專(zhuān)利名稱(chēng)：基于路況車(chē)況的高速公路行車(chē)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于路況車(chē)況的高速公路行車(chē)控制裝置，該裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)汽
車(chē)行駛速度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，用于加強(qiáng)對(duì)高速公路上行駛的車(chē)輛限速行駛管理，實(shí)現(xiàn)高速公路 的全天候行車(chē)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)資金的大量投入，全國(guó)高速公路網(wǎng)得到了越來(lái)越完善 的發(fā)展。高速公路已成為我國(guó)現(xiàn)代交通不可分割的一部分。國(guó)內(nèi)高速公路因其獨(dú)特的運(yùn)行 和管理規(guī)則，在一些雨雪、大霧等較惡劣天氣狀況下，往往采取關(guān)閉高速公路的措施，迫使 大量的車(chē)輛滯留或涌入國(guó)道和省道，極大地延誤了車(chē)輛行車(chē)時(shí)間，給運(yùn)輸業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品銷(xiāo)售
等多方面造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。國(guó)家在高速公路建設(shè)方面投入了大量的資金，社會(huì)迫切 地需要高速公路能給國(guó)計(jì)民生帶來(lái)更多切實(shí)的便利。高速公路相比國(guó)道和省道，它擁有最 好的服務(wù)設(shè)施、最好的路況，最嚴(yán)格的管理制度。因此，在雨雪、大霧等惡劣天氣狀況下，高 速公路應(yīng)采取積極的應(yīng)對(duì)措施發(fā)揮它應(yīng)有的效能。為了確保行車(chē)安全，高速公路管理可以 根據(jù)天氣條件，采取有效的限速措施，使車(chē)輛在較惡劣的天氣狀況下依然可以上路行駛。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種基于路況車(chē)況的高速公路 行車(chē)控制裝置。該裝置的特點(diǎn)是體積小，攜帶方便，價(jià)格便宜，便于各種車(chē)輛使用。 本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案 本實(shí)用新型基于路況車(chē)況的高速公路行車(chē)控制裝置，其特征在于包括GPS芯片、 射頻收發(fā)芯片、微處理器、電源和語(yǔ)音模塊，其中語(yǔ)音模塊包括語(yǔ)音合成芯片、音頻功放電 路和揚(yáng)聲器，電源分別與微處理器、GPS芯片、音合成芯片、音頻功放電路和射頻收發(fā)芯片的 電源接口連接。GPS芯片的輸出端接微處理器的輸入端。微處理器與射頻收發(fā)芯片連接。 微處理器的輸出端依次串接語(yǔ)音合成芯片、音頻功放電路和揚(yáng)聲器。 本實(shí)用新型本裝置能給現(xiàn)有高速公路管理帶來(lái)以下的便利 (1)根據(jù)天氣、道路及車(chē)輛情況，實(shí)現(xiàn)高速公路的不同程度限速?？梢詫?shí)現(xiàn)高速公 路在較惡劣天氣狀況下的充分利用，有效解決了現(xiàn)有高速公路管理中對(duì)于雪、霧等惡劣天 氣狀況下經(jīng)常關(guān)閉的問(wèn)題。同時(shí)可以對(duì)特種貨物運(yùn)輸車(chē)輛、重載車(chē)輛設(shè)定具體限制速度。
(2)該裝置可對(duì)高速公路上超速行駛的汽車(chē)發(fā)出超速行駛實(shí)時(shí)警告，有利于司機(jī) 的安全行駛。
(3)該裝置的內(nèi)部數(shù)據(jù)(如超速次數(shù)、超速時(shí)間)在通過(guò)收費(fèi)站時(shí)可以全部讀出，
對(duì)在高速公路上有超速行駛行為的車(chē)輛提供了一種客觀(guān)有效的處罰依據(jù)。 (4)該裝置使用了射頻收發(fā)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，高效便捷。配合高速公路自動(dòng)氣象
站，還可以實(shí)現(xiàn)行車(chē)途中限制速度的射頻更改。
(5)順應(yīng)現(xiàn)代交通發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高速公路的人性化管理。[0012] (6)體積小，功耗小，自帶鋰電池作為系統(tǒng)電源。同時(shí)可輔以車(chē)載電源，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
(7)利用射頻技術(shù)可以方便地實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的信息交互。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。 圖2為本實(shí)用新型的工作流程圖。 圖3為本實(shí)用新型的控制流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明 如圖1所示，本實(shí)用新型基于路況車(chē)況的高速公路行車(chē)控制裝置，包括GPS芯片、 射頻收發(fā)芯片、微處理器、電源和語(yǔ)音模塊，其中語(yǔ)音模塊包括語(yǔ)音合成芯片、音頻功放電 路和揚(yáng)聲器。電源分別與微處理器、GPS芯片、語(yǔ)音合成芯片、音頻功放電路和射頻收發(fā)芯 片連接。GPS芯片的輸出端接微處理器的輸入端。微處理器與射頻收發(fā)芯片連接，微處理器 的輸出端依次串接語(yǔ)音合成芯片、音頻功放電路和揚(yáng)聲器。 GPS芯片GPS芯片用于接收衛(wèi)星傳送的位置信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛實(shí)時(shí) 速度的檢測(cè)。 微處理器其功能主要有以下方面(l)讀取射頻收發(fā)芯片內(nèi)的限速數(shù)值并加以 存儲(chǔ)。(2)在接收GPS芯片內(nèi)的位置信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后得到車(chē)輛實(shí)時(shí)速度，并與車(chē)輛限 制速度相比較。超速時(shí)觸發(fā)發(fā)聲喇叭，發(fā)出報(bào)警的聲音。此時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，記時(shí)器開(kāi)始 記錄超速時(shí)間，不再超速時(shí)停止記時(shí)。當(dāng)再次超速時(shí)，計(jì)數(shù)器和記時(shí)器累加。(3)當(dāng)射頻收 發(fā)芯片導(dǎo)出數(shù)據(jù)信息后計(jì)數(shù)器和計(jì)時(shí)器清零。 LCD顯示LCD用于顯示設(shè)定的限速值。 射頻收發(fā)芯片射頻收發(fā)芯片是裝置的輸入輸出設(shè)備。在車(chē)輛駛?cè)敫咚俟肥召M(fèi) 站，公路管理人員將限速數(shù)值通過(guò)射頻芯片導(dǎo)入裝置內(nèi)。在車(chē)輛駛離高速公路收費(fèi)站時(shí)，通 過(guò)射頻芯片導(dǎo)出裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)。 本實(shí)用新型采用射頻收發(fā)芯片nRF2401， nRF2401是單片射頻收發(fā)芯片，工作于 2. 4 2. 5GHz ISM頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模 塊，輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置。芯片能耗非常低，以_5dBm的功率發(fā)射時(shí)， 工作電流只有10. 5mA，接收時(shí)工作電流只有18mA，多種低功率工作模式，節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。 語(yǔ)音模塊在微處理器內(nèi)存儲(chǔ)了相應(yīng)的語(yǔ)音播報(bào)程序。當(dāng)車(chē)輛行駛速度即將達(dá)到 限速值時(shí)，調(diào)出語(yǔ)音程序進(jìn)行播報(bào)提醒。當(dāng)超速時(shí)，揚(yáng)聲器提醒駕駛員降低行駛速度。語(yǔ)音 模塊主要采用ISD4003語(yǔ)音芯片，采用3V低電壓。 電源電源是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，選擇一個(gè)高效而穩(wěn)定的電源，才能使系統(tǒng)的功能發(fā) 揮出來(lái)。由于各硬件模塊芯片所用的供電電壓不同，因此需要采用5v和3v兩套電源，5v電 源主要對(duì)GPS芯片和微處理器供電，3v電源主要對(duì)射頻收發(fā)芯片和語(yǔ)音芯片供電。 該裝置放置在汽車(chē)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)行駛速度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。對(duì)于超過(guò)限制速度的車(chē) 輛，進(jìn)行警報(bào)提醒，超速次數(shù)以及超速時(shí)間累計(jì)。在車(chē)輛駛離高速公路收費(fèi)站的時(shí)候，可以將這些數(shù)據(jù)由射頻收發(fā)芯片輸出。該裝置內(nèi)各模塊的數(shù)據(jù)關(guān)系是射頻收發(fā)芯片與微處理器 之間可進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。在設(shè)定限速值時(shí)，射頻收發(fā)芯片將限速值傳送到微處理器內(nèi)并存儲(chǔ)。 在需要導(dǎo)出超速時(shí)間和超速次數(shù)時(shí)，由微處理器傳送數(shù)據(jù)到射頻收發(fā)芯片，然后由射頻收 發(fā)芯片導(dǎo)出到外部設(shè)備中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。微處理器作為中央處理模塊，它接收來(lái)自GPS芯 片的位置信號(hào)并加以處理，得到車(chē)輛實(shí)時(shí)速度信號(hào)。 本實(shí)用新型的具體工作過(guò)程如圖2所示。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入高速收費(fèi)站時(shí)，由射頻收發(fā) 芯片接收一個(gè)限速值，并將其存儲(chǔ)到微處理器內(nèi)。在行車(chē)過(guò)程中，GPS芯片接收衛(wèi)星傳送的 位置信號(hào)，計(jì)算出當(dāng)前的車(chē)輛行駛速度。微處理器將該速度值與限速值進(jìn)行大小比較。當(dāng) 該速度值超過(guò)限速值時(shí)，立即發(fā)出報(bào)警的聲音。此時(shí)微處理器內(nèi)的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，同時(shí)計(jì) 時(shí)器開(kāi)始記時(shí)。當(dāng)車(chē)輛行駛速度減小到小于限速值時(shí)，裝置停止記時(shí)。若再次超速則在總 超速次數(shù)上累加一次，超速時(shí)間在原來(lái)總超速時(shí)間的基礎(chǔ)上進(jìn)行累加。車(chē)輛駛出高速收費(fèi) 站時(shí)，由射頻收發(fā)芯片輸出超速時(shí)間和次數(shù)。高速公路管理人員可以根據(jù)超速時(shí)間和次數(shù) 做出相應(yīng)的處罰。射頻收發(fā)芯片導(dǎo)出數(shù)據(jù)的同時(shí)，通過(guò)微處理器內(nèi)的控制程序?qū)崿F(xiàn)微處理 器內(nèi)計(jì)數(shù)器和計(jì)時(shí)器數(shù)據(jù)清零。本實(shí)用新型的控制流程如圖3所示。數(shù)據(jù)清零后，該裝置 可以提供給下一車(chē)輛使用。 將該速度與限速值進(jìn)行比較，根據(jù)控制指令還能實(shí)現(xiàn)精確限速和模糊限速。精確 限速主要應(yīng)用于霧雪天氣，路況對(duì)車(chē)輛行駛安全影響較大的情況下。當(dāng)車(chē)輛一旦超過(guò)限速 值就報(bào)警，并記錄違章時(shí)間和次數(shù)。模糊限速就是允許車(chē)輛行駛有一定的超速允許范圍。當(dāng) 該速度超過(guò)限速值在允許范圍內(nèi)(小于限速值的10% )，在該速度上行駛的車(chē)輛，限速裝置 每分鐘語(yǔ)音提醒司機(jī)減速行駛一次。若超過(guò)允許范圍，按超速大小進(jìn)行違章記錄，并將超速 時(shí)間、次數(shù)存儲(chǔ)，這些數(shù)據(jù)可以在通過(guò)高速收費(fèi)站時(shí)通過(guò)射頻讀寫(xiě)模塊導(dǎo)出，作為違章行駛 處罰的依據(jù)。 該系統(tǒng)主要應(yīng)用目的在于加強(qiáng)車(chē)輛的限速管理，因此必須要有有效的掉電保護(hù)功 能以及防惡意屏蔽功能。通常所說(shuō)的掉電保護(hù)主要用于防止系統(tǒng)突然斷電造成數(shù)據(jù)丟失。 該系統(tǒng)所做掉電保護(hù)的主要目的在于防止人為對(duì)系統(tǒng)的斷電操作。例如，司機(jī)為了逃避系 統(tǒng)的超速監(jiān)測(cè)，刻意將系統(tǒng)內(nèi)部的電池板拆除。防惡意屏蔽就是防止使用者通過(guò)屏蔽GPS 芯片接收衛(wèi)星信號(hào)，而造成系統(tǒng)不能對(duì)車(chē)輛有效測(cè)速。因此，掉電保護(hù)和防惡意屏蔽對(duì)系 統(tǒng)的正常運(yùn)行都是至關(guān)重要的。本文的處理方式是將系統(tǒng)掉電和惡意屏蔽的開(kāi)始時(shí)間、開(kāi) 始位置和結(jié)束時(shí)間、結(jié)束位置都記錄下來(lái)，計(jì)算出相應(yīng)的時(shí)間差，然后將這些信息作為系統(tǒng) 記錄數(shù)據(jù)通過(guò)射頻讀寫(xiě)模塊導(dǎo)出，這些數(shù)據(jù)可以作為評(píng)判駕駛員是否按規(guī)定安全行駛的依 據(jù)。對(duì)惡意斷電和惡意屏蔽可以按超速時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處罰。對(duì)于車(chē)輛經(jīng)過(guò)山洞等位置無(wú)法 接收到衛(wèi)星信號(hào)的情況，從系統(tǒng)記錄的位置信息中可以看出，該種情況并不算惡意屏蔽。因 此車(chē)輛經(jīng)過(guò)山洞的時(shí)間差不能算作惡意屏蔽時(shí)間，不作任何處罰依據(jù)。
權(quán)利要求一種基于路況車(chē)況的高速公路行車(chē)控制裝置，其特征在于包括GPS芯片、射頻收發(fā)芯片、微處理器、電源和語(yǔ)音模塊，其中語(yǔ)音模塊包括語(yǔ)音合成芯片、音頻功放電路和揚(yáng)聲器。電源分別與微處理器、GPS芯片、語(yǔ)音合成芯片、音頻功放電路和射頻收發(fā)芯片的電源接口連接。GPS芯片的輸出端接微處理器的輸入端。微處理器與射頻收發(fā)芯片連接，微處理器的輸出端依次串接語(yǔ)音合成芯片、音頻功放電路和揚(yáng)聲器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于路況車(chē)況的高速公路行車(chē)控制裝置，其特征在于還包括 LCD顯示模塊，LCD顯示模塊的輸入端接微處理器的輸出端。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公布了一種基于路況車(chē)況的高速公路行車(chē)控制裝置，本實(shí)用新型裝置包括GPS芯片、射頻收發(fā)芯片、微處理器、電源和語(yǔ)音模塊，其中語(yǔ)音模塊包括語(yǔ)音合成芯片、音頻功放電路和揚(yáng)聲器。采用本實(shí)用新型所述方法，當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入高速公路時(shí)，高速公路管理人員可根據(jù)具體天氣情況及車(chē)輛情況，通過(guò)射頻收發(fā)芯片導(dǎo)入該路段的限速值。車(chē)輛行駛過(guò)程中，行駛速度若超過(guò)限速值，該裝置可進(jìn)行報(bào)警提醒、超速次數(shù)統(tǒng)計(jì)、超速時(shí)間累計(jì)。當(dāng)車(chē)輛駛離高速公路收費(fèi)站時(shí)，高速公路管理人員可通過(guò)射頻收發(fā)芯片將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)出，然后對(duì)違章的車(chē)輛進(jìn)行收費(fèi)處罰。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了高速公路全天候行車(chē)管理。
文檔編號(hào)G08G1/0967GK201489675SQ20092016126
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者張凱, 胡紹朋, 鄭志紅 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)