基本信息
- 项目名称：
- 基于GPS和无线通讯的车载汽车防碰撞装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 作品是一种车载汽车防碰撞装置，主要目的是防止发生交通事故。装置通过使用无线模块和GPS模块，确定周围是否有车以及车辆相对位置。当周围有车辆时，装置通过声光的方式提醒驾驶员周围车辆状况。装置特别适用于行驶在高速公路上的车辆。车辆在高速公路上行驶，驾驶员视野有时会受到地形或者天气等影响难以观察到周围车辆。因此该装置能保证驾驶员安全驾驶。 此外，如果不安装在车辆上，装置还能当搜寻营救设备使用。
- 详细介绍：
- 作品使用ARM11和单片机作为控制器，控制无线模块和GPS模块。车辆之间通过无线模块进行通信，相互告知对方自己所在位置。接收方通过接收到对方的位置信息可以确定对方车辆行驶状态、方向以及与本车的相对距离。如果两车距离较近，装置通过灯光闪烁和语音的方式提醒驾驶员小心驾驶。如果两车位置较远，则提示驾驶员周围车辆与本车距离。 在高速公路行驶中，由于地形或天气等因素的影响，驾驶员的视野受到很大限制。驾驶员难以观察到周围车辆状况。即使驾驶员放慢行驶速度，也难以保证安全行驶。该装置通过无线模块可以远距离的探测周围车辆运行状况以及相对本车的方位，其受地形的影响较小，可以在危险发生之前提醒驾驶员。 目前该装置集成了一般GPS设备所具有的导航功能，能显示当地的地图，本车在地图上的位置等，并能在屏幕上以点的形式显示周围车辆与本车的方位。结合导航地图和防碰撞装置，驾驶员可以在山区地形中更加安全的驾驶车辆。而且装置在设计中使用触摸屏的人机交互方式，方便用户操作。 此外，当在人烟稀少的道路上发生交通事故时，便于在500米之内寻找到安装有此装置的事故车的准确位置。 而且当装置没有安装在车辆上时，还可以当成野外搜寻营救迷路者的设备。当被营救人员持有本装置，而且装置处于正常工作状态时，营救方可通过本装置对其进行搜索和营救。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计的主要目的是缓解车辆驾驶员视觉疲劳以及防止车辆在高速公路同一方向车道上发生追尾等交通事故。基本思路是采用GPS模块和无线模块完成对周围车辆相对位置和行驶状态的检测以及在两车之间进行实时通讯，并通过声光相结合的两种报警方式，进而提醒驾驶员安全驾驶。 创新点：1.汽车GPS定位与无线发射相结合的方式在车辆之间相互进行通讯；2.计算本车与邻近车辆之间的距离和在本车之前或在后面的方向；3.屏幕以点的方式显示对方车辆相对本车位置以及以数字的方式显示两车距离，并用语音提示和报警指示灯闪烁方式同时警示驾驶员。 技术关键：在汽车运行过程中的车辆方位判断算法、有效数据解析和显示对方车辆相对本车位置以及距离、仿真人语音报警、无线通信、抗干扰。而且装置的设计采用触摸屏的人机交互方式，无需其他设备比如鼠标参与人机交互，方便驾驶员操作；此外，本装置的GPS采集的方位数据每隔1秒便实时更新一次，从而能使两车的距离和方位都随之实时变化，使本装置具有一定的实时性；可以进行静态使用(装置没有安装在交通工具上，由用户手持使用)，但动态使用(装置安装在车辆上使用)的效果会更明显一些。 主要技术指标：500米内语音提示在本车前方或后面有车辆靠近，并能在屏幕上以点的形式显示两车相对位置以及以数字的方式显示两车相对距离，50米内报警并带指示灯闪烁，方位误报率低于1%，车辆距离误差在5米以内。
科学性、先进性
- 现有车载GPS设备绝大多数只具备车辆导航的功能。但是这些设备均不能提供周围是否有车辆，是否有高速车辆正在接近。本设计基于GPS和无线通讯的车载汽车防碰撞装置可以在有车接近本车的时候提供声、光报警信息，提醒驾驶员注意防止发生交通事故。同时为车辆提供导航服务。 本作品在设计和开发中应用了目前最先进的基于ARM11内核的嵌入式微处理器S3C6410作为整个装置的主控制核心，运用嵌入式开发比较流行的工具VS2005给装置定制了能快速开发程序的主流操作系统WINCE6.0。在无线通信方面使用Chipcon公司性能优良的射频芯片CC1100，抗干扰能力好，而且通信距离佳，通过对电路进行优化，还能使通信距离更远。 因为本装置能以点的方式在屏幕上显示两车的方位，而且还能以数字的方式显示两车的相对距离，所以本装置能用来寻找安装有本装置的事故车。 由于借助GPS本身的定位功能，而且测试实验证明车辆方位判断算法误差较小，能比较准确的获取车辆的位置和距离信息，本设计具有可行性。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 通过实验室调试，在学校周边道路进行了测试
技术转让方式
- 获得专利之后，进行转让
作品可展示的形式
- 2台样机。 样机外观、内部结构和公路行驶效果录像。 2台样机现场操作演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势：1. 本装置应用ARM11作为控制核心，WINCE6.0作为操作系统；2. 无线模块采用Chipcon公司的CC1100芯片，能在开阔地实现2.5公里的通信，本装置设置为500米范围内有效；3. 设计了在汽车运行过程中的车辆方位判断算法、有效数据解析和显示、仿真人语音提示、50米以内有其他车辆的声、光报警；4.抗干扰性强。 该作品适用范围：1. 适应于各种环境下的本车导航功能；2. 各种交通道路的防碰撞警示功能；3. 当在人烟稀少的道路上发生交通事故，便于在500米之内寻找到事故车得准确位置；5.如果个人手持该装置在野外，也可便于在野外寻找持本装置而迷失方向的人。 现在物流业十分发达，高速公路四通八达，但交通事故很难避免。如果这套装置再深入改进和完善后能广泛的应用在交通行业，现在车辆拥有者越来越多，驾驶者对行驶安全也越来越重视。所以本装置具有很好的市场前景。
同类课题研究水平概述
- 现有保护车辆驾驶员安全的车载设备，主要包括GPS导航装置、倒车雷达装置以及防碰撞装置。其中GPS装置主要提供定位和导航的功能，而倒车雷达主要在停车场或其他场合下提供车辆在倒车过程中对后方障碍物的监测服务以及报警服务。 国内外各大GPS设备研发公司主要侧重于GPS地图的研发和卫星信号的处理。目前对于地图的研发除了能在地图上以二维或3D的形式显示车辆在某个城市的位置，还能提供车辆距离某个特定场所的距离，并以数字的方式显示在地图上；而在卫星信号的处理方面，能在合适的位置标示出所搜到的卫星数量，并能显示卫星的详细情况。国内GPS研发公司如凯立德公司、e路航公司已经能达到上述的水平，但是对一些特殊的功能，比如本装置的两车距离以及两车的相对位置还有其他功能没有相应的程序支持。 至于倒车雷达，研发公司也很多，虽然能告知驾驶员后方障碍物的情况，但探测距离太短，最好的也只能探测2.5米的障碍物。而且还是在车辆低速倒车的情况下。而在高速公路上，2.5米的距离太近，两车还没来得及反应就会撞在一起。如果要求至少500米的安全距离，倒车雷达显然远远无法满足中高速情况下的距离探测。 而汽车防追尾碰撞和迎头碰撞装置目前都是加在汽车内部。比如日本丰田公司通过在前保险杠内侧设置两个毫米波雷达实现的。该系统即使在检测到障碍物后也不会自动实施制动，而是发出警告，或者增加制动力、束紧安全带、准备打开气囊、调硬悬挂衰减力以抑制制动点等。目的是预防十字路口的迎头碰撞以及对向车辆越过中心线行驶而导致的碰撞等。而检测后方车辆的“后方预防碰撞安全系统”同样也是采用毫米波雷达构成。但检测距离也比较近，最远只能测50米，而且只适合在城市里使用，并且成本很高，前后方系统需要大约30万日元，折合人民币2万多元。不适合国内中低收入人群的消费，也不适合在高速公路上进行至少300m以上的距离检测。 通过查阅尚未发现与本作品类似的产品。
