CN104200688A - 一种双向广播式车辆间通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向广播式车辆间通信系统及方法，该系统主要包括无线信号收发信机和信息处理设备；所述的无线信号收发信机包括天线、双工器、发射器、编码调制器、接收器；所述的信息处理设备包括系统控制器、信息解析处理器、广播信息预处理器、测距处理器、车载系统接口、传感器接口、显示及位置接口、信息处理中心器；该技术流程包括向外广播本车信息、实时接收相邻车辆广播信息、测量通信距离内前后方车辆的相对距离、对周围一定距离范围内车辆预警、给后续车辆传递预警信息、实时接收通过的车辆广播信息。本发明有效实现了车辆的防撞预警、交通信息转播、交通路口信息统计等功能，降低了交通事故发生率。

Description

一种双向广播式车辆间通信系统及方法

技术领域

本发明属于车辆间信息沟通的技术领域，尤其涉及一种双向广播式车辆间通信系统及方法。

背景技术

随着汽车行业的发展，国内汽车保有量日益增加，汽车安全行使及道路状况动态监控问题日益突出。目前汽车安全措施包括提高车辆刹车性能、提高车辆防护能力、改善汽车照明设施性能、安装防撞雷达设施等措施，这些措施具备较大的局限性且造价较高，对于包括雨、雾、雪、夜间等不利气象条件下的防护性能恶化或防护措施受限，难以实现不利气象条件下对跟车距离有效预警；对于山区复杂道路路口，不能对迎面来车有效提醒。

同时，当出现交通意外、车辆影响安全的机构失灵(如制动装置故障、方向机故障等)、路况意外情况(道路塌方、突发团雾、道路结冰)，这些信息如果能够及时有效的随道路传播，及时提醒后续车辆对前方的预警，将能够有效降低多车追尾或相关交通事故的发生率。在一些复杂交通道路或较大车流量道路，实现道路状况的实时有效监控，是缓解道路拥挤的前提条件，目前对交通道路的监控还主要以视频监控为基础，存在数据存储量较大，数据处理复杂、且受气象环境影响较大(雨雾霾天气难以实施路况监控)等不利因素，且车辆个体识别及参数监控难度较大。

目前，传统的车辆间通信系统存在缺少车辆间防撞预警、路况信息传递、车辆信息统计功能，参数监控难度大导致追尾或相关交通事故发生率高的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种双向广播式车辆间通信系统及方法，旨在解决传统的车辆间通信系统存在缺少车辆间防撞预警、路况信息传递、车辆信息统计功能，参数监控难度大导致追尾或相关交通事故发生率高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种双向广播式车辆间通信系统，该系统主要包括：无线信号收发信机和信息处理设备；所述的无线信号收发信机包括天线、双工器、发射器、编码调制器、接收器；所述的信息处理设备包括系统控制器、信息解析处理器、广播信息预处理器、测距处理器、车载系统接口、传感器接口、显示及位置接口、信息处理中心器；

所述的无线信号收发信机分别设置在车头及车尾，所述的信息处理设备设置在车厢内部上端，所述的天线设置在无线信号收发信机的顶端，选用波束宽度小于180°的定向天线，所述的双工器设置在天线的下面，用于实时收发信号隔离，所述的发射器设置在无线信号收发信机内部左侧，实现发射信号频率变换及功率放大作用，所述的编码调制器设置在发射器的一侧，实现拟发射数字信号的编码机调制功能，所述的接收器设置在发射器的右侧，实现接收信号的频率变换及信号放大作用；

所述的信息处理中心器设置在信息处理设备的内部中央，具体采用计算机中央处理器，综合接收相邻车辆的广播信息、车间距离及相对速度，并结合车辆自身状态，实时分析当前车辆的运行状态、判定安全级别，给出告警信息；

所述的车载系统接口连接在信息处理中心器的上面，采用USB接口，通过标准接口，实现与车载系统的接入，获取车辆状态信息包括车辆识别代码、车辆故障告警、瞬时速度、发动机工作状态等参数；

所述的传感器接口连接在信息处理中心器的下面，具体采用加速度传感器、倾斜传感器、温度传感器、位置传感器，提供标准的传感器接口，便于车辆传感器信息接入；

所述的测距处理器连接在信息处理中心器的左侧，基于伪码测距原理，通过对比发射信号与接收信号的时间间隔，测量与前向车辆或后向车辆的相对距离；

所述的系统控制器连接在信息处理中心器的右侧，实现对整个系统设备的运行监控及调度；

所述的信息解析处理器连接在信息处理中心器的左上面，对接收到相邻车辆广播数据的信息包括车辆状况、前向道路情况、预警信息等数据进行解析，解析数据输出到后续的信息处理中心器；

所述的广播信息预处理器连接在信息处理中心器的左下面，对本地设备拟发射信息及数据的信息包括信息映射、数据格式转换、信息组包等进行预处理，并输出到编码调制器；

所述的显示及位置接口连接在信息处理中心器的右上面，采用导航仪，提供车载导航、显示设备的标准接口，一方面获取导航设备的位置信息，同时向显示设备提供相邻车辆的数据信息，必要时给出告警信息及告警提示。

进一步，所述的双向广播式车辆间通信系统可进行事故信息预警、气象信息预警、弯道会车预警传播、车辆信息统计及道路监视，当道路出现交通意外时，搭载本系统的车辆及时并持续的将事故信息向车辆周围广播，相邻车辆一旦进入广播信号接收范围，将及时获取事故信息并向车辆驾驶人员预警；同时被预警车辆向其前后向转播事故信息，逐步扩大事故信息预警范围，从而避免连环事故的发生；当车辆在行使过程中，前方道路突发异常情况，包括大雾、大雨、积水路段、严重雾霾等影响车辆安全行使时，本设备可以自动或人工参与设置预警，将预警信息及时向车辆前后向广播；后续跟进车辆进入广播信号接收范围，立即对驾驶人员告警，并将预警信息向周围转播，扩大预警范围，避免事故的发生；当车辆行驶在弯道时，由于视线受阻，驾驶人员难以判断前方来车情况，容易造成交通事故；而基于双向广播式车辆间通信系统，通过持续发射广播信号，且无线信号具备一定的绕射能力，可以实时监视弯道对面来车情况，并能够预计车辆间距离及接近速度，对驾驶人员提前预警，有效避免弯道事故发生；在地面设置固定信息采集点，并实时接收通过该点的车辆广播信息，实现对道路路况信息的监控，并可以对道路信息向经过该点的车辆实时推送。

一种双向广播式车辆间通信方法，该技术流程包括：向外广播本车信息、实时接收相邻车辆广播信息、测量通信距离内前后方车辆的相对距离、对周围一定距离范围内车辆预警、给后续车辆传递预警信息、实时接收通过的车辆广播信息；

所述的向外广播本车信息是指汽车周期性的向外广播本车信息，包括车辆健康状况、车辆行驶方向、车辆速度、道路情况、紧急路况等信息；

所述的实时接收相邻车辆广播信息是指车辆实时接收相邻车辆广播信息，解析前后方车辆情况，综合判断自身的安全状况；

所述的测量通信距离内前后方车辆的相对距离是指通过主动应答方式实时测量通信距离内前后方车辆的相对距离、接近速度及位置关系，及时给出告警信息；

所述的对周围一定距离范围内车辆预警是指当车辆出现故障或交通意外，能够将车辆当前状况持续向外广播，对周围一定距离范围内车辆预警；

所述的给后续车辆传递预警信息是指当车辆接收到相邻车辆的告警信息，除了对本车给出告警信息外，还将该信息对外广播传递，给后续车辆传递预警信息；

所述的实时接收通过的车辆广播信息是指固定式接收设备实时接收通过的车辆广播信息，实时统计路况信息，并具备向通过车辆广播前方道路信息的能力。

效果汇总

本发明提供的双向广播式车辆间通信系统及方法，设置无线信号收发信机和信息处理设备，实现了车辆信息收集、路况信息反馈功能；采用双向广播式车辆间通信方法，实时接收通过的车辆广播信息和统计路况信息，实现了事故信息预警、气象信息预警、弯道会车预警传播、车辆信息统计及道路监视，避免了交通事故。本发明提供的双向广播式车辆间通信系统及方法，有效实现了车辆的防撞预警、交通信息转播、交通路口信息统计等功能，降低交通事故发生率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的双向广播式车辆间通信方法流程图；

图2是本发明实施例提供的双向广播式车辆间通信系统的结构示意图；

图中：1、无线信号收发信机；1-1、天线；1-2、双工器；1-3、发射器；1-4、编码调制器；1-5、接收器；2、信息处理设备；2-1、系统控制器；2-2、信息解析处理器；2-3、广播信息预处理器；2-4、测距处理器；2-5、车载系统接口；2-6、传感器接口；2-7、显示及位置接口；2-8、信息处理中心器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，一种双向广播式车辆间通信系统，该系统主要包括：无线信号收发信机1和信息处理设备2；所述的无线信号收发信机1包括天线1-1、双工器1-2、发射器1-3、编码调制器1-4、接收器1-5；所述的信息处理设备2包括系统控制器2-1、信息解析处理器2-2、广播信息预处理器2-3、测距处理器2-4、车载系统接口2-5、传感器接口2-6、显示及位置接口2-7、信息处理中心器2-8；

所述的无线信号收发信机1分别设置在车头及车尾，所述的信息处理设备2设置在车厢内部上端，所述的天线1-1设置在无线信号收发信机1的顶端，选用波束宽度小于180°的定向天线，所述的双工器1-2设置在天线1-1的下面，用于实时收发信号隔离，所述的发射器1-3设置在无线信号收发信机1内部左侧，实现发射信号频率变换及功率放大作用，所述的编码调制器1-4设置在发射器1-3的一侧，实现拟发射数字信号的编码机调制功能，所述的接收器1-5设置在发射器1-3的右侧，实现接收信号的频率变换及信号放大作用；

所述的信息处理中心器2-8设置在信息处理设备2的内部中央，具体采用计算机中央处理器，综合接收相邻车辆的广播信息、车间距离及相对速度，并结合车辆自身状态，实时分析当前车辆的运行状态、判定安全级别，给出告警信息；

所述的车载系统接口2-5连接在信息处理中心器2-8的上面采用USB接口，通过标准接口，实现与车载系统的接入，获取车辆状态信息包括车辆识别代码、车辆故障告警、瞬时速度、发动机工作状态等参数；

所述的传感器接口2-6连接在信息处理中心器2-8的下面，具体采用加速度传感器、倾斜传感器、温度传感器、位置传感器，提供标准的传感器接口，便于车辆传感器信息接入；

所述的测距处理器2-4连接在信息处理中心器2-8的左侧，基于伪码测距原理，通过对比发射信号与接收信号的时间间隔，测量与前向车辆或后向车辆的相对距离；

所述的系统控制器2-1连接在信息处理中心器2-8的右侧，实现对整个系统设备的运行监控及调度；

所述的信息解析处理器2-2连接在信息处理中心器2-8的左上面，对接收到相邻车辆广播数据的信息包括车辆状况、前向道路情况、预警信息等数据进行解析，解析数据输出到后续的信息处理中心器2-8；

所述的广播信息预处理器2-3连接在信息处理中心器2-8的左下面，对本地设备拟发射信息及数据的信息包括信息映射、数据格式转换、信息组包等进行预处理，并输出到编码调制器1-4；

所述的显示及位置接口2-7连接在信息处理中心器2-8的右上面，采用导航仪，提供车载导航、显示设备的标准接口，一方面获取导航设备的位置信息，同时向显示设备提供相邻车辆的数据信息，必要时给出告警信息及告警提示。

进一步，所述的双向广播式车辆间通信系统可进行事故信息预警、气象信息预警、弯道会车预警传播、车辆信息统计及道路监视，当道路出现交通意外时，搭载本系统的车辆及时并持续的将事故信息向车辆周围广播，相邻车辆一旦进入广播信号接收范围，将及时获取事故信息并向车辆驾驶人员预警；同时被预警车辆向其前后向转播事故信息，逐步扩大事故信息预警范围，从而避免连环事故的发生；当车辆在行使过程中，前方道路突发异常情况，包括大雾、大雨、积水路段、严重雾霾等影响车辆安全行使时，本设备可以自动或人工参与设置预警，将预警信息及时向车辆前后向广播；后续跟进车辆进入广播信号接收范围，立即对驾驶人员告警，并将预警信息向周围转播，扩大预警范围，避免事故的发生；当车辆行驶在弯道时，由于视线受阻，驾驶人员难以判断前方来车情况，容易造成交通事故；而基于双向广播式车辆间通信系统，通过持续发射广播信号，且无线信号具备一定的绕射能力，可以实时监视弯道对面来车情况，并能够预计车辆间距离及接近速度，对驾驶人员提前预警，有效避免弯道事故发生；在地面设置固定信息采集点，并实时接收通过该点的车辆广播信息，实现对道路路况信息的监控，并可以对道路信息向经过该点的车辆实时推送。

一种双向广播式车辆间通信方法，该技术流程包括：向外广播本车信息S101、实时接收相邻车辆广播信息S102、测量通信距离内前后方车辆的相对距离S103、对周围一定距离范围内车辆预警S104、给后续车辆传递预警信息S105、实时接收通过的车辆广播信息S106；

所述的向外广播本车信息S101是指汽车周期性的向外广播本车信息，包括车辆健康状况、车辆行驶方向、车辆速度、道路情况、紧急路况等信息；

所述的实时接收相邻车辆广播信息S102是指车辆实时接收相邻车辆广播信息，解析前后方车辆情况，综合判断自身的安全状况；

所述的测量通信距离内前后方车辆的相对距离S103是指通过主动应答方式实时测量通信距离内前后方车辆的相对距离、接近速度及位置关系，及时给出告警信息；

所述的对周围一定距离范围内车辆预警S104是指当车辆出现故障或交通意外，能够将车辆当前状况持续向外广播，对周围一定距离范围内车辆预警；

所述的给后续车辆传递预警信息S105是指当车辆接收到相邻车辆的告警信息，除了对本车给出告警信息外，还将该信息对外广播传递，给后续车辆传递预警信息；

所述的实时接收通过的车辆广播信息S106是指固定式接收设备实时接收通过的车辆广播信息，实时统计路况信息，并具备向通过车辆广播前方道路信息的能力。

工作原理

如图1所示，一种双向广播式车辆间通信系统及方法，该系统主要包括无线信号收发信机1和信息处理设备2所述的无线信号收发信机1包括天线1-1、双工器1-2、发射器1-3、编码调制器1-4、接收器1-5；所述的信息处理设备2包括系统控制器2-1、信息解析处理器2-2、广播信息预处理器2-3、测距处理器2-4、车载系统接口2-5、传感器接口2-6、显示及位置接口2-7、信息处理中心器2-8；该技术流程包括向外广播本车信息S101、实时接收相邻车辆广播信息S102、测量通信距离内前后方车辆的相对距离S103、对周围一定距离范围内车辆预警S104、给后续车辆传递预警信息S105、实时接收通过的车辆广播信息S106；工作时，车辆启动后，车辆的前后无线信号收发信机1分别向车辆前后方向广播车辆信息，并转发接收到的临近车辆信息；车辆通过接收临近车辆的广播信息，通过信息标识符判断临近车辆与本车行使分析对应关系(相向、同向、相背)，信息处理中心器2-8通过车载系统接口2-5接收车辆故障参数、通过显示及位置接口2-7接收位置坐标参数、通过传感器接口2-6接收相关传感器参数，然后通过广播信息预处理器2-3及编码调制器1-4处理后，分别通过车辆前后的无线信号收发信机1发送信号，在一定作用距离、波束宽度内，本车设备接收到相邻车辆所广播的无线信号，并通过接收器1-5、编码调制器1-4及信息解析处理器2-2，得到相邻车辆的广播信息，输出到信息处理中心模块；采用固定应答方式，一旦车辆接收到相邻车辆广播信号，在固定间隔时间周期内给予应答信号，信息处理设备2内的测距处理器2-4根据应答信号时延，结合伪码测距原理实现车辆间距离测量，并与所解析的车辆信息数据相关联，根据距离变化率判断车辆接近速度；信息处理中心器2-8接收相邻车辆的广播信息，包括车辆型号、拍照号码等相邻车辆属性，车辆行驶中、临时停车、车辆故障、紧急停车等车辆工作状态，道路通畅、前方事故预警、前方车辆故障预警、路况异常等前方交通状况信息，结合相邻车辆的距离、车辆位置传感器数据、综合判断当前车辆的安全态势及安全等级，并依据设定准则给出安全告警提示，对相邻车辆状态显示到本地车辆的显示界面上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种双向广播式车辆间通信系统，其特征在于，该系统主要包括：无线信号收发信机和信息处理设备；所述的无线信号收发信机包括天线、双工器、发射器、编码调制器、接收器；所述的信息处理设备包括系统控制器、信息解析处理器、广播信息预处理器、测距处理器、车载系统接口、传感器接口、显示及位置接口、信息处理中心器；

所述的无线信号收发信机分别设置在车头及车尾，所述的信息处理设备设置在车厢内部上端，所述的天线设置在无线信号收发信机的顶端，选用波束宽度小于180°的定向天线，所述的双工器设置在天线的下面，用于实时收发信号隔离，所述的发射器设置在无线信号收发信机内部左侧，实现发射信号频率变换及功率放大作用，所述的编码调制器设置在发射器的一侧，实现拟发射数字信号的编码机调制功能，所述的接收器设置在发射器的右侧，实现接收信号的频率变换及信号放大作用；

所述的信息处理中心器设置在信息处理设备的内部中央，具体采用计算机中央处理器，综合接收相邻车辆的广播信息、车间距离及相对速度，并结合车辆自身状态，实时分析当前车辆的运行状态、判定安全级别，给出告警信息；

所述的车载系统接口连接在信息处理中心器的上面，采用USB接口，通过标准接口，实现与车载系统的接入，获取车辆状态信息包括车辆识别代码、车辆故障告警、瞬时速度、发动机工作状态等参数；

所述的传感器接口连接在信息处理中心器的下面，具体采用加速度传感器、倾斜传感器、温度传感器、位置传感器，提供标准的传感器接口，便于车辆传感器信息接入；

所述的测距处理器连接在信息处理中心器的左侧，基于伪码测距原理，通过对比发射信号与接收信号的时间间隔，测量与前向车辆或后向车辆的相对距离；

所述的系统控制器连接在信息处理中心器的右侧，实现对整个系统设备的运行监控及调度；

所述的信息解析处理器连接在信息处理中心器的左上面，对接收到相邻车辆广播数据的信息包括车辆状况、前向道路情况、预警信息等数据进行解析，解析数据输出到后续的信息处理中心器；

所述的广播信息预处理器连接在信息处理中心器的左下面，对本地设备拟发射信息及数据的信息包括信息映射、数据格式转换、信息组包等进行预处理，并输出到编码调制器；

所述的显示及位置接口连接在信息处理中心器的右上面，采用导航仪，提供车载导航、显示设备的标准接口，一方面获取导航设备的位置信息，同时向显示设备提供相邻车辆的数据信息，必要时给出告警信息及告警提示。

2.如权利要求1所述的双向广播式车辆间通信系统，其特征在于，所述的双向广播式车辆间通信系统可进行事故信息预警、气象信息预警、弯道会车预警传播、车辆信息统计及道路监视，当道路出现交通意外时，搭载本系统的车辆及时并持续的将事故信息向车辆周围广播，相邻车辆一旦进入广播信号接收范围，将及时获取事故信息并向车辆驾驶人员预警；同时被预警车辆向其前后向转播事故信息，逐步扩大事故信息预警范围，从而避免连环事故的发生；当车辆在行使过程中，前方道路突发异常情况，包括大雾、大雨、积水路段、严重雾霾等影响车辆安全行使时，本设备可以自动或人工参与设置预警，将预警信息及时向车辆前后向广播；后续跟进车辆进入广播信号接收范围，立即对驾驶人员告警，并将预警信息向周围转播，扩大预警范围，避免事故的发生；当车辆行驶在弯道时，由于视线受阻，驾驶人员难以判断前方来车情况，容易造成交通事故；而基于双向广播式车辆间通信系统，通过持续发射广播信号，且无线信号具备一定的绕射能力，可以实时监视弯道对面来车情况，并能够预计车辆间距离及接近速度，对驾驶人员提前预警，有效避免弯道事故发生；在地面设置固定信息采集点，并实时接收通过该点的车辆广播信息，实现对道路路况信息的监控，并可以对道路信息向经过该点的车辆实时推送。

3.一种双向广播式车辆间通信方法，其特征在于，该方法为：向外广播本车信息、实时接收相邻车辆广播信息、测量通信距离内前后方车辆的相对距离、对周围一定距离范围内车辆预警、给后续车辆传递预警信息、实时接收通过的车辆广播信息；

所述的向外广播本车信息是指汽车周期性的向外广播本车信息，包括车辆健康状况、车辆行驶方向、车辆速度、道路情况、紧急路况等信息；

所述的实时接收相邻车辆广播信息是指车辆实时接收相邻车辆广播信息，解析前后方车辆情况，综合判断自身的安全状况；

所述的测量通信距离内前后方车辆的相对距离是指通过主动应答方式实时测量通信距离内前后方车辆的相对距离、接近速度及位置关系，及时给出告警信息；

所述的对周围一定距离范围内车辆预警是指当车辆出现故障或交通意外，能够将车辆当前状况持续向外广播，对周围一定距离范围内车辆预警；

所述的给后续车辆传递预警信息是指当车辆接收到相邻车辆的告警信息，除了对本车给出告警信息外，还将该信息对外广播传递，给后续车辆传递预警信息；

所述的实时接收通过的车辆广播信息是指固定式接收设备实时接收通过的车辆广播信息，实时统计路况信息，并具备向通过车辆广播前方道路信息的能力。