一种基于卫星导航系统的车辆防撞方法及导航系统和用途

摘要

一种基于卫星导航系统的车辆防撞方法及导航系统和用途，利用北斗系统的定位和通信功能而开发的一种新的车辆防撞方法；在四个以上的车辆上分别设置导航、通信发射接收天线与导航仪，并通过导航、通信发射接收天线与北斗卫星系统发射接收天线进行定位和通信的无线电信号连接；由车辆的导航仪对北斗卫星系统发射接收天线所发出的信号进行接收和处理；通过导航仪的信号放大处理和计算、数据处理后，在显示、报警、操作面板上显示车辆的导航地图、本车所处位置等信息；实现利用北斗卫星系统的通信功能实现车辆防撞报警功能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆防撞方法及装置，尤其是指一种基于北斗卫星导航系统的车辆防撞方法及导航仪，主要用于车辆的行车监测。本发明还涉及一种基于北斗卫星导航系统的用途。

背景技术

在大雾、暴雨、天黑时视线受到影响，汽车在行驶过程中不能及时发现前面的车辆而造成的恶性交通事故非常频繁，事故性质也极其严重，经常有十几辆、几十辆甚至上百辆汽车在高速路上连环相撞的事例。

为了防止出现这种现象，现在提出了许多防撞的技术方案，目前已有的汽车防撞装置主要是采用超声波、红外线、激光雷达检测来设计的，其共同的缺点是：

1、检测距离太短，只有十几米至几十米的距离，留给司机或自动刹车的反映时间太少，只适合用于市内和车速很低的情况下，对高速路上的恶性事故起不到防撞作用。

2、检测角度小，对弯道、侧面车辆检测效果不好。

3、检测车辆数量受到限制，最多只能检测到本车前、后各一辆车的情况。

4、价格较高，不适宜大量和普通车辆上使用。目前只有宝马、雷克萨斯等高档车使用。

因此现有的防撞方法及装置均存在一些不足，很有必要对此加以改进。

发明内容

本发明就是针对以上问题而提出一种基于北斗卫星导航系统的车辆防撞方法及导航仪，该车辆防撞方法是利用北斗卫星对车辆实施导航，并通过导航以及通信服务为车辆提供实施定位服务。

本发明的另一目的是提出一种基于北斗卫星导航系统的用途。

本发明所提出的技术实施方案是：一种基于北斗卫星导航系统的车辆防撞方法，属于利用北斗系统的定位和通信功能而开发的一种新的车辆防撞方法；在多个车辆上分别设置导航、通信发射接收天线与导航仪，并通过导航、通信发射接收天线与北斗卫星发射接收天线进行定位和通信的无线电信号连接，由导航仪对发射接收天线接收的信号进行处理；通过信号放大处理和计算、数据处理后，在显示、报警、操作面板上显示车辆的导航地图、本车所处位置等信息；利用北斗卫星系统的通信功能实现车辆防撞报警功能。所述的车辆防撞报警功能是将本车的定位数据、速度数据、车辆牌号等数据发送到北斗卫星系统，北斗卫星系统把接收到的该车信息数据转发到其他车辆的导航仪中，其他车辆的导航仪把接收到的通信数据进行如下的筛选和处理：

1、只接收与本车处于一定距离（如半径为2000米）范围内的车辆通信数据；

2、根据定位数据变化，判断是同向或对向行驶的车辆；

3、根据定位数据，计算并在导航仪地图上标注一定范围内的车辆分布情况，并计算和标注出本车前、后车辆的距离；

4、根据本车的定位和速度数据与前、后车辆的定位和速度数据计算出距离的变化和两车速度的高低；

5、如果两车之间的距离和速度变化是两车距离减小的趋势，导航仪给出显示报警和语音提醒报警。

根据上述方法所提出的导航系统是：一种基于北斗卫星导航系统，包括北斗卫星导航系统和车辆导航系统两部分，其中，北斗卫星导航系统包括北斗卫星和地面信号接收分析处理系统，北斗卫星搜集地面行使各车辆的各种信息，并将信息发给地面信号接收分析处理系统由地面信号接收分析处理系统对信号进行分析处理后，反馈给北斗卫星，再由北斗卫星发射给地面行走的各车辆；车辆导航系统包括一套北斗卫星信号接收系统，以及一套信号处理系统和信号发射系统；北斗卫星信号接收系统设有北斗卫星信号接收装置，用于接收北斗卫星发出的信号，北斗卫星信号接收装置接收北斗卫星信号后将信号传给设在车内的信号处理系统，信号处理系统包括有信号判别系统、信号分析系统、导航仪、信号显示系统和报警系统。由信号判别系统接收北斗卫星信号接收装置传递过来的信号，并对其进行分析处理，识别有用信号，并将有用信号送入信号分析系统进行分析处理，再由信号分析系统将处理的信号分别传给车内的导航仪和信号显示系统，通过显示器显示车辆目前的状况；当出现危险状况时，由报警系统进行报警提示。

上述提出的一种基于北斗卫星导航系统除了用于导航、防撞外，还可以用于车辆的系统管理。

北斗卫星系统是我国自主研发并实施的北斗卫星导航系统。在2012年左右，该系统首先具备覆盖亚太地区的定位、导航以及通信服务能力，届时国内车辆可以使用其提供定位服务。北斗卫星与现用的GPS系统相比有了一个进步或者是新的功能—通信功能。本发明与以上技术对比有如下优点：

1、 技术成熟，可靠性高：卫星定位、电子地图导航等功能都是成熟的技术。本发明仅增加了利用北斗系统的通信功能而实施车辆防撞的功能。

2、 检测距离远，可达2000m以上（可以调整）。

3、 检测车辆多，可检测本车前、后2000m范围内的所有车辆。

4、 显示直观，可在电子地图上直接显示。

5、 有单独的报警画面和语音提示。

6、 价格较低，适合所有车辆。

7、可解决大雾天气高速公路封路的问题。

附图说明

图1为本发明的系统原理示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明做进一步的描述。

实施例一

如附图1所示，一种基于北斗卫星导航系统的车辆防撞方法，属于利用北斗系统的定位和通信功能而开发的一种新的车辆防撞方法；在四个以上的车辆1、2、3和4上分别设置导航、通信发射接收天线与导航仪，并通过导航、通信发射接收天线与北斗卫星系统5发射接收天线进行定位和通信的无线电信号连接；由车辆1的导航仪对北斗卫星系统5发射接收天线所发出的信号进行接收和处理；通过导航仪的信号放大处理和计算、数据处理后，在显示、报警、操作面板上显示车辆的导航地图、本车所处位置等信息；实现利用北斗卫星系统5的通信功能实现车辆防撞报警功能。所述的车辆防撞报警功能是将本车的定位数据、速度数据、车辆牌号等数据发送到北斗卫星系统5，北斗卫星系统把接收到的该车信息数据通过北斗卫星中心处理站6转发到其他车辆的导航仪中，其他车辆的导航仪把接收到的通信数据进行如下的筛选和处理：

1、只接收与本车处于一定距离（如半径为2000米）范围内的车辆通信数据；

2、根据定位数据变化，判断是同向或对向行驶的车辆；

3、根据定位数据，计算并在导航仪地图上标注一定范围内的车辆分布情况，并计算和标注出本车前、后车辆的距离；

4、根据本车的定位和速度数据与前、后车辆的定位和速度数据计算出距离的变化和两车速度的高低；

5、如果两车之间的距离和速度变化是两车距离减小的趋势，导航仪给出显示报警和语音提醒报警。

根据上述方法所提出的一种基于北斗卫星导航系统，包括北斗卫星导航系统和车辆导航系统两部分，其中，北斗卫星导航系统包括北斗卫星和地面信号接收分析处理系统，北斗卫星搜集地面行使各车辆的各种信息，并将信息发给地面信号接收分析处理系统由地面信号接收分析处理系统对信号进行分析处理后，反馈给北斗卫星，再由北斗卫星发射给地面行走的各车辆；车辆导航系统包括一套北斗卫星信号接收系统，以及一套信号处理系统和信号发射系统；北斗卫星信号接收系统设有北斗卫星信号接收装置，用于接收北斗卫星发出的信号，北斗卫星信号接收装置接收北斗卫星信号后将信号传给设在车内的信号处理系统，信号处理系统包括有信号判别系统、信号分析系统、导航仪、信号显示系统和报警系统。由信号判别系统接收北斗卫星信号接收装置传递过来的信号，并对其进行分析处理，识别有用信号，并将有用信号送入信号分析系统进行分析处理，再由信号分析系统将处理的信号分别传给车内的导航仪和信号显示系统，通过显示器显示车辆目前的状况；当出现危险状况时，由报警系统进行报警提示。

操作和功能说明：

本发明的导航、搜索、设定等功能与现有GPS导航仪类似，在此不再做叙述。

本发明的特点在于：基于北斗卫星导航系统的定位精度取决于北斗卫星系统，指标为定位精度10米（后期可达5米），测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

监视范围：可以根据需要设定。最大可为±2000米（+为车前范围，-为车后范围，可分别设定）。在导航地图上显示设定范围内的车辆分布情况，并在其边上标注其速度，供司机判断其安全性。

系统的防撞设定和报警为：当前车与本车距离太近（可以设定，比如500米）同时速度低于本车速度时，在显示画面自动弹出副窗口，较大画面显示两车的位置、距离和速度，同时通过语音报警给司机以提醒，如：与前车距离多少米，请选择示警、超车或减速、刹车等。对于车后的车辆接近本车并速度超过本车时，在显示画面自动弹出副窗口，显示两车的位置、距离和速度，同时语音报警给司机以提醒，如：与后车距离多少米，请选择示警、加速或避让等。对于相向行驶的车辆，通过定位参数的变化和接近速度的变化，主机3可以判断出是同向还是相向行驶车辆，对地图信息上有隔离带的相向行驶车辆可不予报警。如无隔离带则给出报警副画面，并给予语言报警和提醒。

通过以上的车辆位置画面显示和几种报警措施，可以在恶劣天气下直观显示车辆位置、速度等信息，并且在可能会发生事故时给出副画面和语言提醒报警，使得司机可以提前做出判断和相应的操作，从而避免发生撞车和追尾等恶性事故，具有极大的社会和经济效益。

通过操作面板可以进行如下设定：

选择是否开启报警装置。因为在市区道路低速行驶，并且可视距离足够时，本系统无安全报警意义，可以选择关闭。为了对车辆进行交通管理，可设计为只要车辆一启动，其发射的信息就随之启动，不能自行关闭。

选择监视范围（如200—2000米），但是最小范围不能小于安全距离(如100米)。

选择危险报警的提示范围（如50—200米），但是最小范围不能小于安全距离(如50米)。

选择画面亮度（白天和夜晚主机3可自动改变画面）和声音大小，但是危险报警声音有限制，不能调得太小和关闭。

其他设定如导航功能、亮度功能等。

根据需要本发明所提出的一种基于北斗卫星导航系统的管理功能可以进行扩展，除了用于导航、防撞外，还可以用于车辆的系统管理。

该管理功能主要是用于交警和高速公路管理部门对车辆的管理，其主要功能有：

车牌号码管理：

交警部门可规定在一定期限内车辆须配置该装置，并且专车专用，即本装置发射的车牌号与车辆悬挂车牌一致（其发射的车牌号信息是不可修改的），则可对车辆进行一次清理，并且在现有监视系统配备北斗卫星通信功能装置，可以对车辆违章、事故逃逸等进行管理和追踪。

高速公路管理：

在高速公路入口处安装有北斗卫星通信功能的装置，可以配合摄像拍照系统对车辆进行管理，并且通知司机开通该安全报警装置，以保证车辆安全和道路畅通，否则可采取其他强制措施。

在原监视系统中增加北斗卫星通信功能的装置，可对车辆的违章进行管理（如套牌、超速行驶等）

在有银行或金融机构的配合和支持下，可以实施全国高速公路自动收费系统。如本装置扩展有读写交费卡功能，该交费卡可以在银行预先充值。当车辆进入收费站前，收费站的管理机通过北斗卫星通信功能发送进入高速公路的提示（显示屏显示和语音提示），司机可回复确认后（操作面板上确认键），收费站记录该车的车牌、进入时间等信息。当车辆准备驶出收费站前，收费站的管理机发送收费信息（如路程、资率标准、收费额等），司机确认后，管理机自动从交费卡中划去相应数额的交费额，并语音提示司机“您已交费，可以通行”，车辆就可正常进入和驶出高速公路。有了该系统，可以避免因人工收费带来的拥堵和时间上的浪费，提高了高速公路的畅通率。