CN110120157A - 一种磁引导路面结构 - Google Patents

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张书海
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Abstract

本发明公开了一种磁引导路面结构，包括路面系统和压力感应系统，压力感应系统有多个嵌于路面系统的路面层中，压力感应系统包括压电换能单元、能量单元、信息处理单元和无线通信单元；压电换能单元通过线路与能量单元连接在一起，形成无源的全桥整流电路，压电换能单元通过压电转换实现能量的转换，将电能存储于能量单元中，所述能量单元通过线路分别与信息处理单元和无线通信单元直接相连，无线通信单元为CC2530无线射频收发器，与信息处理单元通过线路直接连接。本发明可使得汽车在行进间的精确坐标定位得以实现，同时，利用汽车行车时对道路的冲击所产生的动能进行发电，进行了能量的有效利用。

Description

一种磁引导路面结构
技术领域
本发明涉及压电感应与道路的技术领域，尤其是指一种磁引导路面结构。
背景技术
随着交通治理观念的转变、以及运用智能交通系统改善交通运输状况的成 效等诸多方面的因素，使得研究与开发无人驾驶，成为当前科技竞争的热点领 域。在无人驾驶的研究中，智能道路系统(IRS)便是其中的一个重要组成部分。
目前，无人驾驶汽车的研究已经小有成效。
目前存在的问题在于，现有的自动驾驶系统的视觉识别系统还不够完善， 导致其对道路状况的识别，道路信息的收集，以及道路具体位置的定位都不够 准确。因此，在面对复杂交通状况的时候，智能系统因为无法得到足够的信息 反馈，无法如人脑一样灵活地处理，发生意外的几率便大大提高了。如何使汽 车得到道路信息的更多反馈，使自动驾驶得到更好的引导，是目前急需解决的 问题。压力感应系统通过将系统模块嵌合进道路之中，结合先进的信息与通信 技术，可以实现用户、车辆、道路三者的信息交互，为驾驶员、车辆以及行人 在内的各种用户提供多媒体信息交互的平台，是未来解决当前无人驾驶汽车无法得到足够信息反馈问题的一个解决方向和思路。
目前的问题存在于，在道路的汽车感应与识别的手段还较为缺乏，通过监 控的视觉识别无法得到汽车在道路平面上位置的实时变化的精确坐标，对汽车 在道路平面的定位较为不利，很难实现对汽车的精准驾驶引导。
目前的问题还存在于，现有的道路智能模块大多都需要外接线路以提供电 能，在道路中布线外接电力一方面不利于道路的受力以及变形，可能会导致道 路各个部位变形的不均匀，不利于道路的耐久；另一方面线路在道路中也容易 受到腐蚀，线路产生破损时容易产生漏电危险同时也不利于道路检修和维护。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种磁引导路面结 构，使得汽车在行进间的精确坐标定位得以实现，有效的引导了汽车的安全驾 驶，大大地促进了无人驾驶汽车以及智能道路系统的发展，同时，利用汽车行 车时对道路的冲击所产生的动能进行发电，进行了能量的有效利用。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种磁引导路面结构，包 括路面系统，所述路面系统由从上到下依次叠置的路面层、功能层和路基层组 成，还包括有嵌于路面层内部的多个压力感应系统，该多个压力感应系统沿道 路方向分布，形成为压力感应行车道；所述压力感应系统包括压电换能单元、 能量单元、信息处理单元和无线通信单元；所述压电换能单元是由若干压电陶 瓷板所构成的列阵，用于将汽车在道路上行走时对路面层产生的振动能转换为 电能；所述能量单元为储电电池，所述压电换能单元通过线路与能量单元连接 在一起，形成无源的全桥整流电路，所述压电换能单元通过压电转换实现能量 的转换，将电能存储于储电电池中，所述能量单元通过线路分别与信息处理单 元和无线通信单元直接相连，为信息处理单元和无线通信单元的运行提供能量； 所述信息处理单元包括电流电压传感器和MSP430单片机，所述电流电压传感 器与MSP430单片机通过线路直接连接，所述MSP430单片机通过再编码将电 流电压数据转换成车辆坐标数据；所述无线通信单元为CC2530无线射频收发 器，并与信息终端处主机的一个CC2530无线射频收发器进行无线交互；所述的 无线通信单元与信息处理单元通过线路直接连接，能够将车辆信息通过无线电 磁信号的形式向信息终端传递信息。
进一步，所述压电陶瓷板外包有一层保护层，该保护层为环氧树脂，用于 保证压电陶瓷板的防水性与防腐蚀性。
进一步，所述压电换能单元之间设有伸缩缝。
进一步，所述路面层为沥青石子结构或混凝土石子结构。
进一步，所述路基层是经过防水处理的土石路基。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
本发明的磁引导路面结构使得汽车在行进中也可以得到汽车在道路平面的 准确位置以及坐标，同时还可以通过无线信息网络进行道路上汽车位置信息的 交互，保证了汽车的行车安全，促进了无人驾驶汽车的发展。另外，将压力式 车辆感应设备保护于耐磨性强路面系统下，可以避免对对道路表层维修时对精 密的压力式车辆感应设备产生二次损害，具有使用期限长、保养维护简单易行 等优点。同时，本发明的磁引导路面结构使用汽车行车时对道路的冲击所产生 的动能进行发电，进行了能量的有效利用，具备绿色环保的优点。
附图说明
图1是磁引导路面结构的截面示意图。
图2是压力感应系统的分布示意图。
图3是汽车在磁引导路面结构上的行驶示意图。
图4是压力感应系统中无线信息交互过程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本实施例所提供的磁引导路面结构，包括路面系统和 压力感应系统4，所述路面系统由从上到下依次叠置的路面层1(为沥青石子结 构或混凝土石子结构)、功能层2、路基层3(具体为经过防水处理的土石路基)， 所述压力感应系统4有多个嵌于路面层1的内部，沿道路方向分布，形成有压 力感应行车道。所述压力感应系统4包括压电换能单元401、能量单元402、信 息处理单元403和无线通信单元404；所述压电换能单元401是由若干压电陶瓷 板501所构成的列阵，用于将汽车在道路上行走时对沥青产生的振动能转换为 电能，所述压电陶瓷板501外包有一层保护层，该保护层为环氧树脂，可保证压电陶瓷板501的防水性与防腐蚀性。所述能量单元402为储电电池，所述压 电换能单元401通过线路502与能量单元402连接在一起，形成无源的全桥整 流电路，压电换能单元401可以通过压电转换实现能量的转换，将电能存储于 储电电池中，不需要外接线路提供电源；所述能量单元402通过线路502分别 与信息处理单元403和无线通信单元404直接相连。所述信息处理单元403包 括电流电压传感器(图中未画出)以及MSP430单片机(图中未画出)，所述电 流电压传感器与MSP430单片机通过线路直接连接；所述无线通信单元404为CC2530无线射频收发器，并与信息终端6处主机的一个CC2530无线射频收发 器进行无线交互；所述无线通信单元403与信息处理单元404通过线路502直 接连接。
压电转换单元401之间设有伸缩缝503，可保证磁引导路面在频繁的热胀冷 缩下不变形，不开裂。
如图3所示，汽车在磁引导路面行驶时，汽车车轮挤压冲击埋置于路面层1 中的压电换能单元401，压电换能单元401中的压电陶瓷板501通过动能和电能 之间的转换进行发电。同时，能量单元402通过线路502将压电换能单元401 产生的电能收集和存储起来，进而实现压力感应系统的能量供应。
如图4所示，汽车在磁引导上行驶时，压力感应系统4中产生电流以及电 压的变化，信息处理单元403中的电流电压传感器将电流电压变化信息传递给 MSP430单片机，MSP430单片机对其重新编码后再传递给无线通信单元404， 最后无线通信单元404以无线电磁信号的形式向信息终端6传递。信息终端6 通过处理计算后得到某个车辆的实时坐标信息，在大数据运算分析后得到道路 的信息状况，然后在无线信息网络将道路信息以及实时的车辆坐标信息反馈给 车辆，达到引导车辆安全、高效行驶的效果。
以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范 围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种磁引导路面结构，包括路面系统，所述路面系统由从上到下依次叠置的路面层、功能层和路基层组成，其特征在于：还包括有嵌于路面层内部的多个压力感应系统，该多个压力感应系统沿道路方向分布，形成为压力感应行车道；所述压力感应系统包括压电换能单元、能量单元、信息处理单元和无线通信单元；所述压电换能单元是由若干压电陶瓷板所构成的列阵，用于将汽车在道路上行走时对路面层产生的振动能转换为电能；所述能量单元为储电电池，所述压电换能单元通过线路与能量单元连接在一起，形成无源的全桥整流电路，所述压电换能单元通过压电转换实现能量的转换，将电能存储于储电电池中，所述能量单元通过线路分别与信息处理单元和无线通信单元直接相连，为信息处理单元和无线通信单元的运行提供能量；所述信息处理单元包括电流电压传感器和MSP430单片机，所述电流电压传感器与MSP430单片机通过线路直接连接，所述MSP430单片机通过再编码将电流电压数据转换成车辆坐标数据；所述无线通信单元为CC2530无线射频收发器，并与信息终端处主机的一个CC2530无线射频收发器进行无线交互；所述的无线通信单元与信息处理单元通过线路直接连接，能够将车辆信息通过无线电磁信号的形式向信息终端传递信息。
2.根据权利要求1所述的一种磁引导路面结构，其特征在于：所述压电陶瓷板外包有一层保护层，该保护层为环氧树脂，用于保证压电陶瓷板的防水性与防腐蚀性。
3.根据权利要求1所述的一种磁引导路面结构，其特征在于：所述压电换能单元之间设有伸缩缝。
4.根据权利要求1所述的一种磁引导路面结构，其特征在于：所述路面层为沥青石子结构或混凝土石子结构。
5.根据权利要求1所述的一种磁引导路面结构，其特征在于：所述路基层是经过防水处理的土石路基。
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