CN108133621A - 一种弯道会车预警系统 - Google Patents

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张登明
何季钟
杨治
王诤
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Abstract

本发明提供了一种弯道会车预警系统，包括分布于弯道长度方向上的若干预警单元，所述预警单元包括电源、无线车辆检测传感器、无线接入器、预警装置。本系统具有车辆检测率高，环境影响小、成本低、寿命长、施工维护简单、适用范围广以及预警效果明显的特点。

Description

一种弯道会车预警系统
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种弯道会车预警系统。
背景技术
弯道会车预警系统主要包含无线车辆检测传感器、无线接入器、显示屏等分设备，该系统主要运用到地磁检测车辆技术、低功耗技术、无线传输技术、无线测速技术。
目前检测车辆技术有如下几种方式：
1.线圈车辆检测仪，设备成本较低且具有较高的车辆捕获率。线圈的施工成本很高，寿命只有半年左右维护费用高昂，且采用有线传输方式需要架设线缆。
2.摄像车辆检测仪，应用成熟但是相对成本较高，检测容易受到天气等环境因素影响。
3.雷达检测仪，多用于车辆速度检测，但雷达对低速或静止的车辆无法有效检测且成本高昂。
另外，目前弯道会车预警设备采用凸面广角镜作为预警设备，该设备不能在雾霾、天暗未开灯、暴雨天等恶劣环境下使用，凸面广角镜表面容易被污损，且给出的警示信号不明显，不能引起所有司机的注意。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种一种弯道会车预警系统，包括分布于弯道长度方向上的若干预警单元，所述预警单元包括电源、无线车辆检测传感器、无线接入器、预警装置。
所述无线车辆检测传感器由磁阻传感器、信号调理电路、MCU和无线收发芯片组成，MCU与地磁检测单元、信号调理电路、无线收发芯片均连接，地磁检测单元与信号调理电路连接。
所述地磁检测单元为磁阻传感器，用于感应地磁的变化。
MCU用于控制整个无线车辆检测传感器，负责采集传感器信号、执行相关计算、并控制电源为磁阻传感器和调理电路供电。
无线收发芯片用于实现无线车辆检测传感器与无线接入器的通信，上报检测信息或下发参数设置。
所述无线接入器接收其所处来车方向的前方所设置的无线车辆检测传感器上报的来车信息，计算出车辆速度和车流量，并能够向邻近无线接入器发送来车预警。
进一步的，所述预警装置为显示屏。
进一步的，所述预警装置为LED显示屏。
进一步的，所述预警装置为警示灯。
进一步的，本系统设置有后台服务器，所述后台服务器与各个无线接入器、预警装置通信连接；所述后台服务器用于接收无线接入器传输来的信息，并能够向各个预警装置发送信息。
进一步的，所述后台服务器与各个无线接入器通过网口或者4G通信网络进行通信。
进一步的，所述电源为电池。
本发明的有益效果为：
本发明能够实现路面交通信息包括流量、速度、车道占有率（车道占有率的含义是道路某检测截面或检测区内有车存在的时间与统计时间之比）等信息的采集与传输。无线接入器是智能交通控制系统的核心，实现接收无线车辆检测传感器信息、综合处理以及上报数据的功能，可用于公路管理局、交通局、交通厅等以提高交通指挥与管理的工作效率和优化道路资源；显示屏显示来车预警和本侧车速，达到预警和提示的功能。
本发明具有车辆检测率高，环境影响小、成本低、寿命长、施工维护简单、适用范围广以及预警效果明显的特点。
附图说明
图1为本系统应用原理图。
图2为无线车辆检测传感器原理框图。
具体实施方式
本发明所述系统包括分布于弯道长度方向上的若干预警单元，所述预警单元包括电源、无线车辆检测传感器、无线接入器、预警装置。
下面对本发明所应用的零件进行详细说明。
1.无线车辆检测传感器
无线车辆检测传感器检测的是地球磁场，该检测手段车辆检测准确率较高，基本不受外界环境尤其是天气等因素的影响。
无线车辆检测传感器主要由地磁检测单元、信号调理电路、MCU和无线收发芯片组成，原理图如图1所示。MCU与地磁检测单元、信号调理电路、无线收发芯片均连接，地磁检测单元与信号调理电路连接。无线收发芯片通过天线进行信号传输。弯道两侧来车方向分别各设置一组无线车辆检测传感器，每组包含一个或多个地磁传感器（测速需两个地磁传感器，预警只需要一个地磁传感器），每组无线车辆检测传感器附近（大约为20-40m，优选为30m左右）设置一个预警装置和无线接入器。
地磁检测单元是磁阻传感器，用于完成地磁检测。磁阻传感器采用的是现有技术中的磁阻传感器（如图1中的HMC1021S），构造如图2中的虚线框所述。磁阻传感器核心是一个全桥电路，激励源来自板载供电，当磁阻传感器对应轴线方向的磁场发生变化后，电桥另两端输出毫伏级信号。安装磁阻传感器时电桥应垂直于来车方向。
磁阻传感输出的毫伏级信号通过信号调理电路的调理、放大后由MCU进行AD采集。
MCU用于控制整个无线车辆检测传感器。MCU负责信号的采集、算法执行和电路控制，并控制电源为磁阻传感器和调理电路供电。为了实现超低功耗，本实施例是采用电池供电，能够有效减少施工成本。
MCU周期性处于工作模式和休眠模式，在工作模式状态下提供一小段窗口期打开供电开关管，磁阻传感器和调理电路工作，MCU采集信号。MCU将采集到的信号进行AD变换，通过车辆检测算法处理，计算出车辆检测仪上方的车辆通过情况。下面对车辆检测算法进行说明。
步骤一：MCU判定当前磁场稳定性，如果满足要求，则获取磁场强度基线，并进行步骤二，否则不进行。
本步骤的具体算法为：MCU按固定间隔时间Δt采集当前磁场强度（已转换为AD值），连续采集n1个点，若AD值波动范围均小预定的第一阈值Δd1,则以当前n1个点的磁场强度平均值作为磁场强度基线，否则重新采集磁场强度基线。
步骤二：MCU判断磁场强度（已转换为AD值）波动范围，若超过预定第二阈值Δd2，则进行步骤三，否则不进行；
步骤三：MCU连续采集若干个磁场强度（已转换为AD值），若波动范围均小于预定第三阈值Δd3，则认为有车经过；若当前磁场强度波动范围在规定时间内不能小于预定第三阈值Δd3，则应重新执行步骤一获取基线。
上述Δt，n1，Δd1，Δd1，Δd2，n2，Δd3参数均为根据不同车辆的磁场扰动及信号调理电路的放大倍数所得。一般是根据最小车型确定参数。适合于小车型的必然适合于大车型。
无线收发芯片为Zigbee收发芯片。MCU通过串口与Zigbee收发芯片实现数据交互，上报检测信息或下发参数设置（参数设置是无线接入器设置的）。检测信息一般包括车流量、基线值、当前AD值、车辆经过信息，检测信息传输给无线接入器。
无线接入器
无线接入器接收其所处位置前方及后方所设置的无线车辆检测传感器上报的来车信息，计算出速度、车流量，并能够向邻近无线接入器发送来车预警；邻近无线接入器接收到来车预警后向预警装置发送“对向来车”预警提示，实现弯道预警的功能。相邻的无线接入器之间通过有线或无线传输数据。
计算速度的计算方法为：无线接入器接收前置的磁阻传感器、后置的磁阻传感器上传的车辆经过信息，通过时间差以及前后磁阻传感器的安装距离（优选4m）根据公式 v=s/t可计算出速度。
车流量的计算方法为：磁阻传感器检测到车辆经过后，内部计数器cnt加1，然后将该信息上传至无线接入器。
3.预警装置
预警装置一般为显示屏，显示屏的正面朝向方便司机查看的方向。优选的，为LED显示屏。
在其他一些实施例中，可以用警报灯或者蜂鸣器等替代显示屏进行报警，本发明统称为预警装置。
优选的，本系统还设置有后台服务器，所述后台服务器与各个无线接入器通信连接，无线接入器可将车流量、速度等信息通过网口或者4G通信网络发至后台服务器，作为道路资源优化的依据；同时后台服务器可通过网口或者4G向相关预警装置发送即时信息，可临时发布预警指令。
应当理解，文中描述的无线通信方式包括任何无线通信。

Claims (7)

1.一种弯道会车预警系统，其特征在于，包括分布于弯道长度方向上的若干预警单元，所述预警单元包括电源、无线车辆检测传感器、无线接入器、预警装置；
所述无线车辆检测传感器由磁阻传感器、信号调理电路、MCU和无线收发芯片组成，MCU与地磁检测单元、信号调理电路、无线收发芯片均连接，地磁检测单元与信号调理电路连接；
所述地磁检测单元为磁阻传感器，用于感应地磁的变化；
MCU用于控制整个无线车辆检测传感器，负责采集传感器信号、执行相关计算、并控制电源为磁阻传感器和调理电路供电；
无线收发芯片用于实现无线车辆检测传感器与无线接入器的通信，上报检测信息或下发参数设置；
所述无线接入器接收其所处来车方向的前方所设置的无线车辆检测传感器上报的来车信息，计算出车辆速度和车流量，并能够向邻近无线接入器发送来车预警。
2.如权利要求1所述的弯道会车预警系统，其特征在于，所述预警装置为显示屏。
3.如权利要求2所述的弯道会车预警系统，其特征在于，所述预警装置为LED显示屏。
4.如权利要求1所述的弯道会车预警系统，其特征在于，所述预警装置为警示灯。
5.如权利要求1所述的弯道会车预警系统，其特征在于，本系统设置有后台服务器，所述后台服务器与各个无线接入器、预警装置通信连接；所述后台服务器用于接收无线接入器传输来的信息，并能够向各个预警装置发送信息。
6.如权利要求1所述的弯道会车预警系统，其特征在于，所述后台服务器与各个无线接入器通过网口或者4G通信网络进行通信。
7.如权利要求1所述的弯道会车预警系统，其特征在于，所述电源为电池。
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