CN110867081A - 一种无线射频识别的电动车安全驾驶装置及其工作过程 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线射频识别的电动车安全驾驶装置及其工作过程，基于射频识别技术，根据识别到的射频信息，计算车辆位置信息，并与已知位置集合进行比较，监测电动非机动车是否越线行驶于机动车道，监测电动非机动车是否闯红灯驾驶，监测机动车是否越线行驶于非机动车道并是否与电动非机动车存在剐蹭碰撞隐患。当监测到危险驾驶行为时，及时通过无线信号传输向用户发送警示信息。本发明经济适用，维护方便，选用了射频信号识别技术对非机动车安全驾驶进行监测，检测准确性高，检测对象有针对性，方向性。

Description

一种无线射频识别的电动车安全驾驶装置及其工作过程

技术领域

本发明属于无线射频识别、位置信息对比、通信传输等技术领域，特别涉及一种无线射频识别的电动车安全驾驶装置及其工作过程。

背景技术

近年来，随着电动非机动车使用率的增加，与电动非机动车相关的交通事故也变得越来越，同时伴随着电动非机动车的管理与交通法规的不足，电动非机动车的驾驶安全问题也越发严峻，尤其在与机动车出现剐蹭、碰撞等交通事故时，驾驶电动非机动车的驾驶员伤亡状况尤其严重，这类交通事故更是严重危害了人民的出行安全和出行效率。由此，准确地检测并实时地警示电动非机动车是否安全驾驶就显得尤为重要。

对于电动非机动车安全驾驶的检测，目前很少有切实可行的方法。电动非机动车体型小、速度快，易在车流中穿梭，但也因易与机动车发生剐蹭、碰撞等交通事故。且由于速度过快，防护设施简陋等原因，交通事故造成伤亡的可能性极大。并且由于对电动非机动车管理的不足，出现交通事故时较难进行事故界定。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于无线射频识别的电动非机动车安全驾驶检测与通信方法，基于射频识别技术，根据识别到的射频信息，计算车辆位置信息，并与已知位置集合进行比较，监测电动非机动车是否越线行驶于机动车道，监测电动非机动车是否闯红灯驾驶，监测机动车是否越线行驶于非机动车道并是否与电动非机动车存在剐蹭碰撞隐患。当监测到危险驾驶行为时，及时通过无线信号传输向用户发送警示信息。

为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种无线射频识别的电动车安全驾驶装置，包括控制模块、射频电子标签模块、读写模块、处理模块、存储模块、信号灯监测模块、监控模块以及通信模块，

控制模块为核心模块，控制所有其他模块的功能实现；

射频电子标签模块放置于电动非机动车和机动车的车头，记录车辆编号信息与车辆位置信息；

读写模块包括RFID读写器件，设置于道路两端路灯灯杆端部，通过无线电讯号识别特定电子标签，并读写相关的车辆编号信息与车辆位置信息等数据；

处理模块利用接收信号的方位和强度信息，建立三维空间模型，计算获取的车辆位置信息，并将其传递给存储模块；

存储模块存储读写模块所识别的车辆编号信息和处理模块计算得到的车辆位置信息，并在控制模块的控制下，通过接口单元模块传输车辆编号信息和车辆位置信息的数据；

信号灯监测模块监测道路交叉口信号灯状态信息，并将其传输给监控模块；

监控模块比较已有道路路段车道、信号灯状态以及停车线位置信息与识别计算得到的车辆信息，以监测车辆是否处于非安全行驶状态，并发送分析结果信息至通信模块；

通信模块为检测与信息传输中的对外通信模块，用于将分析结果发送给连接通信模块的其他用户。

进一步的：射频电子标签模块安装于电动非机动车车头挡风玻璃处和机动车车头车窗右上角位置。

进一步的：监控模块的监控内容包括三部分：第一部分为，在路段范围内，将电动非机动车的位置信息与已知路段非机动车道位置集合进行比较，判断其是否超出该集合，若已超出，则判定为电动非机动车越过非机动车道，已处于危险驾驶中，应给予警告，反之则处于安全驾驶；第二部分为，在交叉口范围内，根据信号灯监控模块传输的信号灯状态决定是否开始监控，当前方交叉口信号灯处于红灯状态时，将电动非机动车的位置与已知停止线前交叉口内位置集合进行比较，判断其是否在该集合内，若在该集合内，则判定为电动非机动车有闯红灯行为，已处于危险驾驶中，应给予警告，反之则处于安全驾驶；第三部分为，将机动车的位置信息与已知路段机动车道位置集合进行比较，判断其是否超出该集合，若已超出，则判定为机动车越过机动车道，侵入非机动车道，为临近的电动非机动车与自身都带来安全隐患，应给予机动车违规警告，同时对前后相邻读写模块范围内的电动非机动车给予安全预警，反之机动车与电动非机动车均处于安全驾驶状态。

进一步的：通信模块将检测模块监测到的结果发送给其他用户，包括警告信息与安全预警信息。

进一步的：其他用户，包括三部分，第一部分是交通管理机构，以进行规范管理和事故界定；第二部分是是道路上机动车驾驶员，以进行违规驾驶警告与安全预警；第三部分是是电动非机动车驾驶员，以进行危险警告与违规驾驶警告，监控系统监测到自动非机动车附近有机动车侵入非机动车道驾驶时会对其进行安全预警。

进一步的：电子标签记录的车辆编号绑定用户，通过将车辆编号绑定个人信息以及车型信息，以使第三方用户通过通信模块精确接收到上述信息的APP。

本发明还包括上述装置的工作过程，具体有以下步骤：

步骤S01：在路段灯杆上安装读写模块，获取该道路上电动非机动车与机动车上安装的射频电子标签模块发出的射频信号，获取车辆编号信息并传送给处理模块进行处理；

步骤S02：处理模块利用接收到的射频信号的方位和强度信息，建立三维空间模型，计算以得到车辆的位置信息，并将该信息传送至存储模块；

步骤S03：监控模块提取车辆信息与位置信息进行监控，提取路段范围内电动非机动车的位置信息，并与已知路段非机动车道位置集合进行比较，判断其是否超出该集合，如果超出，则进入步骤S04，否则进入步骤S05；

步骤S04：监控模块判定电动非机动车越过非机动车道，已处于危险驾驶中，接通无线通信模块接口，向其他用户发送安全警示信息；

步骤S05：信号灯监测模块对道路交叉口信号灯状态进行监测，如果信号灯为红灯禁行状态，则将状态信息传输给监控模块并进入步骤S06，否则进入步骤S08；

步骤S06：监控模块提取车辆信息与位置信息进行监控，提取交叉口范围内电动非机动车的位置信息，并与已知停止线前交叉口内位置集合进行比较，判断其是否在该集合内，若在该集合内，则进入步骤S07，否则进入步骤S08；

步骤S07：监控模块判定电动非机动车有闯红灯行为，已处于危险驾驶中，接通无线通信模块接口，向其他用户发送安全警示信息与违规警示信息；

步骤S08：监控模块提取车辆信息与位置信息进行监控，提取路段内机动车的位置信息，并与已知路段机动车道位置集合进行比较，判断其是否超出该集合，如果超出该集合，则进入步骤S09，否则进入步骤S10；

步骤S09：监控模块判定机动车越过机动车道，侵入非机动车道，存在安全隐患，应给予机动车违规警告，接通无线通信模块接口，向用户发送安全警示信息与违规警示信息；

步骤S10：监控模块提取车辆信息与位置信息进行监控，提取路段内机动车位置信息与非机动车位置信息，计算其距离并与阈值进行比较，如果小于阈值则进入步骤S11，否则进入步骤S12；

步骤S11：接通无线通信模块接口，向上述机动车与非机动车用户发送安全预警信息；

步骤S12：监控模块提取车辆信息与位置信息进行监控，提取车辆位置信息，并与监控范围位置集合进行比较，判断其是否超出监控范围，如果已经超出，则进入步骤S13，否则返回步骤S01，重置信息；

步骤S13：退出检测。

有益效果：本发明经济适用，维护方便，选用了射频信号识别技术对非机动车安全驾驶进行监测，检测准确性高，检测对象有针对性，方向性。

附图说明

图1为本发明装置的结构原理示意图，

图2为本发明装置的工作过程流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

图1所示，本发明装置的结构原理示意图，其中，包括射频电子标签模块、读写模块、处理模块、存储模块、控制模块、信号灯监测模块、监控模块以及通信模块；控制模块分别与读写模块、处理模块、存储模块、监控模块以及通信模块连接，控制模块作为核心模块用于控制上述模块的功能实现；

控制模块作为检测、预警及处理装置的核心模块，一方面用以控制和连接通信模块、读写模块、处理模块、存储模块，另一方面用以和外界计算机等其它设备连接，以实现装置和其它设备之间的通信。

读写模块用以识别射频电子标签模块发出的射频信号，读写模块在控制模块的控制下工作，并将得到的信息记录传输给处理模块；

处理模块用以对读写模块接收的信号进行处理计算，处理模块在控制模块的控制下工作，并将计算结果信息记录在存储模块中；

存储模块用以储存前述车辆信息与车辆位置信息，并可在控制模块的控制下通过通信模块传输信息。当然，控制模块可以通过接口读取存储模块中的数据。

监控模块用以对前述采集计算得到的车辆信息与位置信息进行处理和监测，根据监测结果判定当前车辆是否处于危险驾驶中，若是，可在控制模块的控制下，通过通信模块将警示信息与违规信息传输给其他用户；

信号灯监测模块用以对交叉口信号灯状态进行监测，并将监测结果发送给监控模块，以辅助监控模块的监控工作；

通信模块作为监测、信息传输中的对外通信模块，在控制模块的控制下通过向外界发射无线信号，或者通过GPRS/CDMA接口传输编码信息集合在APP上，实现装置与三方用户的通信。

通信模块包括无线发射单元和5G通信接口单元，分别实现无线发射数据和通过移动通信基站整合信息发送到APP上，APP作为一个信息共享的平台。

同时管理人员还可通过APP发送指令编码，通信模块接收信息，并将指令编码传输到控制模块中，控制模块根据指令控制其他模块工作。

微型计算机处理装置是与控制模块连接，该计算机处理装置包括接口单元、操作面板和指示单元。

操作面板通过触控式显示屏实现，用以实现控制模块的数据清理、重新启动以及对前述射频识别读写模块的调试等操作指令；

指示单元用以监控上述射频电子标签模块、读写模块、处理模块、存储模块、控制模块、信号灯监测模块、监控模块以及通信模块的工作状况，例如：读写模块是否工作正常，通信模块信息传输是否正常等，并表征给用户，例如可通过指示灯、响铃或者文本框的形式显示工作状态。

计算机处理装置是一台触控式平板计算机。

控制模块采用单片机实现，读写模块由RFID读写器件组成，可识别射频电子标签中储存的车辆信息。存储模块采用存储介质实现，例如SD卡，TF卡，MMC卡等，处理模块和监控模块以程序的形式储存在控制模块的单片机内并可由单片机进行调用执行，信号灯监测模块与信号灯控制系统连接信息共享，所述通信模块采用无线发射电路实现，主要以APP的形式呈现。

距离阈值，应根据机动车车型标准与电动非机动车位置方位决定，阈值的选取要选择合理距离长度，不宜过短，也不宜过长。

为了确保电动非机动车的驾驶安全，有针对性的进行了监测通报。根据识别到的射频信息，计算车辆位置信息，并与已知位置集合进行比较，监测电动非机动车是否越线行驶于机动车道，监测电动非机动车是否闯红灯驾驶，监测机动车是否越线行驶于非机动车道并是否与电动非机动车存在剐蹭碰撞隐患。当监测到危险驾驶行为时，及时向用户发送警示信息。同时，射频信息与用户之间绑定，使得信息的传输具有针对性和方向性，更有效的保障驾驶安全。

本发明的有益效果在于：

(1)经济适用，维护方便。本发明以射频信号识别仪作为信息采集工具置于路段两端路灯灯杆上，属于一种价格低廉的检测装置。装置采用模块化的形式，控制模块作为核心模块用于控制其他模块的功能实现，当某各个模块的功能出现问题时，可以更加便捷的找到问题所在，从而进行维护。

(2)检测准确性高，容易实现安全驾驶的检测。本发明选用了射频信号识别技术对非机动车安全驾驶进行监测，根据已有道路路段车道、信号灯状态、停车线位置等信息与识别计算得到的车辆信息的比较结果，监测车辆是否处于非安全行驶状态，并将安全警示信息与违规驾驶信息等通过通信模块发送给其他用户，以警示用户注意安全。

(3)面向对象有针对性，方向性。本发明通过一个APP实现与用户之间的通信交互，主要有三方组成，一方是交通管理机构，在得到机动车与电动非机动车越线行驶或电动非机动车闯红灯行驶的信息时予以规范管理，当有事故发生时车辆的行驶路线及所处位置等历史信息可用于事故界定；另一方是道路上机动车驾驶员，当监测模块判定其发生越过机动车道，侵入非机动车道驾驶的行为时，会向其发出违规驾驶警告，若在附近监测到电动非机动车时，还会给与安全预警，提醒其注意附近电动非机动车，避免出现碰撞或剐蹭事故；第三方是电动非机动车驾驶员，当监测系统判定其在交叉口处有闯红灯行为时会对其进行危险警告，当监控系统判定其在道路上有越过非机动车道，侵入机动车道的驾驶行为时会对其进行违规驾驶警告，监控系统监测到自动非机动车附近有机动车侵入非机动车道驾驶时会对其进行安全预警，以避免出现安全事故。

Claims (7)

1.一种无线射频识别的电动车安全驾驶装置，其特征在于，包括控制模块、射频电子标签模块、读写模块、处理模块、存储模块、信号灯监测模块、监控模块以及通信模块，

控制模块为核心模块，控制所有其他模块的功能实现；

射频电子标签模块放置于电动非机动车和机动车的车头，记录车辆编号信息与车辆位置信息；

读写模块包括RFID读写器件，设置于道路两端路灯灯杆端部，通过无线电讯号识别特定电子标签，并读写相关的车辆编号信息与车辆位置信息等数据；

处理模块利用接收信号的方位和强度信息，建立三维空间模型，计算获取的车辆位置信息，并将其传递给存储模块；

存储模块存储读写模块所识别的车辆编号信息和处理模块计算得到的车辆位置信息，并在控制模块的控制下，通过接口单元模块传输车辆编号信息和车辆位置信息的数据；

信号灯监测模块监测道路交叉口信号灯状态信息，并将其传输给监控模块；

监控模块比较已有道路路段车道、信号灯状态以及停车线位置信息与识别计算得到的车辆信息，以监测车辆是否处于非安全行驶状态，并发送分析结果信息至通信模块；

通信模块为检测与信息传输中的对外通信模块，用于将分析结果发送给连接通信模块的其他用户。

2.根据权利要求1所述的无线射频识别的电动车安全驾驶装置，其特征在于，所述射频电子标签模块安装于电动非机动车车头挡风玻璃处和机动车车头车窗右上角位置。

3.根据权利要求1所述的无线射频识别的电动车安全驾驶装置，其特征在于，所述监控模块的监控内容包括三部分：第一部分为，在路段范围内，将电动非机动车的位置信息与已知路段非机动车道位置集合进行比较，判断其是否超出该集合，若已超出，则判定为电动非机动车越过非机动车道，已处于危险驾驶中，应给予警告，反之则处于安全驾驶；第二部分为，在交叉口范围内，根据信号灯监控模块传输的信号灯状态决定是否开始监控，当前方交叉口信号灯处于红灯状态时，将电动非机动车的位置与已知停止线前交叉口内位置集合进行比较，判断其是否在该集合内，若在该集合内，则判定为电动非机动车有闯红灯行为，已处于危险驾驶中，应给予警告，反之则处于安全驾驶；第三部分为，将机动车的位置信息与已知路段机动车道位置集合进行比较，判断其是否超出该集合，若已超出，则判定为机动车越过机动车道，侵入非机动车道，为临近的电动非机动车与自身都带来安全隐患，应给予机动车违规警告，同时对前后相邻读写模块范围内的电动非机动车给予安全预警，反之机动车与电动非机动车均处于安全驾驶状态。

4.根据权利要求1所述的无线射频识别的电动车安全驾驶装置，其特征在于，所述通信模块将检测模块监测到的结果发送给其他用户，包括警告信息与安全预警信息。

5.根据权利要求4所述的无线射频识别的电动车安全驾驶装置，其特征在于，所述其他用户，包括三部分，第一部分是交通管理机构，以进行规范管理和事故界定；第二部分是是道路上机动车驾驶员，以进行违规驾驶警告与安全预警；第三部分是是电动非机动车驾驶员，以进行危险警告与违规驾驶警告，监控系统监测到自动非机动车附近有机动车侵入非机动车道驾驶时会对其进行安全预警。

6.根据权利要求5所述的无线射频识别的电动车安全驾驶装置，其特征在于，所述电子标签记录的车辆编号绑定用户，通过将车辆编号绑定个人信息以及车型信息，以使第三方用户通过通信模块精确接收到上述信息的APP。

7.一种无线射频识别的电动车安全驾驶装置的工作过程包括以下步骤：

步骤S01：在路段灯杆上安装读写模块，获取该道路上电动非机动车与机动车上安装的射频电子标签模块发出的射频信号，获取车辆编号信息并传送给处理模块进行处理；

步骤S02：处理模块利用接收到的射频信号的方位和强度信息，建立三维空间模型，计算以得到车辆的位置信息，并将该信息传送至存储模块；

步骤S03：监控模块提取车辆信息与位置信息进行监控，提取路段范围内电动非机动车的位置信息，并与已知路段非机动车道位置集合进行比较，判断其是否超出该集合，如果超出，则进入步骤S04，否则进入步骤S05；

步骤S04：监控模块判定电动非机动车越过非机动车道，已处于危险驾驶中，接通无线通信模块接口，向其他用户发送安全警示信息；

步骤S05：信号灯监测模块对道路交叉口信号灯状态进行监测，如果信号灯为红灯禁行状态，则将状态信息传输给监控模块并进入步骤S06，否则进入步骤S08；

步骤S06：监控模块提取车辆信息与位置信息进行监控，提取交叉口范围内电动非机动车的位置信息，并与已知停止线前交叉口内位置集合进行比较，判断其是否在该集合内，若在该集合内，则进入步骤S07，否则进入步骤S08；

步骤S07：监控模块判定电动非机动车有闯红灯行为，已处于危险驾驶中，接通无线通信模块接口，向其他用户发送安全警示信息与违规警示信息；

步骤S08：监控模块提取车辆信息与位置信息进行监控，提取路段内机动车的位置信息，并与已知路段机动车道位置集合进行比较，判断其是否超出该集合，如果超出该集合，则进入步骤S09，否则进入步骤S10；

步骤S09：监控模块判定机动车越过机动车道，侵入非机动车道，存在安全隐患，应给予机动车违规警告，接通无线通信模块接口，向用户发送安全警示信息与违规警示信息；

步骤S10：监控模块提取车辆信息与位置信息进行监控，提取路段内机动车位置信息与非机动车位置信息，计算其距离并与阈值进行比较，如果小于阈值则进入步骤S11，否则进入步骤S12；

步骤S11：接通无线通信模块接口，向上述机动车与非机动车用户发送安全预警信息；

步骤S12：监控模块提取车辆信息与位置信息进行监控，提取车辆位置信息，并与监控范围位置集合进行比较，判断其是否超出监控范围，如果已经超出，则进入步骤S13，否则返回步骤S01，重置信息；

步骤S13：退出检测。

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