道路交通衝突預警裝置的製作方法

2023-04-28 02:18:41

專利名稱：道路交通衝突預警裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種道路交通衝突預警設備，特別是涉及一種應用於防止道路 交通參與者相互衝突的主動型道路交通衝突預警裝置。
背景技術：
在道路交通中發生事故通常是由於交通參與者之間在事故發生前沒有能夠 及時發現可能存在的事故衝突點所造成的，例如在高速公路低能見度情況下， 後車由於視線不清等原因會與前車追尾；在城市道路經常發生事故的"黑點" 區域一般也是由於種種原因導致交通參與者之間不能及時發現對方並採取有效 措施，從而導致事故的發生。
交通領域的一切措施與技術都是圍繞著減少事故，保障暢通這個主題展開 的，例如交通法規、交通信號燈、各種標誌標線等等，其主要作用都是規範道 路交通參與者並減少事故發生。
但是，由於各種自然原因和客觀因素，道路交通衝突的發生及可能發生道 路交通衝突的因素依然存在，例如自然環境中的霧、陰霾、下雨、下雪等低能 見度天氣所導致的事故誘因、交通"黑點"地區的地理環境誘因等，在這些路 段，現有技術也有一些用於提示交通參與者的預警性設備，例如黃閃燈、暴閃 燈、預警標誌、語音預警器等等。中國專利ZL02240352.3 "機動車高速公路遙 控語音預警器"公開了一種包括時基電路IC1、無線信號發射集成電路IC2、無 線信號接收集成電路IC3、音頻解碼器IC4和語音預警裝置的機動車高速公路遙 控語音預警器，其語音預警裝置主要由語音集成塊IC5內存功率放大器及揚聲 器Y組成。工作時，音頻解碼集成塊IC4把音頻信號轉換成電位變化，控制語 音功放塊IC5工作，通過揚聲器Y發聲進行語音預警。這種預警器只有一種警 示方式、功能單一、適用場合有限。
通常情況下，當與事件直接關聯的預警信息給交通參與者的預警作用是直 接並且有效的，例如交通警察的現場指揮、交通參與者可目擊前方的障礙物等; 而常設的、與事件無關的、單一的預警信號往往會被交通參與者忽略，目前尚 沒有一種現有技術能夠在交通參與者可能發生衝突前提前給予可能發生衝突的
有效預警。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術存在的缺陷，提供一種在低 能見度及交通"黑點"地區給予交通參與者避免衝突的多重預警示信息，警示 效果好，適用範圍寬的主動型道路交通衝突預警裝置。
本發明解決上述問題所採用的技術方案是該道路交通衝突預警裝置，其 結構特點是包括車輛通過檢測器、車輛停留檢測器、行人通行檢測器、數據 接收模塊、主控制模塊、前向警示器、後向警示器、驅動模塊、數據通訊接口、 語音通訊及廣播模塊、電源，所述的後向警示器內安裝有發光二極體陣列，所 述的前向警示器內安裝有光源和聚光部件，所述的車輛通過檢測器、車輛停留 檢測器、行人通行檢測器輸出端與數據接收模塊連接，數據接收模塊輸出端與 主控制模塊連接，主控制模塊與數據通訊接口連接，數據通訊接口另一端與語 音通訊及廣播模塊連接，主控制模塊輸出端通過驅動電路和前向警示器、後向 警示器連接，電源和車輛通過檢測器、車輛停留檢測器、行人通行檢測器、主 控制模塊、前向警示器、後向警示器、驅動模塊、數據接收模塊、語音通訊及 廣播模塊連接。該衝突預警裝置能給車輛、行人等交通參與者避免衝突的光線 警示、聲音警示等多重預警示，警示效果好。
本發明道路交通衝突預警裝置所述的車輛通過檢測器採用雷射對射車輛通 過檢測器，該雷射對射車輛通過檢測器包括雷射發射部分和雷射接收部分，激 光發射部分和雷射接收部分相對安裝，所述的雷射發射部分包含無線控制開關、 調製及控制器、雷射發射模組，雷射接收部分包含雷射接收單元、解調及控制 器。
本發明道路交通衝突預警裝置所述的車輛通過檢測器採用可見光或非可見 光波段對射檢測器或微波探測檢測器或超聲波探測檢測器或地感線圈檢測器或 視頻自動識別檢測器或聲波識別檢測器。
本發明道路交通衝突預警裝置所述的車輛停留檢測器採用二個或二個以上 熱釋接收管，各熱釋接收管按不同的前向角度順序排列，所述的熱釋接收管的
接收窗口安裝在彈簧支撐件上，熱釋接收管的接收窗口前裝有透過6. 5 u m 8. 6
ym紅外波的濾鏡。
本發明道路交通衝突預警裝置所述的行人通行檢測器採用微波檢測器。
本發明道路交通衝突預警裝置所述的後向警示器的顯示面有警示圖標區和 警示文字區，後向警示器配有顯示面預警亮度調節部件。使預警亮度隨環境變 化而變化，強化警示效果。
本發明道路交通衝突預警裝置所述的主控制模塊連接自復位按鈕，主控制 模塊釆用帶程序控制的微處理器，所述的數據通訊接口配置數位化無線通訊接 口和有線通訊接口，所述的語音通訊及廣播模塊的語音通訊採用IP通訊接口， 廣播模塊採用數字錄音晶片。
本發明道路交通衝突預警裝置所述的電源採用太陽能電池。利用太陽能供 電，安裝應用地點不受供電影響。
本發明與現有技術相比具有以下優點結構合理，多重警示、預警效果好， 多種功能、適用範圍寬。1、該衝突預警裝置組合了車輛通過檢測器、車輛停留 檢測器、行人通行檢測器、前向警示器、後向警示器和語音通訊及廣播模塊， 實現了給車輛和行人等交通參與者避免衝突的光線、聲音等多重預警示信號， 既強化了預警示效果，又拓寬了應用範圍；2、前向警示器和後向警示器的設置， 在高速公路低能見度情況下當後車與前車距離較近時，能夠給隨後跟進的後車 發出清晰的防撞預警信號，能更有效地給行駛中的車輛提示前方路況，使後續 車輛有時間提前採取措施避免事故的發生；3、車輛通過檢測器和車輛停留檢測 器的設置，在高速公路使用時，能夠對車道內行駛的車輛進行通過、停留檢測， 並將檢測到的車輛大致位置傳送到指揮中心的電子地圖上作對應顯示；4、行人 通行檢測器可在交通"黑點"區域設置防止交通衝突的強預警，向可能產生交 通衝突的雙方發出防止衝突的預警信號；5、利用太陽能供電，衝突預警裝置的 使用安裝地點不受供電局限。


圖1為實施例道路交通衝突預警裝置結構示意框圖。
圖2為實施例後向警示器結構示意框圖。 圖3為實施例前向警示器結構示意框圖。
圖4為實施例車輛通過檢測器結構示意框圖。
圖5為實施例車輛通過檢測器電路原理方框圖1。
圖6為實施例車輛通過檢測器電路原理方框圖2。
圖7為實施例車輛通過檢測器電路原理方框圖3。
圖8為實施例車輛停留檢測器結構示意框圖。
圖9為實施例車輛停留檢測器電路原理方框圖。
圖IO為實施例主控制模塊電路原理方框圖。
圖11為實施例車輛通過檢測器工作流程圖。
圖12為實施例車輛停留檢測器工作流程圖。
圖13為實施例道路交通衝突預警裝置工作流程圖。
具體實施例方式
實施例結構參見附圖。
參見圖l，該道路交通衝突預警裝置主要由殼體、車輛通過檢測器l、車輛 停留檢測器2、行人通行檢測器3、數據接收模塊4、數據通訊接口 5、主控制 模塊6、語音通訊及廣播模塊7、驅動模塊8、後向警示器9、前向警示器10和 電源11組成。車輛通過檢測器1、車輛停留檢測器2和行人通行檢測器3的輸 出端與數據接收模塊4連接，數據接收模塊4的輸出端與主控制模塊6連接， 主控制模塊6通過數據通訊接口 5連接上位機SWJ，數據通訊接口 5的另一端與 語音通訊及廣播模塊7連接，主控制模塊6的輸出端通過後向驅動電路8-1和 後向警示器9連接、通過前向驅動電路8-2和前向警示器10連接，電源ll的 輸出端連接衝突預警裝置的電源輸入端及檢測模塊的電源輸入端，向車輛通過 檢測器1、車輛停留檢測器2、行人通行檢測器3、數據接收模塊4、主控制模 塊6、語音通訊及廣播模塊7、後、前向驅動電路8-l和8-2、後向警示器9、 前向警示器10供電。
參見圖2，實施例的後向警示器9的顯示面內安裝有發光二極體陣列，並配 有顯示面預警亮度調節部件，顯示面上有警示圖標區9-l和警示文字區9-2，採 用LED點陣組成警示圖形及簡單預警語句。後向預警器9內排列的發光二極體 點陣通過後向驅動電路8-1驅動，本實施例採用一個固定的"三角標誌"圖形
和二個32X32的點陣，用74HC595驅動電路對發光二極體點陣進行驅動，驅動 電路8-1還可選用德州儀器公司的TLC5941晶片、臺灣聚積科技MBI公司的 MBI5028、臺灣點晶科技SITI公司ST2221C。預警圖形及簡單預警用語也可使用 預製的燈箱。後向警示器9是預防交通衝突的關鍵部件，使用時，後向警示器9 的顯示面面向來車方向安裝在道路邊上，即與車輛行駛方向相對安裝。後向警 示器9的LED亮度由主控制器6控制，通過顯示面預警亮度調節部件調節，白 天啟動時，使用高亮度顯示模式，處於低能見度顯示時，根據能見度高低調節 LED亮度，以求在不眩目的情況下儘可能遠的傳達預警信息。為避免在警示器未 開啟情況下給行車人員產生誤導，後向警示器9在圖形標誌前端採用淺色玻璃 遮擋內部圖形，且三角警示圖形不使用反光膜，當警示器未啟動運行時，在外 部基本上看不到預警圖形。啟動時，警示器透過淺色玻璃向來車顯示預警圖形， 為強化顯示效果，後向警示器9按照預置的頻率閃爍或按照控制器給定的頻率 閃爍警示標誌及警示語。點陣顯示組件還可接受上位機指令顯示簡單文字或圖 形，在平時未作為道路交通衝突警示器時，可作為簡易的電子信息牌使用。
參見圖3，前向警示器10是一個沿車輛運行方向設置的高亮度集束照明燈， 內安裝有光源和聚光部件，光源選擇雙光源或多光源或單光源組合，可選擇強 光LED或其他高亮度光源。單光源組合較適合在夜間使用；多光源組合可在白 天低能見度下應用。選用短波長紫色光源時，警示效果較明顯；選用白光作為 警示光源時，可採用漸亮技術，從點亮光源到光源亮度達到最亮的過度時間約 1 3秒，該方式可減少對車輛的光衝擊，並且可與電子警察應用的閃光燈形成 區別。啟動時，前向警示器10會順前車行駛方向連續或間斷髮出聚焦照明強光 JJZMQG，該強光可照亮前面已通過車輛YTGCL的後部，給後面的車提示前面車 的存在。實施例前向預警器10是由前向驅動電路8-2驅動的8個大功率發光二 極管照明模塊組成，聚光部件將8個獨立的發光二極體照明模塊進行蜂窩式聚 光，前向驅動電路8-2採用繼電器；8個發光二極體的總耗電約3W 3.5W。
參見圖4,實施例的車輛通過檢測器1採用雷射對射車輛通過檢測器101， 該雷射對射車輛通過檢測器101主要由雷射發射部分1011和雷射接收部分1012 構成，雷射發射部分1011安裝在道路的一側，在道路另一側安裝雷射接收部分
1012，兩者相對安裝。圖中TXCLFX表示通行車輛方向。無車輛通行時，雷射接 收部分1012可接收到雷射發射部分1011發射的調製雷射信號DZJGXH，有車輛 通過時，雷射發射部分1011發射的信號將被通過車輛短暫擋住，期間雷射接收 部分1012無法接收到雷射發射部分1011發射的調製雷射信號DZJGXH，車輛通 過後雷射接收部分1012又能夠接收到雷射發射部分1011發出的調製信號，從 而檢測到有無車輛通過道路。實施例車輛通過檢測器1工作流程參見圖11。
實施例雷射對射車輛通過檢測器101的電路原理參見圖5,雷射發射部分 1011包含無線控制開關101-1、調製及控制器101-2和雷射發射模組101-3，激 光接收部分1012包含雷射接收單元101-4和解調及控制器101-5。無線控制開 關101-1與調製及控制器101-2相連接，調製及控制器10卜2與雷射發射模組 101-3相連接，雷射接收單元101-4與解調及控制器101-5相連接，解調及控制 器101-5與主控制器6連接，電源11與無線控制開關101-1和雷射發射模組 101-3連接。雷射發射部分1011是一個獨立的模塊，在能見度高於閾值時，它 不需要工作，故在道路交通衝突預警裝置關閉時，雷射發射部分1011接受上位 主機發送的關閉指令，通過無線控制開關101-1關閉雷射發射。當需要開啟時， 上位主機通過無線控制開關101-1開啟雷射發射部分1011。調製及控制器101-2 是為了有效識別公路沿線有可能存在的大量幹擾信號，在雷射發射之前先對其 進行信號調製，以確保信號的有效性。雷射發射模組101-3是將雷射器件、激 勵器件、安裝件組合在一起的雷射發射組合件。實施例選用日立公司出品的半 導體雷射器HL7892E/G型，也可採用工業級的雷射發射組件LB-00617/YD，在幹 擾不大的車輛通過檢測環境中，僅通過穩定的間斷脈衝檢測也可以獲得很好的 車輛通過檢測效果。當處於太陽能供電時，為了節約能源，雷射發射模組101-3 實施間斷工作模式，停止發射的間隙小於最短車長通過時間。雷射接收部分1012 在大多數的應用環境中，可使用單純的光電二極體作為雷射接收單元101-4，本 實施例選用的型號有PT315AB、 BPW76B 、 ST-1KL3A等等。但是在極個別具有強 烈幹擾的複雜環境下應用時,雷射接收部分1012核心元件選用雪崩光電二極體， 型號為GT231型Si APD。調製與解調通常是配對的，當調製器使用識別算法進 行調製時，解調及控制器101-5就必須對接收到的雷射調製信號進行解調，通
常該模式僅在複雜環境下應用，在大部分應用環境下，當使用普通光電器件進 行檢測信號接收時，可在發射端疊加識別信號，例如加入一個固定的編碼，接
收端識別該編碼，在接收並整形後將信號送主控制器6進行識別。
雷射對射車輛通過檢測器101能兼做當地能見度簡易識別器，當能見度良 好時，接收器接收到的雷射信號強度較高，當能見度較低時，接收器收到的激 光信號強度也將隨之減弱，通過上述變化可有效識別當地能見度的變化。在道 路交通衝突預警裝置單機運行時，雷射對射車輛通過檢測器101判斷的估算能 見度值是啟動預警裝置的條件之一，當處於低能見度時，接收器接收到的信號 低於根據要求預設的閾值時，主控制模塊6發出預警裝置開始工作的指令。處 於聯網工作狀態時，啟動指令由處於上位的能見度探測器發出，當能見度低於 閾值時，例如能見度低於1000米時，上位機發出預警裝置啟動指令，預警裝置 被激活，此時如有車輛經過時預警裝置工作並向後車示警。
現有高速公路單向車道一般是大於等於二車道，車輛通過檢測方式隨車道 不同會有差異。在單向二車道上對車輛通過雷射對射方式檢測通過車輛，在二 車道以上高速公路上對通過車輛進行檢測時，仍然可以使用雷射對射方式檢測 車輛通過，但是由於二車道以上的單向高速公路半幅路面車道較寬，雷射對射 方式如果發射信號不夠強若在濃霧下本身就可能會因為濃霧阻擋而被中斷，另 外由於多車道情況下不知道具體那個車道有車，針對全車道的預警會造成"狼 來了"現象，最終減弱預警裝置效用。如果不需要考慮車道佔用問題，也可以 通過增加對射雷射發射器的功率來維持車輛通行檢測器的有效性，也就是說大
於二車道的路面也可以使用雷射方式來檢測車輛通行狀態。
對單向二車道以上道路使用都卜勒效應探測技術加紅外熱量檢測技術相結
合的方式對通過車輛進行檢測，通過調節產生都卜勒效應的微波發射模塊的發 射角度及發射功率，可控制都卜勒效應微波檢測模塊的探測範圍。在單向三車 道或三車道以上道路使用時，在道路邊和中心隔離帶內各安裝一個檢測器，道 路中心隔離帶內安裝的檢測器覆蓋兩邊二個車道、道路邊緣安裝的檢測器覆蓋 本側二個車道，邊緣檢測器探測到有車輛通過時，點亮道路邊緣的警示器；道 路中心點檢測器探測到有車輛通行時，點亮道路中心點的警示器，這樣可使後車能夠大致分辨前車的通行車道。
在各種應用環境下能夠保障檢測的實時性、有效性的檢測車輛通過技術手 段很多，根據不同衝突點的交通預警對象相應的能選用的車輛通過檢測器還有 可見光或非可見光波段對射檢測器、微波探測檢測器、超聲波探測檢測器、地 感線圈探測檢測器、視頻自動識別檢測器、聲波識別檢測器。各種車輛通過檢 測器均能提供判斷警示裝置啟動否的信號。
實施例的車輛通過檢測器1採用微波探測檢測器時，微波探測車輛通過檢 測器有獨立安裝和嵌入安裝兩種安裝方式。
參見圖6，獨立安裝微波探測車輛通過檢測器102包含微波收發頭組件 102-1、信號前置預處理與分析電路102-2和數位化無線傳輸模塊102-3。信號 前置預處理與分析電路102-2和微波收發頭組件102-1、數位化無線傳輸模塊 102-3相連接，獨立安裝微波探測車輛通過檢測器102和電源11相連接。實施 例採用改裝的雙鑑探測器，將探測波長限定在6.5um 8.6um之間，在探測距離 12 18米的雙鑑探測器的紅外熱釋管接收窗口前覆蓋一個濾波矽片，再安裝到 預警裝置支架上。微波收發頭組件102-1由諧振模塊、放大電路模塊板組成， 也可以採用諧振模塊加信號放大及處理電路組成，諧振模塊可採用新加坡、南 非、德國等進口組件，也可採用國產組件。信號前置預處理與分析電路102-2 是一個微處理器，在實施例中選用LPC900。它的主要作用是將本側車道的車輛 通行情況識別出來後，通過數位化無線傳輸模塊102-3傳送到主控制模塊6。
參見圖7，嵌入安裝微波探測車輛通過檢測器103的探測電路與獨立安裝的 模塊是一樣的，包含微波收發頭組件102-1和信號前置預處理與分析電路102-2。 嵌入安裝微波探測車輛通過檢測器103嵌入安裝在預警裝置內，微波收發頭組 件102-1和信號前置預處理與分析電路102-2相連接，信號前置預處理與分析 電路102-2通過數據通訊接口 5與主控制模塊6連接。
參見圖8、圖9,車輛停留檢測器2採用二個或二個以上熱釋接收管2-l， 各熱釋接收管2-1按不同的前向角度順序排列，實施例用了三個熱釋接收管2-1 。 車輛停留檢測器2包含熱釋接收管2-11、 2-12、 2-13、放大及整形電路2-2和 三個車輛停留檢測處理器2-3，三個放大及整形電路2-2分別與熱釋接收管 2-11、 2-12、 2-13相連，三個放大及整形電路2-2和車輛停留檢測處理器2-3 相連，車輛停留檢測處理器2-3與數據接收模塊4連接。實施例熱釋接收管2-11 採用上海尼塞拉傳感器有限公司的PM611單元熱釋接收管或PD632雙元熱釋接 收管，車輛停留檢測處理器2-3使用LPC900系列產品。
當高速公路低能見度環境下車輛在車道中停車是非常危險的，需要對其進 行探測並向後車預警。在高速公路區段採用紅外熱釋探測技術對車道內實時停 留的車輛進行檢測，當車輛通過檢測區域時，車輛發動機會釋放一定的熱量， 可檢測的溫度覆蓋範圍大約從120'C直到與環境溫度一致的區間，根據維恩位移 定律^ =7可知，該熱源波長範圍至少覆蓋了 6 10ym，而波長在6ym 10 ym之間的紅外線具有非色散性，該波段紅外線穿過空氣層時，幾乎不會被空氣 所吸收，它能有效穿透空氣層而被車輛停留檢測器2中安裝的紅外熱釋接收管 2-1接收到。實時車輛停留檢測在高速公路應用中將紅外接收分成二 三個分 區，並按照接收指向與機動車行進方向一致的前向方式安裝，每個分區指向一 個接收指向與車輛行進方向之夾角——前向角度，各檢測區按前向角度順序排 列，分區間不重疊。參見圖8，本實施例採用三個熱釋接收管2-1，按照三個前 向角度分成第一檢測區1#、第二檢測區2#、第三檢測區3#等三個檢測區。在 機動車經過時，必然會按照順序通過不同的檢測區，熱釋接收管2-1可識別出 車輛的行進狀態。例如車輛進入監控區域後，車輛釋放出來的熱量將被第一檢 測區1#的熱釋接收管2-ll接收到，如果車輛繼續行進，車輛散發的熱量將在第 二檢測區2#、第三檢測區3#內被各自的熱釋接收管2-12、 2-13分別接收到。 車輛駛出監控區域後，由車輛產生的熱源消失，此時熱釋接收管2-1內無信號。 通過檢測三個檢測區內的熱源停留時間可基本識別出車輛是否停留在監控區域 內。實施例車輛停留檢測器工作流程參見圖12。
由於熱釋接收管的技術特性決定，當被測物體處於完全靜止時，熱釋接收 管將處於飽和狀態，此時即使車輛停留在被檢測區域內也不會被發現，需要不 斷"搖晃"熱釋接收管前的非聶耳透鏡，使被監控的車輛散發出來的熱量形成 紅外脈衝不斷地"激活"熱釋接收管，才能夠使熱釋接收管持續輸出被監控點 的紅外信息。根據這一特點，車輛停留檢測器2在非聶耳透鏡上採用小轉換點分布結構將透鏡內的折射點細化，採用彈簧支撐結構的檢測器頭組件支架，並 設置一個"幌動"裝置，用震動電機驅動非聶耳透鏡"顫動"，使熱釋接收管能 夠不斷獲得實際存在的熱源激勵並保持有效輸出。如果熱源不存在，即使"幌 動"檢測器頭也不會有信息輸出，"幌動"僅在預警裝置啟動的前提下才開始工 作。
在高速公路使用時，為避免幹擾並提高可靠性，熱釋接收管2-1波段選擇 接收起峰波長約6. 5 ix m左右，接收波長約7. 5 y m 14 u m左右的紅外線。PM6U 單元熱釋接收管、PD632雙元熱釋接收管的接收區間是7.4um 14um，根據維 恩位移定律，在上述接收區域內正好可有效截取機動車所散發出來的熱量範圍。 當直接使用非聶耳透鏡加上高增益處理電路，在冬季熱釋接收管可接收不少於 80米距離的發動機熱量，在春秋二季，可接收不少於60米距離的發動機熱量，
但是在氣溫較高時接收效果會比較差，且隨著環境溫度的升高熱釋接收管工作 靈敏度會降低甚至失效，原因是熱釋接收管的接收波長覆蓋了 6 14um，在環 境溫度較高的時候，環境溫度將可能覆蓋8.9um以下的波段，正好處於熱釋管 的接收範圍，這將使熱釋管處於飽和狀態。實施例解決四季靈敏度差異問題， 採取提高熱釋接收管的接收溫度點，將接收波長上移。具體方法是在熱釋接收 管接收窗口前加裝一片矽片或紅寶石材料的濾鏡，採用真空鍍膜技術在矽片或 紅寶石基片上真空噴塗一層紅外過濾膜，濾鏡將高於截止頻率的波段和低於指 定波段的頻率濾除，使非聶耳透鏡透過的紅外波段信息在進入熱釋接收管前被 限制在6.5ym 8.6iim之間，該波長所覆蓋的溫度遠較環境溫度高，故環境溫 度的變化將不會對熱釋接收管的靈敏度產生較大的影響，而該覆蓋溫度又是機 動車所能夠釋放的溫度範圍內，在該狀態下，信噪比較高，可大幅提高熱釋接 收管的靈敏度，有效克服環境變化所造成的幹擾。
車輛停留檢測器2也具有車輛通過檢測功能，在低能見度環境下應用時， 具備承擔車輛通過檢測的技術條件，但在車輛高速通過時，檢測靈敏度不及激
光對射車輛通過檢測器。當車輛停留檢測器2不需要進行附加的車輛位置檢測， 在車道較少的應用環境中，可以僅設置一個檢測分區、使用一個熱釋效應接收 管完成對整個路面的車輛停車檢測。實施例的行人通行檢測器3採用微波檢測器。當在普通公路對人車交叉衝 突的"黑點"進行衝突預警時，可採用"雙鑑"即微波加紅外的探測技術對移 動人員進行探測，使用地感線圈對機動車輛進行探測。在行人將要進入交通"黑 點"或"盲點"前，預警裝置可探測到是否存在交通衝突，是否同時有機動車 也將進入"黑點"，並根據需要向可能產生衝突的雙方突出衝突預警。在"黑點" 區域， 一般情況下行人的不確定因素較多，故通常會檢測機動車，如果機動車 將進入"黑點"則在給機動車提示性信息的前提下，重點向可能存在的過街行 人預警。通常在"盲點"路段採用地感線圈對機動車進行檢測是非常有效的， 檢測到進入衝突點前的機動車時，根據優先通行條件給出相應的警示信息。
實施例的語音通訊及廣播模塊7包括語音通訊模塊7-1和廣播模塊7-2，採 用IP通訊接口 ，廣播模塊7-2採用數字錄音晶片。語音通訊模塊7-1由一套IP 語音通訊設備組成，採用雙工擴音對講方式實現與上位機之間的雙工通訊，主 要晶片採用ES3890F 39VF080等，通訊基於H. 323協議；廣播模塊7_2採用基 於H.323協議的語音傳輸方式，基於指令電話的工作模式。常規的聲音預警是 在數字錄音晶片中存儲預警語句，當需要時由主控制模塊6啟動或由上位機通 過網絡遠程啟動語音擴音預警。數據通訊接口 5與上位機之間的實際可用帶寬 若大於等於100K，就可在該接口接入數位化的應急電話終端或單向擴音終端， 將預警、應急電話的設備和通訊資源進行整合，以節約現場資源和總投資。
道路交通衝突預警裝置具有獨立工作和組網協同工作的能力，為此道路交 通衝突預警裝置配置符合現場應用需求的通訊接口，實施例的數據通訊接口 5 配置數位化無線通訊接口和RS485接口。數位化無線通訊接口主要負責與上位 控制系統實現簡單的功能性連接，可通過該接口完成預警裝置的啟動、關閉、 局部功能開啟等操作；通過RS485接口可與上位控制設備形成全功能連接，在 該模式下道路交通衝突預警裝置的全部功能可由上位機集中控制，車輛通過檢 測器1和車輛停留檢測器2檢測到的車輛通行情況及車輛停留情況均可通過通 訊接口傳送給上位機，上位機也可下載需要顯示的文字信息內容和啟動聲音預
道路交通衝突預警裝置可採用太陽能供電或使用市電工作，實施例電源採
用20W多晶矽太陽能光伏電池板作為供電來源，36AH、 12V免維護蓄電池作為 儲能器件。光伏電池板通過太陽能增效器對光伏電池進行增效處理，處理後的 20W太陽能光伏電池的效率相當於30 35W光伏電池；使用36AH配置時，陰雨
天可維持預警裝置連續工作較長時間。太陽能電源的充電管理與放電管理均由 主控制模塊6完成。
實施例的主控制模塊6連接自復位按鈕，按一下自復位按鈕手動開啟警示 裝置，再按一下自復位按鈕關閉警示裝置。自復位按鈕的作用主要是有車輛故 障停車後在警示裝置未啟動時，車輛駕駛員可以人工開啟警示裝置以強化顯示 預警。警示裝置可遠程關閉或復位，也可實地關閉。警示裝置被人工開啟後， 將通過數據通訊接口 5向指揮中心發送該警示裝置被人工開啟的信息，該信息 相當於報警信息，也可根據需要被再定義，例如救援請求等。主控制模塊6採 用LPC900系列微處理器，管理道路交通衝突預警裝置的各部件工作，它同時管 理電源ll、雷射發射、環境照度檢測、前向警示器IO、後向警示器9等工作。
實施例主控制模塊6的電路原理參見圖10，語音通訊模塊7-1、廣播模塊 7-2、數位化無線傳輸模塊102-3、數據通訊接口 5、電源管理模塊ll-l、後、 前向驅動電路8-1和8-2、嵌入安裝微波探測車輛通過檢測器103都與含解碼器 的主控制模塊6相連接，電源11與電源管理模塊11-1、後向驅動電路8-1、前 向驅動電路8-2、嵌入安裝微波探測車輛通過檢測器103、主控制模塊6、語音 通訊模塊7-l、廣播模塊7-2、數位化無線傳輸模塊102-3連接。主控制模塊6 安裝在預警裝置殼體的主機控制盒內，太陽能電池板安裝在前、後向顯示器頂 部。獨立安裝微波探測車輛通過檢測器102通過內置的無線傳輸實時數據，微 波探測模塊向主控制模塊6發送數據的無線模塊採用315兆的數字無線發射模 塊、4位編碼，主控制模塊6向獨立安裝微波探測車輛通過檢測器102發送的無 線模塊採用433兆無線發射模塊。本實施例採用深圳商斯達實業公司的NRF403 型315/433MHZ雙段單片無線收發晶片作為數位化無線傳輸模塊102-3的核心器 件完成主控制模塊6與獨立安裝微波探測車輛通過檢測器102間的雙向通訊。 有線數據通訊接口 5採用RS485總線結構，預警裝置所有的部件間數據連接全 部通過總線完成。電源管理模塊ll-l在使用太陽能電池時，主要完成充放電管 理，在使用市電時負責對後備電池進行浮充管理。
實施例使用模塊內部電路均採用本行業公知技術。
實施例道路交通衝突預警裝置工作流程參見圖13。
本發明道路交通衝突預警裝置在運行中都有自己獨立唯一的地址，以標識 其在整個道路交通管理系統中的位置及屬性。在高速公路應用中預警裝置的自 動開啟條件是同時具備環境低能見度和檢測到有車輛通過這二個條件，當二個 條件都具備時，主控制模塊6再檢測環境照度，然後開啟警示裝置，並根據環 境照度調整警示裝置發光器件的亮度；當應用於"黑點"區域時，預警裝置啟 動條件是存在發生衝突的條件，例如具有二車同時進入衝突點或可能有人車衝 突。道路交通衝突預警裝置具有聯網的接口，可與上位機組網，當上位機根據 整體要求需要開啟預警裝置時，可通過網絡直接驅動警示裝置開啟，也可僅開 啟預警標誌或文字；上位機通過網絡接口也可僅開啟車輛通過檢測器1來讀取 被檢測路段的車輛通行情況；預警裝置也可在現場通過自復位按鈕手動開啟後 向警示器9預警圖形標識。當能見度高於閾值後，主要預警條件消失，主控制 模塊6發出預警裝置關閉指令，預警裝置將被關閉，即整個預警裝置均處於關 閉狀態，車輛通過檢測器l、前向警示器10和後向警示器9等部件均停止工作， 但是主控制模塊6仍然處於工作狀態。預警裝置在以下二種情況會恢復待機 一是，當處於低能見度狀態時，並且有車輛通過時，下一個預警裝置檢測到有 車輛通過，此時下一個預警裝置將通過網絡釋放上一個預警裝置，此時該預警 裝置恢復到待機狀態；二是，預警裝置的熱釋接收管2-1接收的熱源消失後的 一個指定時間，沒有在本監控區內再接收到熱源信號，此時預警裝置轉入待機 狀態，指定時間可參數化設置，本實施例採用30秒延時。待機狀態是指預警裝 置中的前後向預警標誌關閉，但是車輛通過檢測器1等測試部件仍然工作，等 待著下一個車輛的通過，當有新的車輛通過時預警標誌才會回到工作狀態；允 許將轉入待機狀態的條件參數化設置。
道路交通衝突預警裝置運行過程
當預警裝置被啟動後，車輛通過會遮擋對射的調製雷射信號，車輛通過檢 測器1可檢測到通過的車輛，車輛通過檢測器1並不區別究竟有幾臺車通過檢
測區域，僅檢測是否有車通過檢測區域，通過車輛所產生的熱量會被分區檢測
的熱釋接收管2-1，熱釋接收管2-1輸出的信號將描述車輛正在通過監控區域， 此時將啟動前向預警示器10，如果是在夜間則前向預警示器IO將聚焦的強光射 向剛剛通過的車輛後部，強光會在低能見度的空間形成光影給後車較顯著的警 示；後向警示器9同步啟動，將給後車顯示預警圖案和預警語句，例如"前方 50米有車，請減速慢行"。當預警裝置處於聯網運行時，可個性化設置二個或二 個以上預警裝置的運行條件與啟動參數，比如沒有後車時或後車距離前車較遠 時，可不啟動預警裝置等等。該預警裝置發出的預警信息的亮度、顏色、反射 角、顯示波長等參數是可控的，在組網運行時，前車與後車距離較近時，可發 出暫時禁止通行標識，當前車距離較遠時，可發出減速通行信息。為增加後向 警示器9的後向預警能力，當前面有車輛通過且後續車輛距前車距離較近時， 後向警示器9就會以較急促的頻率閃爍，同時啟動配套的數控道釘、數控輪廓 標等道路輪廓顯示裝置，以提示後來車輛注意前方並減速防撞。當預警裝置滿 足待機條件時，轉入待機。在前車通過後，預警裝置可在前車後部留下一個不 小於50米或者100米的預警帶隨車前行，預警帶含數控道釘、警示器標誌、數 控輪廓標等。當車輛密集程度很高時，該預警裝置會不停地工作，以預警後車; 當車輛處於預警區內停車時，預警裝置的後向警示器9會不停快速閃爍並更換 預警語句直至工作條件消失或預警裝置被關閉。
應用本發明道路交通衝突預警裝置能夠在低能見度情況下給後車提供前車 大致位置信息，前向預警與後向預警能夠給在低能見度環境下行駛的車輛提示 前方路況，使後續車輛有時間提前採取措施避免追尾現象發生、防止發生交通 事故，確保行車安全；預警裝置能夠與相關受控的多色道釘、輪廓標、誘導牌 等防撞裝置協同工作，增加在低能見度情況下高速公路行車預警能力；可為進 入道路交通的"黑點"與"盲點"區域的行人及機動車提供有針對性的警示信 息；在極低能見度或其它需要的情況下，預警裝置除給後車發出可見預警信號 外，還能夠發出聲音預警信號，強化預警作用。
本發明道路交通衝突預警裝置應用在高速公路和隧道入口處作為低能見度 環境下的防撞預警，效果顯著。
權利要求
1、一種道路交通衝突預警裝置，其特徵在於包括車輛通過檢測器、車輛停留檢測器、行人通行檢測器、數據接收模塊、主控制模塊、前向警示器、後向警示器、驅動模塊、數據通訊接口、語音通訊及廣播模塊、電源，所述的後向警示器內安裝有發光二極體陣列，所述的前向警示器內安裝有光源和聚光部件，所述的車輛通過檢測器、車輛停留檢測器、行人通行檢測器輸出端與數據接收模塊連接，數據接收模塊輸出端與主控制模塊連接，主控制模塊與數據通訊接口連接，數據通訊接口另一端與語音通訊及廣播模塊連接，主控制模塊輸出端通過驅動電路和前向警示器、後向警示器連接，電源和車輛通過檢測器、車輛停留檢測器、行人通行檢測器、主控制模塊、前向警示器、後向警示器、驅動模塊、數據接收模塊、語音通訊及廣播模塊連接。
2、 根據權利要求1所述的道路交通衝突預警裝置，其特徵在於所述的車 輛通過檢測器採用雷射對射車輛通過檢測器，該雷射對射車輛通過檢測器包括 雷射發射部分和雷射接收部分，雷射發射部分和雷射接收部分相對安裝，所述 的雷射發射部分包含無線控制開關、調製及控制器、雷射發射模組，雷射接收 部分包含雷射接收單元、解調及控制器。
3、 根據權利要求l所述的道路交通衝突預警裝置，其特徵在於所述的車 輛通過檢測器採用可見光或非可見光波段對射檢測器或微波探測檢測器或超聲 波探測檢測器或地感線圈檢測器或視頻自動識別檢測器或聲波識別檢測器。
4、 根據權利要求1或2或3所述的道路交通衝突預警裝置，其特徵在於 所述的車輛停留檢測器採用二個或二個以上熱釋接收管，各熱釋接收管按不同 的前向角度順序排列，所述的熱釋接收管的接收窗口安裝在彈簧支撐件上，熱釋接收管的接收窗口前裝有透過6. 5 u m 8. 6 u m紅外波的濾鏡。
5、 根據權利要求4所述的道路交通衝突預警裝置，其特徵在於所述的行 人通行檢測器採用微波檢測器。
6、 根據權利要求5所述的道路交通衝突預警裝置，其特徵在於所述的後向警示器的顯示面有警示圖標區和警示文字區，後向警示器配有顯示面預警亮度調節部件。
7、 根據權利要求6所述的道路交通衝突預警裝置，其特徵在於所述的主 控制模塊連接自復位按鈕，主控制模塊採用帶程序控制的微處理器，所述的數 據通訊接口配置數位化無線通訊接口和有線通訊接口 ，所述的語音通訊及廣播 模塊的語音通訊採用IP通訊接口，廣播模塊採用數字錄音晶片。
8、 根據權利要求7所述的道路交通衝突預警裝置，其特徵在於所述的電 源採用太陽能電池。
全文摘要
本發明公開了一種道路交通衝突預警裝置，包括車輛通過檢測器、車輛停留檢測器、行人通行檢測器、數據接收模塊、主控制模塊、前向警示器、後向警示器、驅動模塊、數據通訊接口、語音通訊及廣播模塊、電源。後向警示器內安裝有LED陣列，前向警示器內安裝有光源和聚光部件。車輛通過檢測器、車輛停留檢測器、行人通行檢測器輸出端與數據接收模塊連接，數據接收模塊輸出端與主控制模塊連接，主控制模塊與數據通訊接口連接，數據通訊接口另一端與語音通訊及廣播模塊連接，主控制模塊輸出端通過驅動電路和前向警示器、後向警示器連接。本發明能在低能見度及交通「黑點」地區給予交通參與者避免衝突的多重預警示信息，具有警示效果好、適用範圍寬的等優點。
文檔編號G08G1/00GK101178846SQ20071015664
公開日2008年5月14日 申請日期2007年11月5日 優先權日2007年11月5日
發明者偉 陳 申請人:偉 陳