運動裝置在運行中的定位、自動導航與防撞系統的製作方法

2023-04-26 20:03:16

專利名稱：運動裝置在運行中的定位、自動導航與防撞系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及利用發射信號的方法對運動裝置定位和防撞，特別是利用無線傳呼系統進行定位和防撞的系統。
發明的技術背景運動裝置包括很廣很寬的範圍，主要是汽車火車，船隻，飛機等多屬交通工具，運輸工具。坦克算軍事用途，也是運動裝置。
目前，這些運動裝置都會經常發生碰撞的事故，汽車相撞，火車相撞，船隻相撞，甚至也有飛機相撞的事故發生。究其原因，是沒有足夠的「千裡眼」和「順風耳」，所以，未能及時知曉周圍運動物體運動裝置的情況，因而發生「相撞」事故。目前還未有有效的發明去解決這一問題。
發明目的本發明是為了提出一種有效的解決方法和解決方案，使運動裝置在運行中能夠互相定位，從而避免發生相撞的不幸事故。
對發明的說明研究一下目前的上述交通工具和運輸裝置，基本上都有一個共同的問題，就是，並沒有告訴其它行駛著的交通運輸工具自己是誰，在走那務路以及方向、速度和位置。數百年來，全憑運動裝置駕駛員的眼睛觀察。黑夜時，要把燈開得亮亮的，也是為了要眼睛看到前面的情況，不要發生撞車撞船撞飛機事件。一切都依賴於駕駛員的視力和操控的靈敏狀況。
現代通訊技術的進步，已給改變這種狀況提供了條件。
本發明認為，如果能夠在運動裝置上裝設無線信號收發和顯示裝置，隨時把運動裝置自身在運動中的有關信息不斷地(每分鐘發射一次，每5秒發射一次，都應理解為不斷地發射)發射出去，供別的、周圍附近一定範圍內的運動裝置中所附設的接收裝置接收和顯示，又隨時接收和顯示周圍附近一定範圍內的運動裝置的位置和運動狀況，則各自的安全係數就會極大的增加。
發射的無線信號主要反映如下參數1、我是誰，2、走在哪條路上，3、正向哪個方向走，4、我的速度是多少，5、發信號時的位置在哪裡。
如果能夠報告這些參數和了解周圍運動物體交通工具的這些參數，就應當避免相撞。即使在夜間和大霧天氣，也會防止相撞。這是本發明的基本思想。
現代的傳呼技術的發展，對解決以上問題相當合適，類似的無線電收發系統也可採用。因為無線傳呼的發射裝置的架設和設備不很貴，而發射信號的覆蓋範圍又是周圍幾十公裡，正適合用於定位和防撞系統，正適合於近距離的相互定位。因此，對於火車、汽車、船舶、飛機等都在一定程度上適用。
為了防止因頻率相同而相撞引起收不到其它運動裝置所發射的信號，可以採取多頻道發射，發射兩個、三個，甚至五個相互分開一些的同頻率不同頻道的發射，而且發射也可以用不同的間隔時間，避免相撞，方便接收。
例如同頻率不同頻道與不同發射時間間隔的例子，在海上，船舶同頻率不同頻道，不同發射時間間隔F1每間隔2秒(循環發射)F25秒
F37秒F411秒F513秒同頻率不同頻道的發射方法在傳呼系統很普遍，同一地區同一城市不同的傳呼臺，不同的傳呼公司就是採用同頻率不同頻道和發射方式來區別開。
用於火車，一個頻道或兩個頻道就夠了。關於接收方面，接收機連接一臺電腦，隨時迅速地將收到的周圍運動物體運動裝置的位置，方向，速度等諸參數情況計算出來並顯示出來。同時還要在電腦顯示屏上直觀地顯示出自身裝置與周圍運動裝置的相對位置和相對運動情況，這樣，行駛的安全性就極大地得以提高。
參閱

圖1，圖1是本發明的系統的說明圖。這是一套裝置在本發明所指的運動裝置上的無線信號發射與接收系統，用於自身定位，發射自身運動參數，接收和顯示周圍運動裝置位置與運動狀態，並能自動導航和發出防撞警告提醒信號。
本系統包括無線信號發射部分和接收部分，發射部分包括參數取得單元主要取得自身速度，自身位置，運動方向，運動方向上的哪一軌道等參數，並將這些取得的參數輸往相連接的參數處理與編碼單元，進行信號處理與編碼。運動裝置自己本身的編號是固定不變的。例如輪船ST2350號，火車H0618188號等，相應的編碼也是固定的。因此，它可與其它4個參數一起被輸往發射機，被發射機發射出去。無線信號接收部分包括接收機、電腦和報警器。接收機接收周圍運動裝置發射的無線信號，並將這些信號傳輸給相連接的電腦中進行信號處理，並將處理結果在電腦顯示屏上顯示，顯示時可以部分屏面顯示數字，大部分屏面顯示直觀的自身裝置與周圍運動裝置的動態相對位置和相對運動方向，相對速度等，以最佳的反映相對情況。當與其它運動裝置有發生碰撞危險時，按預定程序，電腦向與它相連的報警器發出警告提醒信號，提請駕駛員採取緊急措施。
接收部分不需要接收離自身裝置很遠的運動裝置的情況。對火車、船舶而言，周圍20公裡以內就已足夠。對汽車而言，周圍5公裡以內或10公裡以內已經足夠。對飛機而言，50--60公裡左右一般也應夠了。相對相遇時間在5分鐘左右，最多10分鐘，就應有足夠時間控制運動裝置以確保安全。實際上，陸上只要離開2分鐘的車程距離就應不會相撞。
圖2表示了一個在海上的船隻A接收部分電腦顯示屏顯示的相對位置等的例子，B、C、D為顯示的其它船隻，屏上清楚顯示了相對位置、方向、速度。
每一運動裝置都裝有速度表，只是不十分精確，但大致上反映了運動裝置的速度。還可利用另外的裝置，直接採用通過的距離除以時間以取得速度的更精確的值。發信號時的位置的確定比較複雜。為此，必須設置一些與地面固定的「標識」。例如，在汽車行駛的公路上畫上一些標識。標識的畫法可採用畫人行橫道，畫行車車道隔線的畫法，用白色快幹光滑漆料，在每一行車線上的一定距離處，例如每隔50米，畫一組圖案標識碼。汽車上採用光電掃描器對標識碼進行掃描，就可以得出即時的運動速度。圖案標識碼可以多種多樣，可以是一長一短的白油漆線，例如如圖3所示，公路單向三條行車線，第一行車線上的標識碼為 ，第二行車線上的標識碼為 ，第三行車線上的標識碼為 。這樣的圖案標識碼極易被識別。不對稱的圖形，可以反映更多的信息。例如先掃描到長線再掃描到短線反映上行，先反描到短線再掃描到長線表示下行，可以在公路和鐵路上反映出運行方向。標識碼也可以是其它與地面聯繫的物體等。例如，標識碼可以是設在公路旁的道路樁石，鐵道旁沿鐵道數十米一個的石制鐵路標識，現大部分是水泥制的。也可在鐵道上簡單地設置彈簧片，受列車相碰撞而計算出相對位置和速度及方向。
標識碼的距離不一定是因定的，直道上距離遠一些，彎道上距離近一些。
在所有的道路上標記上標識碼。不同省、市、地區可用不同的標識碼。鐵路上採用鐵路的標識碼，公路上採用公路的標識碼。將標識碼的分布情況，在一個地區，每一道路，每一鐵路上的標識碼的分布情況記錄下來，編成電腦資料，並輸入到運動裝置所附設的電腦之中。這樣，當用機械式或光電式或感應式等識別行走路徑上的標識碼並與電腦中存貯的標識碼的分布圖相對照，就可得出精確的位置數據。並且，根據掃描和分析標識碼的分布和通達情況，可得出運動裝置自身的位置數據，速度數據，運動方向數據和在哪條路上行走的數據。對鐵路而言，單線鐵路上行駛的列車只有上行和下行的問題。雙線鐵路上行駛的列車，也會固定地安排在某一行車線是上行，某一行車線是下行。利用上行下行就可確定出在哪一道軌上行車，如果三線或四線行車處，應採用不同的標識碼，由此指明列車在哪條道上行駛。對汽車也是一樣。四條行車線的標識碼可能是4種不同的標識碼圖案。掃描接收到不同的標識碼而轉換成不同的編碼發射出去。接收機會根據這些信號而區別開運動裝置正在運行行駛在第幾線上。
對海上船舶和空中飛機而言，可以採用同一概念和方法。
對於飛機而言，標識碼可採用地球表面的固定標識，採用山川，河流等的某些點，製成標識碼圖，輸入飛機的電腦中，作為識別標識等。再就是利用現在的衛星的GPS系統，隨時給出飛機的位置。這樣，再由飛機發射出去。
河上的船舶可利用河流兩旁的山川陸她設置標識碼並繪製標識碼圖並存入電腦中。船舶在航行時可根據探測的標識碼情況與電腦中的標識碼圖對照而確定即時位置，從而發出位置數據資料。速度數據資料也可由計算位置碼間的距離和時間計算出而發射出去。
海上的船舶可利用衛星的GPS接收器定位、定向和根據兩次接收的位置數據及所用時間算出即時速度發射出去。這樣，定位、定向、速度的參數都可以確定地發射了。如果在航行航道密集處，可再增加發射船舶在第幾航道航行的數據參數。
由於運動裝置在運動行駛之時總是不斷地發射自身的運動數據資料和接收並顯示周圍其它運動裝置的數據資料，使得駕駛人員隨時能知曉周圍的運動裝置的情況，所以，可以確保安全行駛。
標識碼是本發明的重點之一。在有了標識碼和標識碼的分布情況以後，將標識碼分布製成電腦用標識碼分布圖，幾條道路的分布圖，一個小區的標識碼電腦圖，等等。生產製造出適合各種運輸工具運動裝置用的標識碼分布電腦用軟體，電腦磁碟備用。需要時，可將電腦磁碟式的準備行駛區域的信息碼分布圖輸入運動裝置的電腦中，並配以適當的軟體，即可實現自動導航。因為有了分布圖，再往電腦中輸入預定速度和航線或行駛路線，以及在距離其它運動裝置多遠時發出警報信號等的電腦軟體，即可實現運輸工具、運動裝置的自動導航。
本發明的系統可採用無線傳呼系統的裝置、設備，再增加參數取得的裝置。參數取得裝置可包括各種光電掃描裝置，機械計數器，速度計，羅盤等裝置和器械，用以取得各所需的參數。參數的編碼和發射可採用無線傳呼的電腦和發射臺，接收裝置可採用傳呼機接收，再由傳呼機將解碼後的信號輸至電腦中由電腦進行運算和顯示。報警器可以是一個簡單的蜂鳴器。
行駛之中的暫停，仍應不斷發射信號，例如汽車半路出了故障，停車停在公路上修理，一定要繼續發信號，以示存在。這樣才會減少被撞的危險。這種暫停仍應視為運動中。
本發明的方案的實施，將會產生巨大的社會效益，並推動本領域中技術的進步。
權利要求
1.一運動裝置在運行中的定位、自動導航與防撞系統，用於在運行中定位、自動導航與預防與其它運動裝置相撞，其特徵是，每一運動裝置中都包括有定位/自動導航與防撞系統，該系統包括無線信號發射部分，用於發射運動裝置自身代號，運動中的即時位置，運動中的即時速度，運動方向，運行軌道的信號，該系統還包括無線信號接收部分，用於接收、處理和顯示由其它運動裝置發出的上述信號，並在預定緊急的情況時發出警告提醒信號。
2.如權利要求1所述，其無線信號發射部分包括有參數取得單元，參數處理與編碼單元，發射機，標識碼分布存貯單元；參數取得單元與標識碼分布存貯單元和參數處理與編碼單元相連接，在獲得標識碼的基礎上，經與標識碼分布存貯單元中存貯的標識碼分布相比較分析，得出即時位置參數和相應其它參數，並將這些參數傳輸給參數處理與編碼單元，參數處理與編碼單元與參數取得單元和發射機連接，對由參數取得單元傳輸來的參數進行處理和編碼，並將編了碼的參數傳輸給發射機，發射機與參數處理編碼單元相連接，將由參數處理與編碼單元輸入的編碼信號發射出去，標識碼分布存儲單元與參數取得單元相連接，標識碼分布存貯單元中存貯有標識碼分布電腦軟體和程序控制軟體，提供有關分布予參數取得單元，用以確定即時位置，並可根據有關電腦程式軟體，使運動裝置實現自動控制和自動導航。
3.如權利要求1所述，其無線信號接收部分包括接收機，電腦和報警器，接收機接收其它運動裝置發射出的含有各項參數的無線信號，並將收到的信號傳輸給與之相連接的電腦，電腦與接收機和報警器相連接，對接收機輸入的信號進行信號處理和在電腦顯示屏上進行數字顯示和圖形相對位置顯示，當按預定程序與其它運動裝置過近超過一定距離時，會向報警器發出報警信號，報警器則發出一定的聲響等警告提醒信號，提請駕駛員採取緊急措施。
4.如權利要求1所述系統，可以是無線傳呼系統並增加相應的參數取得裝置。
5.如權利要求1所述系統，其發射和接收都可採用同頻率幾個頻道分隔時間的不斷發射與接受的方式，以便可隨時接收到其它運動裝置發出的參數信號。
6.如權利要求1所述的系統，其定位是預先在地面上，道路上，鐵道上，鐵路旁，道路旁，山川河流的相應位置上設置標識碼，並將標識碼的分布製成電腦軟體並在使用時輸入相應的電腦軟體至標識碼分布存儲單元。
7.如權利要求1所述系統，其定位也可採用GPS衛星定位器進行位置定位，尤其是對於海上運行的船舶和空中的飛機，更適合用GPS衛星定位器進行位置定位。
8.如權利要求6所述，其標識碼可以是用快幹油漆塗在地面上的各種圖案構成，也可是由畫有標記的埋於路旁鐵道旁的小水泥樁構成，在鐵路上甚至可以用豎起的道釘構成，即，標識碼是與陸地相聯繫的許多的同樣的標識，並能被運動裝置上的參數取得單元中的某裝置所識別。
9.如權利要求1或2所述，其參數取得單元可包括各種光電掃描裝置，機械計數器，速度計，羅盤等裝置和器械，用以取得各所需的參數。
10.如權利要求1所述運動裝置，包括汽車等各種陸地運行車輛，火車、飛機和船舶。
全文摘要
一運動裝置在運行中的定位、自動導航與防撞系統，包括有無線信號發射部分，發射運動裝置自身的代號，運動中的位置、速度、方向和運行軌道，接收部分接收其它運動裝置發射的上述信號並進行處理和顯示以及緊急情況下進行提示，由於有了直觀的顯示，駕駛人員可清楚地知曉周圍運動裝置的情況，運動裝置可以是汽車等車輛、火車、船舶、飛機等，在陸地上設置標識碼供運動裝置識別，並將標識碼的分布製成電腦軟體和相應和控制軟體，供輸入運動裝置中用以實現自動導航。
文檔編號G08G5/04GK1124858SQ9411885
公開日1996年6月19日 申請日期1994年12月12日 優先權日1994年12月12日
發明者黃金富 申請人:黃金富