CN109398286A - 一种基于微波雷达的高速公路团雾雾区路况可视化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种基于微波雷达的高速公路团雾雾区路况可视化装置，利用LFMCW线性调频雷达传感器采集包含前方雾区道路车辆的速度距离方位等信息的雷达信号，然后经DSP信号运算处理电路处理，提取出前方车辆的速度、距离、方位等参数，在中控台的雾区路况显示屏上显示出来，帮助司机判断雾区内的车辆行驶位置情况，从而采取合理驾驶操作措施，安全通过雾区。同时当车距小于安全车距时，声音报警电路进行长音间隔报警声和急促报警声警示与前方车距处于警示区域和危险区域，从而防范追尾事故。此装置能让驾驶员掌握雾区路况，如同行驶在非雾区一样明朗，避免因团雾或其他大雾气象而导致的事故发生，从而避免车上人员生命和经济财产损失。
Description
技术领域
本发明于公路交通安全技术领域，尤其是涉及一种基于微波雷达的高速公路团雾雾区路况可视化装置。
背景技术
随着我国国民经济的快速增长，高速公路建设也得到空前的发展。然而高速公路在成为促进国民经济快速发展的重要因素的同时，不断上升的高速公路交通事故发生率和死亡率也给人民的生命财产安全和社会经济的稳定发展带来诸多不利影响。其中素有“流动杀手”之称的团雾便是造成的重大交通事故的罪魁祸首之一，每年都会给国家和人民造成的巨大的经济财产损失。团雾区域性强、预测预报难，车辆难以提前得到通知或警示，尤其是在高速公路上，团雾会导致能见度的突然变化，而且由于团雾的覆盖直径小，往往只有几公里甚至几百米，车辆在进入雾区前，司机根本无法察觉到前方路段的情况，等驾驶员意识到有雾的时候，已进入团雾中心了。它在不经意间降临，让人防不胜防，常常酿成重大交通事故。例如在2017年11月15日上午，在安徽阜阳高速公路发生因团雾导致的30余辆车连环相撞38人伤亡的特大事故，因此团雾具有极大的危害性。
目前国内对高速公路团雾易发地段采取的防范措施， 主要有两种：一是通过摄像头人工判断能见度，一旦能见度低于一定值，便利用布置在高速公路旁的可变情报板，提示驾驶员即将进入团雾区，应降速并保持安全车距；二是在团雾区设置车辆探测与诱导系统，用红外探测器探测车辆的位置，并通过红黄双色LED灯来引导车辆安全驶出团雾区。第一种防范措施的不足是等间距安装在高速公路两侧或中间隔离带的摄像头不一定正好位于随机发生的团雾区，因此就不能及时发现团雾。另外行驶中突然进入团雾区的车辆，因能见度很低无法看清前方的道路，所以很容易发生追尾等交通事故。第二种防范措施的不足是进入团雾区的车辆，因能见度低，横向车辆间的间距无法看清，因此，行进中也容易产生碰撞等交通事故。
为此，本发明提出了一种解决团雾雾区驾驶安全的技术方案。就目前市场而言，尚未出现相关的技术产品或方法，因此具有充分的创新性与实用性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于微波雷达的高速公路团雾雾区路况可视化装置，它能在车辆进入团雾雾区时，通过雾区路况显示屏显示出前方车辆的位置方位等信息，并当车距小于安全车距时，发车急促报警声警示司机与前方车辆距离过近，警示司机采取安全合理的驾驶操作措施，从而安全驶离雾区。
为实现上述目的，本发明提供的一种基于微波雷达的高速公路团雾雾区路况可视化装置由以下方式实现：
一种基于微波雷达的高速公路团雾雾区路况可视化装置，特征是：包括LFMCW雷达传感器、自车速度传感器、DSP数字信号处理电路、声音报警电路和雾区路况显示屏。所述LFMCW雷达传感器安装在汽车车头保险杠后，自车速度传感器自车速度传感器安装在左侧后轮内侧；所述DSP数字信号处理电路和声音报警，安装于车内中控台边的杂物箱内；所述雾区路况显示屏，安装在车内中控台中间，便于司机观察雾区路况。所述LFMCW雷达传感器，用来探测前方车辆的距离速度方位等信息；所述自车速度传感器用来获取自身车辆速度的信息，用于计算安全车距；所述的DSP数字信号处理电路接收雷达信号并进行处理，得出前车的速度、距离和方位等信息，然后由所述雾区路况显示屏显示前方雾区车辆的行驶位置情况，这样通过观察雾区路况显示屏，驾驶员便可以在能见度低下的气象条件下清晰的判别前方车辆的位置信息，从而做出合理的安全避让措施，有效的避免了追尾和碰撞事故的发生，减小或避免了人身财产安全的损失。
与现有技术先比本，本发明具有以下有益效果：
1.采用线性调频雷达作为获取前方雾区车辆速度距离方位等信息的手段，安装在汽车前端的保险杠后面，能够实时采集前方车辆的速度距离方位等信息，大大增强了检测的灵活性。
2.利用雾区路况显示屏作为显示雾区路况的手段，将雷达采集的信息进行处理后，发送到安放在中控台上的雾区路况显示屏，能够显示出前方雾区路况中车辆的位置方位等图像信息，通过辨别雾区路况，大大降低了因团浓雾雾区极低能见度而导致车辆追尾事故的发生率。
3.采用声音报警，报警方式分为长音间隔报警和短促间隔报警两种方式：当车距处于提醒与近距离时，进行长音间隔报警；当车距处于危险预警距离时，短促间隔报警。
本发明也可用于雨雪等能见度较低的气象条件。
附图说明
图1 为本发明的系统组成原理框图；
图2 为本发明的硬件原理框图；
图3 信号放大整形电路图；
图4 电平转换电路图；
图5 为本发明的雾区路况显示图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
一种基于微波雷达的高速公路团雾雾区路况可视化装置，特征是：包括LFMCW雷达传感器、自车速度传感器、DSP数字信号处理电路、声音报警电路和雾区路况显示屏。
附图1和附图2是系统组成原理框图和硬件原理框图，所述LFMCW传感器采集雾区前方车辆的速度距离方位等信号，所采集的信号经放大整形之后，由A/D模数转换成数字信号，DSP芯片接收信号并对信号进行处理，得到雾区前方车辆的速度距离方位等信息，然后通过电平转换后，将信息送给雾区路况显示屏，若DSP芯片处理后得到的距离小于安全距离，则声音报警器会进行报警；自车速度传感器采集自身车辆的速度信息，经电平转换后发送给DSP芯片，用于辅助DSP芯片计算得出与前车的安全距离；电源电路用于为整个电路提供稳定电压，向DSP芯片内核电源和DSP芯片输出端口分别提供1.8伏、3.3伏电压，向LFMCW雷达传感器提供8伏电压；仿真接口JTAG为DSP芯片提供在线仿真和调试程序接口；时钟信号端CLK用于提供主时钟信号；复位端是当DSP程序跑飞时，提供一个复位信号使系统重启，系统重新运行。闪存用来存放信号处理主程序，当DSP芯片脱机运行时，主程序代码能够在系统加电后自动加载到DSP芯片内部程序存储器RAM中。
附图3和附图4是信号放大整形电路和电平转换电路，其中：信号从集成运算放大器U1的正输入端2脚输入，第一电阻R1接地后与集成运算放大器U1的负输入端1脚连接，第二电阻R2一端与集成运算放大器U1负输入端1脚连接后与集成运算放大器U1的输出端3脚连接，第五电阻R5连接集成运算放大器U1正输入端2脚后接地；集成运算放大器U1的输出端3脚与比较器U2的正输入端5脚连接，第三电阻R3与比较器U2的负输入端4脚连接后接地，第四电阻R4与比较器U2的正输入端5脚连接后接地。放大后信号从比较器U2的输出端6脚输出。输入电压从电源转换芯片TPS7301的3脚输入，第一电容C1与电源转换芯片TPS7301的3脚连接后与第九电阻R9连接，第六电阻R6与电源转换芯片TPS7301的8脚连接后与电源转换芯片的6脚连接，第七可变电阻R7与第六电阻R6连接后与电源转换芯片TPS7301的7脚连接，第八电阻R8与第七可变电阻R7连接后与第九电阻R9连接，第二电容C2与第九电阻R9连接后与电源转换芯片TPS7301的6脚连接，转换后的电压从电源转换芯片TPS7301的6脚输出，电源转换芯片TPS7301的8脚连接复位。
附图5是雾区路况显示屏的显示图，包括：本车位置1，车距间隔2，方位角3，前车位置4，安全区域5，警示区域6，报警区域7组成显示图像；所述本车位置1为本车在显示屏上的位置坐标；所述车间间隔2为图像等间隔划分距离，一间隔代表30米的距离；所述方位角3为司机判断前方车辆在偏向本车正前方的何种方位上的辅助措施；所述前车位置4为雾区前方车辆在雾区路况显示屏上的位置坐标，以前车位置坐标图形的尾部作为前方车辆的实际位置所在；所述安全区域5为距离本车150米及往后的范围；所述警示区域6为车距间隔在90米至150米的范围；所述危险区域7为车距间隔在0米至90米的范围。通过雾区路况图可以帮助司机直观有效的判断前方雾区内车辆的位置信息，从而做出合理的驾驶操作措施，极大的避免了事故的发生。
在本实施例中，所述LFMCW雷达传感器安装在汽车前端保险杠后，用来探测前方车辆的距离速度方位角等信息；
在本实施例中，所述自车速度传感器安装在车轮内侧，用来获取自身车辆速度信息；
在本实施例中，所述雾区路况显示屏安装在汽车车内中控台上，便于驾驶员获取信息前方雾区内车辆的位置信息；
在本实施例中，所述DSP信号处理电路安装于中控台旁的杂物箱内，便于司机安装和检修；
在本实施例中，所述声音报警电路安装于车内中控台上，同所述液晶显示屏安装在一起，便于司机听到报警提示声音。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于微波雷达的高速公路团雾雾区路况可视化装置，特征是： 包括LFMCW雷达传感器、自车速度传感器、DSP数字信号处理电路、声音报警电路和雾区路况显示屏；所述LFMCW传感器采集雾区前方车辆的速度距离方位等信号，所采集的信号经放大整形之后，由A/D模数转换成数字信号，DSP芯片接收信号并对信号进行处理，得到雾区前方车辆的速度距离方位等信息，然后通过电平转换，将信息送给雾区路况显示屏，若DSP芯片处理后得到的距离小于安全距离，则声音报警器会进行报警；自车速度传感器采集自身车辆的速度信息，经电平转换后发送给DSP芯片，用于辅助DSP芯片计算得出与前车的安全距离；电源电路用于为整个电路提供稳定电压，向DSP芯片内核电源和DSP芯片输出端口分别提供1.8伏、3.3伏电压，向LFMCW雷达传感器提供8伏电压；仿真接口JTAG为DSP芯片提供在线仿真和调试程序接口；时钟信号端CLK用于提供主时钟信号；复位端是当DSP程序跑飞时，提供一个复位信号使系统重启，系统重新运行；闪存用来存放信号处理主程序，当DSP芯片脱机运行时，主程序代码能够在系统加电后自动加载到DSP芯片内部程序存储器RAM中；附图5是雾区路况显示屏显示图像，包括：本车位置，车距间隔，方位角，前车位置，安全区域，警示区域，报警区域组成显示图像；所述本车位置为本车在显示屏上的位置坐标；所述车间间隔为图像等间隔划分距离，一间隔代表30米的距离；所述方位角为司机判断前方车辆在偏向本车正前方的何种方位上的辅助措施；所述前车位置为雾区前方车辆在雾区路况显示屏上的位置坐标，以前车位置坐标图形的尾部作为前方车辆的实际位置所在；所述安全区域5为距离本车150米及往后的范围；所述警示区域6为车距间隔在90米至150米的范围；所述危险区域7为车距间隔在0米至90米的范围；通过雾区路况图可以帮助司机直观有效的判断前方雾区内车辆的位置信息，从避免发生事故。
2.根据权利要求1所述的一种基于微波雷达的高速公路团雾雾区路况可视化装置，其特征在于：信号放大整形电路和电平转换电路，其中：信号从集成运算放大器U1的正输入端2脚输入，第一电阻R1接地后与集成运算放大器U1的负输入端1脚连接，第二电阻R2一端与集成运算放大器U1负输入端1脚连接后与集成运算放大器U1的输出端3脚连接，第五电阻R5连接集成运算放大器U1正输入端2脚后接地；集成运算放大器U1的输出端3脚与比较器U2的正输入端5脚连接，第三电阻R3与比较器U2的负输入端4脚连接后接地，第四电阻R4与比较器U2的正输入端5脚连接后接地；放大后信号从比较器U2的输出端6脚输出；输入电压从电源转换芯片TPS7301的3脚输入，第一电容C1与电源转换芯片TPS7301的3脚连接后与第九电阻R9连接，第六电阻R6与电源转换芯片TPS7301的8脚连接后与电源转换芯片的6脚连接，第七可变电阻R7与第六电阻R6连接后与电源转换芯片TPS7301的7脚连接，第八电阻R8与第七可变电阻R7连接后与第九电阻R9连接，第二电容C2与第九电阻R9连接后与电源转换芯片TPS7301的6脚连接，转换后的电压从电源转换芯片TPS7301的6脚输出，电源转换芯片TPS7301的8脚连接复位。
3.根据权利要求1所述的一种基于微波雷达的高速公路团雾雾区路况可视化装置，其特征在于：雾区路况显示屏安装在车内中控台上，能够实时显示前方雾区车辆的位置信息，使司机清晰判别前方雾区路况，从而采取合理驾驶操作措施，避免事故发生。
4.根据权利要求1所述的一种基于微波雷达的高速公路团雾雾区路况可视化装置，其特征在于：声音报警电路安装在车内中控台上，同雾区路况显示屏安放在一起，当与前车距离小于安全车距时，分为两种情况，即：当车距处于警示距离时，进行长音间隔报警；当车距处于危险预警距离时，短促间隔报警。
5.根据权利要求1所述的一种基于微波雷达的高速公路团雾雾区路况可视化装置，其特征在于：LFMCW雷达传感器安装于汽车前端保险杠后，采集前方雾区车辆的速度距离方位等信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190301 |