一种基于北斗导航技术的救护车救援最佳路线推送系统的制作方法

本实用新型涉及智能城市交通和无线通信技术领域，尤其涉及一种基于北斗导航技术的救护车救援最佳路线推送系统。

背景技术：

随着我国经济不断增长，汽车保有量不断攀升，城市道路拥堵现象也愈发严重。各种特种车辆尤其是救护车的通行问题在现代社会的重要性更是不言而喻，但目前由于救护车辆在救援道路的选择上未考虑到影响道路交通的各方面因素，导致通行不畅，从而造成救援不及时的事故时有发生。由此可见救护车等特种车辆出行时选择最优路线的必要性。在全国不少大中城市中，都存在明显的堵车现象，这给特种车辆尤其是救护车的任务执行造成了不小的障碍，包括由于天气等因素的变化导致道路环境的恶化，也会造成对救护车出行的影响。即便很多城市有避让特种车辆的相关规章制度，但是遇到交通路口拥堵和恶劣天气导致的路况恶化的情况，救护车辆依然无法快速到达目的地。在紧急情况下，往往需要救护车驾驶员临时根据情况对路线进行规划并作出最优选择。首先，在这样的紧急状况下驾驶员作出的选择往往不会是最优的路线选择。其次，选择行驶路线需要花费一定时间，可能会因此耽误救护任务，甚至错过最佳的救援时间。

目前，市场上已经有很多方便可靠的导航设备和导航系统，比如凯立德导航、高德地图等等。这些导航系统在人们的日常生活中已经得到了广泛的应用，尤其是在中远距离的导航中应用的更为广泛。但目前还没有一款针对救护车救援等专用的导航系统。另外目前的导航系统大多只考虑到路程的长短问题从而找到最短路径，但无法实时的根据例如天气，车流量，车道数，以及道路状况等因素综合考虑来确定耗时最短的路线。所以，这些常规的导航系统对于以时间为第一要求的救护车救援任务来说是不适用的。

技术实现要素：

实用新型目的：针对无法根据天气、车流量、车道数和道路状况等因素综合确定耗时最短路线的问题，本实用新型提出一种基于北斗导航技术的救护车救援最佳路线推送系统。

技术方案：为实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于北斗导航技术的救护车救援最佳路线推送系统，所述救护车救援最佳路线推送系统包括有北斗定位模块、数据处理模块、蓝牙模块和交互模块，所述北斗定位模块、蓝牙模块和交互模块三者之间通过单片机进行连接，所述北斗定位模块用于定位目标车辆的位置坐标，并将所述位置坐标通过单片机发送至蓝牙模块，所述蓝牙模块将位置坐标无线传输至数据处理模块中，所述数据处理模块根据位置坐标，获取所述目标车辆所处环境的天气信息和各路段路况，同时在城市交通网络拓扑图中确定出救援路线，并将所述救援路线通过蓝牙模块和单片机传输至交互模块中，所述交互模块通过lcd电容屏显示救援路线，所述目标车辆根据救援路线进行行驶。

进一步地讲，所述救护车救援最佳路线推送系统还包括有电源模块，所述电源模块包括直流稳压电源、直流稳压芯片a和直流稳压芯片b，所述直流稳压电源的输出端电性连接直流稳压芯片a和直流稳压芯片b的输入端，所述直流稳压芯片a的输出端电性连接北斗定位模块的输入端，所述直流稳压芯片b输出端电性连接蓝牙模块的输入端。

进一步地讲，所述直流稳压电源的输出端电性连接第一电容c1的输入端、第二电容c2的输入端和直流稳压芯片a的1端口，所述直流稳压芯片a的2端口电性连接第一电阻r1的输出端和第二电阻r2的输入端，所述直流稳压芯片a的3端口电性连接第一电阻r1的输入端、第三电容c3的输入端和第四电容c4的输入端，所述直流稳压芯片a的4端口电性连接北斗定位模块的输入端，所述第一电容c1的输出端、第二电容c2的输出端、第二电阻r2的输出端、第三电容c3的输出端和第四电容c4的输出端均接地。

进一步地讲，所述直流稳压电源的输出端电性连接第五电容c5的输入端和直流稳压芯片b的1端口，所述第五电容c5的输出端电性连接直流稳压芯片b的2端口和第六电容c6的输入端，所述第六电容c6的输出端电性连接直流稳压芯片b的3端口和蓝牙模块的输入端，所述第五电容c5的输出端、直流稳压芯片的2端口和第六电容c6的输入端均接地。

进一步地讲，所述单片机的1端口电性连接第十电容c10的输入端，所述单片机的2端口电性连接第十一电容c11的输入端和第一晶体振荡器y1的1端口，所述第一晶体振荡器y1的2端口电性连接第十电容c10的输入端，所述单片机的3端口电性连接第十二电容c12的输入端、第八电阻r8的输出端和第二晶体振荡器y2的2端口，所述单片机的4端口电性连接第八电阻r8的输入端、第二晶体振荡器y2的1端口和第十三电容c13的输入端，所述单片机的5端口电性连接第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14和第十五电容c15的输入端，所述单片机的6端口电性连接第十四电容c14的输入端、第十五电容c15的输入端和第九电阻r9的输出端，所述第九电阻r9的输入端电性连接电源模块的输出端；

所述第十电容c10的输出端、第十一电容c11的输出端、第十二电容c12的输出端、第十三电容c13的输出端、第十四电容c14输出端和第十五电容c15的输出端均接地；

所述单片机的43端口电性连接第十六电容c16的输入端，所述第十六电容c16的出端电性连接单片机的44端口；

所述单片机的41端口电性连接北斗定位模块的输出端和蓝牙模块的输出端，所述单片机的42端口电性连接北斗定位模块的输入端和蓝牙模块的输入端。

进一步地讲，所述北斗定位模块的2端口通过第三电阻r3电性连接单片机的41端口，所述北斗定位模块的3端口通过第四电阻r4电性连接单片机的42端口，所述北斗定位模块的9端口电性连接第七电容c7的输出端和第八电容c8的输出端，所述北斗定位模块的1端口、6端口、7端口和8端口均接地，所述第七电容c7的输入端和第八电容c8的输入端均电性连接电源模块的输出端。

进一步地讲，所述蓝牙模块的1端口电性连接单片机的41端口，所述蓝牙模块的2端口电性连接单片机的42端口，所述蓝牙模块的3端口电性连接第五电阻r5的输出端，所述蓝牙模块的4端口电性连接第九电容c9的输入端，所述蓝牙模块的5端口电性连接第九电容c9的输出端，所述第五电阻r5的输入端、蓝牙模块的4端口和第九电容c9的输入端均电性连接电源模块的输出端；

所述蓝牙模块的6端口电性连接第六电阻r6的输入端，所述第六电阻r6的输出端电性连接第一发光二极管d1的阳极，所述蓝牙模块的7端口电性连接第七电阻r7的输入端，所述第九电容c9的输出端、蓝牙模块的5端口、第一发光二极管d1的阴极和第七电阻r7的输出端均接地。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益技术效果：

本实用新型的救护车救援最佳路线推送系统综合考虑了天气、车流量、车道数以及道路状况等因素，使用dijkstra算法将已知区域的地图转化成赋权有向图，以救援目的地为固定点，并从此点依次向外探寻最短路径，同时对于有向图中的每一个点都会记录下一个相应的标号，通过将所有非最短路径标号的点修改为最短路径标号的点，进而得到救护车到救援目的地的最短路径，从而更大概率地找到最优路径，且只需要对有限个结点进行计算，不需要对每条路径的信息素逐步进化，降低了时间复杂度和空间复杂度，同时还可以进一步缩短系统运算的时间，并实时的反馈给救援车辆的驾驶人员，最大限度的保障救援车辆以最快速度到达救援目的地。

附图说明

图1是本实用新型的救护车救援最佳路线推送系统的硬件结构框图；

图2是本实用新型的北斗定位模块的供电电路图；

图3是本实用新型的蓝牙模块的供电电路图；

图4是本实用新型的单片机的电路连接图；

图5是本实用新型的北斗定位模块的电路连接图；

图6是本实用新型的蓝牙模块的电路连接图；

图7是本实用新型的蓝牙模块与单片机的串口连接示意图；

图8是本实用新型的lcd电容屏的接口图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。

实施例1

参考图1，本实施例提供了一种基于北斗导航技术的救护车救援最佳路线推送系统，该救护车救援最佳路线推送系统包括有北斗定位模块、数据处理模块、蓝牙模块和交互模块，且北斗定位模块、蓝牙模块和交互模块三者之间通过单片机进行连接。在本实施例中，北斗定位模块选择um220型号，蓝牙模块选择hc-06型号，单片机选择stm32f103型号。

数据处理模块的设计需要利用gis和earth-map技术实现对需要定位区域的道路交通网络的可视化和地理位置信息的获取，得到定位区域所在城市各个道路结点、路径长度、各路段车道数和路面状况等信息，并会根据道路结点绘制出城市交通网络拓扑图，同时通过中国天气网和城市交通出行网实时获取当地的天气信息和城市各路段实时路况，根据路径长度、车道数、路面状况、天气状况以及实时路况等参数按照不同的权重进行计算得到城市所有道路的虚拟长度，该虚拟长度会根据实时天气信息和城市各路段实时路况的变化而实时更新。在将起点和终点的参数输入到救护车救援最佳路线推送系统中后，通过dijkstra最优路径算法的推算就可以实时的获得救护车到救援目的地的最短路径。

具体地讲，北斗定位模块um220用于定位目标车辆的位置坐标，其中北斗定位模块um220会与北斗导航卫星进行无线通讯，实时提供救援车辆的具体位置参数，并与单片机stm32f103通过串口通信将位置参数传输至单片机stm32f103中，由单片机stm32f103将位置参数发送至蓝牙模块hc-06。同时蓝牙模块hc-06会将位置参数无线传输至数据处理模块中，数据处理模块将位置参数作为dijkstra最优路径算法的起点，获取救援车辆所处环境的天气信息和各路段路况，并在城市交通网络拓扑图中确定出救援路线，之后再通过蓝牙模块hc-06将救援路线传输至单片机stm32f103中，单片机stm32f103会将救援路线传输至交互模块中。交互模块包括有lcd电容屏，进而救援路线可以通过lcd电容屏进行显示，目标车辆的驾驶员可以根据显示的救援路线驾驶救援车辆行驶，实现导航功能。

值得注意的是，救护车救援最佳路线推送系统还包括有电源模块，电源模块用来给整个系统进行供电，以保证系统中各个模块能够正常工作。由于单片机stm32f103可以外接+5v供电，而北斗定位模块um220和蓝牙模块hc-06都只能使用+3.3v供电。所以该电源模块包括有直流稳压电源、直流稳压芯片a和直流稳压芯片b，其中直流稳压电源的输出端电性连接直流稳压芯片a和直流稳压芯片b的输入端，直流稳压芯片a的输出端电性连接北斗定位模块的输入端，直流稳压芯片b输出端电性连接蓝牙模块的输入端。在本实施例中，本系统选用纹波系数小、带负载能力强的+5v直流稳压电源给单片机stm32f103供电，使用+5v转+3.3v直流稳压芯片lm1117给北斗定位模块um220供电，使用+5v转+3.3v直流稳压芯片622k给蓝牙模块hc-06供电。也就是说，直流稳压芯片a选择lm1117型号，直流稳压芯片b选择622k型号。

参考图2，直流稳压芯片alm1117的输入最大电压是15v，所以本系统可以使用外接的+5v电压作为模块输入电压，输入电压经过47uf的电解电容和接地104pf的电容的滤波，滤除了低频杂波和高频杂波，将稳定的+5v电压输入到直流稳压芯片alm1117中。直流稳压芯片alm1117的输出电压再经过47uf的电解电容和104pf的接地电容的滤波，输出稳定的+3.3v电压给北斗定位模块um220供电。

具体地讲，直流稳压芯片alm1117的1端口电性连接直流稳压电源的输出端、第一电容c1的输入端和第二电容c2的输入端，直流稳压芯片a的2端口电性连接第一电阻r1的输出端和第二电阻r2的输入端，直流稳压芯片a的3端口电性连接第一电阻r1的输入端、第三电容c3的输入端、第四电容c4的输入端和北斗定位模块um220的输入端，直流稳压芯片a的4端口电性连接北斗定位模块um220的输入端。同时第一电容c1的输出端和第二电容c2的输出端均电性连接第二电阻r2的输出端、第三电容c3的输出端和第四电容c4的输出端，且第一电容c1的输出端、第二电容c2的输出端、第二电阻r2的输出端、第三电容c3的输出端和第四电容c4的输出端均接地。

参考图3，电路的输入电压为外接+5v电压，+5v输入电压经过22uf的接地电容的滤波后输入到直流稳压芯片b622k中，直流稳压芯片b662k的输出电压再经过22uf的接地电容的滤波，输出稳定的+3.3v电压给蓝牙模块hc-06供电。

具体地讲，直流稳压芯片b的1端口电性连接直流稳压电源的输出端和第五电容c5的输入端，直流稳压芯片b的2端口电性连接第五电容c5的输出端和第六电容c6的输入端，直流稳压芯片b的3端口电性连接第六电容c6的输出端和蓝牙模块的输入端。同时第五电容c5的输出端电性连接第六电容c6的输入端，且第五电容c5的输出端、直流稳压芯片的2端口和第六电容c6的输入端均接地。

参考图4，单片机stm32f103作为整个系统的主控芯片，主要的作用是与北斗定位模块um220进行串口通信，接收北斗定位模块um220发送过来的位置坐标，并与蓝牙模块hc-06进行串口通信，将从北斗定位模块um220接收到的位置坐标通过串口发送给蓝牙模块hc-06，通过蓝牙模块hc-06将数据传输给数据处理模块进行处理，计算出最优路线，同时驱动lcd电容屏，实时显示由数据处理模块计算出的最优路线。

单片机stm32f103外设资源丰富，拥有5个串口，本系统使用串口1，即将i/o引脚pa9作为串口发送引脚txd，pa10作为串口接收引脚rxd。单片机stm32f103的pd0引脚和pd1引脚跨接8mhz晶体振荡器作为整个单片机系统的系统时钟。晶体振荡器两端的接地电容c12和c13用于对时钟信号进行滤波来减少时钟信号的噪声，为单片机stm32f103输入标准的方波信号。同时单片机stm32f103即可以+5v供电，也可以+3.3v供电，本系统外部输入+5v电压，经过10uf和104pf的滤波电容，滤除高频杂波和低频杂波，得到稳定的+5v电压，接入单片机stm32f103的vdda引脚和vss引脚，为整个单片机stm32f103电路供电。

具体地讲，单片机stm32f103的1端口电性连接第十电容c10的输入端，单片机stm32f103的2端口电性连接第十一电容c11的输入端和第一晶体振荡器y1的1端口，单片机的3端口电性连接第十二电容c12的输入端、第八电阻r8的输出端和第二晶体振荡器y2的2端口，单片机的4端口电性连接第八电阻r8的输入端、第二晶体振荡器y2的1端口和第十三电容c13的输入端，单片机的5端口电性连接第十二电容c12、第十三电容c13、第十四电容c14和第十五电容c15的输入端，单片机的6端口电性连接第十四电容c14的输入端、第十五电容c15的输入端和第九电阻r9的输出端。

同时第一晶体振荡器y1的2端口电性连接第十电容c10的输入端，第九电阻r9的输入端电性连接电源模块的输出端，第十电容c10的输出端、第十一电容c11的输出端、第十二电容c12的输出端、第十三电容c13的输出端、第十四电容c14输出端和第十五电容c15的输出端均接地。

单片机的43端口电性连接第十六电容c16的输入端，第十六电容c16的出端电性连接单片机的44端口，单片机的41端口电性连接北斗定位模块的输出端和蓝牙模块的输出端，所述单片机的42端口电性连接北斗定位模块的输入端和蓝牙模块的输入端。

参考图5，北斗定位模块um220的主要功能是与北斗导航卫星进行无线通信来获得位置坐标，然后将坐标参数通过串口发送给单片机stm32f103。北斗定位模块um220带有两个串口uart1和uart2，并且串口端有磁珠+tvs用于对浪涌的消除，同时还预留了spi总线接口，方便与单片机stm32f103进行各种形式的通信。北斗定位模块um220上还预留了一个sma接口可以与天线相连，用于与北斗导航卫星进行无线通信。北斗定位模块um220采用gnss多系统融合及卡尔曼滤波等优化算法，在各种复杂环境下保持出色的捕获跟踪能力和可靠的连续定位结果。+3.3v电压经过由104pf和106pf的电容组成的滤波网络后，将稳定的+3.3v电压接入vcc引脚，为北斗定位模块um220供电。本系统中北斗定位模块um220只需要通过串口和单片机进行通信，即将北斗定位模块um220上的串口发送引脚txd和串口接收引脚rxd分别与单片机的rxd和txd通过一个510欧的电阻相连，其中510欧的电阻起到输入保护的作用。

具体地讲，北斗定位模块的2端口电性连接第三电阻r3的输入端，第三电阻r3的输出端电性连接单片机stm32f103的41端口，北斗定位模块的3端口电性连接第四电阻r4的输出端，第四电阻r4的输入端电性连接单片机stm32f103的42端口，北斗定位模块的9端口电性连接第七电容c7的输出端和第八电容c8的输出端，第七电容c7的输出端电性连接第八电容c8的输出端，第七电容c7的输入端电性连接第八电容c8的输入端，同时第七电容c7的输入端和第八电容c8的输入端均电性连接电源模块的输出端，且北斗定位模块的1端口、6端口、7端口和8端口均接地。

参考图6，蓝牙模块hc-06的主要作用是与单片机stm32f103进行串口通信后，将单片机stm32f103发送的位置坐标信息接收并通过蓝牙发送给上位机系统。蓝牙模块hc-06串口通信模块，是基于bluetoothspecificationv2.0带edr蓝牙协议的数传模块。无线工作频段为2.4ghzism，调制方式是gfsk。蓝牙模块hc-06模块最大发射功率为4dbm，接收灵敏度-85dbm，板载pcb天线，可以实现10米距离的无线通信。

蓝牙模块hc-06采用csr的bc417芯片，支持at指令，用户可根据需要更改主、从模式以及串口波特率、设备名称等参数，使用灵活。蓝牙模块hc-06的串口收发引脚txd和rxd分别与stm32的rxd和txd相连就可以实现蓝牙模块与单片机的串口通信，如图7所示。

蓝牙模块hc-06的复位引脚reset接上拉电阻，引脚con为板载led灯控制脚，引脚pio1与状态指示led相连作为模块状态指示灯输出脚，引脚pio3下拉输入，可使主机清除配对记忆，电源引脚外接+5v电源，经过电容滤波后通过直流稳压芯片b622k，将输出电压经过100pf的接地电容滤波后接入到vcc引脚，给整个蓝牙芯片供电。蓝牙模块hc-06上电后，单片机stm32f103就可以通过串口发送at指令来配置蓝牙模块的串口波特率等参数，配置结束并且与上位机系统的蓝牙配对成功后，就可以将单片机stm32f103的数据通过蓝牙模块hc-06发送给数据处理模块。

具体地讲，蓝牙模块的1端口电性连接单片机的41端口，蓝牙模块的2端口电性连接单片机的42端口，蓝牙模块的3端口电性连接第五电阻r5的输出端，蓝牙模块的4端口电性连接第九电容c9的输入端，蓝牙模块的5端口电性连接第九电容c9的输出端，蓝牙模块的6端口电性连接第六电阻r6的输入端，第六电阻r6的输出端电性连接第一发光二极管d1的阳极，蓝牙模块的7端口电性连接第七电阻r7的输入端。

同时第五电阻r5的输入端、蓝牙模块的4端口和第九电容c9的输入端均电性连接电源模块的输出端，第九电容c9的输出端、蓝牙模块的5端口、第一发光二极管d1的阴极和第七电阻r7的输出端均接地。

参考图8，lcd电容屏的作用主要是作为整个系统的人机交互界面，可实时的显示数据处理模块计算出的最优路线，为驾驶员导航。lcd电容屏与单片机stm32f103的连接方式为：lcd电容屏的cs引脚电性连接单片机stm32f103的pc9引脚相连，寄存器/数据选择信号rs引脚与单片机stm32f103的pc8引脚相连，写信号wr引脚与单片机stm32f103的pc7引脚相连，读信号rd引脚与单片机stm32f103的pc6引脚相连，复位信号rst引脚与单片机stm32f103的pc5引脚相连，背光三极管控制bl引脚与单片机stm32f103的pc10引脚相连，数据总线的低8位db0-db7分别与单片机stm32f103的gpiob的低8位pb0-pb7相连，数据总线的高8位db8-db15分别与单片机stm32f103的gpiob的高8位pb8-pb15相连，spi总线时钟clk引脚与单片机stm32f103的pc0引脚相连，spi总线输出mo引脚与单片机stm32f103的pc2引脚相连，spi总线输入mi引脚与单片机stm32f103的pc3引脚相连，触摸屏中断信号pen引脚与单片机stm32f103的pc1引脚相连，触摸ic片选t_cs引脚与单片机stm32f103的pc13引脚相连。

由于lcd电容屏底板集成了直流稳压芯片alm1117，可以将外接的+5v电压转成稳定的+3.3v电压，接入vcc引脚为lcd电容屏供电，从而lcd电容屏接+5v供电。由于lcd电容屏的功率比较高，所以需要使用带负载能力比较强的+5v电源才能满足lcd电容屏的供电。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构和方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均属于本实用新型的保护范围。