
A 3000----4000 微型货车、单桥货车
B 4000----5000 单桥货车、微型客车
C 5000----6000 双桥货车、小型客车
D 6000----7000 前四后四货车、中型客车
E 7000----8000 前四后八(六)货车、大型客车
F >＝8000 半挂车、牵引车、超大型客车
[0036] 2、危险区域研究： 
以A类车的危险区域研究为例，如图1、图2所示Area1,Area2,Area3分别代表来自A类车的三种不同轴距的货车在右转弯时形成的危险区域(从Area1到Area3轴距以此增大)。充分考虑安全最大化，取Area1,Area2,Area3并集作为A类车危险区域，同理得出B、C、D、E、F危险区域。 
3、交互装置及软硬件研究 
a、车辆发射信号： 
货车配置有自身识别码，定义为“16位二进制数+车辆ID”。基于上述危险区域分类研究方法，将车型以及右转弯形成的危险区域划分为六种类型A、B、C、D、E、F，定义变量用标志位“X”区分。以货车0X00为例，将“0X00+本车ID”代码调制到高频载波上，通过末级功率放大器及天线发射，控制发射距离为50m。 
类别 编码
A 0X00+车辆ID
B 0X01+车辆ID
C 0X02+车辆ID
D 0X03+车辆ID
E 0X04+车辆ID
F 0X05+车辆ID
b、中央控制器freescale中的预设程序： 
Freescale通过zigbee技术接收0X00识别码，处理后令标志位X＝A。储存单元预设六段控制路面灯光区域(LightArea)子函数，以此来显示危险区域形状，同时包括触发蜂鸣器启动子函数，由中央控制器freescale选择调用这些子函数，将这六段子函数编号与a中所述一致，即执行代号分别为：A、B、C、D、E、F。 
c、信号接收及处理： 
路面装置接收到车辆发射出的信号，通过解调电路，从信号中得到发射出的二进制码(如A车的0X00)，中央控制器(如MCU)会与寄存器中的预设函数进行一一比对，调用如2所述的相应程序，如0X00号编码对应启动0X00号程序。 
4、地面灯光区域的点亮： 
路面灯光区域(LightArea)设计如图3、图4所示，有若干红色LED灯头(R-LEDs)组成。 
通过中央控制器freescale可以控制一定区域的LED点亮或熄灭，故可根据各个LED的坐标编写程序烧入中央控制器，由此便能实现在通过点亮LED在地面上显示出危险区域的形状。 
5、交互系统算法流程如图5、图6所示。 
本发明的目的是提供一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统，系统利用zigbee技术结合cc2431模块进行车路交互，经过车辆识别、危险区域识别，利用声光结合方式警示行人及驾驶员。 
为实现上述目的，本发明的技术方案：右转弯道包括直向道路、弯道和横向道路，直向道路下游的第一人行横道线，横向道路的上游第二人行横道线。第一人行横道下游货车装有车载模块单元、蜂鸣报警器，该人行横道线右侧设有地面路基装置，包括cc2431模块和红外无线接收装置。弯道地面下设有预警灯阵，人行道旁设有声音报警器，预警灯阵、声音报警器由地面路基装置控制。 
●预警触发方法：zigbeecc1431模块接收车辆识别码，并且红外接收装置接收车辆识别码，启动相应路基装置。 
●预警关闭方法：4个方向任一红外接收装置接收车辆识别码，同之前接收到识别码比对判断后关闭之前开启路基装置。 
●预警逻辑： 
逻辑1、当小型车辆靠进A路口时，小型车辆不满足预警触发条件，预警装置不工作； 
逻辑2、如图7所示当仅有一辆货车以自南向北的方向驶入A路口时，zigbeecc1431模块接收车辆识别码。该车道红外线接收器a同样接收该车辆的识别码。两识别码比对判断一致后路基装置④控制启动危险区域灯阵。左转或直行，不启动车载模块蜂鸣报警器，右转时启动。车辆到达下一个红外线接收器(b’、c’或d’)时，接收到车辆识别码再一次比对判断控制路基装置④关闭。此过程中从a处车道驶入A路口的货车与红外线接收器a,b’,c’,d’及路基装置④组成了一套闭环系统。 
逻辑3、如图8所示当有两辆或多辆货车相继以自南向北的方向驶入A路口时，红外线接收器a接收到各个货车的车辆识别码，单个货车的交互方式与情况2相同。同理从b,c,d处车道驶入A路口的货车与其相对的红外线接收器及路基装置分别组成各自的闭环系统，其预警逻辑相同。这四套闭环控制系统是互相独立的。即zigbee与红外接收装置实时接收车辆识别码，危险区域可在灯阵中叠加显示。 
逻辑4、如图9所示当存在多辆车同时自南向北，自北向南，自东向西，自西向东驶入A路口时,相当于如逻辑3所述的四套闭环系统独立作用，互不影响，分别完成对从a,b,c,d四个车道驶入A路口的货车的预警任务； 
逻辑5、如图10所示当A路口及B路口，C路口同时存在预警需求时，路口的四个闭环系统组合成一套预警系统，故各路口相互独立，互不影响。 

Claims (10)

1.一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统，其特征在于：包括车载装置和路基装置，所述的车载装置与路基装置通过无线通讯方式进行信息传输连接；
所述的车载装置由中央控制器、无线发射模块、预警控制模块和预警执行模块构成，其中中央控制器内存储本车识别码；其中预警控制模块通过数据线分别与无线发射模块和预警执行模块连接，且预警控制模块和预警执行模块通过无线发射模块时时发送本车识别码；
所述的路基装置由中央控制器、无线接收模块、预警控制模块和预警执行模块构成，其中中央控制器内存储全部货车识别码，并对货车识别码进行分类处理；其中预警控制模块通过数据线分别与无线接收模块和预警执行模块连接；其中无线接收模块时时接收车载装置无线发射模块发送的货车识别码，并同时检测。
2.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统，其特征在于：所述的车载装置预警执行模块包括蜂鸣报警器，且蜂鸣报警器与预警控制模块通过导线连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统，其特征在于：所述的车载装置无线发射模块包括末级功率放大器和发射天线，将本车识别码调制到高频载波上发送，发送距离为50m。
4.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统，其特征在于：所述的路基装置预警执行模块包括预警灯阵和声音报警器。
5.根据权利要求4所述的一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统，其特征在于：所述的预警灯阵埋设于十字交叉路口两侧人行道之间的地面下；声音报警器设于人行道的旁侧，且声音报警器与地面的距离为3m。
6.根据权利要求4所述的一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统，其特征在于：所述的预警灯阵由红色LED灯构成，接受路基装置预警控制模块通过导线传输的电信号指令，点亮红色LED灯显示危险区域形状预警。
7.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统，其特征在于：所述的路基装置无线接收模块由zigbee模块和红外模块构成。
8.根据权利要求7所述的一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统，其特征在于：所述的zigbee模块为zigbeecc1431模块或zigbeecc2431模块。
9.根据权利要求7所述的一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统，其特征在于：所述的红外模块为红外无线接收装置。
10.根据权利要求1所述的一种基于车路协同的货车右转弯危险区域预警系统，其特征在于：所述的车载装置中央控制器和路基装置中央控制器均采用zigbee网络方式进行数据传输连接；其中车载装置中央控制器预先设定本车识别码并发送该指令；其中路基装置中央控制器接收货车识别码并根据本身预先设定的程序进行分类处理。
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