CN206684953U - 一种基于车联网的汽车防碰撞预警系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于车联网的汽车防碰撞预警系统，由车载终端1、4G数据模块2和服务器/云平台3组成。车载终端1向服务器/云平台3定时发送位置、速度和运动方向等信息；服务器/云平台3对所有车辆信息进行实时动态分析，当临近两车的实际车距接近或小于最小安全距离时，由服务器/云平台3向车载终端1发送预警或警告信息；服务器/云平台3也及时向车载终端1发送前方道路、交通（拥堵）状况等信息。本实用新型具有数据传输可靠、车载终端成本低、系统操作简单等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车安全技术领域，具体涉及一种基于车联网的汽车防碰撞预警系统。
背景技术
随着公路交通路网规模和汽车保有量的不断扩大，汽车行车安全问题日益严峻，碰撞、追尾，甚至连环追尾事件时有发生，现有的解决办法主要是提升汽车自身的主动安全防御能力：一是为了提高汽车行驶的稳定性和制动时的可靠性，如防抱死制动系统ABS(Anti-lock Braking System)等；二是使用测距传感器获取车辆与临近车辆的距离，以及通过车路总线获取本车的速度和驾驶状态信息，然后经过数据处理后给驾驶者给出安全驾驶提示。这两类安全技术能够有效降低事故发生的概率，但各制造厂商在解决手段上存在差异，目前还没有统一的数据交互协议和规范的接口标准，车与车之间的信息交互困难，不能及时得知其他车辆对本车带来的安全风险。当发生紧急情况时，也不能将本车的状态及时通知给周围车辆，导致事故容易传播。已有研究提出将本车信息通过无线收发模块发送给周围车辆，但收发距离有限，数据分析能力不足，当前方路段已经发生了交通故障，后面车辆并不能及时得知，造成了交通拥堵范围扩大甚至连环追尾事件发生。
车联网是以车、路以及道路基本设施为节点组成的网络，用以实现车与车，车与人，车与路的信息交换，以达到提高交通效率、降低交通事故的目的。但目前各种车联网缺乏统一技术标准，兼容性非常有限，一款安全产品往往只适用于固定车型，并未达到所有车辆间联网的目的。而且目前一些车联网产品成本较高，只应用于高端车辆，一定时期内得不到普及。此外，操作复杂也是目前车联网产品存在的一个主要问题，使用户在高速公路或危险路段驾驶时容易分心，导致交通安全事故的发生。
综上，现有车载安全系统存在以下不足：（1）车辆以自身信息采集和安全防范为主，车与车之间信息交互困难；（2）基于车联网的行车安全系统成本高，兼容性有限，并未得到普及；（3）有些行车安全系统操作复杂。
发明内容
为了解决现有行车安全系统存在的不足，本实用新型提出一种基于车联网的汽车防碰撞预警系统，汽车出行时将自己的位置、速度和运动方向信息定时发送至服务器/云平台，服务器/云平台根据所有汽车的位置、速度、加速度和运动方向信息判断临近车辆之间的最小安全距离，预测它们之间是否存在碰撞或追尾风险，如果存在风险，由服务器/云平台向车辆终端发送预警信息，提示驾驶员进行相应的安全操作。本实用新型是这样实现的：
一种基于车联网的汽车防碰撞预警系统由车载终端1、4G数据模块2和服务器/云平台3组成。
所述车载终端1包括嵌入式微控制器11、GPS模块12、加速度传感器13、LED指示灯14、语音控制模块15、扬声器16、LCD17、第一按键18和第二按键19组成。嵌入式微控制器11通过串口一连接GPS模块12，通过串口二连接4G数据模块2。
所述车载终端1通过4G数据模块2向服务器/云平台3定时发送实时位置、速度、加速度和运动方向等信息。所述服务器/云平台3通过位置数据判断当前进入某一路段的车辆信息，通过对道路环境和汽车制动过程的分析，建立当前路段安全行车最小车间距离数学模型（模型建立可参照专利“一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法”（授权公告号CN103350670 B）和论文“高速公路追尾碰撞预防报警系统的研究，邓明哲，武汉理工大学学位论文，2006年”）。当两车靠近时，根据本车速度、方向和加速度、临车速度、方向和加速度数据，依据安全行车最小车间距离模型计算出临近两车之间的最小车间距离，然后将此刻的实际车距与此刻应保持的最小车间距离相比较，如果两车的实际车距接近或小于应保持的最小车间距离，那么就有碰撞或追尾危险，由服务器/云平台3通过4G数据模块2向所述车载终端1发送预警或警告控制信息。
所述嵌入式微控制器11选用STM32。
所述GPS模块12用于获取车辆当前的位置信息、运动方向和时间信息，然后由嵌入式微控制器11计算处理得到车辆的行驶速度。
所述位置信息包括经度、纬度和海拔高度。
所述加速度传感器13用于采集车辆当前的加速度值。
所述LED指示灯14为预警信号指示灯，当车辆行驶存在安全风险时，LED指示灯14闪烁，当危险解除时熄灭。
所述语音控制模块15用于接收嵌入式微控制器11的语音控制命令。
所述语音控制模块15带有扬声器接口，连接扬声器16并控制其播放语音预警或警告信号。
所述LCD17用于显示预警系统当前的工作状态，包括正常行驶和预警状态。出现危险状况时显示预警状态，危险状况解除或正常行驶时，显示正常行驶。
所述第一按键18为预警功能启动按键，当车辆进入高速公路等路段时，由用户按下按键18，启动预警功能。
所述第二按键19为紧急情况发送按键，当用户车辆出现故障时，按下此按键向服务器/云平台3发送危险警报，服务器/云平台3接收到此信号后，将其通知临近车辆，提醒其采取避撞措施。当危险解除时，再次按下此按键向服务器/云平台3发送解除警报信号，LED14和LCD17同步显示相关信息。
所述4G数据模块2采用USR-LTE-7S4芯片。
所述服务器/云平台3将当前路段的的最大行驶车速和最小行驶车速与当前行驶速度进行比较，如果当前车速接近或小于规定最小行驶车速或者接近或大于规定最大行驶车速，服务器/云平台3向车载终端发送预警或警告信息，提醒车主加速或减速。
所述服务器/云平台3还保存所有路段的地图数据、路况信息和各路段的限速信息等并实时更新。
所述服务器/云平台3及时向车载终端1发送前方道路状况、交通（拥堵）信息等的语音提示。
附图说明
图1：本实用新型的结构框图。
具体实施方式
根据图1，一种基于车联网的汽车防碰撞预警系统,包括如下步骤：
（1）车辆进入高速公路等路段时，由用户按下第一按键18，车载终端1通过4G数据模块2向服务器/云平台3定时发送本车的实时位置、速度、加速度、运动方向等信息。
（2）服务器/云平台3对进入某一路段的所有车辆的实时位置、速度、加速度和运动方向信息进行实时动态分析，通过最小安全距离模型计算临近车辆之间的最小安全距离。
（3）当临近车辆之间的实际距离接近或小于最小安全距离时，服务器/云平台3通过4G数据模块2向车载终端1发送预警或警告信息，由车载终端1驱动扬声器16播放语音信号进行预警。
（4）服务器/云平台3将车辆当前的坐标信息与数据库中的地图信息相匹配，得到车辆所在路段及位置信息，然后将当前路段的最大行驶车速和最小行驶车速与当前车速进行比较，如果当前车速接近或小于规定最小行驶车速或者接近或大于规定最大行驶车速，服务器/云平台3向车载终端1发送预警或警告信息，提醒车主加速或减速。
（5）服务器/云平台3及时向车载终端1发送前方道路状况、交通（拥堵）信息等，并由车载终端1驱动语音控制模块播放语音提示。
本实用新型的有益效果是：
（1）本实用新型的车载终端只需接收服务器/云平台的预警信息，在保证数据可靠传输的同时降低了车载终端的成本，当路况和限速信息发生变化时，服务器/云平台也可以及时得到更新，减少了车载终端更新数据的麻烦，有效实现了车辆、路况和交通信息的实时共享。
（2）本实用新型大量的运算在服务器/云平台端完成，服务器/云平台根据所有车辆上传的海量数据，充分考虑影响碰撞预警算法的各类因素，最大程度保证预警信息的准确性。也可以实时分析各路段和区域路网的交通状况，为交管部门制定科学合理决策提供依据。
（3）系统操作简单，一键开启预警功能；语音报警，无需车主查看和操作其他行车安全系统，有助于驾驶员提前采取应对措施，大大降低了交通事故发生的概率，保障了汽车驾驶安全。为解决在雾霾、雨天等视野模糊场景下行驶、以及高速公路或弯道行驶中由于驾驶员来不及反应而引起的追尾碰撞等问题提供了一种有效的解决方法。也可以让驾驶员及时得知前方交通和路况信息，合理安排行程。
Claims (3)
1.一种基于车联网的汽车防碰撞预警系统，其特征在于，由车载终端（1）、4G数据模块（2）和服务器/云平台（3）组成，所述车载终端（1）包括嵌入式微控制器（11）、GPS模块（12）、加速度传感器（13）、LED指示灯（14）、语音控制模块（15）、扬声器（16）、LCD（17）、第一按键（18）和第二按键（19）组成，所述嵌入式微控制器（11）通过串口一连接GPS模块（12），通过串口二连接4G数据模块（2）；
所述嵌入式微控制器（11）选用STM32；
所述GPS模块（12）用于获取车辆当前的位置信息、运动方向和时间信息；
所述位置信息包括经度、纬度和海拔高度；
所述加速度传感器（13）用于采集车辆当前的加速度值；
所述LED指示灯（14）为预警信号指示灯，当车辆行驶存在安全风险时，LED指示灯（14）闪烁，当危险解除时熄灭；
所述语音控制模块（15）用于接收嵌入式微控制器（11）的语音控制命令；
所述语音控制模块（15）带有扬声器接口，连接扬声器（16）并控制其播放语音预警或警告信息；
所述LCD（17）用于显示预警系统当前的工作状态，包括正常行驶和预警状态；
所述第一按键（18）为预警功能启动按键，当用户按下按键（18），启动预警功能；
所述第二按键（19）为紧急情况发送按键，当用户车辆出现故障时，按下此按键向服务器/云平台（3）发送危险警报；再次按下此按键向服务器/云平台（3）发送解除警报信号，LED指示灯（14）和LCD（17）同步显示相关信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于车联网的汽车防碰撞预警系统，其特征在于所述4G数据模块（2）采用USR-LTE-7S4芯片。
3.根据权利要求1所述的一种基于车联网的汽车防碰撞预警系统，其特征在于所述服务器/云平台（3）还保存所有路段的地图数据、路况信息和各路段的限速信息。
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