CN106971584B - 车载高速公路事故预警装置和高速公路事故预警装置 - Google Patents

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Abstract

本发明中的车载高速公路事故预警装置包括：第一无线收发模块，用于接收本车高速公路的闸道入口编码、以及高速交警监控中心的GSM模块的SIM卡号；车载GPS模块，用于获取车辆的位置信息；车载GSM模块，用于根据SIM卡号与高速交警监控中心通信；第二无线收发模块，用于在本车发生事故时向周围车辆发送位置信息及其闸道入口编码，并在本车未发生事故时接收来自其他事故车辆的位置信息及其闸道入口编码；控制器，与第一无线收发模块、车载GPS模块、车载GSM模块、及第二无线收发模块连接，控制器在本车发生事故时通过车载GSM模块将闸道入口编码、位置信息发送给高速交警监控中心。本发明实现了高速交通事故的检测与预警，有效预防了二次事故的发生。

Description

车载高速公路事故预警装置和高速公路事故预警装置
技术领域
本发明涉及汽车电子领域，特别涉及一种车载高速公路事故预警装置、高速公路事故预警装置和高速公路事故检测与预警系统。
背景技术
随着经济的发展，人们生活水平的提高，我国汽车保有量不断增加，高速公路总里程也在不断增加，目前我国高速公路总里程仅次于美国位居世界第二，比世界第三加拿大总里程多出1倍。由于车辆数量与高速公路总里程迅速增加，智能交通系统发展缓慢、缺乏智能信息化的交通管理系统检测与预防交通事故的发生缺乏交通事故预警机制，事故处理与救援缓慢；高速公路汽车速度快，运动时动量大，冲击力大，一旦发生交通事故往往危害较大；加之驾驶者经验不足，疲劳驾驶，常导致二次事故发生，后果非常严重。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种车载高速公路事故预警装置、高速公路事故预警装置和高速公路事故检测与预警系统，以解决现有技术中交通管理系统检测与预防交通事故的发生缺乏交通事故预警机制事故处理与救援缓慢，驾驶者经验不足，常导致二次事故发生的问题。
本发明提供了一种车载高速公路事故预警装置，包括：第一无线收发模块，用于接收本车高速公路的闸道入口编码、以及高速交警监控中心的GSM模块的SIM卡号；车载GPS模块，用于获取车辆的位置信息；车载GSM模块，用于根据所述SIM卡号与高速交警监控中心通信；第二无线收发模块，用于在本车发生事故时向周围车辆发送所述位置信息及其闸道入口编码，并在本车未发生事故时接收来自其他事故车辆的位置信息及其闸道入口编码；控制器，与所述第一无线收发模块、车载GPS模块、车载GSM模块、及所述第二无线收发模块连接，所述控制器在本车发生事故时通过所述车载GSM模块将所述闸道入口编码、所述位置信息发送给所述高速交警监控中心。
优选地，所述车载高速公路事故预警装置还包括显示模块，所述显示模块与所述控制器连接，用于显示本车与事故车辆之间的直线距离。
优选地，所述控制器根据所述闸道入口编码判断车辆的行驶方向。
优选地，所述第一无线收发模块及所述第二无线收发模块均采用Zigbee射频方式进行无线通讯。
优选地，所述控制器在所述位置信息不变化或变化缓慢时，判断本车发生了事故。
优选地，所述第一无线收发模块将本车的行驶路径方向采用编码的方式识别并绑定。
优选地，所述控制器根据所述第二无线收发模块接收到的来自其他事故车辆的闸道入口编码判断事故车辆行驶的方向，若本车与事故车辆同向行驶，则根据所述第二无线收发模块接收到的来自其他事故车辆的位置信息及本车的位置信息计算所述直线距离；若反向，则不做任何处理。
本发明还提供了一种高速公路事故预警装置，包括：车道识别单元，安装在高速公路入口匝道处，用于判断车辆的行驶方向；车辆识别单元，安装于高速公路入口匝道处，用于在检测到有车辆通过时输出车辆检测识别信号；第三无线收发模块，安装于高速公路入口匝道处，用于向经过的车辆发送高速公路的闸道入口编码、以及高速交警监控中心的GSM模块的SIM卡号。
本发明还提供了一种高速公路事故检测与预警系统，其特征在于，包括：上述的车载高速公路事故预警装置、及上述的高速公路事故预警装置。
优选地，所述高速公路事故检测与预警系统还包括高速交警监控中心，接收来自事故车辆的车载高速公路事故预警装置的闸道入口编码和位置信息，并根据所述闸道入口编码和位置信息判断事故地点以及时处理和救援。
本发明采用GPS实时采集车辆的位置信号，GSM网络与Zigbee无线网络相结合的无线信号传输机制，系统实现了高速公路事故的检测与预警，通过Zigbee无线网络将高速公路事故车辆位置传输至周边车辆，GSM网络将事故的位置实时传输至高速交警并及时处理，系统实现了高速交通事故的检测与预警，控制方便灵活，有效预防了二次事故的发生。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是车载单元流程图；
图3是车道识别单元流程图。
具体实施方式
本发明采用GPS实时采集车辆的位置信号，GSM网络与Zigbee无线网络相结合的无线信号传输机制，系统实现了高速公路事故的检测与预警，通过Zigbee无线网络将高速公路事故车辆位置传输至周边车辆，GSM网络将事故的位置实时传输至高速交警并及时处理，系统实现了高速交通事故的检测与预警，控制方便灵活，有效预防了二次事故的发生。
本发明中的车载高速公路事故预警装置包括：
第一无线收发模块，用于接收本车高速公路的闸道入口编码、以及高速交警监控中心的GSM模块的SIM卡号；优选地，所述第一无线收发模块将本车的行驶路径方向采用编码的方式识别并绑定；
车载GPS模块，用于获取车辆的位置信息；
车载GSM模块，用于根据所述SIM卡号与高速交警监控中心通信；
第二无线收发模块，用于在本车发生事故时向周围车辆(包括同向和反向车辆)发送所述位置信息及其闸道入口编码，并在本车未发生事故时接收来自其他事故车辆的位置信息及其闸道入口编码；优选地，所述第一无线收发模块及所述第二无线收发模块均采用Zigbee射频方式进行无线通讯；
控制器，与所述第一无线收发模块、车载GPS模块、车载GSM模块、及所述第二无线收发模块连接，所述控制器在本车发生事故时通过所述车载GSM模块将所述闸道入口编码、所述位置信息发送给所述高速交警监控中心。优选地，所述控制器在所述位置信息不变化或变化缓慢时，判断本车发生了事故。
在一个实施例中，本发明中的所述车载高速公路事故预警装置还包括显示模块和用于供电的电源模块，所述显示模块与所述控制器连接，用于显示本车与事故车辆之间的直线距离。显示模块可以采用TFT液晶显示模块，用于显示当前车辆与事故车辆直线距离，从而对驾驶员进行提醒，防止二次事故。
优选地，所述控制器根据所述闸道入口编码判断车辆的行驶方向。优选地，所述控制器根据所述第二无线收发模块接收到的来自其他事故车辆的闸道入口编码判断事故车辆行驶的方向，若本车与事故车辆同向行驶，则根据所述第二无线收发模块接收到的来自其他事故车辆的位置信息及本车的位置信息计算所述直线距离；若反向，则不做任何处理。
下面，对本发明中的车载高速公路事故预警装置的工作过程和原理进行如下说明：
车载高速公路事故预警装置安装于每台运行的车辆上，相当于一种车载单元。车载单元通过其第一无线收发模块可在高速公路入口处接收闸道入口编码、以及高速交警监控中心的GSM模块的SIM卡号，并传递给控制器，这样，控制器便可根据闸道入口编码判断出汽车在调整公路上的行驶方向。
当安装有车载单元的车辆发生事故时，其第二无线收发模块向周围车辆(包括同向和反向车辆)发送所述位置信息及其闸道入口编码，于是，周围车辆上的车载单元便可接收到事故车辆的GPS位置及其闸道入口编码，从而及时得知周边的事故发生情况，避免二次事故的发生。同时，事故车辆车载单元的车载GSM模块还将其事故相关的信息发送给高速交警监控中心，从而使交通管理部门及时事故发生情况(例如，地点、行驶方向、车辆牌号等)，并对事故进行及时的处理和救援。
在一个高速公路交通事故实施例中，后方车通过接收事故车辆发送的事故车辆入口匝道编码信号判断事故车辆行驶的方向，若同向则计算通过GPS信号计算距离，若反向则不做任何处理。
本发明解决了现有高速公路事故检测与预警的问题，可实时发送交通事发生GPS位置信号至周边车辆，同时发送远程信号至高速交警及时处理与救援，有效防止了高速公路二次事故的发生，系统运行稳定、安全、高效、方便、快捷。使高速公路提供更加优质的通行服务时，降了高速公路事故发生概率与高速交警管理难度，降低了高速公路事故的隐患，提高了事故处理和救援的速度。同时也适用于国道、省道等公路交通的路事故检测与预警，不仅适用范围广，而且成本低。
本发明还提供了一种高速公路事故预警装置，包括：
车道识别单元，安装在高速公路入口匝道处，用于判断车辆的行驶方向；
车辆识别单元，安装于高速公路入口匝道处，用于在检测到有车辆通过时输出车辆检测识别信号；
第三无线收发模块，安装于高速公路入口匝道处，用于向经过的车辆发送高速公路的闸道入口编码、以及高速交警监控中心的GSM模块的SIM卡号。
本发明还提供了一种高速公路事故检测与预警系统，其特征在于，包括：上述的车载高速公路事故预警装置、及上述的高速公路事故预警装置。
优选地，所述高速公路事故检测与预警系统还包括高速交警监控中心，接收来自事故车辆的车载高速公路事故预警装置的闸道入口编码和位置信息，并根据所述闸道入口编码和位置信息判断事故地点以及时处理和救援。
在一个实施例中，本发明中车载单元的控制器采用意法半导体ARM Cortex-M3增强型32位嵌入式处理器STM32F103ZET6；第一无线收发模块及其内的控制器均采用美国德州仪器基于51内核的低功耗SOC器件CC2531；事第一无线收发模块采用CC2531与射频前端放大电路CC2591，增大发射距离；车载GSM模块采用无锡四点零物联网科技有限公司无线4G无线通讯模块W360；车载GPS模块采用深圳联创星无线科技有限公司基于瑞士进口芯片UBLOX NEO-6M GPS模块；TFT液晶模块采用深圳市天士凯电子有限公司基于SSD1963驱动的7寸TFT液晶显示器MD070SD；电源模块采用美国德州仪器DC-DC变换器LM3248。车辆识别器采用宝鸥信息科技有限公司BOO-230车辆检测器；高速交警监控中心的服务器采用阿里云服务器。
优选地，车载高速公路事故预警装置还包括JTAG接口，与控制器连接，用于对控制器的固件进行下载更新。这样，当需要对车载中心控制器固件进行升级时，可以通过JTAG接口。
下面再对本发明的车载单元的具体工作过程，描述如下：
步骤1，控制器上电、初始化；
步骤2，车辆进入高速公路入口匝，第一无线收发模块接收高速公路入口匝道编码信号；
步骤3，车辆进入高速公路入口匝道，第一无线收发模块接收高速交警监控中心SIM卡号；
步骤4，设置车辆GPS位置信号变化阀值；
步骤5，车辆接收GPS定位信号；
步骤6，判断最近两次车辆接收GPS定位信号是否差值超过阀值；
步骤7，若超过阀值，车辆正常行驶，跳转至步骤5，若没有超过阀值，事故地点Zigbee模块收发模块发送数据信号，跳转至步骤8；
步骤8，第二无线收发模块发送车辆GPS位置信号至邻近车辆；
步骤9，第二无线收发模块发送车辆GPS位置信号至高速交警监控中心；
步骤10，车载GSM模块发送车辆高速公路入口匝道接收匝道编码信号至高速交警监控中心；
步骤11，用过车辆接收高速公路入口匝道编码信号判断事故车辆与周边车辆行驶方向，若同向跳转至步骤12，若反向跳转至步骤5
步骤12，通过车辆GPS信号与计算事故车辆与周边车辆直线距离；
步骤13，TFT液晶显示器显示与事故车辆距离；
步骤13，跳转至步骤12。
本发明中的车道识别单元的工作步骤如下，包括：
步骤1，车道识别单元上电初始化；
步骤2，车辆识别单元判断是否有车辆经过，若有跳转至步骤3，若没有跳转至步骤2；
步骤3，车道识别单元发送高速入口匝道编码信号与高速交警监控中心GSM模块SIM卡号；
步骤4，跳转至步骤2；
本发明中的交警监控单元的工作步骤如下，包括：
步骤1，高速交警控制单元上电初始化；
步骤2，判断是否到接收事故车辆GPS位置信号与发送高速入口匝道编码信号，若接收到，跳转至步骤3，若没有接收到，跳转至步骤2；
步骤3，高速交警监控中心接收到事故车辆位置信号与高速入口匝道编码信号判断事故地点，立即处理与救援；
步骤4，跳转至步骤2；
进一步地，本发明可采用下述的方式对第一无线收发模块的数据进行传输测试：
步骤(1)：设置所述第一无线收发模块的发射功率为60mW，在空旷场所进行测试，结果如表1；
表1：第一无线收发模块收发测试数据(收发数据为0X55)
Zigbee模块距离(米) 10 30 50 70 100
接收数据 0X55 0X55 0X55 0X15 0X11
准确率(％) 100 100 100 87.5 75
经测试，第一无线收发模块发射功率为60mW，在空旷场所进行测试50米内数据收发准确，大于50米后数据精度逐步降低；
步骤(2)：设置第一无线收发模块发射功率为60mW，有障碍场所进行测试，结果如表2；
表2：第一无线收发模块收发测试数据(收发数据为0X55)
Zigbee模块距离(米) 10 20 30 40 50
接收数据 0X55 0X55 0X15 0X11 0X10
准确率(％) 100 100 87.5 75 50
步骤(3)：设置第一无线收发模块发射功率为60mW，安装在高速公路匝道入口处，汽车经过车辆识别单元触发第一无线收发模块发送入口匝道编码，与车速关系如表3；
表3：第一无线收发模块数据收发与车速关系测试(收发数据为0X55)
车速(km/h) 10 20 30 40 50 70 90 120
接收数据 0X55 0X55 0X55 0X55 0X55 0X55 0X55 0X55
准确率(％) 100 100 100 100 100 100 100 100
经过测试，第一无线收发模块在空旷场所无误差传输最大距离为50米，在阻碍的场所无误差传输最大距离为50米，汽车高速行驶无误差传输最高速度为120km/h，在高速公路入口匝道处安放第一无线收发模块与接收车辆距离远小于30米，速度远小于120km/h，经实地测试接收数据完全正确、无误。
所述车载GPS模块位置信号测试；
步骤(1)：选取A、B、C、D、E5个点计算实际的经度与纬度；
步骤(2)：采用车载GPS模块测试A、B、C、D、E5个点经度与纬度；
步骤(3)：比较车载GPS模块测试A、B、C、D、E5个点经度与纬度与实际的经度与纬度间的误差；
经测试，车载GPS模块测试经度与纬度与实际比较，误差分别是5m、3m、4m、7m、3m，周边车辆接收第二无线收发模块的事故车辆GPS信号其中周边车辆包括对面车道行驶的车辆，由于GPS误差导致对面车辆TFT液晶显示模块显示本车与事故车的距离，而交通事故在本侧方向实际并不存在导致误差；因此设置车辆高速入口匝道编码信号，判断事故车与周边车辆的行驶方向，降低判断误差，达到准确判断交通事故位置。
第二无线收发模块在第一无线收发模块基础上增加了射频发送前端放大芯片CC2591增加发射功率，提高发射距离，提高事故车辆与周边车辆预警距离，提高安全级别，测试步骤如下：
步骤(1)：第二无线收发模块发送事故车辆GPS位置信号；
步骤(2)：第二无线收发模块发送高速入口匝道编码信号；
步骤(3)：周边车辆接收事故车辆高速入口匝道编码信号并与自身高速入口匝道编码信号，判断事故车辆与周边车辆行驶方向是否相同，若相同，跳转至步骤(4)，若不同跳转至步骤(1)；
步骤(4)：周边车辆计算与事故车辆的距离，通过TFT显示实时显示与事故车辆距离，并报警；
步骤(5)：跳转至步骤(1)；
经测试，Zigbee模块加上射频前端芯片后发射距离显著提高，直线距离能达到1公里，在1公里内接收数据准确率为100％，测试数据如表3-1、表4。
表3-1第二无线收发模块发送距离测试数据
测试距离(m) 50 100 300 500 700 900 1000 1100
实际(m) 48 96 296 495 695 893 892 1090
误差(m) 2 4 4 5 7 7 8 10
从以上测试数据中看出，距离越远接收数据误差越大，根据夜晚行车特点加之疲劳加之，在相距1公里范围内第二无线收发模块发送与接收数据能极大地降低二次事故发生概率。
表4第二无线收发模块发送数据准确率测试(距离为500m)
发送数据 0X55 0X54 0X53 0X52 0X51 0X50
接收数据 0X55 0X54 0X53 0X52 0X51 0X50
误差率(％) 100 100 100 100 100 100
从以上测试数据中看出，当距离为500m时，收发数据误差率为100％完全无误，能在高速公路能通过TFT液晶模块显示距离判断与事故车的距离，防止二次事故发生。
所述GSM信号测试采用车载单元发送短信，GSM模块W360接收后将短信内容在高速交警监控服务器显示，比较发送端与接收端内容是否一致，测试步骤如下，测试数据如表5：
步骤(1)：车载单元拨号，由GSM模块W360发送信息；
步骤(2)：交警监控单元GSM模块W360接收信息；
步骤(3)：高速交警监控服务器显示接收信息；
步骤(4)：判断发送端与接收端内容是否一致。
表5 GSM模块接收数据测试
车载单元发送数据 0X55 0X55 0X55 0X55 0X55
交警监控服务器显示接收数据 0X55 0X55 0X55 0X55 0X55
准确率(％) 100 100 100 100 100
经过所述数据测试，车载单元GSM模块发送数据与交警监控单元GSM模块接收数据完全一致，控制准确。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (4)

1.一种车载高速公路事故预警装置，其特征在于，包括：
第一无线收发模块，用于接收本车高速公路的闸道入口编码、以及高速交警监控中心的GSM模块的SIM卡号；
车载GPS模块，用于获取车辆的位置信息；
车载GSM模块，用于根据所述SIM卡号与高速交警监控中心通信；
第二无线收发模块，用于在本车发生事故时向周围车辆发送所述位置信息及其闸道入口编码，并在本车未发生事故时接收来自其他事故车辆的位置信息及其闸道入口编码；
控制器，与所述第一无线收发模块、车载GPS模块、车载GSM模块、及所述第二无线收发模块连接，所述控制器在本车发生事故时通过所述车载GSM模块将所述闸道入口编码、所述位置信息发送给所述高速交警监控中心；
所述车载高速公路事故预警装置还包括显示模块，所述显示模块与所述控制器连接，用于显示本车与事故车辆之间的直线距离；所述控制器根据所述闸道入口编码判断车辆的行驶方向；
所述控制器根据所述第二无线收发模块接收到的来自其他事故车辆的闸道入口编码判断事故车辆行驶的方向，若本车与事故车辆同向行驶，则根据所述第二无线收发模块接收到的来自其他事故车辆的位置信息及本车的位置信息计算所述直线距离；若反向，则不做任何处理；
所述高速公路事故检测与预警系统还包括高速交警监控中心，接收来自事故车辆的车载高速公路事故预警装置的闸道入口编码和位置信息，并根据所述闸道入口编码和位置信息判断事故地点以及时处理和救援。
2.根据权利要求1所述的车载高速公路事故预警装置，其特征在于，所述第一无线收发模块及所述第二无线收发模块均采用Zigbee射频方式进行无线通讯。
3.根据权利要求1所述的车载高速公路事故预警装置，其特征在于，所述控制器在所述位置信息不变化或变化缓慢时，判断本车发生了事故。
4.根据权利要求1所述的车载高速公路事故预警装置，其特征在于，所述第一无线收发模块将本车的行驶路径方向采用编码的方式识别并绑定。
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