预险警示车的工作原理及软硬件分析

2019-03-21何丙禄

现代商贸工业 2019年9期

何丙禄

摘要：随着经济的不断发展，车辆的数量也越来越多，然而车辆行驶到弯道处，由于存在盲区，变成交通事故的频发地，基于此，设计了一种预险警示车，该车是以STM32微处理器为控制核心，搭载外围的GPS模块，4G模块，上位机以及语音播报模块等，采集每辆车的经纬度数据，利用测距算法来计算两辆车的距离，实时更新，当两车的距离小于某一值的时候，语音播报提醒预警，此功能主要是针对山区使用或者是车辆少，但是视野不开阔的地区，除此之外此功能是主动开启的，会在进入目标地区时进行提醒是否要打开，避免了在车辆较多情况下不断的提醒，干扰驾驶。

關键词：微处理器;GPS;4G模块预险警示

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.09.094

1 引言

利用GPS技术对车辆和车辆前方的车辆物进行定位，根据经纬度，利用算法算出车辆与障碍物之间的距离，从而使得上位机发生相应的报警，给司机留下足够的时间来做出相应的判断，以减少事故的发生。

2 预险警示车原理

我们预想设计出一款车载终端软件系统，借助GPS技术，通过车载终端接收模块中的GPS接收机获得定位卫星信号，通过单点计算处理出用户的经纬度，依照特点的数据格式将信息数据输出并传送至车载终端的微处理器处理器;继而实时显示车辆所在位置，用GPS得到的两车经纬度计算出来两车距离，通过控制模块把距离信息发送给处理器，利用微处理器设定好的程序，当两辆车车距小于等于安全距离时，距离误差排除后，将发出警报提醒双方驾驶员前方路程有车要减速小心行驶。本实用新型能够有效解决目前山区公路中由于视野问题狭隘、来不及紧急制动而引起车辆相撞的交通事故等问题。

2.1 两车间车距计算思路

GPS获得的信息主要是经纬度信息，预想警示车是通过GPS不断的采集经纬度信息，将这些信息进行实时的分析处理，计算出两个经纬度点之间的位置距离，即两个车辆之间的距离;其次是对不同地点的经纬度信息进行一个定义，比如北纬为“正+”，南纬为“负—”;系统通过对这些信息和本车的实时经纬度信息进行动态处理，可获得每一时刻的最新车距信息。首先对经纬度信息进行格式定义，定义维度信息北纬为“正（+）”，南纬为“负（-）”;维度信息东经为“正（+）”，西经为“负（-）”。地球大约40008千米，则平均维度1度大约为111km。则每万分之一单位代表距离等于11.1m，即可满足系统精度需求。可得测距模型：

S=√[（E2-E1）a] 2[（W2-W1）a]2

公式中字母的含义为，E1表示自己所在的车辆经度位置信息，E2表示其他的车辆的经度位置信息，同理，W1表示自己所在的车辆经度位置信息，W2表示其他的车辆的经度位置信息， a是经纬度10代表长度，约1.11x105m。当然也有一些特别的情况，比如在东经180分界区域，需在运算前进行经度换算运算。用上述测得测距模型对得到的两个经纬度进行计算出车间移动距离。

2.2 车辆运行方向的判断

在现实中，往往不止两辆车，会有很多的车辆，这样就需要对车辆的位置进行一个分析比对，比如一辆车的周围会有很多车，有的是与自己车辆运行方向相同，有的是与自己车辆运行方向相反，这两种不同的方向造成的经纬度方向的变化也是完全不同的，于是设一辆车在不同时间的经纬度信息列一个矩阵为[I1，J1]，[I2，J2]…[In，Jn]，通过判断[In，Jn]的正负，并与[In-1，Jn-1]的值进行比较，可判别这辆车大致的行驶方向，同时用矩阵[EW SN]表示一辆车行驶方向，其中E东、W西、S南、N北分别表示四个方向，设一辆车运行的方向为1，当其与其他车行驶的相同时，就代表两辆车运行方向与矩阵相减，可以得到一个零矩阵。通过对零矩阵的判断，就可以知道自己的而车辆与其他车辆的运行方向，除此之外还能知道车辆在自己的车辆的前方还是后方。

3 工作流程图

图1 工作流程

4 预险警示车软件及硬件的介绍

4.1 核心控制模块[STM32F4xx微处理器]

STM32F4xx是一款功能很强大的微处理器，我们能利用的有IO口，ADC模块，IIC总线，CAN等等方面，内存空间很大，处理速度也是非常的快，对于我们的作品是十分的适用，相比较于其他的微处理器，其代码的移植性很高，性价比也很高。

4.2 GPS模块原理图

GPS模块灵敏度高，功耗非常的低，GPS芯片的功能十分强大。一个GPS可以同时追踪20颗左右的卫星，并可以迅速确定，并拥有1 Hz导航更新速度。

4.3 4G模块

4G模块主要是通过USB接口与外界连接，除此之外还有，AT指令接口，LOG接口，Modem接口和虚拟网络接口，实现数据通信功能。

4.4 语音模块

在作品中用的主要是MP3模块，通过存储卡中的语音信息，可以使其在外接扩音器的情况下可以重复播报这句话，当然，在作品中还是要通过程序来操控。

5 结论