CN107833491A - 一种智能型急转弯会车提示预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能型急转弯会车提示预警系统，包含设置在弯道一端入口的第一车辆地磁传感器、第一电子显示屏、第一控制器模块、第一信号处理模块、第一RF无线通信模块、第一天线、第一置位/复位电路、第一电源模块，以及设置在弯道另一端入口的第二车辆地磁传感器、第二电子显示屏、第二控制器模块、第二信号处理模块、第二RF无线通信模块、第二天线、第二置位/复位电路、第二电源模块；所述第一电源模块和第二电源模块均包含市电、电压转换电路、整流稳压模块；由地磁传感器检测采集车辆信息,系统中的两块大面积电子显示屏给出信息告知预警,前方车况及时反馈到来向和去向的驾驶人员，采用太阳能供电，有效的节约了能源。

Description

一种智能型急转弯会车提示预警系统

技术领域

本发明属于交通智能控制领域，尤其涉及一种智能型急转弯会车提示预警系统。

背景技术

随着社会对文明驾驶和交通安全的日益重视，人们不断提高车辆驾驶的安全性和智能交通设施建设。其中我国山区公路地形复杂，路窄、弯道多、坡陡。车辆遇到弯道时，驾驶者对前方交通状况缺乏足够的了解，短暂的应变时间会使司机发生误判从而导致交通事故。急转弯地形导致事故的问题亟待解决。

交通领域国内外专家学者针对这一问题主要研究出两种方法。第一种是将弯道地形作为单独研究单元，对弯道进行线形设计与优化设计，公路弯道道路线形与交通特性分析显然是治标不治本的途径。第二种就是科学改善道路限速和交通安全设施，增强驾驶人安全驾驶意识及规范车辆上路合格检测管理。虽然近些年我国交通管理部门和路政机关在弯道地形区域预先设立了多种多样的提示标语与警示标志，但避免交通事故的效果还是不够理想。

针对急转弯、陡坡弯道等不利地形的交通安全问题，迫切需要采用智能化交通系统等先进技术对道路交通进行即时动态的侦测、警告、引导和管制，实现道路交通安全有序、保障驾驶人生命和财产安全的目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种智能型急转弯会车提示预警系统，其有效地解决急转弯盲区道路会车的问题，增强急转弯地形安全会车的可靠性，减少事故发生的可能性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种智能型急转弯会车提示预警系统，包含设置在弯道一端入口的第一车辆地磁传感器、第一电子显示屏、第一控制器模块、第一信号处理模块、第一RF无线通信模块、第一天线、第一置位/复位电路、第一电源模块，以及设置在弯道另一端入口的第二车辆地磁传感器、第二电子显示屏、第二控制器模块、第二信号处理模块、第二RF无线通信模块、第二天线、第二置位/复位电路、第二电源模块；

所述第一车辆地磁传感器的输出端经过第一信号处理模块连接微控制器模块的输入端，所述微控制器模块分别与第一电源模块和第一电子显示屏连接，所述微控制器模块通过第一RF无线通信模块连接第一天线，所述微控制器模块通过第一置位/复位电路连接第一车辆地磁传感器的输入端；

所述第二车辆地磁传感器的输出端经过第二信号处理模块连接微控制器模块的输入端，所述微控制器模块分别与第二电源模块和第二电子显示屏连接，所述微控制器模块通过第二RF无线通信模块连接第二天线，所述微控制器模块通过第二置位/复位电路连接第二车辆地磁传感器的输入端；

所述第一电源模块和第二电源模块均包含市电、电压转换电路、整流稳压模块，所述市电依次经过电压转换电路、整流稳压模块连接微控制器模块；

所述电压转换电路，包括前级电压转换电路和与之耦接的后级电压转换电路；

所述前级电压转换电路包括：第一电压保护模块，耦接至供电电压并提供内部转换电压；第一电压转换模块，耦接至第一电压保护模块，根据内部转换电压将输入信号转换为前级输出信号；

所述后级电压转换电路包括：第二电压保护模块，产生第一反相输出信号、第一输出信号、第二反相输出信号与第二输出信号，其中，前级电压转换电路和后级电压转换电路具有多个晶体管，当供电电压的电压值大于晶体管的击穿电压时，电压转换电路保护晶体管的压差小于击穿电压，当供电电压的电压值小于击穿电压时，电压转换电路全幅输出第一反相输出信号、第一输出信号、第二反相输出信号与第二输出信号。

作为本发明一种智能型急转弯会车提示预警系统的进一步优选方案，所述第一信号处理模块和第二信号处理模块均包含依次连接的放大电路模块和A/D转换模块；

所述放大电路模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管；

所述第一电阻为变阻器，所述第一电阻的滑动端连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端分别连接第二电阻的一端、第三电容的一端，第三电阻的一端、第一三极管的基极，所述第三电阻的另一端接地，所述第一三极管的发射极分别连接第五电阻的一端、第四电容的一端，所述第五电阻的另一端、第四电容的另一端均接地；

所述第一三极管的集电极分别连接第三电容的另一端、第四电阻的一端、第二三极管的基极；所述第二三极管的发射极连接第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；所述第二三极管的集电极分别连接第二电阻的另一端、第二电容的一端、第六电容的一端、第三三极管的发射极；

所述第二电容的另一端分别连接第六电阻的一端、第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别连接第三三极管的集电极、第七电容的一端，所述第七电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端分别连接第一二极管的阳极、第三三极管的基极；所述第一二极管的阴极连接第四电阻的另一端。

作为本发明一种智能型急转弯会车提示预警系统的进一步优选方案，所述第一控制器模块和第二控制器模块均采用TI 的CC430F5137芯片。

作为本发明一种智能型急转弯会车提示预警系统的进一步优选方案，所述第一RF无线通信模块和第二RF无线通信模块的芯片型号均为CC1101。

根据权利要求1所述的一种智能型急转弯会车提示预警系统，其特征在于：所述所述第一至第二三极管的型号为2N109。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明以TI MSP430MCU和CC1101低功耗多通道无线射频内核的CC430F5137芯片为控制核心,由地磁传感器检测采集车辆信息,系统中的两块大面积电子显示屏给出信息告知预警, 前方车况及时反馈到来向和去向的驾驶人员；

2、基于CC430的急转弯会车提示预警系统从山路弯道会车的实际安全需求出发，提出基于地磁传感器的车辆检测方案，其不仅弥补了传统警示标志预警的缺陷，并且为解决山区弯道安全问题提供了一定的理论指导和研究基础，满足了偏远地区低成本交通管理的需求，对于生产实践、交通监控领域具有广阔的应用参考价值；

3、采用太阳能供电，有效的节约了能源。

附图说明

图1是本发明车辆、车辆地磁传感器、电子显示屏示意图；

图2是本发明的系统结构原理图；

图3是本发明放大电路模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

急转弯会车提示预警系统主要有两个部分，在急转、弯处一定距离的前后位置分别设置两个地磁传感器，电子显示屏设置在弯道的入口处和出口处。车辆、车辆地磁传感器、电子显示屏示意图，如图1所示，包括一对内车道的地磁传感器传感器（车辆地磁传感器1、车辆地磁传感器2）、来向车辆、去向车辆以及一对电子显示屏（电子显示屏1、电子显示屏2）。内车道上安装有所述车辆地磁传感器2，车辆地磁传感器2位于去向车辆的前方，车辆地磁传感器2的另一侧是电子显示屏2。在急转弯道路的另一个方向，来向车辆在外车道驶来，此时来向车辆正处于去向车辆的盲区。急转弯会车提示预警系统给出安全会车的解决方案：来向车辆的前方路面上设置有车辆地磁传感器1，车辆地磁传感器1的另一侧是电子显示屏1，电子显示屏1上面显示去向车辆信息，电子显示屏2上面显示来向车辆信息。电子显示屏提前告知驾驶人员前方车况，提醒驾驶人员急转弯道后方的车辆信息，便于驾驶人员提前减速，保证弯道内驾驶的安全性。

一种智能型急转弯会车提示预警系统，包含设置在弯道一端入口的第一车辆地磁传感器、第一电子显示屏、第一控制器模块、第一信号处理模块、第一RF无线通信模块、第一天线、第一置位/复位电路、第一电源模块，以及设置在弯道另一端入口的第二车辆地磁传感器、第二电子显示屏、第二控制器模块、第二信号处理模块、第二RF无线通信模块、第二天线、第二置位/复位电路、第二电源；

所述第一车辆地磁传感器的输出端经过第一信号处理模块连接微控制器模块的输入端，所述微控制器模块分别与第一电源模块和第一电子显示屏连接，所述微控制器模块通过第一RF无线通信模块连接第一天线，所述微控制器模块通过第一置位/复位电路连接第一车辆地磁传感器的输入端；

所述第二车辆地磁传感器的输出端经过第二信号处理模块连接微控制器模块的输入端，所述微控制器模块分别与第二电源模块和第二电子显示屏连接，所述微控制器模块通过第二RF无线通信模块连接第二天线，所述微控制器模块通过第二置位/复位电路连接第二车辆地磁传感器的输入端。

所述第一电源模块和第二电源模块均包含市电、电压转换电路、整流稳压模块，所述市电依次经过电压转换电路、整流稳压模块连接微控制器模块；

所述电压转换电路，包括前级电压转换电路和与之耦接的后级电压转换电路；

所述前级电压转换电路包括：第一电压保护模块，耦接至供电电压并提供内部转换电压；第一电压转换模块，耦接至第一电压保护模块，根据内部转换电压将输入信号转换为前级输出信号；

所述后级电压转换电路包括：第二电压保护模块，产生第一反相输出信号、第一输出信号、第二反相输出信号与第二输出信号，其中，前级电压转换电路和后级电压转换电路具有多个晶体管，当供电电压的电压值大于晶体管的击穿电压时，电压转换电路保护晶体管的压差小于击穿电压，当供电电压的电压值小于击穿电压时，电压转换电路全幅输出第一反相输出信号、第一输出信号、第二反相输出信号与第二输出信号。

作为本发明一种智能型急转弯会车提示预警系统的进一步优选方案，所述第一信号处理模块和第二信号处理模块均包含依次连接的放大电路模块和A/D转换模块；

如图3所示，所述放大电路模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管；

所述第一电阻为变阻器，所述第一电阻的滑动端连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端分别连接第二电阻的一端、第三电容的一端，第三电阻的一端、第一三极管的基极，所述第三电阻的另一端接地，所述第一三极管的发射极分别连接第五电阻的一端、第四电容的一端，所述第五电阻的另一端、第四电容的另一端均接地；

所述第一三极管的集电极分别连接第三电容的另一端、第四电阻的一端、第二三极管的基极；所述第二三极管的发射极连接第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；所述第二三极管的集电极分别连接第二电阻的另一端、第二电容的一端、第六电容的一端、第三三极管的发射极；

所述第二电容的另一端分别连接第六电阻的一端、第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别连接第三三极管的集电极、第七电容的一端，所述第七电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端分别连接第一二极管的阳极、第三三极管的基极；所述第一二极管的阴极连接第四电阻的另一端。

所述第一控制器模块和第二控制器模块均采用TI 的CC430F5137芯片。

所述第一RF无线通信模块和第二RF无线通信模块的芯片型号均为CC1101。

与当前普及的广角镜相比，弯道会车预警系统不受视野角度的限制，能够适应各类复杂路况，对于夜间行车，大雾阴雨天气的弯道会车有着明显的优势，可根据路况需要合理配置传感器及显示模块的方位，使得驾驶员能够提早接收前方车况信息。若有超速或低速拐弯的车辆驶来时，驾驶员也能提前获知弯道盲区的来车情况，从而及时做出减速或规避等避险措施。

地磁传感器检测距离范围覆盖整个路面宽度，传感器提前检测到车辆，能够及时在系统显示屏上预告，从而使司机能够在进入弯道会车之前就正确得到来车信息提示。在弯道入口处，由于驶入弯道和驶出弯道的汽车经过两个地磁传感器，引起两个地磁传感器扰动信号变化，从而单片机CC430F5137（CC430）可识别出车辆驶入和驶出弯道时的速度。通过单片机内部的计时器，检测车辆引起扰动所用时间，从而计算车辆速度。显示模块实时发布车辆来向和车速，使驾驶人员依据电子屏反馈信息及时减速或停车避让，避免会车失控的事故发生。

系统的硬件设计主要用到TI 的CC430F5137芯片。芯片内部以MSP430MCU为控制核心，设置ADC采集地磁传感器检测模块数据，基于CC1101低功耗多通道无线射频内核，通过外设天线与对应的电子液晶显示屏无线通信，其中点对点通信由外设拨码开关设定地址配对建立连接。

放有地磁检测器附近区域的地球磁场可以看成是均匀磁场空间，车辆一般都有铁磁体金属物质，均匀磁场就会发生扰动，地磁检测器会对磁场产生的扰动进行采集和分析。大量科学实验表明，这种扰动对于磁阻传感器监测是很敏感的，由此可以判断车辆的存在，更加精确的磁场检测甚至可以测出车辆引起扰动的时间。实验测试运动小车对磁场的扰动，发现汽车经过地磁传感器上方时，磁场发生扰动，具体表现为地磁场强度在Z轴方向明显发生一定幅度的变化。车辆驶离地磁检测器附近区域，地球磁场会恢复之前状态。通过磁场强度的扰动变化，就可以确定车位有无停车。单一的地磁检测会有一定错误和遗漏，系统可以采用增加光敏传感器、图像识别等其他辅助检测手段，提高车速检测的准确性，该文不再赘述。

会车预警系统地磁检测器主要由飞思卡尔公司的三轴磁阻信号传感器MAG3110组成。内置高性能锂亚硫酰氯电池供电，主控芯片采用低功耗运行方式，电池为整个地磁采集功能电路板供电的工作寿命达3~5年。地磁车辆检测器固定于路口中间区域，采用高强度ABS和PC材料注塑成型，有防水、抗酸碱腐蚀、抗冲撞功能。以芯片CC430为主控电路水平放置于距离地磁检测功能印制电路板一侧0.15 m的地方，以防附近电路板对地磁测量的干扰。

基于CC430的急转弯会车提示预警系统从山路弯道会车的实际安全需求出发，提出基于地磁传感器的车辆检测方案，不仅弥补了传统警示标志预警的缺陷，并且为解决山区弯道安全问题提供了一定的理论指导和研究基础，满足了偏远地区低成本交通管理的需求，对于生产实践、交通监控领域具有广阔的应用参考价值。

Claims (5)

1.一种智能型急转弯会车提示预警系统，其特征在于：包含设置在弯道一端入口的第一车辆地磁传感器、第一电子显示屏、第一控制器模块、第一信号处理模块、第一RF无线通信模块、第一天线、第一置位/复位电路、第一电源模块，以及设置在弯道另一端入口的第二车辆地磁传感器、第二电子显示屏、第二控制器模块、第二信号处理模块、第二RF无线通信模块、第二天线、第二置位/复位电路、第二电源模块；

所述第一车辆地磁传感器的输出端经过第一信号处理模块连接微控制器模块的输入端，所述微控制器模块分别与第一电源模块和第一电子显示屏连接，所述微控制器模块通过第一RF无线通信模块连接第一天线，所述微控制器模块通过第一置位/复位电路连接第一车辆地磁传感器的输入端；

所述第二车辆地磁传感器的输出端经过第二信号处理模块连接微控制器模块的输入端，所述微控制器模块分别与第二电源模块和第二电子显示屏连接，所述微控制器模块通过第二RF无线通信模块连接第二天线，所述微控制器模块通过第二置位/复位电路连接第二车辆地磁传感器的输入端；

所述第一电源模块和第二电源模块均包含市电、电压转换电路、整流稳压模块，所述市电依次经过电压转换电路、整流稳压模块连接微控制器模块；

所述电压转换电路，包括前级电压转换电路和与之耦接的后级电压转换电路；

所述前级电压转换电路包括：第一电压保护模块，耦接至供电电压并提供内部转换电压；第一电压转换模块，耦接至第一电压保护模块，根据内部转换电压将输入信号转换为前级输出信号；

所述后级电压转换电路包括：第二电压保护模块，产生第一反相输出信号、第一输出信号、第二反相输出信号与第二输出信号，其中，前级电压转换电路和后级电压转换电路具有多个晶体管，当供电电压的电压值大于晶体管的击穿电压时，电压转换电路保护晶体管的压差小于击穿电压，当供电电压的电压值小于击穿电压时，电压转换电路全幅输出第一反相输出信号、第一输出信号、第二反相输出信号与第二输出信号。

2.根据权利要求1所述的一种智能型急转弯会车提示预警系统，其特征在于：所述第一信号处理模块和第二信号处理模块均包含依次连接的放大电路模块和A/D转换模块；

所述放大电路模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管；

所述第一电阻为变阻器，所述第一电阻的滑动端连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端分别连接第二电阻的一端、第三电容的一端，第三电阻的一端、第一三极管的基极，所述第三电阻的另一端接地，所述第一三极管的发射极分别连接第五电阻的一端、第四电容的一端，所述第五电阻的另一端、第四电容的另一端均接地；

所述第一三极管的集电极分别连接第三电容的另一端、第四电阻的一端、第二三极管的基极；所述第二三极管的发射极连接第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；所述第二三极管的集电极分别连接第二电阻的另一端、第二电容的一端、第六电容的一端、第三三极管的发射极；

所述第二电容的另一端分别连接第六电阻的一端、第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别连接第三三极管的集电极、第七电容的一端，所述第七电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端分别连接第一二极管的阳极、第三三极管的基极；所述第一二极管的阴极连接第四电阻的另一端。

3.根据权利要求1所述的一种智能型急转弯会车提示预警系统，其特征在于：所述第一控制器模块和第二控制器模块均采用TI 的CC430F5137芯片。

4.根据权利要求1所述的一种智能型急转弯会车提示预警系统，其特征在于：所述第一RF无线通信模块和第二RF无线通信模块的芯片型号均为CC1101。

5.根据权利要求1所述的一种智能型急转弯会车提示预警系统，其特征在于：所述第一至第二三极管的型号为2N109。