專利名稱：車載測距系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測距系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種車載的測距警報系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著高速公路的發(fā)展，汽車行駛速度提高，惡性交通事故頻發(fā)。因此，研究能夠隨時獲取道路和車輛信息，并及時提醒汽車駕駛員采取措施避免危險的車距監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)就成為解決公路交通安全問題的重要手段。射頻識別(RFID)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為21世紀最重要手段之一，其基本原理是利用射頻信號的空間耦合(電感或電磁耦合)或反射的傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)以及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS)現(xiàn)已全球性民用。由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可得到衛(wèi)星到接收機的距離，應(yīng)用三維坐標中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個方程式，解決光測點的位置(X、Y、Z)，實現(xiàn)對對象位置的確定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:利用射頻識別技術(shù)和GPS系統(tǒng)來實現(xiàn)車距測量及報警。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開一種車載測距系統(tǒng)，包括運算模塊、算法調(diào)用模塊、衛(wèi)星導(dǎo)航模塊和射頻通信模塊。其中，算法調(diào)用模塊中設(shè)定測距算法。衛(wèi)星導(dǎo)航模塊定位車輛的經(jīng)緯度信息，并且將經(jīng)緯度信息傳輸至運算模塊。運算模塊調(diào)用算法調(diào)用模塊中的算法，將經(jīng)緯度信息編碼，得到第一編碼信息，并且將第一編碼信息傳輸至射頻通信模塊。射頻通信模塊包括第一通道和第二通道，第一通道發(fā)送第一編碼信息，第二通道接收周圍車輛發(fā)送的第二編碼信息，并且將第二編碼信息傳輸至運算模塊。運算模塊比較第一編碼{苜息和第二編碼息，并且當?shù)谝痪幋a信息和第二編碼信息的差值小于預(yù)定值時，運算模塊發(fā)出報警信號。本發(fā)明還公開一種車輛測距方法，包括設(shè)定測距算法，定位車輛的經(jīng)緯度信息。調(diào)用測距算法，并且將經(jīng)緯度信息編碼，得到第一編碼信息；發(fā)送第一編碼信息，并且接收周圍車輛發(fā)送的第二編碼信息；比較第一編碼信息和第二編碼信息，并且當?shù)谝痪幋a信息和第二編碼信息的差值小于預(yù)定值時，發(fā)出報警信號。本發(fā)明具有以下優(yōu)點:本發(fā)明車載測距系統(tǒng)的算法調(diào)用模塊可以預(yù)先設(shè)定多種測距算法，供其他模塊快速調(diào)用，并且可以適用于不同的行車環(huán)境。利用衛(wèi)星導(dǎo)航模塊，可以實時獲得本車的位置和附近其他車輛的位置的定位信息。通過運算模塊，可以實時計算出本車與鄰近車輛之間的距離。利用報警模塊和顯示模塊，在本車和鄰近車輛的車距接近時，發(fā)出聲光警報來避免車禍的發(fā)生。


圖1是本發(fā)明車載測距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖。圖2是圖1中運算模塊、顯示模塊和報警模塊的連接示意圖。圖3是本發(fā)明車載測距系統(tǒng)的使用流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖1所示，本發(fā)明的車載測距系統(tǒng)包括衛(wèi)星導(dǎo)航模塊101、射頻通信模塊102、運算模塊103、顯示模塊104和報警模塊105、穩(wěn)壓電源106和算法調(diào)用模塊107。作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，這里衛(wèi)星導(dǎo)航模塊101采用OTrack-32北斗/GPS/GL0NASS多模兼容導(dǎo)航芯片模塊，射頻通信模塊102采用nRF2401無線射頻通信模塊，運算模塊103使用MSP430F149型16位單片機，顯示模塊104采用LED液晶顯示屏，報警模塊105采用聲光報警模塊，穩(wěn)壓電源106采用LM1575芯片將車載12V電源轉(zhuǎn)換為5V電源。作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，算法調(diào)用模塊107也可以集成于運算模塊103中。本發(fā)明車載測距系統(tǒng)工作時，各模塊之間的工作關(guān)系為:首先，算法調(diào)用模塊107中預(yù)先設(shè)定多種測距算法，以適應(yīng)不同的行車環(huán)境。通過衛(wèi)星導(dǎo)航模塊101獲取本車的精確經(jīng)緯度信息，然后對信息進行編碼。編碼信息主要包括本車識別序列號、經(jīng)緯度信息和車速。完成信息編碼后，射頻通信模塊102的第一通道將編碼信息發(fā)送，射頻通信模塊102的接收地址應(yīng)設(shè)置為統(tǒng)一的公用地址，作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，這里規(guī)定為5位十六進制地址:0xAAAAA。同時，射頻通信模塊102的第二通道接收周圍車輛發(fā)送的信息，將接收到的信息發(fā)送給運算模塊103進行處理。在上述射頻通信模塊102接收周圍車輛的信息過程中，當同時接收多個信息而出現(xiàn)通信碰撞時，采用射頻識別(RFID)防碰撞算法進行處理。運算模塊103不斷接收來自射頻通信模塊102的車輛識別序列號、經(jīng)緯度信息和車速，并按照車輛序列號對這些信息進行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)隊列排序處理。在運算模塊103中，通過汽車測距測速算法和汽車行駛方向判定算法實時獲取周圍每輛車的行駛方向和車距。將周圍車輛車距車速與不同車速對應(yīng)的安全車距進行對照，當汽車車距小于安全距離時，運算模塊103像顯示模塊104和報警模塊105發(fā)出報警信號。顯示模塊104和報警模塊105收到運算模塊103的報警信號后，顯示模塊104將車距信息顯示在顯示屏上，并且報警模塊105發(fā)出聲音和閃光向駕駛員進行報警。作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，圖2所示為由運算模塊103、顯示模塊104和報警模塊105組成的報警系統(tǒng)。如圖2所示，運算模塊103分別與顯示模塊104和報警模塊105相連接，其中虛線框所示為報警模塊105的具體電路圖，包括電阻1051，PNP型三極管1052和蜂鳴器1053，這里電阻1051的阻值可以是IKQ，PNP型三極管作為開關(guān)電路。當運算模塊103發(fā)出報警信號時，顯示模塊104發(fā)出閃光，蜂鳴器1053鳴響，以此向駕駛員進行報警。
作為本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，運算模塊103的工作方式為:首先進行系統(tǒng)自檢和初始化設(shè)置，并通過顯示模塊104顯示“歡迎使用”界面。然后，運算模塊103接收衛(wèi)星導(dǎo)航模塊101收到的經(jīng)緯度信息，并且將該經(jīng)緯度信息傳輸至射頻通信模塊102，通過控制射頻通信模塊102的第一通道發(fā)送。同時，射頻通信模塊102的第二通道接收的周圍車輛的經(jīng)緯度信息，運算模塊103還接收該周圍車輛的經(jīng)緯度信息并進行處理。在獲得了本車的經(jīng)緯度信息和周圍車輛的經(jīng)緯度信息后，運算模塊103調(diào)用算法調(diào)用模塊107中的測距測速模型，計算出兩車之間的距離，并將兩車車距與安全距離進行比較，如果車距小于安全距離，判斷車輛的相對行駛方向及前后方位，若為同向且小于安全距離，則運算模塊103向顯示模塊104和報警模塊105發(fā)出報警信號。對應(yīng)上述各模塊之間的工作關(guān)系，本發(fā)明的車輛測距方法可以概括為:步驟301:預(yù)先設(shè)定測距算法步驟302:系統(tǒng)啟動步驟303:顯示“歡迎使用”步驟304:讀取時間和日期步驟305:顯示時間和日期步驟306:接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號步驟307:實時定位車輛經(jīng)緯度步驟308:收發(fā)經(jīng)緯度信號步驟309:計算車距S步驟310:車距S是否小于安全距離？若是，轉(zhuǎn)步驟311 ;若否，轉(zhuǎn)步驟306步驟311:聲光報警，轉(zhuǎn)步驟310在上述步驟310中，運算模塊103通過調(diào)用算法調(diào)用模塊107中的算法來計算車距S。作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，算法調(diào)用模塊107中設(shè)定兩種算法:汽車測距測速算法和汽車行駛方向判定算法。具體計算方法如下:1.汽車測距測速算法射頻通信模塊102接收到的信息主要是經(jīng)緯度信息，運算模塊103通過對這些信息和本車的實時經(jīng)緯度信息進行動態(tài)處理，可獲得每一時刻的最新車距信息。首先對經(jīng)緯度信息進行格式定義。定義緯度信息北緯為“正(+) ”，南緯為“負(_) ”；經(jīng)度信息東經(jīng)為“正(+)”，西經(jīng)為“負(_)”。地球的周長大約40008km。則平均緯度I度大約等于111km。本系統(tǒng)采集到的經(jīng)緯度信息精度為0.0001，則每萬分之一單位代表距離近似等于11.lm，可滿足系統(tǒng)精度需求。于是，可得一般測距模型:δ=Λ/[(Ε2-Ε>]2 [(W2-W1)a]2其中，El和E2分別表示本車和其他車輛的經(jīng)度信息，Wl和W2分別表示本車和其他車輛的緯度信息，a表示經(jīng)緯度1°代表長度，約1.11 X 105m。對于特殊情況，例如在東經(jīng)180°與西經(jīng)180°分界區(qū)域，需在運算前進行經(jīng)度換算處理。本車車速的計算，可應(yīng)用上述測距模型對本車測得的兩次經(jīng)緯度計算得出衛(wèi)星導(dǎo)航模塊101的經(jīng)緯度掃描周期T內(nèi)車輛移動距離，從而得出車速V。2.汽車行駛方向判定算法
在實際情況中，周圍汽車行駛方向與本車主要有同向和相向兩種情況。此兩種情況的經(jīng)緯度變化方向完全相反。則設(shè)某車多個時刻的經(jīng)緯度信息矩陣分別為[A1，B1]，[A2，B2]…[An, Bn],通過判斷[An,Bn]的正負,及與[An-l,Bn_l]的值進行比較,可判斷其大致的行駛方向。用矩陣表示汽車行駛方向，其中E、W、S、N分別表示東、南、西、北方向。設(shè)汽車駛向的方向為I，若其他汽車與本車行駛方向相同，將代指兩車行駛方向的矩陣相減，即可得到冷矩陣。通過對冷矩陣進行判別，可粗略獲知周圍汽車與本車的相對行駛方向，還可得知周圍汽車在本車前后的方位。本發(fā)明車載測距系統(tǒng)的算法調(diào)用模塊可以預(yù)先設(shè)定多種測距算法，供其他模塊快速調(diào)用，并且可以適用于不同的行車環(huán)境。利用衛(wèi)星導(dǎo)航模塊，可以實時獲得本車的位置和附近其他車輛的位置的定位信息。通過運算模塊，可以實時計算出本車與鄰近車輛之間的距離。利用報警模塊和顯示模塊，在本車和鄰近車輛的車距接近時，發(fā)出聲光警報來避免車禍的發(fā)生。
本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種車載測距系統(tǒng)，其特征是，包括: 運算模塊、算法調(diào)用模塊、衛(wèi)星導(dǎo)航模塊和射頻通信模塊； 所述算法調(diào)用模塊中設(shè)定測距算法； 所述衛(wèi)星導(dǎo)航模塊設(shè)置為定位車輛的經(jīng)緯度信息，并且將所述經(jīng)緯度信息傳輸至所述運算模塊； 所述運算模塊設(shè)置為調(diào)用所述算法調(diào)用模塊中的算法，將所述經(jīng)緯度信息編碼，得到第一編碼信息，并且將所述第一編碼信息傳輸至所述射頻通信模塊； 所述射頻通信模塊包括第一通道和第二通道，所述第一通道發(fā)送所述第一編碼信息，所述第二通道接收周圍車輛發(fā)送的第二編碼信息，并且將所述第二編碼信息傳輸至所述運算模塊； 所述運算模塊比較所述第一編碼信息和所述第二編碼信息，并且當所述第一編碼信息和所述第二編碼信息的差值小于預(yù)定值時，所述運算模塊發(fā)出報警信號。
2.如權(quán)利要求1所述的車載測距系統(tǒng)，其特征是: 所述運算模塊包括單片機、嵌入式系統(tǒng)或車載電腦。
3.如權(quán)利要求1所述的車載測距系統(tǒng)，其特征是，包括: 報警模塊，接收所述運算模塊發(fā)出的報警信號，并且相應(yīng)地發(fā)出聲音或光線。
4.如權(quán)利要求1所述的車載測距系統(tǒng)，其特征是，包括: 顯示模塊，顯示所述運算模塊的狀態(tài)及處理結(jié)果。
5.如權(quán)利要求1所述的車載測距系統(tǒng)，其特征是: 所述算法調(diào)用模塊包括汽車測距測速算法和汽車行駛方向判定算法。
6.一種車載測距系統(tǒng)，其特征是，包括: 運算模塊、衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、射頻通信模塊； 所述衛(wèi)星導(dǎo)航模塊設(shè)置為定位車輛的經(jīng)緯度信息，并且將所述經(jīng)緯度信息傳輸至所述運算模塊； 所述運算模塊設(shè)置為將所述經(jīng)緯度信息編碼，得到第一編碼信息，并且將所述第一編碼信息傳輸至所述射頻通信模塊； 所述射頻通信模塊包括第一通道和第二通道，所述第一通道發(fā)送所述第一編碼信息，所述第二通道接收周圍車輛發(fā)送的第二編碼信息，并且將所述第二編碼信息傳輸至所述運算模塊； 所述運算模塊比較所述第一編碼信息和所述第二編碼信息，并且當所述第一編碼信息和所述第二編碼信息的差值小于預(yù)定值時，所述運算模塊發(fā)出報警信號。
7.如權(quán)利要求6所述的車載測距系統(tǒng)，其特征是，包括: 報警模塊，接收所述運算模塊發(fā)出的報警信號，并且相應(yīng)地發(fā)出聲音或光線。
8.如權(quán)利要求6所述的車載測距系統(tǒng)，其特征是，包括: 顯示模塊，顯示所述運算模塊的狀態(tài)及處理結(jié)果。
9.如權(quán)利要求6所述的車載測距系統(tǒng)，其特征是: 所述運算模塊包括單片機、嵌入式系統(tǒng)或車載電腦。
10.一種車輛測距方法，其特征是，包括: 設(shè)定測距算法；定位車輛的經(jīng)緯度信息； 調(diào)用所述測距算法，并且將所述經(jīng)緯度信息編碼，得到第一編碼信息； 發(fā)送所述第一編碼信息，并且接收周圍車輛發(fā)送的第二編碼信息； 比較所述第一編碼信息和所述第二編碼信息，并且當所述第一編碼信息和所述第二編碼信息的差值小于預(yù)定值時，發(fā)出報警信號。
11.如權(quán)利要求10所述的車輛測距方法，其特征是: 所述報警信號觸發(fā)聲音或光線警報。
12.如權(quán)利要求10所述的車輛測距方法，其特征是: 顯示所述第一編碼信息和所述第二編碼信息的比較結(jié)果。
13.如權(quán)利要求10所述的車輛測距方法，其特征是: 所述測距算法包括汽車 測距測速算法和汽車行駛方向判定算法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車載測距系統(tǒng)及車輛測距方法，包括運算模塊、算法調(diào)用模塊、衛(wèi)星導(dǎo)航模塊和射頻通信模塊。其中，算法調(diào)用模塊中設(shè)定測距算法。衛(wèi)星導(dǎo)航模塊定位車輛的經(jīng)緯度信息，并且將經(jīng)緯度信息傳輸至運算模塊。運算模塊調(diào)用算法調(diào)用模塊中的算法，將經(jīng)緯度信息編碼，得到第一編碼信息，并且將第一編碼信息傳輸至射頻通信模塊。射頻通信模塊包括第一通道和第二通道，第一通道發(fā)送第一編碼信息，第二通道接收周圍車輛發(fā)送的第二編碼信息，并且將第二編碼信息傳輸至運算模塊。運算模塊比較第一編碼信息和第二編碼信息，并且當?shù)谝痪幋a信息和第二編碼信息的差值小于預(yù)定值時，運算模塊發(fā)出報警信號。
文檔編號G01S19/52GK103163539SQ201110413298
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者司昊杰 申請人:上海寬岱電訊科技發(fā)展有限公司