基于卫星定位的碰撞预警系统设计

[摘 要]本文设计了一种基于卫星定位原理的碰撞预警系统，能在低可见度状况下（如大雾、雨雪、霾、夜晚等低可见度天气，树木建筑物遮挡、弯道、强光照射等造成的视角盲区），让车船驾驶员仍然能够准确了解周围其它车船的行驶情况，并提前数秒自动进行碰撞预警，防止事故发生，提高驾驶的安全性。

[关键词]卫星定位；碰撞预警系统；短距离无线通信

中图分类号：V474.27 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0109-01

引言

在当前车辆、船只数量剧增严峻形势下，碰撞交通事故常有发生，尤其在大雾、雨雪、霾、夜晚等可见度差，造成如高速公路多车连环相撞等恶性事故时有发生的情况下，需要一种可在任何可见度状况下都能让驾驶员了解周围其它车船的位置、速度、航向、车（船）型等信息，并在可能发生碰撞之前数秒钟自动向双方驾驶员发出警告，在关键时刻可自动调节车船速度避免碰撞的预警控制系统。

当前的方案一般是采用超声波或毫米波测距、视频摄像等碰撞预警方案。这些方案具有以下诸多缺点：都需要采用多个传感器（如多个超声波、毫米波收发传感器、多个摄像机等）才可能实现全方位的防撞预警功能；对位置、速度、航向等行驶参数测试困难，准确度差；同时超声波作用距离近、毫米波昂贵、视频摄像方案受大雾、雨雪、霾、夜晚等天气影响；并且它们都不能解决树木建筑物遮挡、弯道等造成的盲区问题……。所以这些方案都不能实现驾驶员对周围其它车船行驶情况的准确了解，不能达到完美的车船碰撞预警控制功能。

1 系统方案

如图1所示，各车船安装的车船碰撞预警控制器可以接收定位卫星组的信号从而获得自身的位置等信息，并可通过位置的变化推算出行驶速度和方向；各车船可以通过车船碰撞预警控制器中的短距离无线通信电路组成的无线通信网络彼此互报位置、速度、行驶方向等信息；通过接收处理上述信息，各车船碰撞预警控制器可显示自身所在车船与其它各车船的相对位置、距离、速度、方向等信息；并可根据这些信息推算、预测在车船有效制动时间内是否有可能与周围车船发生碰撞，如可能发生碰撞，将通过声、光等进行预警；预警后，如果碰撞的可能性仍在加大，车、船载的车船碰撞预警控制器可自动控制车船调节速度避免发生碰撞；异常情况下，如已发生碰撞（此时速度为0）、违章停泊、超速、慢速等，相应车船内的车船碰撞预警控制器将把这些异常信息通过GSM基站发送到交通控制管理中心监控，交通控制管理中心也可通过GSM基站向相应车船下达各种警示等指令；在内河航运中，还可将车船碰撞预警控制器安装在航标上，作为目前灯光导航的一种补充，更便于在各种可见度条件下为船舶导航。

2 预警控制器方案

车船碰撞预警控制器的组成原理如图2所示，卫星定位接收机接收定位卫星的信号，输出它所处的位置、速度、方向等信息，送CPU，CPU将这些信息通过短距离无线通信电路广播出去，同时也通过短距离无线通信电路接收其它车船通过车船碰撞预警控制器广播的各自位置、速度、方向等信息，然后CPU计算出自身与其它车船的相对位置、距离、速度、方向等信息通过显示电路显示出来，并根据这些信息进一步推算、预测是否在车船有效制动时间内有发生碰撞的可能，如可能发生碰撞，将通过语音报警电路、显示电路进行声、光预警；预警后，如果碰撞的可能性仍在加大，CPU可通过刹车驱动系统自动控制车船调节速度避免发生碰撞；异常情况下，如已发生碰撞（此时速度为0）、违章停泊、超速、慢速等，相应车船内的车船碰撞预警控制器将把这些异常信息通过GSM模块借助GSM基站发送到交通控制管理中心监控，交通控制管理中心也可通过GSM基站向相应车船下达各种警示等指令；操作显示电路一方面实现预警显示，同时可实现对车船碰撞预警控制器的操作控制，进行参数设置；数据接口用于其它设备与车船碰撞预警控制器交换数据，例如可通过该接口预先向车船碰撞预警控制器灌注一些道路、航道沿途状况（如前方为事故多发地段、注意前方桥梁、本路段限速）等警示信息，车船碰撞预警控制器可以通过CPU存储自身及附近车船的行驶轨迹，在发生交通事故时可通过该口读取行驶轨迹方便责任鉴定；CPU还存储有车船尺寸，运载的是否为易燃、易爆、有毒危险品等信息，并可通过短距离无线通信电路广播出去，通知周围的其它车船用于修正距离误差、提醒驾驶员注意远离载有危险品的车、船等。

3 结束语

依据本方案设计的碰撞预警系统相对于其它方案具有较大优势，不但可实现有效的碰撞预警，还能实现诸如行驶轨迹记录以便事故责任认定、将违停、低速、超速行驶等交通违法行为即时通知交管中心等多种实用功能，具有较好的应用前景。

参考文献

[1] 胡友键、罗昀、曾云编著，《全球定位系统GPS原理与应用》，中国地质大学出版社.

[2] 刘基余 编著，《GPS卫星导航定位原理与方法》（第二版），科学出版社.