CN104751680B - 一种基于地磁感应的会车系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于地磁感应的会车系统和方法。一种基于地磁感应的会车系统，包括多个车辆检测传感器、多个中继装置和多个预警信息端；车辆检测传感器，用于采集地球磁场数据，根据地球磁场数据的波动程度得出行车数据，并将行车数据发送至预警信息端；中继装置接收车辆检测传感器所发送的行车数据，并将所述行车数据发送至预警信息端；预警信息端接收并显示行车数据。本发明根据采集地球磁场数据得出会车区域车辆行驶信息，使得预警信息端所显示的信息更加准确，预警信息端显示的信息类型丰富，包括是否有车辆进入会车区、进入会车区车辆的行驶速度、进入会车区车辆的行驶速度，给会车司机提供更多的有价值的信息。

Description

一种基于地磁感应的会车系统和方法

技术领域

本发明涉及交通安全技术领域，特别涉及一种基于地磁感应的会车系统和方法。

背景技术

会车是指相向行驶的车辆同时在某一地点交错通过的一种交通状态。会车发生时，如果道路因弯道或其他原因存在阻挡视线的障碍物，或一方车辆违规占道驶入会车区域，而司机却不能提前了解反向的会车车辆的行驶状况，极易引发交通事故。如果在会车区域设置会车预警装置，能够使会车双方司机都能清楚的了解对方车辆的行驶情况，将有效减少交通事故的发生。

现有的会车预警装置大多采用立凸透镜的。立凸透镜可以扩大司机视野，及早发现对面车辆，一定程度上减少了交通事故的发生。但是，道路反光镜成像距离有限，且在雨雾天气和夜间时，受自然环境的影响，立凸透镜镜面模糊,司机很难在昏暗的环境中通过凸透镜的反射辨认出对面来车，其并不能从根本上提高会车安全。因此，现有技术中亟需一种高准确率、低延迟、提前发布即将会车车辆的行驶情况的会车预警方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高准确率、低延迟、提前发布即将会车车辆的行驶情况的基于地磁感应的会车系统和方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于地磁感应的会车系统，包括多个车辆检测传感器、多个中继装置和多个预警信息端；

所述车辆检测传感器，用于采集地球磁场数据，根据地球磁场数据的波动程度得出行车数据，并将所述行车数据发送至预警信息端；

所述中继装置，用于接收车辆检测传感器所发送的行车数据，并将所述行车数据发送至预警信息端；

所述预警信息端，用于接收并显示所述行车数据。

本发明的有益效果是：根据采集地球磁场数据得出会车区域车辆行驶信息，使得预警信息端所显示的信息更加准确，预警信息端显示的信息类型丰富，包括是否有车辆进入会车区、进入会车区车辆的行驶速度、进入会车区车辆的行驶速度，给会车司机提供更多的有价值的信息。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做出如下改进，

进一步，所述多个车辆检测传感器对称分布于会车区域的两侧，所述多个预警信息端对称分布于会车区域的两侧，所述中继装置置于所述车辆检测传感器与预警信息端之间，所述车辆检测传感器与中继装置，中继装置与预警信息端之间的通讯方式为无线射频传输。

进一步，所述车辆检测传感器包括磁场数据采集模块、第一控制模块、第一通讯模块和第一供能模块；

所述磁场数据采集模块，用于检测并采集地球磁场数据；

所述第一控制模块，用于根据预设程序判断采集的地球磁场数据的波动程度是否超过预设阈值，如果判断结果为是，则认为检测到车辆进入会车区域，如果判断结果为否，则认为未检测到车辆进入会车区域；将判断结果发送至第一通讯模块；

所述第一通讯模块，用于将所述判断结果发送至中继装置；

所述第一供能模块，用于为所述磁场数据采集模块、第一控制模块和第一通讯模块提供电能。

进一步，所述中继装置包括第二通讯模块、第二控制模块和第二供能模块；

所述第二通讯模块，用于接收会车区域同侧相邻两个车辆检测传感器所发送的判断结果；还用于接收第二控制模块发出的会车车辆的行驶速度和会车车辆的行驶方向，并将其发送至预警信息端；

所述第二控制模块，用于根据会车区域同侧相邻两个车辆检测传感器所发送的判断结果的时间先后，得出会车车辆的行驶速度和会车车辆的行驶方向；

所述第二供能模块，用于为所述第二通讯模块和第二控制模块提供电能。

进一步，所述行车数据包括是否有出现会车车辆、会车车辆的行驶速度和会车车辆的行驶方向。

根据权利要求1所述一种基于地磁感应的会车系统，其特征在于，所述预警信息端包括第三通讯模块、显示模块、第一电信传输模块和第三供能模块；

所述第三通讯模块，用于中继装置与预警信息端的信息通讯；

所述第一电信传输模块，用于接收交通信息控制平台所发送的预警信息，并将所述预警信息发送至显示模块，还用于将行车数据发送至交通信息控制平台；

所述显示模块，用于显示行车数据和预警信息；

所述第三供能模块，用于为第三通讯模块、显示模块和第一电信传输模块提供电能。

进一步，还包括交通信息控制平台，所述交通信息控制平台包括第二电信传输模块、第四控制模块；

所述第二电信传输模块，用于向预警信息端发送预警信息，还用于接收第一电信传输模块所发送的行车数据；

所述第四控制模块，用于根据气象预警平台和/或环境监测平台发送的气象环境监测情况向第二电信传输模块发送预警信息，并根据行车数据统计会车区域车辆的汇总信息。

进一步，所述第二通讯模块与所述第一通讯模块之间的信息通讯采用休眠机制，所述休眠机制为：第二通讯模块在接收到第一通讯模块所发送的唤醒报文后开始工作，并根据预设休眠与工作更替时间而间歇性地工作。

为了解决所述技术问题，本发明还提供另一种解决方案，一种基于地磁感应的会车方法，包括以下步骤：

步骤1：车辆检测传感器采集地球磁场数据；

步骤2：车辆检测传感器根据地球磁场数据的波动程度得出行车数据，将所述行车数据以射频信号方式发送至中继装置；

步骤3：中继装置接收所述行车数据，并以射频信号方式将其转发至预警信息端；

步骤4：预警信息端接收并显示所述行车数据。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做出如下改进，

进一步，步骤1具体为：

步骤11：车辆检测传感器根据预设程序判断采集的地球磁场数据的波动程度是否超过预设阈值，如果判断结果为是，则认为检测到车辆进入会车区域，如果判断结果为否，则认为未检测到车辆进入会车区域；

步骤12：车辆检测传感器发送所述判断结果；

步骤2还包括以下步骤：

步骤21：中继装置接收位于会车区域同侧相邻两个车辆检测传感器所发送的判断结果；

步骤22：中继装置根据两个判断结果接收的时间先后，得出会车车辆的行驶速度和会车车辆的行驶方向；

步骤23：中继装置向预警信息端发送所述会车车辆的行驶速度和会车车辆的行驶方向。

附图说明

图1为本发明整体系统模块关系结构示意图；

图2为在车辆进入会车区域时该区域地球磁场变化图；

图3为本发明车辆检测传感器和预警信息端的设置位置示意图；

图4为本发明一种地磁感应的会车方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明整体系统模块关系结构示意图；如图1所示，一种基于地磁感应的会车系统，包括多个车辆检测传感器、多个中继装置和多个预警信息端。其中，车辆检测传感器采集地球磁场数据，根据地球磁场数据的波动程度得出行车数据，并将行车数据发送至预警信息端。中继装置用于车辆检测传感器与预警信息端的信息通讯，其接收车辆检测传感器所发送的行车数据，并将所述行车数据发送至预警信息端。预警信息端接收并显示行车数据。

车辆检测传感器可以设置埋藏在公路地下，埋藏深度为能检测到公路上来往车辆即可。由于会车区域可能存在视线遮挡，如：停靠在会车区域内的车辆、会车区域内的山体或树木遮挡等，而遮挡物可能会严重影响车辆检测传感器向预警信息端的数据传输，因此为了增加车辆检测传感器与预警信息端的通讯距离，在车辆检测传感器与预警信息端中间设置中继装置，由中继装置对车辆检测传感器所发送的射频信号转发至预警信息端，通常情况下设置中继装置与传感器之间的距离大于20m，中继装置与信息预警端的距离大于100m。

图2为在车辆进入会车区域时该区域地球磁场变化图；如图2所示，车辆检测传感器预先埋设在会车区域，当有车辆从车辆检测传感器附近通过时，地球磁场发生变化，当磁场波动的剧烈程度超过预设的阈值时，则说明有车辆被检测到。

图3为本发明车辆检测传感器和预警信息端的设置位置示意图；如图3所示，在本发明的一个实施例中，8个车辆检测传感器分别对称分布于会车区域的两侧，即会车区域左右两侧各有4个车辆检测传感器，且每2个车辆检测传感器为一组沿着车辆行驶方向一前一后置于一条行车道上，2个预警信息端分别对称分布于会车区域的两侧。

当车辆A和车辆B同时驶向会车区域时，车辆A依次经过会车区域左侧的位置关系为一前一后的两个车辆检测传感器，两个车辆检测传感器依次检测到的地球磁场发生变化，并根据磁场的变化得出有车辆经过的判断结果，依次将判断结果通过内置射频电路发送给会车区域左侧的中继装置，中继装置在接收到判断结果后，根据2个判断结果的时间先后，得到车辆的行驶速度和行驶方向，并将判断结果、车辆的行驶速度和行驶方向的数据发送至会车区域右侧的预警信息端，预警信息端显示出判断结果、车辆的行驶速度和行驶方向，以此信息预警车辆B。同理车辆B依次经过会车区域右侧的位置关系为一前一后的两个车辆检测传感器时，也在会车区域左侧的预警信息端产生预警信息来警示车辆A。

在本发明的另一个实施例中，车辆检测传感器包括磁场数据采集模块、第一控制模块、第一通讯模块和供能模块。磁场数据采集模块选用磁阻传感器HMC1022，以固定采样率检测并采集地球磁场数据。HMC1022磁阻传感器元件为阻性“惠斯顿电桥”，其电阻会随着磁场在每个元素上的变化而稍微变化。阻性元件由透磁合金薄膜制成，电阻约为1000Ω。

第一控制模块通过根据预设程序判断采集的地球磁场数据的波动程度是否超过预设阈值的方式得出行车数据；预设程序包括预设的阈值，当磁场波动的剧烈程度超过预设的阈值时，则行车数据中包括有车辆被检测到。第一控制模块选用选用以Cortex-M0+为内核的超低功耗的32位单片机(飞思卡尔)。第一通讯模块，用于将行车数据发送至预警信息端。第一通讯模块选用无线射频通讯方式，射频电路为多频段的无线收发芯片。供能模块，用于为磁场数据采集模块、第一控制模块和第一通讯模块提供电能。供能模块选用锂电池。

由于车辆检测传感器需要被预埋在地下，其上会有车辆经过，且不会经常挖出，因此，车辆检测传感器需要有良好的防冻、抗压性能。本发明中，为了使车辆检测传感器达到防冻、抗压性能，在车辆检测传感器外部包裹环氧树脂、沥青等材料，内部灌封机硅橡胶，使其防护等级达到I P68，以抵御严酷的应用环境。

在本发明的另一个实施例中，中继装置包括第二通讯模块、第二控制模块和第二供能模块；第二通讯模块，用于依次接收2个位于会车区域同侧的车辆检测传感器所发送的行车数据，并将其发送至第二控制模块；还用于接收第二控制模块发出的会车车辆行驶信息，并将其发送至预警信息端；第二控制模块，用于根据2个位于会车区域同侧的车辆检测传感器所发送的行车数据，得出会车车辆行驶信息；第二供能模块，用于为第二通讯模块和第二控制模块提供电能。

行车数据包括是否有出现会车车辆，会车车辆行驶信息包括会车车辆的行驶速度和会车车辆的行驶方向。

在本发明的另一个实施例中，预警信息端包括第三通讯模块、显示模块、第一电信传输模块和第三供能模块；第三通讯模块，用于接收中继装置所发送的行车数据；第三通讯模块选用无线射频通讯方式，射频电路为多频段的无线收发芯片。第一电信传输模块，用于接收交通信息控制平台所发送的预警信息，还用于将行车数据发送至交通信息控制平台；显示模块，用于显示经过显示处理后的行车数据和预警信息。显示模块选用LED显示器。第三供能模块，用于为第三通讯模块、显示模块和第一电信传输模块提供电能。

在本发明的另一个实施例中，还包括交通信息控制平台，交通信息控制平台包括第二电信传输模块、第四控制模块；第二电信传输模块，用于向预警信息端发送预警信息，还用于接收第一电信传输模块所发送的行车数据；第四控制模块，用于根据气象预警平台或环境监测平台发送的气象环境监测情况向第二电信传输模块发送预警信息，并行车数据统计会车区域的车辆汇总信息。

交通信息控制平台中的控制模块获取与之通讯连接的气象预警平台或环境监测平台所发送的气象、环境监测情况，通过第二电信传输模块及时将预警信息发布至预警信息端，例如，预警信息端显示“前方道路有雾，请慢行”的预警信息，从而为驶入会车区域的用户提供预警提示。

在本发明的另一个实施例中，第二通讯模块与第一通讯模块之间的信息通讯采用休眠机制，休眠机制为：第二通讯模块在接收到第一通讯模块所发送的唤醒报文后开始工作，并根据预设休眠与工作更替时间而间歇性地工作。

一种基于地磁感应的会车方法，包括以下步骤：

步骤1：车辆检测传感器采集地球磁场数据；

步骤2：车辆检测传感器根据地球磁场数据的波动程度得出行车数据，将所述行车数据以射频信号方式发送至中继装置；

步骤3：中继装置接收所述行车数据，并以射频信号方式将其转发至预警信息端；

步骤4：预警信息端接收并显示所述行车数据。

步骤1具体为：

步骤11：车辆检测传感器根据预设程序判断采集的地球磁场数据的波动程度是否超过预设阈值，如果判断结果为是，则认为检测到车辆进入会车区域，如果判断结果为否，则认为未检测到车辆进入会车区域；

步骤12：车辆检测传感器发送所述判断结果；

步骤2还包括以下步骤：

步骤21：中继装置接收位于会车区域同侧相邻两个车辆检测传感器所发送的判断结果；

步骤22：中继装置根据两个判断结果接收的时间先后，得出会车车辆的行驶速度和会车车辆的行驶方向；

步骤23：中继装置向预警信息端发送所述会车车辆的行驶速度和会车车辆的行驶方向。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于地磁感应的会车系统，其特征在于，包括多个车辆检测传感器、多个中继装置和多个预警信息端；

所述车辆检测传感器，用于采集地球磁场数据，根据地球磁场数据的波动程度得出行车数据，并将所述行车数据发送至预警信息端；

所述车辆检测传感器包括磁场数据采集模块、第一控制模块、第一通讯模块和第一供能模块；

所述磁场数据采集模块，用于检测并采集地球磁场数据；

所述第一控制模块，用于根据预设程序判断采集的地球磁场数据的波动程度是否超过预设阈值，如果判断结果为是，则认为检测到车辆进入会车区域，如果判断结果为否，则认为未检测到车辆进入会车区域；将判断结果发送至第一通讯模块；

所述第一通讯模块，用于将所述判断结果发送至中继装置；

所述第一供能模块，用于为所述磁场数据采集模块、第一控制模块和第一通讯模块提供电能；

所述中继装置，用于接收车辆检测传感器所发送的行车数据，并将所述行车数据发送至预警信息端；

所述预警信息端，用于接收并显示所述行车数据；

其中，所述中继装置包括第二通讯模块、第二控制模块和第二供能模块；

所述第二通讯模块，用于接收会车区域同侧相邻两个车辆检测传感器所发送的判断结果；还用于接收第二控制模块发出的会车车辆的行驶速度和会车车辆的行驶方向，并将其发送至预警信息端；

所述第二控制模块，用于根据会车区域同侧相邻两个车辆检测传感器所发送的判断结果的时间先后，得出会车车辆的行驶速度和会车车辆的行驶方向；

所述第二供能模块，用于为所述第二通讯模块和第二控制模块提供电能。

2.根据权利要求1所述一种基于地磁感应的会车系统，其特征在于，所述多个车辆检测传感器对称分布于会车区域的两侧，所述多个预警信息端对称分布于会车区域的两侧，所述中继装置置于所述车辆检测传感器与预警信息端之间，所述车辆检测传感器与中继装置，中继装置与预警信息端之间的通讯方式为无线射频传输。

3.根据权利要求1所述一种基于地磁感应的会车系统，其特征在于，所述行车数据包括是否有出现会车车辆、会车车辆的行驶速度和会车车辆的行驶方向。

4.根据权利要求1所述一种基于地磁感应的会车系统，其特征在于，所述预警信息端包括第三通讯模块、显示模块、第一电信传输模块和第三供能模块；

所述第三通讯模块，用于中继装置与预警信息端的信息通讯；

所述第一电信传输模块，用于接收交通信息控制平台所发送的预警信息，并将所述预警信息发送至显示模块，还用于将行车数据发送至交通信息控制平台；

所述显示模块，用于显示行车数据和预警信息；

所述第三供能模块，用于为第三通讯模块、显示模块和第一电信传输模块提供电能。

5.根据权利要求1所述一种基于地磁感应的会车系统，其特征在于，还包括交通信息控制平台，所述交通信息控制平台包括第二电信传输模块、第四控制模块；

所述第二电信传输模块，用于向预警信息端发送预警信息，还用于接收第一电信传输模块所发送的行车数据；

所述第四控制模块，用于根据气象预警平台和/或环境监测平台发送的气象环境监测情况向第二电信传输模块发送预警信息，并根据行车数据统计会车区域车辆的汇总信息。

6.根据权利要求1所述一种基于地磁感应的会车系统，其特征在于，所述第二通讯模块与所述第一通讯模块之间的信息通讯采用休眠机制，所述休眠机制为：第二通讯模块在接收到第一通讯模块所发送的唤醒报文后开始工作，并根据预设休眠与工作更替时间而间歇性地工作。

7.一种基于地磁感应的会车方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：车辆检测传感器采集地球磁场数据；

步骤1具体为：

步骤11：车辆检测传感器根据预设程序判断采集的地球磁场数据的波动程度是否超过预设阈值，如果判断结果为是，则认为检测到车辆进入会车区域，如果判断结果为否，则认为未检测到车辆进入会车区域；

步骤12：车辆检测传感器发送所述判断结果；

步骤2：车辆检测传感器根据地球磁场数据的波动程度得出行车数据，将所述行车数据以射频信号方式发送至中继装置；

步骤2具体为：

步骤21：中继装置接收位于会车区域同侧相邻两个车辆检测传感器所发送的判断结果；

步骤22：中继装置根据两个判断结果接收的时间先后，得出会车车辆的行驶速度和会车车辆的行驶方向；

步骤23：中继装置向预警信息端发送所述会车车辆的行驶速度和会车车辆的行驶方向；

步骤3：中继装置接收所述行车数据，并以射频信号方式将其转发至预警信息端；

步骤4：预警信息端接收并显示所述行车数据。