CN115311896A - 一种数字电动自行车管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字电动自行车管理系统及方法，旨在解决电动自行车存闯红灯，逆行等违法行为，路口经常发生交通事故的问题；其技术方案要点是：包括客户端，还包括射频模块、主机模块、以及后台处理模块；射频模块设置在电动自行车上，射频模块与主机模块通信连接，用于将电动自行车的数据信息以及位置信息发送至主机模块；主机模块设置在道路路口处，用于接收射频模块发送的电动自行车的速度信息以及位置信息并发出控制指令；后台处理模块与主机模块通信连接，用于接收主机模块上记录的电动自行车的速度信息以及位置信息，并记录发出的控制指令。本发明通过射频模块实现对电动自行车位置信息的获取，通过主机模块进行传播，提醒车辆谨慎驾驶。
Description
技术领域
本发明涉及车辆管理技术领域，尤其涉及到一种数字电动自行车管理系统及方法。
背景技术
我国是电动自行车生产和使用的大国。近些年来，电动自行车一直作为人们在同城内短距离出行的主要代步交通工具。此外，由于电动自行车的廉价、轻便、节能、环保等优点，特别是随着近年来绿色出行、低碳环保、健康生活等理念的不断深入，越来越多的人开始选择骑电动自行车等绿色出行方式。
电动自行车存在大量闯红灯，逆行等违法行为，路口经常发生交通事故，驾驶人员存在视觉盲区，无法判断车辆周围非机动车数量和位置。因此，我们本发明提供一种数字电动自行车管理系统，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种数字电动自行车管理系统及方法，用于解决目前电动自行车存在大量闯红灯，逆行等违法行为，路口经常发生交通事故，驾驶人员存在视觉盲区，无法判断车辆周围非机动车数量和位置的问题。
本发明的上述技术目的是用过以下技术方案实现的：
一种数字电动自行车管理系统，包括客户端，还包括射频模块、主机模块、以及后台处理模块；
所述射频模块设置在电动自行车上，射频模块与主机模块通信连接，用于将电动自行车的数据信息以及位置信息发送至主机模块；
所述主机模块设置在道路路口处，用于接收射频模块发送的电动自行车的速度信息以及位置信息并发出控制指令；
所述后台处理模块与主机模块通信连接，用于接收主机模块上记录的电动自行车的速度信息以及位置信息，并记录发出的控制指令，便于后续查询。
本发明的进一步设置为：所述所述射频模块包括处理单元、第一通信单元、第一射频接收单元、第一射频发送单元、定位单元、语音单元、第一电源单元、以及车速检测单元；
所述第一射频接收单元与处理单元通信连接，用于接收主机模块发送的射频信息；
所述第一射频发送单元与处理单元通信连接，用于发送包含车辆速度信息以及位置信息的射频数据至主机模块；
所述定位单元与处理单元通信连接，用于提供车辆的位置信息并发送至处理单元；
所述语音单元与处理单元通信连接，用于提醒车辆驾驶员安全行驶；
所述第一电源单元，用于为射频模块提供电能；
所述车速检测单元与处理单元通信单元连接，用于检测车辆的行驶速度并发送至处理单元。
本发明的进一步设置为：所述主机模块包括第二电源单元、红绿灯信号采集单元、中央处理器单元、第二射频接收单元、第二射频发送单元、网络连接单元、以及第二通信单元；
所述第二电源模块用于为主机模块提供电能；
所述红绿灯信号采集单元与中央处理器单元通信连接，用于采集红绿灯信号并发送至中央处理器单元；
所述中央处理器单元用于对接收的数据进行处理，从而得到车辆的形式轨迹图；
所述第二射频接收单元与中央处理器单元通信连接，用于接收射频模块发送信息并转发到中央处理器单元；
所述第二射频发送单元与中央处理器单元通信单元，用于定时发送射频信号；
所述网络连接单元用于为主机模块提供网络通信；
所述第二通信单元用于实现与后台处理模块之间的通信。
本发明的进一步设置为：所述后台处理模块包括数据存储模块、以及信息传输模块；
所述数据存储模块用于保存记录电动自行车的速度信息以及位置信息，并记录主机模块发出的控制指令，所述信息传输模块用于实现后台处理模块与主机模块之间的通信连接。
本发明的进一步设置为：所述射频模块上烧录有唯一ID或者对应车牌照等唯一识别编码；所述处理单元用于接收定位单元、车速检测单元的数据并通过第一射频发送单元发送给主机模块。
本发明的进一步设置为：所述射频模块上安装有源标签，所述有源标签上烧录有车牌照对应的唯一识别编码。
一种数字电动自行车管理系统的使用方法，包括以下步骤：
A1:主机发送射频信号，设置在路口的主机模块上的第二射频发送单元定时向外界发送射频信号；
A2:车辆接收射频信号，当搭载有射频模块的电动自行车进入信号范围内，第一射频接收单元接收信号；
A3:车辆发送射频信号，第一射频发送单元将所在车辆的速度信息以及位置信息发送至主机模块；
A4:信号处理，主机模块上的第二射频接收单元接收到车辆发出的射频信号后，通过中央处理器单元对信号进行处理；
A5:数据保存，后台处理模块记录的电动自行车的速度信息以及位置信息按照射频模块的识别编码分类保存，并记录发出的控制指令。
步骤A4中的信号处理包括以下步骤：
B1：数据汇总，将同一射频模块发送的数据进行汇总；
B2：车辆运动轨迹计算，根据主机模块接收信息的时间差计算信号源的位置，从而得到车辆的运动轨迹以及距离。
步骤B2中的车辆运动轨迹计算包括以下步骤；
C1:设定原点，将主机模块的所在地设定为原点；
C2:区域划分，将原点的东西方向设定为X,将原点的南北方向设置为Y，以原点为中心将划分出四个区域；
C3:获取时间差，设定主机模块每隔T1时间发送一次射频信号，射频模块接收到主机信号立即向主机发送自身模块所有数据信息，主机接收到模块返回的数据时间为T1+N,N为主机模块发送射频信号至射频模块并接收返回信号的时间差；
C4:获取车辆的速度信息，主机模块根据接收到射频信号获取车辆的速度信息；
C5:运动轨迹计算，将获得的车辆速度V,以及N为主机模块发送射频信号至射频模块并接收返回信号的时间差N输入到中央处理器单元中，将数据带入公式中进行运算，从而得到计算电动自行车到主机模块相对位置，将位置距离的变化连续显示即可得到电动自行车的运动轨迹图。
步骤B1中的数据汇总包括以下步骤：
D1:数据读取，读取接收数据的射频模块上识别编码。
D2:分类保存，根据读取到的识别编码在数据存储模块中建立以识别编码命名的文件夹，将对应射频模块的数据保存在文件夹中。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
设置有射频模块，能够将电动自行车的速度信息以及位置信息等信息发送至主机模块，主机模块能够对相关信息进行处理生成电动自行车的运动轨迹图并告知路口附近的机动车驾驶员，注意观察，避免发生意外事故，，同时监控电动自行车是否存在闯红灯，逆行等违反交通规制的行为，后续可通过后台处理模块查看相关记录。
附图说明
图1是本发明的拓补图。
图2是本发明所述车辆的实时轨迹图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1至图2所示，本发明提出的一种数字电动自行车管理系统，包括客户端，还包括射频模块、主机模块、以及后台处理模块；
所述客户端可以是手机或者计算机，驾驶员可通过客户端登录数字电动自行车管理系统获取信息；
所述射频模块设置在电动自行车上，射频模块与主机模块通信连接，用于将电动自行车的数据信息以及位置信息发送至主机模块；
所述主机模块设置在道路路口处，用于接收射频模块发送的电动自行车的速度信息以及位置信息并发出控制指令；
所述后台处理模块与主机模块通信连接，用于接收主机模块上记录的电动自行车的速度信息以及位置信息，并记录发出的控制指令，便于后续查询。
所述射频模块包括处理单元、第一通信单元、第一射频接收单元、第一射频发送单元、定位单元、语音单元、第一电源单元、以及车速检测单元；每个射频模块上烧录有唯一ID或者对应车牌照等唯一识别编码，当射频模组接收到主机模块发送的激活信号，自行车内射频模组会自动定时发送本车辆车牌或者唯一ID，实时位置坐标，车速等信息至主机模块。
所述射频模块上安装有源标签，所述有源标签上烧录有车牌照对应的唯一识别编码，如果电动自行车被盗，通过扫描有源标签上的识别编码可以确定被盗车辆的身份，从而找回车辆。
所述处理单元用于接收定位单元、车速检测单元的数据并通过第一射频发送单元发送给主机模块；在本实施例中，所述处理单元采用MSP430F149单片机；
所述第一射频接收单元与处理单元通信连接，用于接收主机模块发送的射频信息；
所述第一射频发送单元与处理单元通信连接，用于发送包含车辆速度信息以及位置信息的射频数据至主机模块；
在本实施例中，第一射频接收单元、第一射频发送单元采用CC1100的射频芯片；
所述定位单元与处理单元通信连接，用于提供车辆的位置信息并发送至处理单元；在本实施例中，所述定位单元采用GPS定位；
所述语音单元与处理单元通信连接，用于提醒车辆驾驶员安全行驶；在本实施例中，所述语音单元采用小型扬声器，通过扬声器语音提醒驾驶者车辆速度以及路况；
所述第一电源单元，用于为射频模块提供电能；在本实施例中，第一电源单元为蓄电池；
所述车速检测单元与处理单元通信单元连接，用于检测车辆的行驶速度并发送至处理单元。
所述主机模块包括第二电源单元、红绿灯信号采集单元、中央处理器单元、第二射频接收单元、第二射频发送单元、网络连接单元、以及第二通信单元；
所述第二电源模块用于为主机模块提供电能；在本实施例中，第二电源模块采用蓄电池电池；
所述红绿灯信号采集单元与中央处理器单元通信连接，用于采集红绿灯信号并发送至中央处理器单元；在本实施例中，红绿灯信号采集单元为红绿灯信号采集器，型号为DH-ITASD-016RA；
所述中央处理器单元用于对接收的数据进行处理，从而得到车辆的形式轨迹图；在本实施例中，中央处理器单元采用INTEL1900芯片；
所述第二射频接收单元与中央处理器单元通信连接，用于接收射频模块发送信息并转发到中央处理器单元；
所述第二射频发送单元与中央处理器单元通信单元，用于定时发送射频信号；
在本实施例中，所述网络连接单元采用RJ45连接端口，用于为主机模块提供网络通信；
在本实施例中，所述第二通信单元采用4G/5G通讯网络，用于实现与后台处理模块之间的通信；
在本实施例中，第二射频接收单元、第二射频发送单元采用CC1100的射频芯片；主机模块还可与外接显示设备或广播设备连接，将路口非机动车实时状态告知机动车驾驶员，提醒驾驶员注意。
所述后台处理模块包括数据存储模块、以及信息传输模块，所述数据存储模块用于保存记录电动自行车的速度信息以及位置信息，并记录主机模块发出的控制指令，所述信息传输模块用于实现后台处理模块与主机模块之间的通信连接；在本实施例中，信息传输模块采用4G/5G通讯网络；
一种数字电动自行车管理系统的使用方法，包括以下步骤：
A1:主机发送射频信号，设置在路口的主机模块上的第二射频发送单元定时向外界发送射频信号；
A2:车辆接收射频信号，当搭载有射频模块的电动自行车进入信号范围内，第一射频接收单元接收信号；
A3:车辆发送射频信号，第一射频发送单元将所在车辆的速度信息以及位置信息发送至主机模块；
A4:信号处理，主机模块上的第二射频接收单元接收到车辆发出的射频信号后，通过中央处理器单元对信号进行处理；
A5:数据保存，后台处理模块记录的电动自行车的速度信息以及位置信息按照射频模块的识别编码分类保存，并记录发出的控制指令。
步骤A4中的信号处理包括以下步骤：
B1：数据汇总，将同一射频模块发送的数据进行汇总；
B2：车辆运动轨迹计算，根据主机模块接收信息的时间差计算信号源的位置，从而得到车辆的运动轨迹以及距离。
步骤B2中的车辆运动轨迹计算包括以下步骤：
C1:设定原点，将主机模块的所在地设定为原点；
C2:区域划分，将原点的东西方向设定为X,将原点的南北方向设置为Y，以原点为中心将划分出四个区域；
C3:获取时间差，设定主机模块每隔T1时间发送一次射频信号，射频模块接收到主机信号立即向主机发送自身模块所有数据信息，主机接收到模块返回的数据时间为T1+N,N为主机模块发送射频信号至射频模块并接收返回信号的时间差；
C4:获取车辆的速度信息，主机模块根据接收到射频信号获取车辆的速度信息；
C5:运动轨迹计算，将获得的车辆速度V,以及N为主机模块发送射频信号至射频模块并接收返回信号的时间差N输入到中央处理器单元中，将数据带入公式中进行运算，从而得到计算电动自行车到主机模块相对位置，将位置距离的变化连续显示即可得到电动自行车的运动轨迹图。
步骤C5中的运动轨迹计算公式为：S＝VT
将时间差N代入T中，将电动自行车的速度带入V中，计算得到车辆相对位置。
例如，将主机模块的所在地设定为原点，原点的东西向长度采用X轴表示，原点的南北方向采用Y轴表示，X轴和Y轴在原点相交，以原点为中心将划分出四个区域，原点采用(0，0)表示，当车辆移动时，X,Y的数据产生变化，将每个时刻对应的位置图形，标注在同一图上形成轨迹图，能直观的显示车辆的形式轨迹，并能够判断电动自行车是否存在闯红灯行为。
步骤B1中的数据汇总包括以下步骤：
D1:数据读取，读取接收数据的射频模块上识别编码。
D2:分类保存，根据读取到的识别编码在数据存储模块中建立以识别编码命名的文件夹，将对应射频模块的数据保存在文件夹中，需要查阅时，只要找到对应的文件夹即可。
本发明的使用过程和原理如下：主机模块会定时发送射频信号，安装有射频模块的电动自行车行驶到安装有主机设备的路口时，接收到主机模块发出的信号时，会自动向主机发送车辆信息，速度，位置等内容；并且每隔几秒连续发送相关设备数据信息。主机模块根据接收到的数据对同一ID的射频模块进行数据统计分析。在根据非机动车射频模块返回的数据信息，找到定位坐标数据，可以判断出当前车辆在那个区域；根据坐标以及相对主机位置的变化计算出安装有射频模块的电动自行车相对于路口中心位置的实时坐标信息。生成电动自行车的行驶轨迹图；同时可以当前红绿灯状态判断非机动车是否存在闯红灯行为。主机可以通过外接的显示设备或者广播设备路口非机动车实时状态，提醒驾驶人员注意周围非机动车，同时可以标记经常闯红绿灯非机动车辆或者行驶不规范非机动车辆。提高所有车辆谨慎驾驶，注意避让。对于大中型车辆，存在视野盲区，可以根据主机广播路口所有车辆实时位置信息，更好的了解周围非机动车相对位置，避免类似交通事故的发生，同时可以通知处罚经常闯红灯车辆所属人员。直到非机动车远离路口，射频模块接收不到主机信号或者信号低于设定值，关闭自动上传信息功能。当非机动车停在路口门店附近时，设定时间内没有位置移动，自动关闭射频发射功能，或者关闭电源同时关闭射频模块；当重新上电或者位置移动时自动开启射频发送功能。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种数字电动自行车管理系统，包括客户端，其特征在于，还包括射频模块、主机模块、以及后台处理模块；
所述射频模块设置在电动自行车上，射频模块与主机模块通信连接，用于将电动自行车的数据信息以及位置信息发送至主机模块；
所述主机模块设置在道路路口处，用于接收射频模块发送的电动自行车的速度信息以及位置信息并发出控制指令；
所述后台处理模块与主机模块通信连接，用于接收主机模块上记录的电动自行车的速度信息以及位置信息，并记录发出的控制指令，便于后续查询。
2.根据权利要求1所述的一种数字电动自行车管理系统，其特征在于，所述所述射频模块包括处理单元、第一通信单元、第一射频接收单元、第一射频发送单元、定位单元、语音单元、第一电源单元、以及车速检测单元；
所述第一射频接收单元与处理单元通信连接，用于接收主机模块发送的射频信息；
所述第一射频发送单元与处理单元通信连接，用于发送包含车辆速度信息以及位置信息的射频数据至主机模块；
所述定位单元与处理单元通信连接，用于提供车辆的位置信息并发送至处理单元；
所述语音单元与处理单元通信连接，用于提醒车辆驾驶员安全行驶；
所述第一电源单元，用于为射频模块提供电能；
所述车速检测单元与处理单元通信单元连接，用于检测车辆的行驶速度并发送至处理单元。
3.根据权利要求1所述的一种数字电动自行车管理系统，其特征在于，所述主机模块包括第二电源单元、红绿灯信号采集单元、中央处理器单元、第二射频接收单元、第二射频发送单元、网络连接单元、以及第二通信单元；
所述第二电源模块用于为主机模块提供电能；
所述红绿灯信号采集单元与中央处理器单元通信连接，用于采集红绿灯信号并发送至中央处理器单元；
所述中央处理器单元用于对接收的数据进行处理，从而得到车辆的形式轨迹图；
所述第二射频接收单元与中央处理器单元通信连接，用于接收射频模块发送信息并转发到中央处理器单元；
所述第二射频发送单元与中央处理器单元通信单元，用于定时发送射频信号；
所述网络连接单元用于为主机模块提供网络通信；
所述第二通信单元用于实现与后台处理模块之间的通信。
4.根据权利要求1所述的一种数字电动自行车管理系统，其特征在于，所述后台处理模块包括数据存储模块、以及信息传输模块；
所述数据存储模块用于保存记录电动自行车的速度信息以及位置信息，并记录主机模块发出的控制指令，所述信息传输模块用于实现后台处理模块与主机模块之间的通信连接。
5.根据权利要求1所述的一种数字电动自行车管理系统，其特征在于，所述射频模块上烧录有唯一ID或者对应车牌照等唯一识别编码；所述处理单元用于接收定位单元、车速检测单元的数据并通过第一射频发送单元发送给主机模块。
6.根据权利要求5所述的一种数字电动自行车管理系统，其特征在于，所述射频模块上安装有源标签，所述有源标签上烧录有车牌照对应的唯一识别编码。
7.一种数字电动自行车管理系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1:主机发送射频信号，设置在路口的主机模块上的第二射频发送单元定时向外界发送射频信号；
A2:车辆接收射频信号，当搭载有射频模块的电动自行车进入信号范围内，第一射频接收单元接收信号；
A3:车辆发送射频信号，第一射频发送单元将所在车辆的速度信息以及位置信息发送至主机模块；
A4:信号处理，主机模块上的第二射频接收单元接收到车辆发出的射频信号后，通过中央处理器单元对信号进行处理；
A5:数据保存，后台处理模块记录的电动自行车的速度信息以及位置信息按照射频模块的识别编码分类保存，并记录发出的控制指令。
8.根据权利要求7所述的一种数字电动自行车管理系统的使用方法，其特征在于，步骤A4中的信号处理包括以下步骤：
B1：数据汇总，将同一射频模块发送的数据进行汇总；
B2：车辆运动轨迹计算，根据主机模块接收信息的时间差计算信号源的位置，从而得到车辆的运动轨迹以及距离。
9.根据权利要求8所述的一种数字电动自行车管理系统的使用方法，其特征在于，步骤B2中的车辆运动轨迹计算包括以下步骤；
C1:设定原点，将主机模块的所在地设定为原点；
C2:区域划分，将原点的东西方向设定为X,将原点的南北方向设置为Y，以原点为中心将划分出四个区域；
C3:获取时间差，设定主机模块每隔T1时间发送一次射频信号，射频模块接收到主机信号立即向主机发送自身模块所有数据信息，主机接收到模块返回的数据时间为T1+N,N为主机模块发送射频信号至射频模块并接收返回信号的时间差；
C4:获取车辆的速度信息，主机模块根据接收到射频信号获取车辆的速度信息；
C5:运动轨迹计算，将获得的车辆速度V,以及N为主机模块发送射频信号至射频模块并接收返回信号的时间差N输入到中央处理器单元中，将数据带入公式中进行运算，从而得到计算电动自行车到主机模块相对位置，将位置距离的变化连续显示即可得到电动自行车的运动轨迹图。
10.根据权利要求8所述的一种数字电动自行车管理系统的使用方法，其特征在于，步骤B1中的数据汇总包括以下步骤：
D1:数据读取，读取接收数据的射频模块上识别编码；
D2:分类保存，根据读取到的识别编码在数据存储模块中建立以识别编码命名的文件夹，将对应射频模块的数据保存在文件夹中。
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