专利名称：高速公路车辆无线监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无线监控系统，尤其是基于无线通信技术的高速公路车辆监控系统。
背景技术：
可以实现高速公路全路段的车辆定位、测速、违章判断和车祸预警的实时监控是保障高速公路车辆安全驾驶的亟待解决的关键技术之一。现有的高速公路管理系统，仅能实现单向信息通信，即通过定点视频或测速雷达等设备获取车辆信息，并上传到公路管理部门，而公路管理部门仅能通过固定位置的交通指示灯或指示牌向驾驶员提供简短的行车提示信息。这种非双向信息交互状况，不仅严重影响了公路管理部门及时有效的交通调度和管理，而且成为高速公路事故频发的重大技术隐患。公开号为101593413A的名为“高速公路车辆超速的全面监控系统”的发明专利， 该系统工作方式为当车辆经过高速公路入口与出口时，由入口与出口处摄像机自动拍摄车辆前视照片并打上时间标记，车辆出高速公路时由系统自动计算车辆的平均速度并与所限速度进行比较，并结合沿高速公路设置的现场监控用测速仪和摄相机监控车辆的瞬时速度并将超速车辆的车牌发送到信息监控中心，车辆经过出站口时系统自动查询其有无超速信息记录，对有超速记录的车辆依据记录自动生成和打印车辆交通违法通知单。该实用新型专利比较有效的实现了控制车辆速度，方便了高速公路超速违章的判定与处罚，不足之处在于仅在出入口采用视频处理技术获取必要信息，不能提供全程的车速监控信息，对安全驾驶仅仅提供了事后处理手段，没有在事前给驾驶员提供任何有益的行车参考信息，不能起到对交通事故进行预警作用。授权公告号为CN201820353U的名为“基于RFID的高速公路车辆监控系统”的实用新型，公开了一种基于RFID的高速公路车辆监控系统，其特征在于，在高速公路上通行的被监控车辆上安装有高速公路入口发放的RFID标签，RFID标签中存有当前被监控车辆的车辆信息；后台服务器、监控计算机和用于读取RFID标签中信息的多个多卡器均通过光纤通信网络连接；多个读卡器沿高速公路设置在不同位置，(读卡器将车辆信息以报文形式通过光纤网发送到后台服务器和监控计算机，并在报文尾增加读卡器的位置和当前时间。 后台服务器接收报文，形成车辆通行记录供政府部门调用；监控计算机接收报文，显示报文给监控人员。监控人员拨打执勤电话发出电话调度指令，可及时识别特定车辆、追踪特定车辆、限制特定车辆通行、优先放行特定车辆等)。该基于RFID的高速公路车辆监控系统自动化程度比较高，但光通信网络铺设成本较高、维护不便，且不具有全程高精度监控、系统自动威胁判断及告警等功能，难以满足我国现代化交通的快速发展趋势的迫切要求。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种多功能的微型高速公路车辆监控系统。本实用新型所提供高速公路车辆监控系统可实现每台配置该系统的车辆的位置、车速、轨迹、前后车距等信息的管理与查询，可以通过无线数据传输模式将路况信息上传至高速公路管理部门，可以通过无线数据传输模式接收管理部门为驾驶员发送的行车提示或车祸报警。本实用新型解决上述技术问题所采用技术方案是高速公路车辆监控系统，包含车载终端、中继站和车辆信息处理与监控指挥中心三部分。车载终端包括控制模块、电源模块、无线电定位模块、数据存储模块、无线传输模块和语音播报模块；中继站包括控制模块、 电源模块、无线传输模块、数据存储模块和路况信息提示模块；车辆信息处理与监控指挥中心包括控制模块、定位数据处理模块、电源模块、无线传输模块、大屏幕显示模块和数据存储与输出设备模块。车载终端外形尺寸为15 X 9 X 1 (厘米)，包含内置微型扩音器和外置天线，可外接车载充电器，最大通信距离为500米，每台车载终端都具有用于车辆身份识别的唯一的32 位二进制地址代码，可放置于车辆前风挡玻璃下方或副驾驶座位上，以便接收高速公路车辆监控系统的无线信号，同时发送本车行驶信息；中继站外形尺寸为30X 18X5(厘米)，固定安装于高速公路路边的2米以上且周围无遮挡的位置，以便转发高速公路车辆信息处理与监控指挥中心的无线电信号，最大通信距离为3000米。车辆信息处理与监控指挥中心主要包括多块液晶屏幕组成的监控视频显示屏幕、指挥调度控制台、车辆信息处理计算机系统，可以实时处理所管控路段内所有车载终端发送的行车信息。本实用新型的高速公路车辆监控系统工作在ISM频段、数据传输速率为2Mbps，车辆定位精度为25米。依据中国道路交通安全法实施条例，高速公路上机动车之间的最小间距为50米，对于一般的四车道高速公路，每公里最大车辆容量为80台，若本实用新型系统的每帧信息量为400bit，则本系统可覆盖的最大里程数为62. 5公里，通过调整帧信息量可以进一步扩大覆盖里程，进而满足一般高速公路的车辆监控需求。本实用新型的工作原理是车载终端在高速公路出入口被发放给驶入高速公路的车辆，周期性自动发送含有时间、位置和身份编号的行车信息；可以有效覆盖高速公路全程的多个中继站构成的无线网络将行车信息传递到车辆信息处理与监控指挥中心；车辆信息处理与监控指挥中心接收中继站转发的车载终端发出的行驶信息后，根据相关行车安全法规判断相应车辆是否违规、是否会威胁其他车辆安全行驶、是否处于危险状态、是否已发生车祸等等，进而针对已违规车辆或所有车辆发出如“本路段限速XX公里/小时”、“注意保持车距”、“前方弯路等”行车提示或如“前方XX米处发生车祸”的车祸告警广播，所有相关信息可以在车辆监控信息中心的高速公路行车态势监控大屏幕中显示。
图ι是本实用新型的系统结构示意图。图2是本实用新型中的车载终端的各模块连接关系示意图。图3是本实用新型中的中继站的各模块连接关系示意图。图4是本实用新型中的车辆信息处理与监控指挥中心各模块连接关系示意图。图5是本实用新型中的车载终端的控制器，显示器，电源模块的电路结构示意图。图6是本实用新型中的车载终端的语音模块的电路结构示意图。图7是本实用新型中的车载终端的无线模块的电路结构示意图。
4[0017]图8是本实用新型中的车载终端的GPS模块的电路结构示意图。图9是本实用新型中的中继站的无线传输模块的电路结构示意图。图10是本实用新型中的中继站的路况信息提示模块的电路结构示意图。图11是本实用新型中的中继站的控制模块、存储模块的电路结构示意图。图12是本实用新型中的中继站的电源模块的电路结构示意图。图13是本实用新型中的车辆信息处理与监控指挥中心位数据处理模块、数据存储模块电路结构示意图。图14是本实用新型中的车辆信息处理与监控指挥中心显示模块和输入输出设备模块电路结构示意图。图15是本实用新型中的车辆信息处理与监控指挥中心无线传输模块电路结构示意图。图16是本实用新型中的车辆信息处理与监控指挥中心电源模块电路结构示意图。
具体实施方式
所述的车载终端包括控制模块、电源模块、无线电定位模块、数据存储模块、无线传输模块和语音播报模块，各模块之间电连接，连接方式如图2所示。所述的中继站包括控制模块、电源模块、无线传输模块、数据存储模块和路况信息提示模块，各模块之间电连接，连接方式如图3所示。所述的车辆信息处理与监控指挥中心包括定位数据处理模块、数据存储模块、电源模块、无线传输模块、大屏幕显示模块和输入输出设备模块，各模块之间电连接，连接方式如图3所示。上述所有装置均可以外购。本实用新型中的车载终端中的各模块功能及实现方法如下控制模块采用 MSP430,用于控制驾驶室终端中其他模块的工作；电源模块采用L7805，用于为车载终端中各模块提供能量；存储模块采用SD卡，用于存储车载终端身份识别代码、无线定位模块收到的车辆位置信息，容量为1G，可以保存至少1000公里内的所有定位信息(每5秒发射信号一次，每次400bit，20小时，共5. 76Mbit)；无线数传模块采用具有CDMA工作模式的CCllOO芯片，用于将监控信息调制到射频工作频率2. 4GHz,以及处理接收到的车辆信息处理与监控指挥中心的无线射频调度信号；无线电定位模块采用GPS/北斗复合定位模块 iTraX02，用于接收卫星导航信息以确定车辆实时位置，并将位置信息传送至控制模块；语音播报模块采用ISD1210，用于播报车辆信息处理与监控指挥中心发出的行车提示或车祸告警信息。本实用新型中的中继站的各模块功能及实现方法如下控制模块采用MSP430，用于控制中继站中其他模块的工作；电源模块采用MC34063，用于为中继站中各模块提供能量；无线数传模块采用由ADF4360制作的2. 4G无线传输模块，用于转发车载终端和车辆信息处理与监控指挥中心之间的信息；数据存储模块采用2G容量的SD存储卡，用于中转过程中的各条信息，可以保存90天内的所有信息(每辆车400bit，每小时360辆，每天M小时，每月30天，共计103M)；路况信息提示模块采用LED显示屏幕，用于显示实时路况、行车提示等信息。 本实用新型中的车辆信息处理与监控指挥中心的各模块功能及实现方法如下控制模块采用STM320M812，用于控制中继站中其他模块的工作；电源模块采用分立元件制作，用于为车辆信息处理与监控指挥中心中各模块提供能量；无线数传模块采用CC1100， 用于接收车载终端上传的信息，发送车辆信息处理与监控指挥中心下行广播信息；定位数据处理模块的硬件部分采用普通商用工作站，软件部分为自编的高速公路车辆信息处理数据库软件，主要功能包括车辆定位、轨迹回放、实时跟踪、超速报警、紧急报警；大屏幕显示模块采用12台液晶显示器组成屏幕墙，用于显示高速公路区间内或整体的车辆实时运行态势；数据存储与输出设备模块采用惠普公司5TB磁盘存储阵列和A3幅面HP激光打印机， 用于存储车辆运行信息导出汇总表格和打印监控报告，车辆运行信息包括时间、位置、违规情况等，监控报告内容包括交通流量、违反安全驾驶等内容。
权利要求1.一种基于无线网络通信技术的高速公路车辆监控系统，包含车载终端、中继站和车辆监控信息中心三部分，其特征在于车载终端包括控制模块、电源模块、无线电定位模块、 数据存储模块、无线传输模块和语音播报模块，中继站包括控制模块、电源模块、无线传输模块、数据存储模块和路况信息提示模块，车辆信息处理与监控指挥中心包括控制模块、定位数据处理模块、电源模块、无线传输模块、大屏幕显示模块和数据存储与输出设备模块。
2.如权利要求1所述一种基于无线网络通信技术的高速公路车辆监控系统，其特征在于系统工作在ISM频段、数传速率为2Mbps，车辆定位精度为25米。
3.如权利要求1所述一种基于无线网络通信技术的高速公路车辆监控系统，其特征在于每台车载终端都具有用于车辆身份识别的唯一的32位二进制地址代码，行驶过程中能够接收高速公路车辆监控系统的无线信号，同时发送本车行驶信息，可外接车载充电器，最大通信距离为500米。
4.如权利要求1所述的一种基于无线网络通信技术的高速公路车辆监控系统，其特征在于车辆信息处理与监控指挥中心主要包括多块液晶屏幕组成的监控视频显示屏幕、指挥调度控制台、车辆信息处理计算机系统，可以实时处理所管控路段内所有车载终端发送的行车信息。
专利摘要本实用新型涉及一种基于无线网络通信技术的高速公路车辆监控系统，包含车载终端、中继站和车辆监控信息中心三部分，其特征在于车载终端包括控制模块、电源模块、无线电定位模块、数据存储模块、无线传输模块和语音播报模块，中继站包括控制模块、电源模块、无线传输模块、数据存储模块和路况信息提示模块，车辆信息处理与监控指挥中心包括控制模块、定位数据处理模块、电源模块、无线传输模块、大屏幕显示模块和数据存储与输出设备模块本系统有效的监控车速并对驾驶员发送有益的提示信息，可有效降低高速公路事故发生率。
文档编号G08G1/16GK202217395SQ20112030242
公开日2012年5月9日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者王天卓, 郑志, 郑浦琛 申请人:哈尔滨功成科技创业投资有限公司