CN201570126U - 一种基于双射频双gps的露天矿车辆防撞预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双射频双GPS的露天矿车辆防撞预警系统，包括与DSP高速运算控制模块分别电连接的双射频双天线广播收发模块、双GPS现场差分接收模块、考勤模块、存储模块、语音报警模块、显示器和人员卡接收器。双射频双天线广播收发模块负责对小车无线信号的发射和接收；双GPS现场差分接收模块负责接收本车的GPS信息；显示器用于显示车辆周围的小车与人员的分布状况；人员卡接收器负责接收车体附近的有源射频信息卡发来的信号；DSP高速运算控制模块负责对接收到的各模块信息进行处理并发出控制指令。其结构实现了矿场车辆、人员位置信息的相互传递，避免了意外事故的发生。

Description

一种基于双射频双GPS的露天矿车辆防撞预警系统

技术领域

本实用新型涉及一种车辆防撞预警系统，特别涉及一种基于双射频双GPS的露天矿车辆防撞预警系统。

背景技术

在露天矿生产作业流程中，运输环节最为重要，而矿区内重型车辆较多，交通复杂，受吨位大、车体庞大、视野受限有盲区等影响，露天矿内车辆相撞事故频繁发生，已经成为露天矿生产和人身安全的重大隐患。目前，我国在露天矿车辆的防撞预警方面已经有了一定的避让措施，其方法为在车后安装摄像头，利用摄像头采集车后及周边图像信息，为驾驶员安全驾驶提供图像保障，这种方法简单、方便，解决了一定的视野受限问题，起到一定的防撞作用，但只适用于矿区光线较好，能见度较高的情况，对于露天矿区环境复杂，夜晚光线较差、能见度低，或者大风沙、煤尘、粉尘弥漫等情况，摄像头的图像采集工作就会受到严重影响，采集的图像无法识别。因此图像的方式不适合于露天矿车辆防撞的应用。盲区的存在导致司机无法看到该区的车辆，因此碰撞事故频繁发生，车辆和人身安全得不到保障，生产压力和成本压力成倍增加。对于司机而言，如果能准确获知本车周围其它车辆和人员的具体位置状况、就能够避免事故的发生。本实用新型就是想利用双射频、双GPS准确的判断各车辆的具体坐标位置，并显示在显示器上，实现露天矿各车辆之间具体位置的相互感知，保证事故的有效预防。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的不足，本实用新型旨在提供一种能够全天候显示车辆周围其它车辆、人员位置实况的露天矿车辆防撞预警系统。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种基于双射频双GPS的露天矿车辆防撞预警系统，包括双射频双天线广播收发模块、双GPS现场差分接收模块、DSP高速运算控制模块、存储模块、语音报警模块、显示器以及与双射频双天线广播收发模块电连接的人员卡接收器。双射频双天线广播收发模块、双GPS现场差分接收模块、存储模块、语音报警模块和显示器分别与DSP高速运算控制模块电连接，并接受DSP高速运算控制模块的指令控制。其中，

双射频双天线广播收发模块负责车辆无线信号的发射和接收处理，起到与周围车辆通讯和信息交换的作用。

双GPS现场差分接收模块负责接收车辆位置及方向的GPS信息，以确定自身车辆的准确位置，并将此信息传送到DSP高速运算控制模块中，最后通过双射频双天线广播收发模块向外发送，确保周围车辆对本车辆位置信息的随时掌握。

人员卡接收器起到接收周围人员携带的有源射频识别卡信息的作用。

存储模块接受DSP高速运算控制模块的指令存储双射频双天线广播收发模块接收到的其它车辆位置信息，为后期通讯做数据储备。

语音报警模块根据DSP高速运算控制模块的计算及指令进行语音报警提示，警告周围可能发生危险，提醒驾驶员注意安全。

显示器用于显示车辆周围的小车与人员的分布状况，清晰明确的表示出周围车辆和人员的位置，解决了盲区问题。

DSP高速运算控制模块负责对采集或接收到的各模块信息进行综合计算、处理，并根据处理结果发出控制指令，保证各模块按顺序协调工作。

一种基于双射频双GPS的露天矿车辆防撞预警系统，还包括考勤模块，考勤模块与DSP高速运算控制模块电连接，考勤模块用于鉴定操控人员的身份信息，身份确认后方可使用，防止其他人员操作、控制车辆，提高车辆使用安全性。

所述双射频双天线广播收发模块包括顺序电连接的无线数据处理单元，双射频模块和双天线。双射频模块通过双天线对外发射或接收射频信号，不断送出本车辆位置、方向及设备号码等信息，同时，接收外界车辆及人员位置信息，实现相互间的数据交换。无线数据处理单元分别与DSP高速运算控制模块和人员卡接收器电连接。

双射频模块与双天线分别对应连接，射频模块采用跳频技术通过双天线以两个不同的频率与周围车辆进行射频信号的接收和发射。由于重型卡车金属车身易屏蔽信号，所以采用双天线。两根天线能够使无线射频信号全面覆盖车身100～150米范围，这样可以保证信号不被屏蔽，同时，双射频模块与双天线采用分别对应连接的方式，双射频模块接收和发射信号采用两个不同的频率，这样就保证了同一辆车上的两个天线之间信号的收发互不干扰。双天线与周围的车辆进行射频信号的传输。例如：重型卡车与小车之间采用双射频模块及其对应连接的天线进行通信，无线数据处理单元中对双射频模块接收到的小车信息进行处理后，将处理的信息传送到DSP高速运算控制模块中，形成周围车辆位置信息存储在存储模块中，存储信息可包括其它车辆设备代码、方位、速度等，周围车辆的位置信息同时会在显示器中显示，驾驶员可以随时了解周围车辆存在的位置状况。而重型卡车与现场人员之间采用人员卡接收器进行通讯，现场人员佩戴有有源射频信息卡，有源射频信息卡向外发射信号，附近30米之内的车辆上的人员卡接收器可接收到人员信息卡发出的信息，此信息经无线数据处理单元处理后传送到DSP高速运算控制模块中，在DSP高速运算控制模块的控制下在显示器中显示出，这样，显示器中就可清楚地观察到周围车辆和人员状况，为准确驾驶、安全避让提供了方便。双天线间互不干扰，信息传输通畅。当然，上述传输过程为点对多传输，其过程同样也适合多对多传输。

所述双GPS现场差分接收模块主要起到接收本车辆方位信息，为其它车辆了解本车辆位置状态做数据准备。双GPS现场差分接收模块包括两个GPS接收模块、两个天线和一个GPS数据处理单元，两个GPS接收模块分别与GPS数据处理单元电连接，GPS数据处理单元依据两个GPS接收模块及连接天线接收到的本车辆两个坐标数据进行比较，通过取平均值的方法修正精度后，得到本车辆准确位置和方向信息，最后，这些信息被传送到DSP高速运算控制模块中，经DSP高速运算控制模块形成指令后，由双射频双天线广播收发模块不断对外发送出，其它车辆可以随时接收并了解本车辆的运行情况和运行方位，同时，本车辆方位信息还被显示在显示器上，并作为周围其它车辆和人员信息显示的基点。

DSP高速运算控制模块除负责正常的数据接收整理、发出指令控制各模块协调工作外，还主要负责与周围车辆进行数据交换，并对交换数据进行处理。由于工作场地车辆较多，通常不分先后的交互式通讯很容易造成信号叠加、通道堵塞，使预警系统失效。本实用新型中DSP高速运算控制模块采用DSP快速空中抗干扰算法与周围车辆进行信息交换，具体计算过程为：DSP高速运算控制模块将存储模块中存储的其它车辆位置信息读出，按距离由近及远对其它车辆的设备号码进行排序，结合本车辆位置、方向、速度信息一起对外发送，当对应的周围车辆接收到数据后，与自身号码相比较，找到排序中的位置序号，按照排序结果作相应延时处理，从而使周围其它车辆的信号回传按先后顺序进行，保证了距离最近车辆的优先通讯，实现了最可能发生危险的车辆信息在显示器上的最早显示，为避让提供时间。

本实用新型实现了复杂条件下矿场车辆、人员位置信息的相互顺畅传递，使驾驶员可以随时通过显示器了解周围车辆、人员状况，避免了由于车身较大形成的盲区带来的安全隐患，提高了驾驶安全性和舒适性，保证了人身安全和生产秩序，同时，以距离远近作为数据传输先后的判断依据，有效解决了多车辆同时传送造成的信号混乱叠加导致数据通讯失败的问题，信号按危险等级进行先后传输，不仅传输有序、通畅，而且还提高了驾驶员的反应时间，降低了发生事故的概率。双天线设计克服了金属车身的屏蔽作用，保证了通讯过程的稳定、可靠，其整体结构完全适合在矿场中大型车辆上推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型做进一步的描述：

本实用新型所述的一种基于双射频双GPS的露天矿车辆防撞预警系统，包括双射频双天线广播收发模块1、双GPS现场差分接收模块2、存储模块11、语音报警模块13、显示器12、考勤模块10、DSP高速运算控制模块3以及与双射频双天线广播收发模块1电连接的人员卡接收器15。双射频双天线广播收发模块1、双GPS现场差分接收模块2、存储模块11、语音报警模块13、显示器12、考勤模块10分别与DSP高速运算控制模块3电连接。

双射频双天线广播收发模块1包括顺序电连接的双天线14、双射频模块7和无线数据处理单元6。双天线14分别固定在车辆头部的左右两侧，双射频模块7分别与双天线14对应连接，无线数据处理单元6连接在双射频模块7与DSP高速运算控制模块3之间，人员卡接收器15连接在无线数据处理单元6上。车辆头部左右两侧的双天线14可以有效避免金属车身形成的屏蔽作用，并且可以避免互相干扰。双射频模块7分别通过各自的天线与周围车辆进行对应射频信号的发射或接收，无线数据处理单元6则对双射频模块7采集或发射的信息进行相应处理，同时对人员卡接收器15接收的有源射频信息卡8的信息进行处理，处理后信息传送到DSP高速运算控制模块3中，并接受来自DSP高速运算控制模块3的控制指令。

双GPS现场差分接收模块2包括两个GPS接收模块4、两个连接天线和一个GPS数据处理单元5，两个天线安装于车体左右两侧，两个GPS接收模块4通过两个天线接收来自卫星的两个自身坐标信号，然后将数据传给GPS数据处理单元5，GPS数据处理单元5将处理后的信息传送到DSP高速运算控制模块3中，使DSP高速运算控制模块3可以轻松得到准确的自身坐标信息。根据需要，也可以人为确定车辆上两个天线安装的位置，然后对两个天线进行较准。

DSP高速运算控制模块3负责对采集或接收到的各模块信息进行计算、处理，并对各模块发出控制指令，协调各模块工作。其中，在与其它车辆进行信息交换时，DSP高速运算控制模块3以周围其它车辆位置信息为基础，通过DSP快速空中抗干扰算法向周围发出本车辆位置信息，周围车辆以位置的远近作为回复数据的先后依据，完成信息交换过程。

存储模块11主要包括一个存储器，存储器用于存储DSP高速运算控制模块3接收到的其它车辆位置信息，为后期DSP快速空中抗干扰算法的计算和信息传送提供数据准备。

语音报警模块13可以根据DSP高速运算控制模块3指令进行语音报警提示，警示驾驶员可能发生的危险、注意交通安全。

显示器12用于显示本车辆及其周围车辆和人员状况，避免车身盲区对驾驶员正确判断带来的影响。

考勤模块10用于操控人员的身份信息监控，考勤模块10与DSP高速运算控制模块3电连接。

实际工作过程中，驾驶员通过考勤模块10的身份信息鉴定后开始驾驶车辆，两个GPS接收模块4通过两个天线接收来自卫星的两个自身坐标信号，自身坐标信息传送到GPS数据处理单元5后，通过取平均值的方式对两个GPS测点修正，使其相对精度达到差分水平，同时，根据GPS数据的不断变化，确定车辆的工作状态以及车体朝向，最后，这些数据被GPS数据处理单元5传送到DSP高速运算控制模块3中。与此同时，安装在车头两侧的双天线14也在不断地对外发射自身位置、方向、设备号码等信息和接收来自于小车9的射频信号，经无线数据处理单元6传送到DSP高速运算控制模块3中，形成指令信号后在显示器12中显示出小车的数量，位置；同时，在三十米范围内，现场工作人员佩戴的有源射频信息卡8上的信号会被安装在驾驶室中的人员卡接收器15接收，通过无线数据处理单元5传送到DSP高速运算控制模块3中，形成指令信号后在显示器12中显示出人员的数量，位置；DSP高速运算控制模块3根据每个车辆的设备号码将其信息不断存储在存储器中，保证其它车辆位置信息的准确性。当向外界发送本车辆信息时，DSP高速运算控制模块3会从存储器中读取周围车辆信息，按由近到远的方式排列后，结合本车辆方位、朝向、速度信息一起，通过无线数据处理单元5和对应的射频模块及天线发射出，周围车辆根据设备号码接收此信息，并根据排列顺序进行相应延续回复，从而避免了同时回复信号造成的信号叠加、堵塞现象，DSP高速运算控制模块3根据接收到的不断变化的周围各车辆，人员的方向，位置信息重新进行存储，并在显示器12中显示出，驾驶员就可随时了解周围环境人员和车辆状况，保证驾驶安全。当然，处于危险中的车辆和人员还可通过语音报警模块13进行声音报警，提醒驾驶员注意避让，真正实现全天候安全驾驶。

Claims (5)

1.一种基于双射频双GPS的露天矿车辆防撞预警系统，其特征在于，包括与DSP高速运算控制模块分别电连接的双射频双天线广播收发模块、双GPS现场差分接收模块、存储模块、语音报警模块、显示器以及与双射频双天线广播收发模块电连接的人员卡接收器，

所述双射频双天线广播收发模块负责车辆无线信号的发射、接收及处理；

所述双GPS现场差分接收模块负责接收车辆位置及方向的GPS信息；

所述的人员卡接收器负责接收人员携带的有源射频信息卡发来的信息；

所述DSP高速运算控制模块负责对采集或接收到的各模块信息进行计算、处理，并对各模块发出控制指令；

所述存储模块用于接受DSP高速运算控制模块的指令存储其它车辆位置信息；

所述语音报警模块根据DSP高速运算控制模块指令进行语音报警提示；

所述显示器用于显示车辆周围小车与人员的分布状况。

2.根据权利要求1所述的一种基于双射频双GPS的露天矿车辆防撞预警系统，其特征在于，还包括考勤模块，所述考勤模块与DSP高速运算控制模块电连接，考勤模块用于工作人员的身份鉴定。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于双射频双GPS的露天矿车辆防撞预警系统，其特征在于，所述双射频双天线广播收发模块包括顺序电连接的双天线、双射频模块和无线数据处理单元，所述双射频模块通过双天线对外发射或接收射频信号；所述无线数据处理单元对双射频模块接收或发射的信息进行数据处理，无线数据处理单元分别与DSP高速运算控制模块和人员卡接收器电连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于双射频双GPS的露天矿车辆防撞预警系统，其特征在于，所述双射频模块与双天线分别对应连接，双天线以两个不同的频率与周围车辆进行射频信号的接收和发射。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于双射频双GPS的露天矿车辆防撞预警系统，其特征在于，所述双GPS现场差分接收模块包括两个GPS接收模块、两个连接天线和一个GPS数据处理单元，两个GPS接收模块分别与GPS数据处理单元电连接，GPS数据处理单元将GPS接收模块采集的信息进行处理后传送到DSP高速运算控制模块中。