基于北斗定位技术的车辆频繁变道的监控系统和方法与流程

本发明涉及车载系统领域，特别涉及一种基于北斗定位技术的车辆频繁变道的监控系统和方法。

背景技术：

随着我国机动车数量的迅速增加，交通更加拥堵，频繁变道现象愈演愈烈。在我国频繁变道的原因主要有以下几点：首先是车道限速范围过大，例如有的车道速度范围是60-120公里每小时，有些车辆的行驶速度为60公里每小时，有些车辆的行驶速度为120公里每小时，那么车速高的车辆就想变道超越前方车辆；其次是对于频繁变道没有法律上的约束，人们都知道频繁变道会影响交通秩序，但是看到他人随意加塞，就也加入其中，将秩序抛到脑后；最后是人们没有意识到频繁变道的危险性，轻则妨碍后车行驶引起交通堵得，重则发生追尾甚至更严重的交通事故。

新的交通法规对频繁变道有了更严格的惩罚措施，但是频繁变道难以监管。因为车辆在行驶中具备较高的车速，每变道一次，实际已经驶过较远距离，所以监拍系统难以捕获并计算车辆的变道频率。基于上述的车辆变道特点，将车辆频繁变道的监控系统做在车辆上是优先选择。并且随着定位系统的迅速发展，中国自行研制的北斗卫星导航系统已经具备精准的定位能力。所以利用北斗定位技术，在车辆频繁变道的时候上传车辆的变道轨迹路线，就能够作为违法驾驶员的违法证据。

驾驶员通过转动方向盘来改变车辆的行驶方向，方向盘的旋转角度同车轮的旋转角度呈一定的比例关系。因此通过监控方向盘的旋转角度和频率，即可判断车辆的变道数据。目前车辆频繁变道现象日趋严重，亟需一种实用的监控系统和方法来控制这一乱象。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种基于北斗定位技术的车辆频繁变道的监控系统和方法。该系统的硬件设备主要集中在车辆方向盘部位的结构中，利用方向盘的转向和车辆的转速，来判断车辆变道的频率，结合北斗定位技术来实现车辆行驶轨迹的记录。

本发明采取的技术方案是：一种基于北斗定位技术的车辆频繁变道的监控系统和方法，硬件包括光电反射盘、光电传感器、MCU、BDS接收器、BDS天线。

所述光电反射盘为正多边形立柱，轴线方向开设通孔，套在方向盘传动轴上，周围的每一个立面的反光度各不相同，反光度环绕立柱轴线依次增强或减弱。

所述光电传感器安装在方向盘传动轴的安装孔洞的内壁上，位于光电反射盘的正前方，在光电反射盘旋转时，每次有立面与光电传感器的头部平行时，光电传感器发射的光线就能够再反射回光电传感器。

车内还安装有MCU、BDS接收器、BDS天线。

进一步讲，所述光电反射盘的垂直轴线截面为正三十六边形，所以方向盘传动轴每旋转十度，光电反射盘就会有一个立面垂直于光电传感器发出的光线。

进一步讲，所述光电传感器为反射式光电传感器，发射器和接收器同时装在端部，发射光线遇到反光平面后，反射光再次进入接收器，接收器内安装有光敏元件，用来检测反光平面的明暗程度。

本发明的原理为：行驶中的车辆，要实现变道的目的，需要向前的速度Vy和朝向一侧的速度Vx，车辆整体速度V由发动机的转速和变速箱的档位决定，在速度V不变的条件下，车轮的角度决定了Vy和Vx的大小。

车轮的角度与方向盘的旋转角度为正比关系，方向盘向左旋转，车轮向左旋转；反之方向盘向右旋转，车轮向右旋转。通过记录方向盘的向左向右旋转角度和频率，即可获知车辆向左向右变道的频率。

当车辆向左或向右变道的频率达到阈值时，MCU控制开启BDS接收器，BDS接收器通过BDS天线接受北斗卫星信号，计算出具体方位，然后记录车辆的行驶轨迹，并将行驶轨迹数据通过BDS天线，传递给交通管理部门后台；当车辆变道频率低于阈值后，关闭BDS接收器并停止上传轨迹信息。

本发明具有的有益效果是：(1)利用方向盘和车轮的旋转角度关系，精准捕获车辆变道频率；(2) 将方向盘的旋转空间划分为正多边形立柱，利用反射式光电传感器，捕获方向盘的旋转角度；(3)利用北斗精确定位功能和通信功能，记录车辆变道轨迹作为证据。

所以，这种基于北斗定位技术的车辆频繁变道的监控系统和方法，通过监控方向盘的旋转角度和频率，即可判断车辆的变道数据，结合北斗定位技术来实现车辆行驶轨迹的记录，最后进行适度的处罚措施，实现频繁变道这一乱象的有效控制。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是车辆变道加塞示意图。

图2是车辆在变道过程中的速度分析图。

图3是本发明的光电反射盘和光电传感器的位置分布示意图。

图4是本发明的光电反射盘和光电传感器的位置分布局部放大图。

图5是本发明的光电传感器的光线发射和接收原理图。

图6是本发明的硬件连接示意图。

图7是本发明的监控控制原理流程图。

图中涉及的标号：1-方向盘传动轴、2-光电反射盘、3-光电传感器、a-光线、b-光电反射盘立面。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明一种基于北斗定位技术的车辆频繁变道的监控系统和方法作进一步的详细描述。

在本实施例中，硬件包括光电反射盘2、光电传感器3、MCU、BDS接收器、BDS天线。

如图3、图4所示，所述光电反射盘2为正多边形立柱，轴线方向开设通孔，套在方向盘传动轴1上，周围的每一个立面的反光度各不相同，反光度环绕立柱轴线依次增强或减弱。在本实施例中，从俯视角度，光电反射盘2从正前方的立面开始，逆时针依次减弱。

所述光电传感器3安装在方向盘传动轴1的安装孔洞的内壁上，位于光电反射盘2的正前方，在光电反射盘2旋转时，每次有立面与光电传感器3的头部平行时，光电传感器3发射的光线a就能够再反射回光电传感器3。

车内还安装有MCU、BDS接收器、BDS天线，车载蓄电池为本系统中的所有耗电元件提供电能。

如图5所示，进一步讲，所述光电反射盘2的垂直轴线截面为正三十六边形，所以方向盘传动轴1每旋转十度，光电反射盘2就会有一个立面垂直于光电传感器3发出的光线。

进一步讲，所述光电传感器3为反射式光电传感器，发射器和接收器同时装在端部，发射光线遇到反光平面后，反射光再次进入接收器，接收器内安装有光敏元件，用来检测反光平面的明暗程度。光敏元件采用光电二极管，光的变化改变光电二极管内电流变化，就可以把光信号转换为电信号。电信号再经过A/D转换电路，转换为数字信号，MCU再进行判定。

如图1、图2所示，行驶中的车辆，要实现变道的目的，需要向前的速度Vy和朝向一侧的速度Vx，车辆整体速度V由发动机的转速和变速箱的档位决定，在速度V不变的条件下，车轮的角度决定了Vy和Vx的大小。

车轮的角度与方向盘的旋转角度为正比关系，方向盘向左旋转，车轮向左旋转；反之方向盘向右旋转，车轮向右旋转。通过记录方向盘的向左向右旋转角度和频率，即可获知车辆向左向右变道的频率。

在本实施例中，方向盘从摆正位置开始，向右旋转时，光电传感器3接收到的光强度逐渐减弱，并且每减弱一层，说明向右旋转10度；方向盘从摆正位置开始，向左旋转时，光电传感器3接受到的光强度跳跃到最低层次后，逐渐增加，并且每增加一层，说明向左旋转10度。

因为每个品牌车辆的设计各不相同，方向盘旋转角度和车轮旋转角度的比例关系各不相同，并且在车速不同时，变道需要的轮胎旋转角度也不同，所以本系统在设立标准时，需要针对每种品牌的车辆，设立对应的标准。

如图6、图7所示，当车辆向左或向右变道的频率达到阈值时，MCU控制开启BDS接收器，BDS接收器通过BDS天线接受北斗卫星信号，计算出具体方位，然后记录车辆的行驶轨迹，并将行驶轨迹数据通过BDS天线，传递给交通管理部门后台；当车辆变道频率低于阈值后，关闭BDS接收器并停止上传轨迹信息。

现有交通管理部门已经建立数据库，车辆信息、车牌信息、联系信息等一一对应；本系统中在MCU中设立唯一编码，添加到管理部门的数据库中，每次数据库接收车辆频繁变道轨迹信息时，立即识别出违法车辆。

交通管理部门以行车轨迹数据为证据，对频繁变道的车辆进行处罚措施。

本发明中MCU是指单片微型计算机；BDS是中国北斗卫星定位系统，兼具定位和通信功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。