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CN102184644A - 一种基于车联网的高速公路主动防撞方法 - Google Patents

一种基于车联网的高速公路主动防撞方法 Download PDF

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CN102184644A CN2011101070826A CN201110107082A CN102184644A CN 102184644 A CN102184644 A CN 102184644A CN 2011101070826 A CN2011101070826 A CN 2011101070826A CN 201110107082 A CN201110107082 A CN 201110107082A CN 102184644 A CN102184644 A CN 102184644A
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韩江洪
刘征宇
张建军
张利
张本宏
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Hefei University of Technology
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Hefei University of Technology
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Abstract

本发明公开了一种基于车联网的高速公路主动防撞方法,本发明装置主要采用主控模块、加速度传感器模块、GPS信息采集模块、短距离通信模块、报警模块、信息存储模块。通过车辆上安装的各个模块,实时地与高速公路上自身周围的车辆组成临时的移动自组网络(MobileAd-hocNetwork),传递自身的加速度、速度、位置等车辆安全相关信息,实现车辆的主动防撞。

Description

一种基于车联网的高速公路主动防撞方法
技术领域
本发明涉及汽车防撞方法领域,具体为一种基于车联网的高速公路主动防撞方法。
背景技术
安全措施可以大略地分为主动安全措施(防止事故发生)和被动安全措施(减小事故后果)。现有的汽车安全措施中,常见的被动安全措施有安全气囊、预紧式安全带、乘员头颈保护系统(WHIPS),以及丰田公司的GOA(Global Outstanding Assessment,世界顶级水平的安全设计)设计专利;常见的主动安全措施有AWS防碰撞预警系统、TCS牵引力控制系统、VSA车辆稳定性控制系统、ABS防抱死制动系统、EDB电子制动力分配控制系统等等。现有的这些安全措施中,仅仅是局限于对机械结构的改造或者仅仅是被动防撞措施,没有从源头上实现防撞。在交通运输行业迅速发展的今天,这是一个亟待解决的问题。
车联网,是指通过无线射频等识别技术,实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用,并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务。未来车联网将主要通过无线通信技术、GPS技术及传感技术的相互配合实现。在未来的车联网时代,无线通信技术和传感技术之间会是一种互补的关系,当汽车处在转角等传感器的盲区时,无线通信技术就会发挥作用;而当无线通信的信号丢失时,传感器又可以派上用场。
自组网(Ad-hoc Network)是一种没有骨干网络的条件下,由系统中的通信节点通过分布式协议互联或组织起来的网络系统。移动自组网络(Mobile Ad-hoc Network)源于军事应用,经过三十多年的研发,应用目标扩大到家庭网络、个人无线通信等广大的民用领域。移动自组网是支持通信节点移动的自组网,它主要是为在野外或无固定基站的地方提供通信服务而提出的。与传统的移动通信系统相比较,移动自组网具有以下特点:1) 节点移动性或机动性,2)动态拓扑,3)分布性,4)传输带宽受限且链路的容量是时变的,5)独立性,6)电源能量受限,7)有限的物理安全性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于车联网的高速公路主动防撞方法,以减少高速公路上同一车道上的车辆发生追尾等严重的交通事故,提高高速车辆的安全性。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:
一种基于车联网的高速公路主动防撞方法,其特征在于:采用安装在车辆上的车载终端,所述车载终端包括主控模块以及与所述主控模块连接的报警模块、信息存储模块、短距离通信模块、加速度传感器模块、GPS信息采集模块
所述报警模块中集成有声、光报警电路;所述短距离通信模块为无线通信模块,处于短距离通信模块有效通信范围内的各种车辆通过各自的短距离通信模块实现彼此通信组成移动自组网络;所述加速度传感器模块采集本车辆的加速度信息;所述GPS信息采集模块采集本车辆的速度、位置和行驶路线信息;所述信息存储模块存储所述加速度传感器、GPS信息采集模块采集的数据,以及对加速度传感器、GPS信息采集模块采集的数据的处理算法;
所述主控模块控制所述加速度传感器模块采集本车辆的加速度数据,控制所述GPS信息采集模块采集本车辆的位置和速度数据,主控模块控制所述信息存储模块存储所述数据,并且通过所述短距离通信模块与其他短距离通信模块组成的无线自组网络将数据进行发布,当其他车辆驶入短距离通信模块的优先通信范围时,将接收到发布的这些数据,所述主控模块调用所述存储模块中的运算控制策略进行计算,得出车辆之间的安全距离ds,根据安全距离ds判断是否存在潜在危险,在出现异常时向车辆司机发出报警信号。
所述的一种基于车联网的高速公路主动防撞方法,其特征在于:组成移动自组网络的车辆的短距离通信模块彼此通过收发数据包实现网络互联。
所述的一种基于车联网的高速公路主动防撞方法,其特征在于:某一车辆与原有移动自组网络的车辆之间的距离超过短距离通信模块的有效通信范围时,所述车辆脱离原有移动自组网络,并通过短距离通信模块与处于短距离通信模块的有效通信范围内的其他车辆组成新的移动自组网络。
本发明中,一个车辆上的短距离通信模块与周围车辆上的短距离通信模块组成移动自组网络,通过转发数据包实现网络互联。当移动自组网络中某个车辆与其他车辆距离超过了短距离通信模块有效通信范围时,该车辆的短距离通信模块脱离了原有的移动自组网络,重新与短距离通信模块有效通信范围内其他车辆的短距离通信模块互联成移动自组网络,继续进行安全关键信息的发送和接收。
本发明中,加速度传感器模块用来采集车辆在各个方向的加速度信息,包括水平方向和竖直方向。GPS信息采集模块用于采集车辆运行时的速度、位置和行驶路线信息。信息存储模块用来存储加速度传感器和GPS信息采集模块采集得到的数据,以及对数据的处理算法,最终得出车辆与附近车道上车辆之间的安全距离                                               
Figure 2011101070826100002DEST_PATH_IMAGE002
。报警模块通过声光报警等方式来提醒司乘人员注意,给出一定的驾驶建议。短距离通信模块用来与周围车辆上的短距离通信模块组成移动自组网络,通过转发数据包实现网络互联,与附近车道上的车辆之间进行安全关键信息的发送和接收。当附近车道上的某个车辆超过了短距离通信模块的有效通信范围时,该车辆的短距离通信模块脱离了原有的移动自组网络,重新与短距离通信模块的有效通信范围内其他车辆的短距离通信模块互联成移动自组网络,继续进行安全关键信息的发送和接收。
在本发明中,主控模块协调控制各模块之间的工作,保证系统正常运行,加速度传感器模块和GPS信息采集模块实时地采集车辆的加速度、速度和位置等信息,短距离通信模块实时与附近车道上短距离通信模块的有效通信范围内的车辆组成移动自组网络,进行安全关键信息的发送和接收。主控模块主要协调控制各个模块之间的工作情况,保证系统正常运行,并且对信息存储模块的数据进行处理,得出车辆与附近车道上车辆之间的安全距离ds
本发明的优点为:(1)通过短距离通信模块能够与周围车辆上的短距离通信模块组成移动自组网络,通过转发数据包实现网络互联。(2)通过对加速度传感器模块和GPS信息模块采集得到的数据进行处理,得出车辆与附近车道上车辆之间的安全距离ds。(3)该方法中融入了车联网的概念,将车作为网络中的一个节点来考虑,属于智能交通这一未来交通发展的重要领域。
附图说明
图1 是本发明所采用装置的结构框图。
图2 是本发明方法流程图。
具体实施方式
如图1所示。本发明所采用的装置包括主控模块1,还包括有与主控模块1相连的报警模块2、信息存储模块3、短距离通信模块4、加速度传感器模块5、GPS信息采集模块6。
本发明所采用的车载终端装置中,主控模块中采用的主控芯片配以一定的外围电路来实现对其他各个模块的控制功能;报警模块采用普通的蜂鸣器报警电路;短距离通信模块可以采用现有的无线通信技术,如WiFi, ZigBee等;GPS信息采集模块采用的是GPS信号接收机,通过GPS信号接收机捕获空间卫星的轨道参数数据,并且在其内部计算解析出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度等信息。
当汽车驶入高速公路后,车载终端上的加速度传感器模块和GPS信息采集模块实时地采集车辆运行过程中的加速度、速度、位置等信息,将这些采集到的数据存储到信息存储模块中,主控模块调用信息存储模块中的数据处理算法以及采集得到的加速度、速度、位置等信息,运算处理后,得出车辆与附近车道上车辆之间的安全距离ds,并且将这一信息存入信息存储模块。同时,系统中的短距离通信模块实时地与附近车道车辆上的车载终端上的短距离通信模块组成移动自组网络,通过转发数据包实现网络互联,与周围车辆进行车辆安全关键信息的共享。当与附近车道上的某辆车的距离小于安全距离ds时,及时通过报警模块对司乘人员进行声光报警,给出一定的驾驶建议。
如图2所示,图示是高速公路上的某路段的车辆分布图。在行驶中的每辆车上都安装有一个无线短距离通信模块,在一定的物理范围内的车辆之间通过无线短距离通信模块组成临时移动自组网,实现车辆运行时的安全关键信息的局域网共享和发布。
不妨以右行超车道上的车辆A2为考虑对象,当车辆A2在高速公路上行使时,其周围可能存在与其安全关键信息有影响的车辆A1、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3等。图示车辆A2在向右行驶的过程中,通过车载装置中的加速度传感器模块5和GPS信息采集模块6实时采集车辆运行时的相关信息,然后将这些采集得到的信息在信息存储模块3中进行存储。此时,车载装置中的短距离通信模块通过一定的组网策略与周围一定物理距离范围内的车辆组成了临时移动自组网络
Figure 2011101070826100002DEST_PATH_IMAGE004
,图中的两个虚线椭圆表示两个网络的物理范围。通过网络中的相关的算法,将该临时网络中的某个节点作为网络中的路由,用来转发网络中的数据包,这些数据包中包括每辆车的运行时的加速度、速度、位置和行驶路线等信息,还包括前方和两侧的车辆情况。在图2的情况下,
Figure 6497DEST_PATH_IMAGE004
网络中C2节点作为
Figure 235222DEST_PATH_IMAGE004
网路的路由节点,
Figure 890325DEST_PATH_IMAGE006
网络中A2节点作为网络的路由节点,而
Figure 52238DEST_PATH_IMAGE004
网络和
Figure 687750DEST_PATH_IMAGE006
网络通过A2和C2两个路由节点互联起来,实现了两个网络之间的信息的共享和发布。随着车辆的运行可能会有某些车辆驶出路由节点所能达到的物理范围,如图2中的车辆D1可能会脱离网络,车辆B1可能会脱离
Figure 782712DEST_PATH_IMAGE006
网络,当他们因为某种原因脱离网络后,会自动地重新与周围或者前方的车辆组成临时移动自组网络
Figure 2011101070826100002DEST_PATH_IMAGE008
。在网络
Figure 950125DEST_PATH_IMAGE008
中的相关情况与在网络
Figure 822452DEST_PATH_IMAGE006
的情况类似。

Claims (3)

1.一种基于车联网的高速公路主动防撞方法,其特征在于:采用安装在车辆上的车载终端,所述车载终端包括主控模块以及与所述主控模块连接的报警模块、信息存储模块、短距离通信模块、加速度传感器模块、GPS信息采集模块
所述报警模块中集成有声、光报警电路;所述短距离通信模块为无线通信模块,处于短距离通信模块有效通信范围内的各种车辆通过各自的短距离通信模块实现彼此通信组成移动自组网络;所述加速度传感器模块采集本车辆的加速度信息;所述GPS信息采集模块采集本车辆的速度、位置和行驶路线信息;所述信息存储模块存储所述加速度传感器、GPS信息采集模块采集的数据,以及对加速度传感器、GPS信息采集模块采集的数据的处理算法;
所述主控模块控制所述加速度传感器模块采集本车辆的加速度数据,控制所述GPS信息采集模块采集本车辆的位置和速度数据,主控模块控制所述信息存储模块存储所述数据,并且通过所述短距离通信模块与其他短距离通信模块组成的无线自组网络将数据进行发布,当其他车辆驶入短距离通信模块的优先通信范围时,将接收到发布的数据,所述主控模块调用所述存储模块中的运算控制策略进行计算,得出车辆之间的安全距离ds,根据安全距离ds判断是否存在潜在危险,在出现异常时向车辆司机发出报警信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于车联网的高速公路主动防撞方法,其特征在于:组成移动自组网络的车辆的短距离通信模块彼此通过收发数据包实现网络互联。
3.根据权利要求1所述的一种基于车联网的高速公路主动防撞方法,其特征在于:某一车辆与原有移动自组网络的车辆之间的距离超过短距离通信模块的有效通信范围时,所述车辆脱离原有移动自组网络,并通过短距离通信模块与处于短距离通信模块的有效通信范围内的其他车辆组成新的移动自组网络。
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