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基于ZigBee技術(shù)的車路協(xié)同調(diào)速系統(tǒng)

作者:楚巖 侯春光 時(shí)間:2017-02-17 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

引言
     國外研究表明,車速的差值越大,車速分布越離散, 事故率就會(huì)越高。蒙納斯大學(xué)事故研究中心在1993年進(jìn)行研 究得出的U型曲線,表明車速與平均車速的差值越大,事故 率越高。英國交通研究實(shí)驗(yàn)室的EURO模型也表明事故率與 車速分布有很大關(guān)系,平均車速和車速差異都會(huì)影響事故 率,當(dāng)均速為60km/h時(shí),車速差異每降低1km/h,事故率將 降低2.56%。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/201702/344139.htm

圖1   基于技術(shù)的智能車路協(xié)同系統(tǒng)框  

圖2   基于技術(shù)的智能車路協(xié)同硬件系統(tǒng)框圖
國內(nèi)學(xué)者對(duì)京津塘高速公路全線事故率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究 的結(jié)果表明: 尾隨相撞占事故率的53.6%; 速度差在15—
2 0 k m / h 內(nèi)事故率顯著上升。 國內(nèi)其他研究也表明, 可將20km/h視為速度差的安全閾值[1-2]。但是,高速公路的主線 與匝道之間的平均車速卻存在顯著差異:高速主車道均速一 般為100km/h,匝道出入口均速為60km/h。二者存在40km/h 的速度差,遠(yuǎn)大于安全閾值。因此,高速公路匝道出入口處 是事故多發(fā)路段。為了改善事故多發(fā)現(xiàn)狀,僅僅在匝道附近設(shè)置路標(biāo)的 效果非常有限。本設(shè)計(jì)基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù),設(shè)計(jì)了一種基于 Zigbee技術(shù)的車速輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng),旨在改善車速分布的離散
程度,輔助駕駛員安全通過事故多發(fā)路段。
1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
智能車路協(xié)同系統(tǒng)主要用于高速匝道地段,旨在實(shí)現(xiàn)
智能輔助駕駛。整個(gè)系統(tǒng)分為路測(cè)和車載兩大部分,兩者之 間通過低功耗局域網(wǎng)協(xié)議(又稱紫蜂協(xié)議)技術(shù)進(jìn)行 通訊,使車路更加緊密協(xié)調(diào),智能地連成一個(gè)整體。系統(tǒng)如 圖1所示。
路測(cè)部分包括車輛自動(dòng)檢測(cè)模塊、微控制單元模塊、 ZigBee無線發(fā)射模塊和電源供電模塊。鑒于高速公路匝道出 入口的野外應(yīng)用環(huán)境,系統(tǒng)內(nèi)部選用超小型、低功耗的器 件,這樣既可以有效緩解電源供電的問題,又便于安裝和維
護(hù)。
車載部分包括車載設(shè)備和ZigBee無線接收模塊;接收模

圖3    動(dòng)態(tài)車輛檢測(cè)電路原理圖  

圖4   系統(tǒng)程序流程圖
塊接收發(fā)射模塊的數(shù)據(jù),車載設(shè)備處理接收數(shù)據(jù)并以聲音或 圖像的方式提醒駕駛員,實(shí)現(xiàn)智能輔助駕駛的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
2 各部分硬件設(shè)計(jì)
整個(gè)硬件系統(tǒng)由車輛自動(dòng)檢測(cè)模塊、Msp430F169微控 制器模塊、ZigBee通信模塊、車載設(shè)備模塊和電源供電模塊 構(gòu)成。結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
2.1 車輛檢測(cè)模塊
模塊主要由地感線圈和車輛檢測(cè)器構(gòu)成。其中,地感 線圈采用0.75mm鐵氟龍導(dǎo)線繞制;車輛檢測(cè)器采用單通道 探測(cè)器(型號(hào)TLD-110),通過內(nèi)部繼電器動(dòng)作完成信號(hào)的 輸出。
其工作原理為:車輛駛過埋置有地感線圈檢測(cè)單元的

圖5   基于Android系統(tǒng)的APP客戶端
路 面 時(shí) , 會(huì) 引 起
地 感 線 圈 電 感 值 的 變 化 ( 經(jīng) 測(cè) 量 繞 制 的 地 感 線 圈 電感量為100uH左 右 , 車 輛 碾 壓 會(huì) 產(chǎn) 生 5 0 u H 左 右 的
變 化 ) , 進(jìn) 而 導(dǎo)致振蕩電路輸出波形頻率出現(xiàn)明顯的變化,從而產(chǎn)生觸發(fā)信 號(hào),使MCU對(duì)接受到的信號(hào)進(jìn)行分析處理。兩組地感線圈 檢測(cè)單元的間隔距離一定,通過觸發(fā)時(shí)間差就可計(jì)算出車輛 行駛的速度。車輛檢測(cè)電路原理圖如圖3所示。
整個(gè)電路由地感線圈耦合電路、諧振電路、鎖相環(huán)電 路組成。設(shè)計(jì)采用電容反饋三點(diǎn)式諧振電路,將起始基準(zhǔn)頻 率設(shè)計(jì)在100kHz左右以提高測(cè)量精度,完全滿足交通部下 發(fā)的GB/T26942-2011規(guī)定。T1為隔離變壓器,匝數(shù)比為1:
1,地感線圈L1作為諧振電路中的電感元件。利用鎖相環(huán)譯 碼器LM567與外接的環(huán)路低通濾波網(wǎng)絡(luò)來檢測(cè)車輛引起的頻 率變化,并將地感線圈的頻率變化轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩碗娖捷敵鼋o后 續(xù)的控制模塊。



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