一種智能車載限高警示系統(tǒng)

楊艷　田甜　黃名政　孫璐瑤

摘要：針對需設(shè)置限高交通標(biāo)志的路段，限高交通標(biāo)志缺失、不顯眼、被遮擋以及地面沉降等造成限高交通標(biāo)志失效，導(dǎo)致車輛卡在限高交通設(shè)施內(nèi)，引發(fā)道路設(shè)施毀損甚至人員傷亡等重大交通事故的現(xiàn)狀，研發(fā)了一種基于車載的限高預(yù)警系統(tǒng)，綜合運(yùn)用了激光距離掃描技術(shù)、單片機(jī)原理和無線電波。用戶可在任何時(shí)間和地點(diǎn)檢測自身車輛真實(shí)高度，實(shí)時(shí)了解自身車體狀況，通過單片機(jī)對接收到的無線電波傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和自身車高數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，通過語音提醒車主，保證安全通過。

關(guān)鍵詞：智能車載；限高；超聲測距；無線電波

中圖分類號：U495 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）25-0072-02

給道路設(shè)置限高要求，是為了防止超高的大型貨車或者工程車通過時(shí)壓壞路面，更多的是因?yàn)榍胺降缆返耐ㄐ懈叨仁芟抻跇蛄骸⑺淼阑蚋呒茌斠簹夤艿?。雖然道路警示標(biāo)志明確給出限高的具體尺寸，但由于缺少對車輛限高的直接警示，常常還會(huì)有駕駛超高車輛撞上限高桿、橋梁或隧道，造成重大交通事故，撞塌橋梁、隧道，堵塞交通，甚至造成人員傷亡。該系統(tǒng)的建立基礎(chǔ)綜合了激光距離掃描技術(shù)、單片機(jī)原理和無線電波的相關(guān)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了車載，及時(shí)的提醒為司機(jī)出行提供了安全保障。

一、研究背景

目前國內(nèi)外也存在一些用于車輛限高預(yù)警的設(shè)備裝置，但仍存在一系列問題。比如，信息收集不準(zhǔn)確或者數(shù)據(jù)偏差太大，傳遞信息不夠及時(shí)準(zhǔn)確，讓實(shí)際操作難度系數(shù)增大，不易實(shí)現(xiàn)。因此設(shè)計(jì)本系統(tǒng)以針對具有限高桿交叉口，達(dá)到及時(shí)提醒司機(jī)進(jìn)行擇路的目的。

二、產(chǎn)品概念

該預(yù)警系統(tǒng)，采用超聲波測距和無線電波傳遞信息的方式將信息整合進(jìn)采集器中，再利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算，對比出車輛真實(shí)高度和限高桿高度的差值，并通過車內(nèi)語音系統(tǒng)在具有充足反應(yīng)時(shí)間的條件下，及時(shí)提醒司機(jī)，進(jìn)而提高車輛通過限高桿的安全系數(shù)。

三、產(chǎn)品優(yōu)勢

該產(chǎn)品相比現(xiàn)如今有的設(shè)備的優(yōu)勢是：（1）隨車測量。（2）用戶可以在任何時(shí)間和地點(diǎn)檢測自身車輛真實(shí)高度而且能在一定范圍內(nèi)對車輛進(jìn)行預(yù)警。

（3）車主可以通過語音提示知道車輛真實(shí)高度和限高桿高度的差值，提前知道車輛能否通過限高桿。

四、系統(tǒng)主要組成及原理

1.車載限高預(yù)警系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)主要分為兩個(gè)部分：第一，安裝在車身上的對車輛真實(shí)高度進(jìn)行測量的測量桿及安裝在車輛駕駛室的信號收集、處理、報(bào)警提示的設(shè)備。第二，安裝在離固定限高桿不遠(yuǎn)的對限高桿的相關(guān)信息進(jìn)行發(fā)射傳送的信號發(fā)射器。（1）自身高度測量原理。自身高度測量是通過頂部可伸縮桿安裝的激光距離傳感器發(fā)射激光對車身進(jìn)行測量，再將測得的數(shù)據(jù)傳入信號接收及處理設(shè)備。（2）數(shù)據(jù)接收及處理設(shè)備原理，數(shù)據(jù)接收及處理設(shè)備是通過具有一定算法的單片機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和比較，其方法是先將收集到的車自身高度進(jìn)行儲(chǔ)存再與限高桿所測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。（3）限高桿信息發(fā)射器原理，限高桿信息發(fā)射器是一個(gè)短距離無線電發(fā)射器。通過將限高桿的高度等相關(guān)信息加載到無線電波中，發(fā)射到一定區(qū)域，以提供給車載數(shù)據(jù)接收器接收。

2.該系統(tǒng)所涉及的數(shù)據(jù)處理技術(shù)的原理。貨運(yùn)車按下啟動(dòng)按鈕，紅外線和電機(jī)工作，當(dāng)所有紅外線都接收到信號后，電機(jī)停止，超聲波工作，數(shù)碼管顯示升高高度，電機(jī)反轉(zhuǎn)，紅外線停止工作。限高桿發(fā)射射頻信號將限高桿的高度傳送至司機(jī)處，車載儀器接收處理數(shù)據(jù)并通過數(shù)碼管顯示其高度。設(shè)最開始存入系統(tǒng)的車身長度，并計(jì)算出紅外線掃描完整個(gè)車長的時(shí)間，當(dāng)發(fā)射紅外線反饋回來的信號時(shí)間大于設(shè)定時(shí)間則表示是測量高度時(shí)周圍其他物體干擾，系統(tǒng)通過單片機(jī)算法直接剔除這一部分?jǐn)?shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)射紅外線反饋信號的時(shí)間小于設(shè)定時(shí)間則表示所測得高度為車載物體的高度，當(dāng)測量裝置上升到最高點(diǎn)時(shí)反饋的高度為最高點(diǎn)高度，設(shè)車身高度，測出的裝貨后高處的高度，則此時(shí)貨車的真實(shí)高度二者疊加，將限高桿高度與貨車真實(shí)高度進(jìn)行對比，用語音系統(tǒng)報(bào)警提過通過與否。

當(dāng)限高桿的高度與車輛的真實(shí)高度進(jìn)行數(shù)據(jù)對比之后，系統(tǒng)判斷車輛能否通過限高桿并通過語音系統(tǒng)來對司機(jī)進(jìn)行提示。

3.測高裝置設(shè)計(jì)。（1）測量車體自身高度的裝置，按照真實(shí)高度測量儀器上升原理圖，用小電機(jī)帶動(dòng)，用鋸齒形的契合使其上升，用于升高電機(jī)。測高桿在頂部測量儀通過發(fā)射紅外線，進(jìn)行真實(shí)高度的測量。（2）限高桿上的限高桿高度探測儀，直接測出限高桿的高度，并將其通過超聲波測距原理測出限高桿高度，并將其傳回車載系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的處理。（3）駕駛室內(nèi)的數(shù)據(jù)處理及語音提示系統(tǒng)，用于整合所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的對比運(yùn)算，最后通過語音對司機(jī)進(jìn)行提示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示。

五、總結(jié)

車輛限高系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了車載，便于及時(shí)通知，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)隨地對汽車自身真實(shí)高度的測量，待進(jìn)入要到達(dá)限高桿處的一定區(qū)域，足夠的超聲波覆蓋面可以及時(shí)向車傳輸限高桿高度，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理對比，讓汽車在發(fā)現(xiàn)無法通過時(shí)有足夠的時(shí)間距離便于做出相應(yīng)處理，回避了現(xiàn)有的限高系統(tǒng)很多問題，且成本不高，操作簡潔，可實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。

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