預(yù)險(xiǎn)警示車的工作原理及軟硬件分析

何丙祿

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，車輛的數(shù)量也越來(lái)越多，然而車輛行駛到彎道處，由于存在盲區(qū)，變成交通事故的頻發(fā)地，基于此，設(shè)計(jì)了一種預(yù)險(xiǎn)警示車，該車是以STM32微處理器為控制核心，搭載外圍的GPS模塊，4G模塊，上位機(jī)以及語(yǔ)音播報(bào)模塊等，采集每輛車的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，利用測(cè)距算法來(lái)計(jì)算兩輛車的距離，實(shí)時(shí)更新，當(dāng)兩車的距離小于某一值的時(shí)候，語(yǔ)音播報(bào)提醒預(yù)警，此功能主要是針對(duì)山區(qū)使用或者是車輛少，但是視野不開闊的地區(qū)，除此之外此功能是主動(dòng)開啟的，會(huì)在進(jìn)入目標(biāo)地區(qū)時(shí)進(jìn)行提醒是否要打開，避免了在車輛較多情況下不斷的提醒，干擾駕駛。

關(guān)鍵詞：微處理器;GPS;4G模塊預(yù)險(xiǎn)警示

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.09.094

1 引言

利用GPS技術(shù)對(duì)車輛和車輛前方的車輛物進(jìn)行定位，根據(jù)經(jīng)緯度，利用算法算出車輛與障礙物之間的距離，從而使得上位機(jī)發(fā)生相應(yīng)的報(bào)警，給司機(jī)留下足夠的時(shí)間來(lái)做出相應(yīng)的判斷，以減少事故的發(fā)生。

2 預(yù)險(xiǎn)警示車原理

我們預(yù)想設(shè)計(jì)出一款車載終端軟件系統(tǒng)，借助GPS技術(shù)，通過(guò)車載終端接收模塊中的GPS接收機(jī)獲得定位衛(wèi)星信號(hào)，通過(guò)單點(diǎn)計(jì)算處理出用戶的經(jīng)緯度，依照特點(diǎn)的數(shù)據(jù)格式將信息數(shù)據(jù)輸出并傳送至車載終端的微處理器處理器;繼而實(shí)時(shí)顯示車輛所在位置，用GPS得到的兩車經(jīng)緯度計(jì)算出來(lái)兩車距離，通過(guò)控制模塊把距離信息發(fā)送給處理器，利用微處理器設(shè)定好的程序，當(dāng)兩輛車車距小于等于安全距離時(shí)，距離誤差排除后，將發(fā)出警報(bào)提醒雙方駕駛員前方路程有車要減速小心行駛。本實(shí)用新型能夠有效解決目前山區(qū)公路中由于視野問(wèn)題狹隘、來(lái)不及緊急制動(dòng)而引起車輛相撞的交通事故等問(wèn)題。

2.1 兩車間車距計(jì)算思路

GPS獲得的信息主要是經(jīng)緯度信息，預(yù)想警示車是通過(guò)GPS不斷的采集經(jīng)緯度信息，將這些信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析處理，計(jì)算出兩個(gè)經(jīng)緯度點(diǎn)之間的位置距離，即兩個(gè)車輛之間的距離;其次是對(duì)不同地點(diǎn)的經(jīng)緯度信息進(jìn)行一個(gè)定義，比如北緯為“正+”，南緯為“負(fù)—”;系統(tǒng)通過(guò)對(duì)這些信息和本車的實(shí)時(shí)經(jīng)緯度信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)處理，可獲得每一時(shí)刻的最新車距信息。首先對(duì)經(jīng)緯度信息進(jìn)行格式定義，定義維度信息北緯為“正（+）”，南緯為“負(fù)（-）”;維度信息東經(jīng)為“正（+）”，西經(jīng)為“負(fù)（-）”。地球大約40008千米，則平均維度1度大約為111km。則每萬(wàn)分之一單位代表距離等于11.1m，即可滿足系統(tǒng)精度需求。可得測(cè)距模型：

S=√[（E2-E1）a] 2[（W2-W1）a]2

公式中字母的含義為，E1表示自己所在的車輛經(jīng)度位置信息，E2表示其他的車輛的經(jīng)度位置信息，同理，W1表示自己所在的車輛經(jīng)度位置信息，W2表示其他的車輛的經(jīng)度位置信息， a是經(jīng)緯度10代表長(zhǎng)度，約1.11x105m。當(dāng)然也有一些特別的情況，比如在東經(jīng)180分界區(qū)域，需在運(yùn)算前進(jìn)行經(jīng)度換算運(yùn)算。用上述測(cè)得測(cè)距模型對(duì)得到的兩個(gè)經(jīng)緯度進(jìn)行計(jì)算出車間移動(dòng)距離。

2.2 車輛運(yùn)行方向的判斷

在現(xiàn)實(shí)中，往往不止兩輛車，會(huì)有很多的車輛，這樣就需要對(duì)車輛的位置進(jìn)行一個(gè)分析比對(duì)，比如一輛車的周圍會(huì)有很多車，有的是與自己車輛運(yùn)行方向相同，有的是與自己車輛運(yùn)行方向相反，這兩種不同的方向造成的經(jīng)緯度方向的變化也是完全不同的，于是設(shè)一輛車在不同時(shí)間的經(jīng)緯度信息列一個(gè)矩陣為[I1，J1]，[I2，J2]…[In，Jn]，通過(guò)判斷[In，Jn]的正負(fù)，并與[In-1，Jn-1]的值進(jìn)行比較，可判別這輛車大致的行駛方向，同時(shí)用矩陣[EW SN]表示一輛車行駛方向，其中E東、W西、S南、N北分別表示四個(gè)方向，設(shè)一輛車運(yùn)行的方向?yàn)?，當(dāng)其與其他車行駛的相同時(shí)，就代表兩輛車運(yùn)行方向與矩陣相減，可以得到一個(gè)零矩陣。通過(guò)對(duì)零矩陣的判斷，就可以知道自己的而車輛與其他車輛的運(yùn)行方向，除此之外還能知道車輛在自己的車輛的前方還是后方。

3 工作流程圖

圖1 工作流程

4 預(yù)險(xiǎn)警示車軟件及硬件的介紹

4.1 核心控制模塊[STM32F4xx微處理器]

STM32F4xx是一款功能很強(qiáng)大的微處理器，我們能利用的有IO口，ADC模塊，IIC總線，CAN等等方面，內(nèi)存空間很大，處理速度也是非常的快，對(duì)于我們的作品是十分的適用，相比較于其他的微處理器，其代碼的移植性很高，性價(jià)比也很高。

4.2 GPS模塊原理圖

GPS模塊靈敏度高，功耗非常的低，GPS芯片的功能十分強(qiáng)大。一個(gè)GPS可以同時(shí)追蹤20顆左右的衛(wèi)星，并可以迅速確定，并擁有1 Hz導(dǎo)航更新速度。

4.3 4G模塊

4G模塊主要是通過(guò)USB接口與外界連接，除此之外還有，AT指令接口，LOG接口，Modem接口和虛擬網(wǎng)絡(luò)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信功能。

4.4 語(yǔ)音模塊

在作品中用的主要是MP3模塊，通過(guò)存儲(chǔ)卡中的語(yǔ)音信息，可以使其在外接擴(kuò)音器的情況下可以重復(fù)播報(bào)這句話，當(dāng)然，在作品中還是要通過(guò)程序來(lái)操控。

5 結(jié)論

此方案相較于其他的得方案而言，具有成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精確度高的優(yōu)點(diǎn);此軟件系統(tǒng)在車輛位置快速移動(dòng)的時(shí)候，通信能力很強(qiáng)，傳輸速率穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉放.基于交通沖突技術(shù)的交織區(qū)交通安全評(píng)價(jià)[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2016，37（01）.