CN106080592A - 一种基于电子车牌的安全行车系统和行车方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及公开了一种基于电子车牌的安全行车系统和行车方法，所述方法通过对当前道路相关信息、当前车道前后左右车辆的运行状态信息与当前车辆行驶状态信息的实时感知和反馈，实现了车辆从物理空间到信息空间的唯一性双向交互式映射，为驾驶员提供实时的行车变化策略，来有效的防止道路交通事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体是一种基于电子车牌的安全行车系统和行车方法。
背景技术
据有关统计资料表明，在众多的道路交通事故中，碰撞、追尾事故占最多数。调查分析还表明，多数碰撞、追尾事故发生的原因是跟车距(相邻两车的距离)小于安全车距。目前的交通体系主要是采用感应线圈、视频监控、地磁检测等手段来采集交通信息，这种方式一来由于容易受到天气等因素的干扰，缺乏全天候实时采集交通数据的能力，及时性，真实性、稳定性有待提高。二来采集上来的数据比较单一，只能感知车辆的通过情况和路网的监控画面等属性单一的、难以提取和加工的原始数据，无法获取道路交通、道路车辆等具体的、详细的、可进一步加工处理的数字信息，也就无法对交通和车辆进行真正意义上的数字化、信息化、智能化管理；因此，研发一种高性能的安全行车系统成为迫切的需要。
随着物联网技术的蓬勃发展和日益成熟，作为物联网技术在智能交通领域中的具体应用，车联网全面实时感知车辆运行和交通路况，消除监管真空地带，提供丰富的智能交通综合服务；车联网是继互联网、物联网之后，未来智慧城市的一个重要标志和新一代智能交通的核心。而作为车联网核心技术之一，RFID技术能够很好地解决交通信息采集问题。当前RFID测距技术已经逐步成熟，射频技术发展迅猛，RFID电子标签的阅读器通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对电子标签内存数据的读出或写入操作。RFID技术不仅可以用于测距中，还可识别高速运动物体并可同时识别多个标签。目前，在政府的大力推动下，电子车牌已经普及，全国已经进入“电子车牌时代”。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为解决安全行车的问题，提供一种基于电子车牌的安全行车系统及行车方法，能够在车辆的运行状态以及道路环境变化进行实时检测和分析，为驾驶员提供实时的行车变化策略，及时报警和提醒驾驶员采取相应措施，并在紧急情况下自动制动，来有效的防止道路交通事故的发生。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种基于电子车牌的安全行车系统，包括道路环境感知系统、车况信息采集系统、中央处理单元和提醒装置；所述的道路环境感知系统实时采集当前道路相关信息，并输送到中央处理单元；所述的车况信息采集系统用于实时采集当前车道上距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息，并输送到所述的中央处理单元；所述中央处理单元根据采集的当前道路相关信息和距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息，对比分析，按照设定的程序进行计算和匹配，通过提醒装置，为驾驶员提供最佳行车方案。
本发明的有益效果是：本发明的基于电子车牌的安全行车系统，构建车联网时代的智能交通，能够全面涵盖信息采集、动态诱导、智能管控等环节。通过对车辆信息和路况信息的实时感知和反馈，实现了车辆从物理空间到信息空间的唯一性双向交互式映射，通过对信息空间的虚拟化车辆的智能管控，实现对真实物理空间的车辆和路网的“可视化”管控，为驾驶员提供实时的行车变化策略，及时报警和提醒驾驶员采取相应措施，并在紧急情况下自动制动，来有效的防止道路交通事故的发生。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步的，所述道路环境感知系统包括安装于电子车牌内的第一RFID读写器，所述车况信息采集系统包括安装于电子车牌内的第二RFID读写器和电子标签，所述第一RFID读写器和第二RFID读写器为同一个RFID读写器或不同的RFID读写器。
采用上述进一步方案的有益效果是：充分利用RFID技术，无须人工干预，可识别高速运动物体并可同时识别多个RFID标签。
进一步的，所述的道路环境感知系统能够感知的当前道路相关信息包括道路类型、限制车速、车道数量和道路上标志标牌的内容。
采用上述进一步方案的有益效果是：道路环境感知系统能够感知的这些道路信息，有效的帮助中央处理单元构建道路立体模型数据信息，为驾驶员提供合理的行车路线。
进一步的，所述的车况信息采集系统通过控制天线阻抗与电子标签芯片阻抗的匹配来达到电压的振幅调制，利用RFID动态交互通讯采集当前车道上距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用RFID技术测距可靠性高，成本低，且几乎不受天气环境的影响，电子标签可以输入数百字节的数字信息，具有极高的保密性，是当代信息技术中公认的五大前沿技术之一；RFID技术通过交互式通讯，不仅可以获取与前车的车间距，同时也能获得与后车的车间距，从而实现前后左右车辆之间协同作用防碰撞和追尾。
进一步，所述的中央处理单元连接有应急系统，用于将采集的当前车辆运行状态与当前道路相关信息和距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息进行实时计算分析，判断当前车辆是否处在安全运行环境中，如果判断出当前车辆处于不安全的行车环境中，启动自动制动系统，强制刹车。
采用上述进一步方案的有益效果是：设置应急系统，能够在识别到紧急情况时自动制动，帮助驾驶员处理紧急情况，防止发生交通事故。
进一步，所述应急系统，能够在识别到紧急情况时，通过RFID读写器信息交互向附近车辆的安全行车系统发送求救信号，自动与附近行驶车辆通讯请求支援。
采用上述进一步方案的有益效果是：应急系统可以在紧急情况下，通过信息交互向附近车辆发送求救信号，也可以利用RFID技术自动与附近行驶车辆通讯请求支援，为行车安全提供更层次的保障。
进一步，所述的提醒装置，包括显示屏和/或语音播报系统。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用显示屏和/或语音播报系统，可以及时的更直观的提醒驾驶员采取应急措施，更方便人与系统交互通信。
进一步，所述电子车牌内的电子标签采用UHF电子标签，RFID读写器为UHF读写器。
采用上述进一步方案的有益效果是：UHF电子标签主动式定位技术具有识别距离远、低功耗、成本低、记忆容量大、安全性高等显著优势；不仅在高速公路上，此系统将会收到较好效果，在车流量不大的城市道路以及冰雪道路也是适用的。
本发明解决上述技术问题的技术方案还包括：一种基于电子车牌的安全行车方法，在所述电子车牌内设置有电子标签和RFID读写器，通过以下步骤对车辆安全行驶进行指挥控制：第一步，对当前道路相关信息进行实时采集，并将采集的信息输送到车辆内部的中央处理单元；第二步，通过当前车道上车辆电子车牌内的电子标签、RFID读写器，对当前车道上距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息、当前车辆行驶状态信息进行实时采集，并将采集的信息输送到车辆内部的中央处理单元；第三步，车辆内部中央处理单元将采集到的当前道路相关信息、当前车道上距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息和当前车辆行驶状态信息进行分析计算，得到最佳行车方案；第四步，通过提示装置，为驾驶员提供最佳行车方案。
进一步，所述的第一步采集的当前道路相关信息包括道路类型、限制车速、车道数量和道路上标志标牌的内容；所述的第二步通过控制天线阻抗与电子标签芯片阻抗的匹配来达到电压的振幅调制，利用RFID动态交互通讯采集当前车道上距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息；所述的第三步当中央处理单元将采集的当前车辆运行状态与当前道路相关信息和距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态进行实时计算分析，判断当前车辆处于不安全的行车环境中，启动自动制动功能，强制刹车，并通过信息交互向附近车辆发送求救信号；所述第四步提示装置包括显示屏和/或语音播报系统；所述电子车牌内的电子标签采用UHF电子标签，RFID读写器为UHF读写器。
本方法通过对当前道路相关信息、当前车道上距离当前车辆预设距离范围内的车辆的运行状态信息与当前车辆行驶状态信息的实时感知和反馈，实现了车辆从物理空间到信息空间的唯一性双向交互式映射，为驾驶员提供实时的行车变化策略，来有效的防止道路交通事故的发生。
附图说明
图1为本发明基于电子车牌的安全行车系统的机构图；
图2为本发明基于电子车牌的安全行车系统的工作流程图；
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。
实施例1：如图1和图2所示，本发明基于电子车牌的安全行车系统，在系统启动后，首先，道路环境感知系统通过电子车牌内设置的RFID读写器实时采集当前道路信息如道路类型、限制车速、车道数量和道路上标志标牌的内容等，并写入到中央处理单元；车况信息采集系统基于电子车牌内的RFID读写器和电子车牌内的电子标签，通过控制天线阻抗与电子标签芯片阻抗的匹配来达到电压的振幅调制，利用RFID动态交互通讯采集前后左右车辆的运行状态如速度、车间距、加速度等信息，包括当前车辆运行状态信息和附近车辆的运行状态信息，并将采集到的相关信息输入到中央处理单元。车况信息采集系统基于RFID测距技术，RFID读写器接到来自计算机系统的读写命令后，通过天线发送出一定频率的射频信号，当电子标签进入RFID读写器工作区域时，其天线产生感应电流，从而电子标签获得能量被激活并向RFID读写器发送出自身编码等信息，RFID读写器接收到来自电子标签的载波信号，对接收的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理，计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号；电子标签的数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑，控制逻辑接收指令完成存储、发送数据或其他操作。
其次，中央处理单元接收上述信息后，运行其中的主控制程序，将道路环境感知系统和车况信息采集系统输入的数据进行对比分析，根据接受到的信息计算出自车与附近车辆的安全跟车距离，并与实际的跟车距离S进行比较。如果要求当前车辆和附近车辆不发生碰撞，则从行驶速度上必须满足：(1)当后面车辆与前面车辆均实施制动后，两车相距为d时，两车末速度相等，即V′a＝V′b(包括V′a＝V′b＝0)，否则两车将发生碰撞(V′a＜V′b)；(2)当后面车辆与前面车辆均实施制动后，两车相距为d时，前面车辆的末速度大于后面车辆的末速度，即V′a＞V′b，此时前面车辆与后面车辆之间的距离将越来越大，越来越安全。此外，若要求前后两车不发生碰撞，两车之间的安全车距、前面车辆驶过的距离Sa以及后车驶过的距离Sb之间应该满足如下条件：SD≥Sb-Sa+d。中央处理单元按照设定的程序进行计算和匹配，为驾驶员计算出最佳行车方案，如加速、减速、超车等。如果车辆已经采用最佳行车策略，则继续保持，如果车辆当前并不是采用的最佳行车策略，该系统会通过显示屏或语音播报或两种都有的方式提示驾驶员。
本实施例构建了车联网时代的智能交通，能够全面涵盖信息采集、动态诱导、智能管控等环节。通过对车辆信息和路况信息的实时感知和反馈，实现了车辆从物理空间到信息空间的唯一性双向交互式映射，通过对信息空间的虚拟化车辆的智能管控，实现对真实物理空间的车辆和路网的“可视化”管控，为驾驶员提供实时的行车变化策略。
同时，该系统还能自动检测车辆当前行驶状态、行车环境是否安全，如果安全则继续保持，如果检测到紧急情况例如追尾等，系统将自动启动应急系统，强制刹车，能够有效避免追尾、碰撞或者刮擦等，并利用RFID技术通过电子车牌自动与附近行驶车辆通讯请求支援，并将自身信息通过电子车牌发送给附近车辆，进行求救。
在上述实施例中，电子车牌内部的电子标签采用UHF电子标签，RFID读写器为UHF读写器；UHF电子标签主动式定位技术具有识别距离远、低功耗、成本低、记忆容量大、安全性高等显著优势；不仅在高速公路上，此系统将会收到较好效果，在车流量不大的城市道路以及冰雪道路也是适用的。整个系统利用现有的车载电子车牌动态检测车辆的间距，根据RFID阅读器与电子标签电磁耦合原理的能量无接触的传播，结合UHF无线定向算法，相邻车道防碰撞算法实时检测前后左右车辆之间的距离是否在安全距离之内，提醒驾驶员做出适当的行车措施，实时检测变道盲区，在车体之外建立“防碰撞识别区”，始终将自己置于安全的移动环境中避免交通事故的发生。实施例2：如图1和图2所示，本发明一种基于电子车牌的安全行车方法：
第一步，通过电子车牌内部的RFID读写器对当前道路相关信息包括道路类型、限制车速、车道数量和道路上标志标牌的内容，进行实时采集，并将采集的信息输送到车辆内部的中央处理单元；当前道路相关信息可以有效的帮助中央处理单元构建道路立体模型，为驾驶员提供合理的行车路线做准备。
第二步，通过当前车道上车辆电子车牌内的电子标签，对当前车道前后左右车辆的运行状态信息、当前车辆行驶状态信息进行实时采集，并将采集的信息输送到车辆内部的中央处理单元；当前车道距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息、当前车辆行驶状态信息包括与前后车辆的车间距，与左右的车间距，当前车辆行车速度，从而实现距离当前车辆预设距离范围内的车辆之间协同作用防碰撞和追尾。
第三步，车辆内部中央处理单元将采集到的当前道路相关信息、当前车道前后左右车辆的运行状态信息和当前车辆行驶状态信息进行对比分析计算，为驾驶员提供最佳行车方案。
第四步，通过显示器或语音播报或两种都有提醒驾驶员采用相应的行车策略如加速、减速、超车等。
本实施例中，当中央处理单元将采集的当前车辆运行状态与当前道路相关信息和距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态进行实时对比分析，判断当前车辆处于不安全的行车环境中，启动自动制动功能，强制刹车，并通过信息交互向附近车辆发送求救信号；帮助驾驶员处理紧急情况，防止发生交通事故。
本实施例通过对当前道路相关信息、当前车道距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息与当前车辆行驶状态信息的实时感知和反馈，实现了车辆从物理空间到信息空间的唯一性双向交互式映射，为驾驶员提供实时的行车变化策略，来有效的防止道路交通事故的发生。
以上所述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 (10)
1.一种基于电子车牌的安全行车系统，其特征在于：包括道路环境感知系统、车况信息采集系统、中央处理单元和提示装置；
所述道路环境感知系统，用于实时采集当前道路相关信息，并输送到中央处理单元；
所述车况信息采集系统，用于实时采集当前车道上距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息，并输送到所述的中央处理单元；
所述中央处理单元根据采集的当前道路相关信息和距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息,得到最佳行车方案；
所述提示装置，用于为驾驶员提供最佳行车方案。
2.根据权利要求1所述的基于电子车牌的安全行车系统，其特征在于，所述道路环境感知系统包括安装于电子车牌内的第一RFID读写器，所述车况信息采集系统包括安装于电子车牌内的第二RFID读写器和电子标签，所述第一RFID读写器和第二RFID读写器为同一个RFID读写器或不同的RFID读写器。
3.根据权利要求2所述的基于电子车牌的安全行车系统，其特征在于：所述道路环境感知系统能够感知的当前道路相关信息包括道路类型、限制车速、车道数量和道路上标志标牌的内容。
4.根据权利要求2所述的基于电子车牌的安全行车系统，其特征在于：所述的车况信息采集系统通过控制天线阻抗与电子标签芯片阻抗的匹配来达到电压的振幅调制，利用RFID动态交互通讯采集当前车道上距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息。
5.根据权利要求2-4任一项所述的基于电子车牌的安全行车系统，其特征在于：还包括应急系统，所述应急系统与所述的中央处理单元连接，用于根据采集的当前车辆运行状态与距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息进行实时计算分析，判断当前车辆是否处在安全运行环境中，如果判断出当前车辆处于不安全的行车环境中，启动自动制动系统，强制刹车。
6.根据权利要求5所述的基于电子车牌的安全行车系统，其特征在于：所述应急系统在识别到紧急情况时，通过RFID读写器信息交互向附近车辆的安全行车系统发送求救信号，自动与附近行驶车辆通讯请求支援。
7.根据权利要求1所述的基于电子车牌的安全行车系统，其特征在于：所述提示装置包括显示屏和/或语音播报系统。
8.根据权利要求2所述的基于电子车牌的安全行车系统，其特征在于：所述电子车牌内的电子标签采用UHF电子标签，RFID读写器为UHF读写器。
9.一种基于电子车牌的安全行车方法，其特征在于：在所述的电子车牌内设置有电子标签和RFID读写器，通过以下步骤来完成对车辆安全行驶的指挥控制：
第一步，对当前道路相关信息进行实时采集，并将采集的信息输送到车辆内部的中央处理单元；
第二步，通过当前车道上车辆电子车牌内的电子标签、RFID读写器，对当前车道上距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息、当前车辆行驶状态信息进行实时采集，并将采集的信息输送到车辆内部的中央处理单元；
第三步，车辆内部中央处理单元将采集到的当前道路相关信息、当前车道上距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息和当前车辆行驶状态信息进行分析计算，得到最佳行车方案；
第四步，通过提示装置，为驾驶员提供最佳行车方案。
10.根据权利要求9所述的基于电子车牌的安全行车方法，其特征在于：所述的第一步采集的当前道路相关信息包括道路类型、限制车速、车道数量和道路上标志标牌的内容；所述的第二步通过控制天线阻抗与电子标签芯片阻抗的匹配来达到电压的振幅调制，利用RFID动态交互通讯采集当前车道上距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态信息；所述的第三步当中央处理单元将采集的当前车辆运行状态与当前道路相关信息和距离当前车辆预设距离范围内的车辆运行状态进行实时计算分析，判断当前车辆处于不安全的行车环境中，启动自动制动功能，强制刹车，并通过信息交互向附近车辆发送求救信号；所述第四步提示装置包括显示屏和/或语音播报系统；所述电子车牌内的电子标签采用UHF电子标签，RFID读写器为UHF读写器。
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