專利名稱：基于gps和3g無線通信的高速公路安全車距預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高速公路車距檢測裝置，特別是一種基于GPS和3G無線通信的高速公路安全車距預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠利用3G無線網(wǎng)絡(luò)將車輛信息與GPS信息發(fā)送到監(jiān)控中心，實現(xiàn)信息共享和安全預(yù)警。
背景技術(shù)：
在高速公路上，由于前后兩車之間車間距模糊而來不及采取緊急制動導(dǎo)致的交通事故以及所引起的交通堵塞等問題頻頻發(fā)生。這主要是由于行駛在高速公路上的車輛不能很好地知道本車與前車的相對車間距，從而導(dǎo)致交通事故，并且在交通事故發(fā)生后，車輛不能及時獲得高速公路的路況信息而引起交通堵塞。為了很好地解決這一問題，精確地檢測到前后兩車的車間距，迅速地得到高速公路的實時信息是比較有效的方法。目前，汽車測距裝置主要利用超聲波測距、雷達(dá)測距和激光測距，但這幾種車輛測距方式都存在著不足。超聲波測距僅能用于汽車進(jìn)入停車位的前后左右防撞的近距離、低速狀況，而用于中距離測量時則誤差大、失誤率高。超聲波測距由于采用特殊專用元件使其價格高，難以推廣。雷達(dá)測距由于其技術(shù)難度大，成本高，一般僅用于軍事及工業(yè)，幾乎還沒有開拓民用市場。激光測距受惡劣的天氣、汽車激烈的振動、反射鏡表面磨損、污染等因素影響，使反射的激光束在一定功率上探測距離比可能探測的最大距離減少1/2 1/3，損失很大，影響探測的精確度。因此，上述現(xiàn)有技術(shù)由于存在受外界環(huán)境干擾大、精度低、速度慢、價格高等問題，沒有得到廣泛的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于，提供一種基于 GPS和3G無線通信的高速公路安全車距預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能實時檢測本車與前車的車間距，而且能夠?qū)?shù)據(jù)現(xiàn)場存儲和向遠(yuǎn)程終端傳輸，實現(xiàn)信息共享，克服了傳統(tǒng)的測距裝置受外界環(huán)境干擾大、精度低、實時性低、價格高等問題，同時還實現(xiàn)了高速公路數(shù)據(jù)共享的信息平臺，從而克服高速公路上由于車間距模糊導(dǎo)致的交通事故以及所引起的交通堵塞等問題。為了實現(xiàn)上述技術(shù)任務(wù)，本實用新型采用如下技術(shù)解決方案一種基于GPS和3G無線通信的高速公路安全車距預(yù)警系統(tǒng)，至少包括以下模塊數(shù)據(jù)采集模塊用以實時采集高速公路路面和前方車輛的圖像信息；語音報警模塊用以在系統(tǒng)檢測到危險情況時發(fā)出語音報警；GPS定位模塊用以實時采集當(dāng)前車輛的位置和時間信息；3G通信模塊用以實時接收數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)輸出； 用以實時接收路況信息并將該信息發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊用以實時接收并處理數(shù)據(jù)采集模塊、GPS定位模塊、3G通信模塊發(fā)送的信息，并將處理后的數(shù)據(jù)通過3G通信模塊輸出；用以判斷車輛的車距是否處在安全范圍內(nèi)；顯示模塊用以顯示所需信息；車載電源為系統(tǒng)提供電源；所述數(shù)據(jù)采集模塊、語音報警模塊、GPS定位模塊、3G通信模塊、顯示模塊和車載電源分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接。本實用新型具有以下優(yōu)點1、采用英特爾公司推出的高性能PXA270系列嵌入式處理器，PXA270系列嵌入式處理器基于ARMv5E的fecale核心，最高頻率可達(dá)624MHz。作為一款性能極其強(qiáng)勁的嵌入式處理器，配合嵌入式Linux或Wince操作系統(tǒng)。2、采用高精度紅外CCD攝像頭，能夠在低可見度的情況下采集到有效的圖像信息，精度高、速度快，安裝簡單。3、采用基于單目視覺的車距檢測，具有價格低、噪聲小、實時性高等特點。4、采用3G無線傳輸技術(shù)，3G技術(shù)能夠同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般可達(dá)到幾百Iibps以上，速度快、實時性高。5、系統(tǒng)集成GPS定位模塊和3G無線通信模塊，可根據(jù)車輛運行情況將數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，實現(xiàn)高速公路數(shù)據(jù)共享，提高數(shù)據(jù)的的利用率。一方面能夠為司機(jī)準(zhǔn)確知道當(dāng)前車輛位置信息帶來便利，另一方面當(dāng)車輛發(fā)生危險時，系統(tǒng)將GPS信息和車輛信息同時通過3G無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心，方便遠(yuǎn)程監(jiān)控中心確定交通事故的準(zhǔn)確位置，能夠快速、精確地作出調(diào)控。6、對系統(tǒng)車載電源加入過流、過壓和抗電磁干擾等措施，提高了電源模塊供電的穩(wěn)定性，能夠達(dá)到GB/T 21437. 2-2008/IS0 7637-2:2004《道路車輛由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾第2部分沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)》標(biāo)準(zhǔn)中的各項試驗要求。7、整個系統(tǒng)體積小(30*15*10 (cm))，重量輕(小于3KG)、便攜、低功耗，適合車輛
駕駛室的安裝環(huán)境。本實用新型將嵌入式技術(shù)應(yīng)用到車載系統(tǒng)中，實時地對高速公路車輛的狀態(tài)信息及位置信息進(jìn)行采集處理，并對經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)作出評價判定，實現(xiàn)了安全隱患的早發(fā)現(xiàn)
早處理。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的工作流程圖。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步的解釋說明。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的基于GPS和3G無線通信的高速公路安全車距預(yù)警系統(tǒng)由至少包括以下模塊數(shù)據(jù)采集模塊用以實時采集高速公路路面和前方車輛的圖像信息，并將采集的圖像信息實時傳送給數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)采集模塊采用高精度紅外CCD攝像頭。語音報警模塊用以在系統(tǒng)檢測到危險情況時，根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的控制信號發(fā)出語音報警；語音報警模塊采用ISD1730語音芯片。GPS定位模塊用以實時采集當(dāng)前車輛的位置和時間信息，并將采集的信息傳送給數(shù)據(jù)處理模塊；GPS定位模塊采用QE-GPS定位模塊。3G通信模塊用以實時接收數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的處理后的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)輸出，該數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；用以實時接收遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)送的路況信息并將該信息發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊；3G通信模塊采用EM770W內(nèi)置3G模塊。數(shù)據(jù)處理模塊用以實時接收并處理數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的圖像信息、GPS定位模塊發(fā)送的車輛自身的位置和時間信息、3G通信模塊發(fā)送的路況信息，并將處理后的數(shù)據(jù)通過3G通信模塊輸出，發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，同時發(fā)送給顯示模塊；用以判斷車輛的車距是否處在安全范圍內(nèi)；數(shù)據(jù)處理模塊采用工業(yè)級的ARMll處理器PXA270芯片。顯示模塊用以顯示信息。如數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的圖像信息、車輛自身的位置和時間信息、路況信息以及數(shù)據(jù)處理模塊處理的結(jié)果；顯示模塊采用7寸彩色LCD液晶顯示屏。車載電源為系統(tǒng)提供電源。數(shù)據(jù)采集模塊、語音報警模塊、GPS定位模塊、3G通信模塊、顯示模塊和車載電源分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接。車載電源為整個系統(tǒng)供電。GPS定位模塊通過串口通信電路與數(shù)據(jù)處理模塊相連。3G通信模塊通過串口通信電路與數(shù)據(jù)處理模塊相連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)采集模塊通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路與數(shù)據(jù)處理模塊相連接。實際使用過程中，本系統(tǒng)可以加入防火防盜及抗沖擊措施，本系統(tǒng)采用固定支架固定在車輛駕駛室內(nèi)，CCD攝像頭安裝在車前方。如圖2所示，本實用新型的工作流程車輛開始行使，車載電源供電，本系統(tǒng)初始化，各模塊開始工作。數(shù)據(jù)采集模塊即 CCD攝像頭實時采集路面和前方車輛的圖像信息，并將圖像信息傳送給數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊對接收到的圖像信息首先進(jìn)行預(yù)處理，去除圖像信息中的雜波，然后根據(jù)高速公路的分道線特征提取出路面信息，檢測出車輛在圖像中的位置，最后根據(jù)針孔成像的原理計算出兩車之間的車間距；數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)本車的車速以及安全車距模型，判斷本車是否行駛在安全車距范圍之內(nèi)；GPS定位模塊實時采集當(dāng)前車輛的位置和時間信息，并傳送給數(shù)據(jù)處理模塊，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊處理得到GPS定位信息；當(dāng)數(shù)據(jù)處理模塊判斷車輛行駛在非安全車距范圍之內(nèi)時，向語音報警模塊發(fā)出報警信號，報警模塊向駕駛員發(fā)出語音報警，數(shù)據(jù)處理模塊通過3G通信模塊將車輛的車距信息和GPS定位信息上傳給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，并發(fā)送給顯示模塊顯示。具體執(zhí)行步驟如下系統(tǒng)初始化后進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)度過程，也就是數(shù)據(jù)處理模塊實時判斷下一步的執(zhí)行步驟車距測量判斷是，進(jìn)入步驟A ；否則繼續(xù)判斷；GPS采集判斷是，進(jìn)入步驟B ；否則繼續(xù)判斷；3G無線通信判斷是，進(jìn)入步驟C ；否則繼續(xù)判斷；結(jié)束作業(yè)判讀是，則進(jìn)入步驟D ；否則繼續(xù)判斷；[0048]系統(tǒng)出錯判斷是，進(jìn)入步驟E ；否則繼續(xù)判斷；步驟A 初始化攝像機(jī)，根據(jù)不同的環(huán)境設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，攝像機(jī)提取路面和前方車輛的圖像信息，數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行車距計算，并根據(jù)本車的車速以及安全車距模型，判斷車輛行駛范圍。如果車距在安全范圍內(nèi)，則顯示綠燈表示正常；如果車距在警告范圍內(nèi)，則顯示黃燈表示提醒注意；如果車距在危險范圍內(nèi)，則顯示紅燈表示報警，并采用語音給駕駛員報警，同時給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)送危險信號以及車輛車距信息、GPS定位信息，數(shù)據(jù)處理模塊將信息通過顯示模塊顯示；步驟B =GPS初始化，對連接GPS模塊的串口進(jìn)行連接，如果連接失敗則繼續(xù)連接， 如果連接成功則采集GPS數(shù)據(jù)，接著數(shù)據(jù)處理模塊對獲得的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，提取經(jīng)度、 緯度、海拔、日期、時間等有效數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理模塊將信息通過顯示模塊顯示；步驟C 數(shù)據(jù)處理模塊初始化文件系統(tǒng)，然后創(chuàng)建保存文件，通過串口通信電路和 3G模塊通信，從而遠(yuǎn)程發(fā)送文件數(shù)據(jù)，最后置位等待下回操作，并將文件數(shù)據(jù)用顯示模塊顯
7J\ ο步驟D 初始化3G通信模塊，如果3G通信模塊連接失敗，則重新初始化，如果連接成功，則等待發(fā)送或接收命令，根據(jù)接收到的命令進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。步驟E 數(shù)據(jù)處理模塊讀取出錯數(shù)據(jù)，并進(jìn)行錯誤處理，如果處理成功，則清除錯誤，否則進(jìn)行系統(tǒng)重啟；然后系統(tǒng)初始化；重新進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)度階段。為了保證采集數(shù)據(jù)的安全性，可利用數(shù)據(jù)處理模塊將數(shù)據(jù)加密后再發(fā)送到監(jiān)控中心。并將該系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)存放在存儲器中，再對數(shù)據(jù)讀寫、分析處理，可實現(xiàn)車輛的離線狀態(tài)判定，尤其是在車輛發(fā)生事故時，可分析車輛故障的原因，并對相關(guān)現(xiàn)場信息進(jìn)行回放恢復(fù)處理，從而為事故鑒定者提供科學(xué)的判定依據(jù)。
權(quán)利要求1.一種基于GPS和3G無線通信的高速公路安全車距預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，至少包括以下模塊數(shù)據(jù)采集模塊用以實時采集高速公路路面和前方車輛的圖像信息； 語音報警模塊用以在系統(tǒng)檢測到危險情況時發(fā)出語音報警； GPS定位模塊用以實時采集當(dāng)前車輛的位置和時間信息；3G通信模塊用以實時接收數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)輸出；用以實時接收路況信息并將該信息發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊用以實時接收并處理數(shù)據(jù)采集模塊、GPS定位模塊、3G通信模塊發(fā)送的信息，并將處理后的數(shù)據(jù)通過3G通信模塊輸出；用以判斷車輛的車距是否處在安全范圍內(nèi)；顯示模塊用以顯示所需信息； 車載電源為系統(tǒng)提供電源；所述數(shù)據(jù)采集模塊、語音報警模塊、GPS定位模塊、3G通信模塊、顯示模塊和車載電源分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS定位模塊通過串口通信電路與數(shù)據(jù)處理模塊相連。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述3G通信模塊通過串口通信電路與數(shù)據(jù)處理模塊相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路與數(shù)據(jù)處理模塊相連接。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊為高精度紅外CCD攝像頭。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊為工業(yè)級的ARMll處理器 PXA270 芯片。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述語音報警模塊采用ISD1730語音芯片。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述3G通信模塊采用EM770W內(nèi)置3G模塊。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示模塊采用LCD液晶顯示屏幕。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS定位模塊采用QE-GPS定位模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種基于GPS和3G無線網(wǎng)絡(luò)的高速公路安全車距預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)由基于攝像頭的數(shù)據(jù)采集模塊、GPS車輛定位模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、3G通信模塊、語音報警模塊、液晶顯示模塊和車載供電模塊等七個模塊組成，具有視頻數(shù)據(jù)采集、處理、無線傳輸，GPS定位模塊的控制管理和數(shù)據(jù)采集，3G無線傳輸和上位機(jī)顯示、分析和評價等功能。本實用新型能夠有效解決目前高速公路上由于車距過小、來不及緊急制動而引起車輛相撞的交通事故以及因此導(dǎo)致的交通堵塞等問題，實現(xiàn)高速公路運行狀況實時監(jiān)測以及數(shù)據(jù)共享。
文檔編號G08G1/16GK202018743SQ201120105840
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者張建陽, 徐志剛, 王松, 郗瑤穎 申請人:長安大學(xué)