专利名称：一种高速公路上车辆追尾事故的预警方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及GPS定位技术、串行通信技术、语音多媒体技术、图形图像处理技术、无线数据传输技术，特别涉及一种高速公路上车辆追尾事故的预警方法及装置。
背景技术：
高速公路是专供汽车高速行驶的全封闭、全立交、多车道、大流量的公路运输大动脉。国外高速公路交通事故率仅为一般公路的1/10左右，事故死亡率约为一般公路的1/3左右。我国高速公路由于建设起步较晚，加之对高速公路缺乏规律性的认识，缺乏高速公路交通管理的经验，我国当前高速公路交通事故的发生率较国外同类条件的高速路要高出许多。
对于高速公路上多车事故的主要形态是追尾事故，易造成多车连环追尾碰撞。比如夜间或能见度不好的天气时候，前面突然减速的车辆或者突然发生的车祸很有可能会造成后方车辆反应不及而发生追尾，甚至发生连续追尾。
针对高速公路上追尾以及连续追尾的问题，市场上出现了一些相应的解决方案。如申请号是02142356.3的发明专利，结合电磁波收发和冲击触发等相关知识，提出了一种解决高速公路连续追尾事故的电磁波收发装置。该方法存在一些问题，比如发生车祸时后方车辆并没有撞到前方车辆的冲击触发部分，或者车祸发生严重，直接将前方车辆整套电磁波收发装置撞坏，这些问题会导致该装置失效。还有一种方法，如申请号是200720079547.0的实用新型专利，是结合高压脉冲电源，传感器等相关知识，提出将高速路两端护栏连成一个高压通路，从而解决高速公路连续追尾的问题。该方法成本很高，而且高压电路安全性不足，另外，如果发生的车祸并没有将护栏撞断的话，该装置也起不到预警的效果。
随着技术的发展，GPS(Global Position System)全球定位系统技术越来越成熟，GPS接收机价格越来越低。就目前来说，车载GPS在国内的发展也有了长足的进步，越来越多的车辆开始配有车载GPS导航系统。尤其是对经常进行远程行驶的车辆，包括经常在高速公路行驶的车辆，安装车载GPS导航系统已经是一种趋势。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种成本更低，安全性更好的高速公路上车辆追尾事故的预警方法及装置。
本发明装置由车载终端和无线数据通讯站两部分组成。车载终端包括中央处理器及外围电路，GPS模块、无线数据通信模块1、无线数据通信模块2和LCD触摸屏，其中，中央处理器及外围电路包括中央处理器、存储器和蜂鸣器。无线数据通讯站由无线数据通信模块1、无线数据通信模块2、中央处理器及外围电路组成。
车载终端连接方式如下 中央处理器分别与GPS模块、无线数据通信模块1、无线数据通信模块2和LCD触摸屏相连；中央处理器及外围电路的连接方式如下中央处理器分别与蜂鸣器和存储器相连； 无线数据通讯站连接方式如下 中央处理器分别与无线数据通信模块1和无线数据通信模块2相连；中央处理器及外围电路的连接方式与车载终端相同。
所述的车载终端和无线数据通讯站中的无线数据通信模块1和无线数据通信模块2，采用的是基于RF射频的无线数据通讯模块，频率应保持不一致，同时车载终端一次只能开启一个无线数据通信模块。
所述车载终端实现两部分功能动态显示行车当前位置和高速公路防追尾预警功能。动态显示行车当前位置是指车载终端的存储器加载道路地图，将地图通过LCD触摸屏显示输出，同时通过GPS定位模块获取车辆当前位置，并将该位置绘制在道路地图上；其中的GPS定位模块获取车辆当前位置，具体过程如下系统提取当前GPS数据后，与转换矩阵相乘得出车辆在当前界面电子地图上所对应的二维坐标位置(x，y)，将车辆当前位置绘制在道路地图上，一般每秒钟10次。
所述的高速公路防追尾预警功能，是指当车载终端通过测速函数发现自己所在的车辆时速异常时，通过无线数据通信模块将自己的GPS坐标以报警信息发送出去，同时，当通过无线数据通信模块接收到其它车辆发出报警的GPS坐标时，会立即开启蜂鸣器，并把问题坐标绘制在地图上，从而提醒驾驶员注意前方车辆并准备减速。
所述的测速函数是指采用GPS单点测速法计算车辆行驶速度。GPS单点测速法的基本原理是利用多普勒效应，根据测量到的卫星之间的距离变化，获取GPS接收机的速度。设动态接收机于tk时刻，观测GPS卫星j，测得用户天线和GPS卫星之间的伪距变化观测值ρj如下式 式中Xu、Yu、Zu为动态用户在tk时刻的瞬时位置；Xj、Yj、Zj是第j颗GPS卫星在tk时刻的瞬时位置，它可根据广播星历计算；dτr为接收机时钟相对于GPS时间系统的偏差；dτsj是第j颗GPS卫星时钟相对于GPS时间系统的偏差；δρ1rj为电离层时延所引起的距离偏差；δρ2rj是对流层时延所引起的距离偏差；v为接收机观测噪声。
首先，对上式进行对时间的微分，获得计算所需的公式(2)，此式为GPS接收端的三维速度表达式 式中ρij为卫星距离，ρj′为卫星距离的变化率，它由GPS信号接收机测得。
在实际应用中，电离层、对流层时延的变化率δρ1rj′+δρ2jr′，可忽略不计；卫星时钟偏差变化率dτsj′，都小于0.1ns/s，可忽略不计。
GPS卫星的运行速度(Xj′，Yj′，Zj′)根据导航电文求得，并且在进行测速之前，GPS卫星的运行速度初始化为(0，0，0)。
在得到GPS卫星的运行速度后，式(2)只有用户三维速度(X′2u，Y′2u，Z′2u)和接收机钟速dτr′共四个未知数； 利用四颗卫星测量获得的数据，求解四元方程，即可得到GPS端三维速度(X′2u，Y′2u，Z′2u)。
最终，GPS速度Vk得 然后利用求得的速度计算获得GPS终端的瞬时加速度。
本发明高速公路追尾事故的预警方法包括如下步骤 1.产生警报的过程。
步骤1小车1的车载终端通过自身测速函数循环监测本车的行驶速度、加速度等数据，如果行驶速度小于高速路的限速或者加速度突然增大而且方向与行驶方向相反，则通过无线数据通信模块将自己的坐标以报警信息格式发送； 步骤2道路上无线数据通讯站1通过实时监测无线数据通信模块1或2传来的数据，发现传来的数据为车辆发送报警信息，并且坐标属于自己管辖范围内，则将该报警信息按报警格式2进行转发，为以后行驶到附近的车辆进行预警； 步骤3位于小车1行车方向后方报警范围内的小车2的车载终端监测无线数据通信模块1或2传来的数据为道路无线数据通讯站1传递的报警信息，并且传来的发生问题的地点坐标在自己行车的前方，立刻打开蜂鸣器，同时将问题坐标在电子地图中画出，提醒小车2的驾驶员减速并注意前方问题车辆； 步骤4无线数据通讯站1连续30秒接收到报警信息，或者在并没有接收到消除报警信息的情况下，报警信息突然消失，即可能该车辆撞坏了，证明该路段发生异常情况，换用数据格式3发送坐标信息； 步骤5道路上的其它无线数据通讯站收到数据格式3的报警信息，则确认该路段发生车祸，马上对数据格式3的报警信息进行转发，以这种方式通过无线数据通讯站的相互传递数据，一直传递至最近的高速公路管理中心，通知工作人员对事故进行处理。
2.消除警报的过程。
步骤1小车1刚刚进行了一次紧急制动，此时车载终端已经通过无线数据通信模块1或2发送了一条报警信息至附近的无线数据通讯站。接下来该车恢复正常，当时速达到限速值以后，车载终端通过无线数据通信模块发送消除警报信息； 步骤2无线数据通讯站1通过监测无线数据通信模块1或2发送来的数据，发现该数据为小车1发送的消除警报信息并且该无线数据通讯站之前正在循环发送数据格式2的报警信息，则无线数据通讯站1立即停止发送报警信息； 步骤3之前收到数据为报警信息格式2的小车2的车载终端通过监测自己的无线数据通信模块，发现报警信息突然停止了，则表示前方路段情况已经解除，车载终端会关闭蜂鸣器，并取消在电子地图上绘制问题坐标，同时有语音提示情况解除警报；另外，如果确实发生了事故，小车2通过预警系统的提示通过减速避免发生连续追尾，并继续前行，当事故地点在小车2方向后方时，小车2的车载终端会关闭蜂鸣器，并取消在电子地图上绘制问题坐标，同时有语音提示情况解除警报； 步骤4除了道路无线数据通讯站1外，其它无线数据通讯站只需连续转发3次该警报信息后即停止转发，实现将问题路段情况发送至就近的高速公路管理中心即可； 步骤5如果道路无线数据通讯站1以数据格式3持续发送警报信息T时间后，该无线数据通讯站1自动停止发送报警信息。T值可以通过工作人员进行设置。
步骤3所述的事故地点在小车2方向后方，通过判断向量乘积的正负性来实现，具体方法如下小车2首先确定自身速度，结合自身GPS坐标确定当前行车方向的二维向量
，车载终端收到问题GPS坐标时，与自身GPS坐标进行计算，得到自身位置到问题坐标的二维向量
，计算
与
的向量乘积，如果内积值不小于0，则问题坐标在行车方向前方；否则问题坐标位于行车方向后方。
有益效果 采用本发明装置，可以节约成本。各部件均可以在市面上买到，并且价格较低。
本发明电路采用太阳能电池供电，可以避免使用高压电路带来的安全性问题。
本发明装置操作简单实用，用户只需操作开机、打开无线模块等按钮。
本发明装置可扩展性强，可以扩展市面上已有的车载GPS等的相关功能，比如可以根据实际需求添加比如路线导航等功能模块，方便用户的出行。
本发明装置反应速度快速，适合对高速公路上紧急事件的处理。
图1是本发明高速公路追尾事故预警装置车载终端结构框图； 图2是本发明高速公路追尾事故预警装置无线数据通讯站结构框图； 图3-a是本发明高速公路追尾事故预警装置ARM9处理器电路原理图； 图3-b是本发明高速公路追尾事故预警装置ARM9处理器电路原理图； 图4-a、4-b、4-c、4-d、4-e、4-f是本发明高速公路追尾事故预警装置CUP外界辅助电路原理图； 图5-a是本发明高速公路追尾事故预警装置NandFlash电路原理图； 图5-b、5-c是本发明高速公路追尾事故预警装置LED指示灯电路原理图； 图6-a是本发明高速公路追尾事故预警装置CUP外扩展引脚电路JOA电路原理图； 图6-b是本发明高速公路追尾事故预警装置CUP外扩展引脚电路JOB电路原理图； 图6-c是本发明高速公路追尾事故预警装置CUP外扩展引脚电路JOC电路原理图； 图7是本发明高速公路追尾事故预警装置Flash存储器电路原理图； 图8是本发明高速公路追尾事故预警装置SD卡外存储电路原理图； 图9-a、9-b、9-c、9-d、9-e是本发明高速公路追尾事故预警装置中央处理器与GPS、无线数据通信模块接口电路原理图； 图10是本发明高速公路追尾事故预警装置音频电路原理图； 图11是本发明高速公路追尾事故预警装置蜂鸣器测试电路原理图； 图12是本发明高速公路追尾事故预警方法车载终端发送警报信息流程图； 图13是本发明高速公路追尾事故预警方法车载终端接收警报信息流程图； 图14是本发明高速公路追尾事故预警方法中判断发生问题的地点与自己行车位置关系示意图； 图15是本发明高速公路追尾事故预警方法车载终端消除警报信息流程图； 图16是本发明高速公路追尾事故预警方法道路无线数据通讯站收发信息流程图； 图17是本发明高速公路追尾事故预警方法车2即将与车1相撞，紧急制动示意图； 图18是本发明高速公路追尾事故预警方法车2通过制动避免了与车1相撞示意图； 图19是本发明高速公路追尾事故预警方法发生了车祸，小车3成功躲避示意图； 图中，1小车1，2小车2，3，小车3，4无线数据通讯站1，5无线数据通讯站2，6车载终端，7向量
，8向量。
具体实施例方式 结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明装置车载终端结构框图，车载终端由GPS模块、无线数据通信模块1、无线数据通信模块2、LCD触摸屏和ARM9处理器及外围电路组成。
无线数据通信模块1和无线数据通信模块2与ARM9处理器之间通过RS232总线连接，GPS模块与处理器之间通过RS232总线连接，LCD触摸屏与处理器相连接，ARM9处理器将数据通过无线数据通信模块1和无线数据通信模块2发送到无线数据通讯站； 图2为本发明装置无线数据通讯站结构框图。无线数据通讯站由无线数据通信模块1、无线数据通信模块2、ARM处理器及外围电路组成。
无线数据通信模块1和无线数据通信模块2与处理器之间通过RS232总线连接，处理器将数据通过无线数据通信模块1和无线数据通信模块2发送给控制范围内的其他车载终端和其他无线数据通讯站。
图3～图10为本发明装置电路连接图，其中，GPS模块采用型号为HOLUX GR213u的GPS，无线数据通信模块1和无线数据通信模块2采用型号为SRWF-1028的无线装置，触摸屏采用三星七寸LCD触摸屏，中央处理器采用ARM9的CPU处理器，型号为S3C2440AL，存储器包括SD卡存储器、型号为K4S561632CTC75(32M)的SDRAM存储器及型号为K9F1208UDM-YC80的NandFlash存储器，具体连接关系如下 图4-a的引脚MPLLCAP、图4-b的引脚UPLLCAP、图4-c的引脚XTlrtc、引脚XTOrtc、图4-d的引脚XTlpll、引脚XTOpll依次连接图3-a的引脚MPLLCAP、UPLLCAP、XTlrtc、XTOrtc、XTlpll、XTOpll； 图4-e的引脚nGCS4、nGCS5、LnOL、nWAIT、LnWE、LnWBE0～LnWBE2依次连接3-b的引脚nGCS4、nGCS5、LnOL、nWAIT、LnWE、LnWBE0～LnWBE2； 图4-f的引脚LnSRAS与电阻R107串联后连接图3-b的引脚LLnSRAS；图4-f的引脚LnSCS0与电阻110串联后连接图3-b的引脚LLnSCS0；图4-f的引脚LnSCAS与电阻R108串联后连接图3-b的引脚LLnSCAS；图4-f的引脚LSCKE与电阻R111串联后连接图3-b的引脚LLSCKE；图4-f的引脚LSCLK0与电阻R109串联后连接图3-b的引脚LLSCLK0；图4-f的引脚LSCLK1与电阻R112串联后连接图3-b的引脚LLSCLK1； 图5-a的引脚LDATA0～LDATA3、LDATA4～LDATA7、nFWE、ALE、CLE、nFCE、nFRE、RnB依次连接图3-a的LDATA0～LDATA3、LDATA4～LDATA7、图3-b的引脚nFWE、ALE、CLE、nFCE、nFRE、RnB； 图5-b的引脚nLED1、nLED2、nLED3依次连接图3-b的引脚nLED1、nLED2、nLED3； 图5-c的引脚NCON、GPG13、GPG14、GPG15依次连接图3-b的引脚NCON、GPG13、GPG14、GPG15； 图6-JOA的引脚LADDR1～LADDR6、LADDR24、LDATA0～LADTA7、EINT7～EINT9、EINT19、VDDRTC、AIN0～AIN3依次连接图3-a的LADDR1～LADDR6、LADDR24、LDATA0～LADTA7、EINT7～EINT9、EINT19、VDDRTC、AIN0～AIN3；图6-JOA的引脚LnOE、LnWBE2、nTRST、TDO、TCK、RXD0～RXD2、nRTS0、USB_EN、DP1、DN1、DN0、DP0、SPIMISO、SPICLK、LnWE、nRESET、TDI、TMS、TXD0～TXD2、nCTS0、EINT0～EINT6、EINT11、EINT13～EINT15、nSS_SPI依次连接图3-b的引脚LnOE、LnWBE2、nTRST、TDO、TCK、RXD0～RXD2、nRTS0、USB_EN、DP1、DN1、DN0、DP0、SPIMISO、SPICLK、LnWE、Nreset、TDI、TMS、TXD0～TXD2、nCTS0、EINT0～EINT6、EINT11、EINT13～EINT15、nSS_SPI； 图6-JOB的引脚nCD_SD、L3CLOCK、L3DATA、TSXM、TSYM、L3MODE、TSXP、TSYP依次连接图3-a的引脚nCD_SD、L3CLOCK、L3DATA、TSXM、TSYM；图6-JOB的引脚SDDATA0～SDDATA3、WP_SD、I2SLRCK、I2SSDI、VLINE、VM、I2CSDA、SPIMOSI、SDCMD、SDCLK、CDCLK、I2SSCLK、I2SSDO、LCD_PWR、VCLK、VFRAME、I2CSCL、VD18～VD23依次连接图3-b的引脚SDDATA0～SDDATA3、WP_SD、I2SLRCK、I2SSDI、VLINE、VM、I2CSDA、SPIMOSI、SDCMD、SDCLK、CDCLK、I2SSCLK、I2SSDO、LCD_PWR、VCLK、VFRAME、I2CSCL、VD18～VD23； 图6-JOC的121号引脚LADDR7～LADDR20、LDATA8～LDATA15、CAM DATA0～CAM DATA7、CAM_VS YNC、CAM_PCLK、TOUT0、122号引脚CAM RST、124号引脚CAM_HREF、126号引脚CAMCLK、依次连接图3-a的G7号引脚LADDR7～LADDR20、LDATA8～LDATA15、CAM DATA0～CAM DATA7、CAM_VS YNC、G5号引脚CAM_PCL、TOUT0、J4引脚CAM RST、G2号引脚CAM_HREF、J3号引脚CAMCLK；图6-JOC的引脚VD0～VD17、nXDREQ0-IDE DREQ、nWAIT、nIDE CSI nGCS1、nGCS2_nIDECS2、nLAN CS2 nGCS4依次连接图3-b的引脚VD0～VD17nXDREQ0、nWAIT、nGCS1、nGCS2、nGCS4； 图7的LADDR2～LADDR14、LADDR24、LADDR25、LDATA0～LADATA15依次连接图3-a的LADDR2～LADDR14、LADDR24、LADDR25、LDATA0～LADATA15；图7的LnWBE0、LnWBE1、LSCKE、LSCLK0、LnSCS0、LnSRAS、LnSCAS、LnWE依次连接图3-a的LnWBE0、LnWBEI、LLSCKE、LLSCLK0、LLnSCS0、LLnSRAS、LLnSCAS、LnWE； 图8的8号引脚SDDATA0～SDDATA3、5号引脚SDCLK、2号引脚SDCMD依次连接图3-b的SDDATA0～SDDATA3、SDCLK、SDCMD； 图9-a的8号引脚RSRTS0、3号引脚RSRXD0、7号引脚RSCTS0、2号引脚RSTXD0依次连接图9-b的7号引脚RSRTS0、13号引脚RSRXD0、8号引脚RSCTS0、14号引脚RSTXD0； 图9-b的11号引脚TXD0、9号引脚nCTS0依次连接图20-e的9号引脚TXD0、11号引脚nCTS0，图9-b的11号引脚TXD0、12号引脚RXD0、10号引脚nRTS0依次连接图3-b的引脚TXD0、RXD0、nRTS0； 图9-c的3号引脚RSRXD1、2号引脚RSTXD1依次连接图9-d的13号引脚RSRXD1、14号引脚RSTXD1； 图9-d的11号引脚TXD1连接图20-e的7号引脚TXD1，图9-d的12号引脚RXD1连接图9-b的引脚RXD1； 图9-e的5号引脚TXD2、13号引脚VDD33V、6号引脚RXD2、8号引脚RXD1、10号引脚RXD0、12号引脚nRTS0依次连接图3-b的引脚TXD2，k12号引脚VDD33V、J15号引脚RXD2、k17号引脚RXD1、k14号引脚RXD0、L17号引脚nRTS0 图10的13号引脚L3MODE、14号引脚L3CLOCK、15号引脚L3DATA依次连接图3-a的引脚L3MODE、L3CLOCK、L3DATA； 图10的12号引脚CDCLK、16号引脚I22CLK、17号引脚I2SLRCK、18号引脚I22DI、19号引脚I2SSDO依次连接图3-b号引脚CDCLK、I22CLK、I2SLRCK、I22DI、I2SSDO； 图11的引脚TOUT0连接图3-a的引脚TOUT0。
本发明的车载终端实现预警功能包括以下步骤 步骤1进入开机界面，系统读取导航数据，自动开启GPS模块； 步骤2进入行车导航界面，获取当前GPS位置数据，并将所采集的数据发送给ARM9处理器，ARM9处理器找到位置所在的地图信息，并读入内存中； 步骤3进入显示交互子系统； 步骤4开启高速公路防追尾预警模块。
车载装置高速公路防追尾预警模块分为发送报警信息，接收报警信息和消除报警信息三种情况，具体过程如下 图12为是本发明车载终端发送警报信息流程图，车载终端每隔0.5秒检测一次本车的行驶速度、加速度等数据，如果行驶速度小于高速路的限速或者加速度突然增大而且方向与行驶方向相反，则通过无线数据通信模块将自己的坐标以报警信息格式1发送给无线数据通讯站； 图13是本发明车载终端接收警报信息流程图，车载终端实时检测无线数据通信模块传来的数据，如果传来的数据为无线数据通讯站传递的报警信息，并且传来的发生问题的地点坐标在自己行车的前方，则立刻打开蜂鸣器，同时将问题坐标绘制出电子地图上。
判断发生问题的地点坐标是否在自己行车方向的前方，采用如下方法，如图14所示小车2首先确定自身速度，结合自身GPS坐标确定当前行车方向的二维向量
，车载终端收到问题GPS坐标时，与自身GPS坐标进行计算，得到自身位置到问题坐标的二维向量
，计算
与
的向量乘积，如果内积值不小于0，则问题坐标在行车方向前方；否则问题坐标位于行车方向后方。
警报信息共分为3种格式，如表1所述， 表1报警信息格式表 图15是本发明高速公路追尾事故预警方法车载终端消除警报信息流程图；行车刚刚进行了一次紧急制动，此时车载终端已经通过无线数据通信模块发送了一条报警信息至附近的无线数据通讯站。接下来该车恢复正常，当时速达到限速值以后，车载终端通过无线数据通信模块发送消除警报信息。
道路无线数据通讯站实时监测无线数据通信模块发送来的数据，如果该数据为车辆发送的消除警报信息并且该无线数据通讯站之前正在循环发送数据格式2的报警信息，则停止发送报警信息。
之前收到数据格式2的报警信息的行车的车载终端通过实时监测自己的无线数据通信模块，如果报警信息突然停止了，则表示前方路段情况已经解除，车载终端会关闭蜂鸣器，并取消在电子地图上绘制问题坐标，同时有语音提示情况解除警报。如果确实发生了事故，行车通过预警系统的提示通过减速避免发生连续追尾，并继续前行，当事故地点在行车方向后方时，车载终端会关闭蜂鸣器，并取消在电子地图上绘制问题坐标，同时有语音提示情况解除警报。
消除警报信息格式只有一种，如表2所示 表2消除警报的信息格式 车载终端的无线数据通信模块1和无线数据通信模块2设置为不同频率，避免了双向车道之间的干扰。如无线数据通信模块1频率设置为433MHz，而无线数据通信模块2设置为868MHz，在沈大高速路段，设定由南向北方向行驶的路段对应的频率为433MHz，而由北向南行驶路段对应的频率为868MHz。这样，行车进入由南向北方向行驶的车道前，需要打开无线数据通信模块1；而如果行车进入由北向南方向行驶的车道前，需要打开无线数据通信模块2。
目前，国内基于RF射频的无线数据通讯模块，空旷地带的传输举例可达到4千米以上，本发明的无线数据通讯站，设计为每隔2.5千米设立一个无线数据通讯站，无线数据通讯站的工作过程如下 步骤1开机，系统自动启动防追尾预警功能； 步骤2光照充足时，电池系统开始蓄电； 图16是本发明高速公路追尾事故预警方法道路无线数据通讯站工作流程图；其中，tag2为以报警数据格式2的发送线程开关的控制变量，属于布尔型；tag3为以报警数据格式3的发送线程开关的控制变量，属于布尔型。
道路上无线数据通讯站实时监测自己的无线数据通信模块1或2中传来的数据信息，如果传来的数据为车辆发送报警信息，并且坐标属于自己管辖范围内，则将该报警信息按报警格式2进行转发，为以后行驶到附近的车辆进行预警。如果该无线数据通讯站1连续30秒接收到报警信息，或者在并没有接收到消除报警信息的情况下，报警信息突然消失(可能该车辆撞坏了)，证明该路段发生异常情况，换用数据格式3发送坐标信息。
如果道路上的无线数据通讯站收到数据格式3的报警信息，则确认该路段发生车祸，马上对数据格式3的报警信息进行转发，以这种方式一直传递至最近的高速公路管理中心，通知工作人员对事故进行处理。
如果原道路无线数据通讯站以数据格式3持续发送警报信息T时间后，该无线数据通讯站自动停止发送报警信息。该T值可以通过工作人员进行设置，一般为20min～2hour。
实施例1 如图17所示，下方路段为由右向左行驶。小车2即将与小车1发生追尾，司机采取了紧急制动，此时，车载终端会测得小车2的瞬间加速度与行驶速度反向且大于某个值或者即时速度小于临界值，车载终端马上把小车2的GPS坐标以数据格式1发送至道路上的无线数据通讯站。
小车2位于无线数据通讯站1管辖的坐标范围内，无线数据通讯站1接收数据并马上将小车2的坐标信息以数据格式2发送出去；如果无线数据通讯站1连续30秒接收到报警信息，或者在并没有接收到消除报警信息的情况下，报警信息突然消失(可能该车辆撞坏了)，证明该路段发生异常情况，换用数据格式3发送坐标信息。
小车3车载终端接收到数据格式2或数据格式3的信息，马上发出蜂鸣警报提醒驾驶员警惕前方车辆，做好刹车准备，同时将小车2的坐标在车载终端地图上绘制出来。
无线数据通讯站2接收到数据格式3的信息，马上将该数据转发至无线数据通讯站3，这样无线数据通讯站之间的无线传输，直至将该路段的异常路况发送至就近的高速公路管理中心，用来通知之后路段的车辆以及高速公路管理中心及时采取应对措施。
实施例2 如图18所示，小车2通过紧急制动，避免了与小车1发生追尾，与此同时，小车2的车载终端发出警报信息。
接下来，小车2开始正常行驶，当行驶速度超过特定速度值后，小车2的终端会马上发送消除警报信息至无线数据通讯站。
无线数据通讯站1接收到消除警报信息，如果此前该无线数据通讯站1没有收到警报信息，则忽略该警报；如果无线数据通讯站1此前正在发送数据格式2或者数据格式3的警报信息，则停止发送警报信息。
实施例3 如图19所示车1与车2发生相撞，车3由于接收到预警系统的提示，提前减速，成功避免了连续追尾的事故，当车3运行至事故前方，即事故地点位于车3的行驶方向后方以后，车3的车载终端会关闭蜂鸣器，并取消在电子地图上绘制问题坐标，同时有语音提示情况解除警报。
在事故发生后30秒后，无线数据通讯站2接收到数据格式3的报警信息，立即将报警信息连续转发3次后停止。当无线数据通讯站1连续发送报警信息超过T时间后也会停止转发。这个时间T可以由工作人员进行设置。
权利要求
1.一种高速公路上车辆追尾事故的预警装置，包括车载终端，由中央处理器及外围电路、GPS模块、无线数据通信模块1和无线数据通信模块2、触摸屏组成，其中，中央处理器及外围电路由中央处理器、存储器和蜂鸣器组成，其特征在于还包括若干无线数据通讯站，无线数据通讯站由中央处理器及外围电路、无线数据通信模块1和无线数据通信模块2组成，无线数据通讯站通过无线数据通信模块1和无线数据通信模块2与车载终端进行通讯。
2.根据权利要求1所述的一种高速公路上车辆追尾事故的预警装置，其特征在于所述的无线数据通信模块1和无线数据通信模块2的频率应保持不一致，车载终端一次只能开启一个无线数据通信模块。
3.采用权利要求1所述的高速公路上车辆追尾事故预警装置进行预警的方法，其特征在于包括如下步骤
产生警报的过程如下
步骤1小车1的车载终端通过自身测速函数循环监测本车的行驶速度、加速度等数据，如果行驶速度小于高速路的限速或者加速度突然增大而且方向与行驶方向相反，则通过无线数据通信模块1或2将自己的坐标以报警信息格式发送；
步骤2道路上无线数据通讯站1通过实时监测无线数据通信模块传来的数据，发现传来的数据为车辆发送报警信息，并且坐标属于自己管辖范围内，则将该报警信息按报警格式2进行转发，为以后行驶到附近的车辆进行预警；
步骤3位于小车1行车方向后方报警范围内的小车2的车载终端监测无线数据通信模块1或2传来的数据为无线数据通讯站1传递的报警信息，并且传来的发生问题的地点坐标在自己行车的前方，立刻打开蜂鸣器，同时将问题坐标在电子地图中画出，提醒小车2的驾驶员减速并注意前方问题车辆；
步骤4无线数据通讯站1连续30秒接收到报警信息，或者在并没有接收到消除报警信息的情况下，报警信息突然消失，即可能该车辆撞坏了，证明该路段发生异常情况，换用数据格式3发送坐标信息；
步骤5道路上的其它无线数据通讯站收到数据格式3的报警信息，则确认该路段发生车祸，马上对数据格式3的报警信息进行转发，以这种方式通过无线数据通讯站的相互传递数据，一直传递至最近的高速公路管理中心，通知工作人员对事故进行处理；
消除警报的过程如下
步骤1小车1刚刚进行了一次紧急制动，此时车载终端已经通过无线数据通信模块1或2发送了一条报警信息至附近的无线数据通讯站，接下来该车恢复正常，当时速达到限速值以后，车载终端通过无线数据通信模块1或2发送消除警报信息；
步骤2无线数据通讯站1通过监测无线数据通信模块1或2发送来的数据，发现该数据为小车1发送的消除警报信息并且该无线数据通讯站之前正在循环发送数据格式2的报警信息，则无线数据通讯站1立即停止发送报警信息；
步骤3之前收到报警信息格式2的小车2的车载终端通过监测自己的无线数据通信模块1或2，发现报警信息突然停止了，则表示前方路段情况已经解除，车载终端会关闭蜂鸣器，并取消在电子地图上绘制问题坐标，同时有语音提示情况解除警报；另外，如果确实发生了事故，小车2通过预警系统的提示通过减速避免发生连续追尾，并继续前行，当事故地点在小车2方向后方时，小车2的车载终端会关闭蜂鸣器，并取消在电子地图上绘制问题坐标，同时有语音提示情况解除警报；
步骤4除了无线数据通讯站1外，其它无线数据通讯站只需连续转发3次该警报信息后即停止转发，实现将问题路段情况发送至就近的高速公路管理中心即可；
步骤5如果道路无线数据通讯站1以数据格式3持续发送警报信息T时间后，该通讯站1自动停止发送报警信息，T值可以通过工作人员进行设置。
4.根据权利要求3所述的一种高速公路上车辆追尾事故的预警方法，其特征在于消除警报的过程步骤3所述的事故地点在小车2方向后方，通过判断向量乘积的正负性来实现，具体方法如下小车2首先确定自身速度，结合自身GPS坐标确定当前行车方向的二维向量
车载终端收到问题GPS坐标时，与自身GPS坐标进行计算，得到自身位置到问题坐标的二维向量
计算
与
的向量乘积，如果内积值不小于0，则问题坐标在行车方向前方；否则问题坐标位于行车方向后方。
5.根据权利要求3所述的一种针对高速公路追尾事故的预警方法，其特征在于消除警报的过程步骤5所述的T值取值范围为20分钟～2个小时。
全文摘要
一种高速公路上车辆追尾事故的预警方法及装置，涉及GPS定位技术、串行通信技术、语音多媒体技术、图形图像处理技术、无线数据传输技术，本发明装置包括若干无线数据通讯站，无线数据通讯站由中央处理器及外围电路、无线数据模块1和无线数据模块2组成，无线数据通讯站通过无线数据模块1和无线数据模块2与车载终端进行通讯。采用本发明装置可以节约成本，可以避免使用高压电路带来的不安全性，本发明装置操作简单实用，可扩展性强，用户只需操作开机、打开无线模块等按钮即可，该装置反应速度快速，适合对高速公路上紧急事件的处理。
文档编号G08G1/16GK101763741SQ20091024883
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者韩春燕, 车新帅, 席少辉, 白旭 申请人:东北大学