高速公路汽车防追尾系统

1.一种高速公路汽车防追尾系统，其特征是包括有上行频点控制模块、下行频点控制模块、车载防追尾模块和车载防追尾初始化系统，所述的上行频点控制模块和下行频点控制模块分别设置在高速路的入口和出口处，车载防追尾模块设置在进入高速路入口的汽车上，车载防追尾初始化系统设置在高速路收费系统中；所述的上行频点控制模块包括第一编码模块、第一解码模块、第一单片机和第一无线电收发模块，所述的车载防追尾初始化系统包括防追尾系统初始化模块、防追尾系统清零模块和射频模块，防追尾系统初始化模块、防追尾系统清零模块、以及计算机收费系统模块均由软件实现，射频模块是防追尾系统初始化模块及防追尾系统清零模块与车载防追尾模块的接口；所述的车载防追尾模块包括收费系统电源模块、频点控制单元电路和报警系统；
所述的车载防追尾模块的收费系统电源模块的输出依次与第一DC/DC模块和第二DC/DC模块相连，第二DC/DC模块的正输出端、负输出端与频点控制单元的第二单片机的VCC、GND引脚对应相连，第二单片机分别与第二解码模块、第二编码模块和第二无线电收发模块相连；第二单片机的P0.0~P0.3引脚与第二编码模块的D0~D3引脚对应相连，第二单片机的P2.1引脚与第二编码模块的14引脚相连，第二单片机的P0.4~P0.7引脚与第二解码模块的D0~D3引脚对应相连，第二单片机的INTO引脚通过第二反相器与第二编码模块的17引脚相连，第二单片机的P2.0引脚与报警系统的电容C1和电感L1的一端及二极管D1的正输入端相连，电容C1和电感L1的另一端接地，二极管D1的负输出端与电容C2和电阻R1的一端相连，电容C2和电阻R1的另一端接地，二极管D1的负输出端还与可变电阻R2、电阻R4一端和第一比较器的11引脚相连，可变电阻R2的另一端与第一比较器的4引脚相连，可变电阻R2的可变输入端通过电阻R3与第一比较器的2引脚相连，电阻R4的另一端与第一比较器的3引脚相连，第一比较器的4、11引脚与第一DC/DC模块的输出端相连，第一比较器的2、3、4引脚通过电阻R6接地，第一比较器的4引脚通过电阻R5与开关S1和电阻R8的一端相连，开关S1和电阻R8得另一端通过电容C4接地，第一比较器的1引脚与电流监测点和电阻R7的一端相连，电容C3并联于第一比较器的1引脚输出端，电阻R7的另一端接地，电流监测点的输出端通过采样电阻R9接地，电流监测点的输出端还与第二比较器的5引脚相连，第二比较器的6引脚与报警系统模块相连，报警系统模块分别与报警蜂鸣器、报警灯相连，第二比较器的7引脚与第二单片机的P1.3引脚相连，第二比较器的电源引脚与第一DC/DC模块的输出端相连；
所述的上行频点控制模块中的第一单片机型号为AT89C51，AT89C51单片机的P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5引脚与第一编码模块的TE、D0、D1、D2、D3引脚对应相连，AT89C51单片机的P0.4、P0.5、P0.6、P0.7引脚与第一解码模块的D0、D1、D2、D3引脚对应相连，第一解码模块的VT接口通过第一反相器与AT89C51单片机的INT0引脚相连，AT89C51单片机的P1.0、P1.1、P1.2、RXD、TXD引脚与第一无线电收发模块的CX、TXEN、PWR、DO、DI引脚对应相连；
所述的上行频点控制模块与下行频点控制模块结构相同，上行频点控制模块和下行频点控制模块分别设置在高速路的入口和高速路的出口10~100处；当车辆驶入高速公路入口时为上行时，防追尾系统初始化模块通过射频模块对车载防追尾模块进行初始化操作，通过车载电源模块对车载防追尾模块供电，进入防追尾工作模式，并通过防追尾初始化模块在收费卡中写入车辆行驶方向、车牌号、以及设定沿该方向行驶时车辆初始发射信号的频率f1，接收频率f2；并将车辆信息通过编码模块调制在f1频点上通过无线收发模块连续发送，上行频点控制模块接收该f1频率信号，通过解码模块解码后进行判断是否为上行车辆；若不是，则丢弃该信号；若是，则设定车辆防追尾信号的频率值为f3，并将该值与车辆牌号等信息编码调制在频点f2发出，该信号只能被上行频点控制单元附近的上行车辆所接收；上行车辆的防追尾单元无线收发模块接收到f2频率信号后，交由单片机通过解码模块进行解码，首先确认该信号是发给自己的指令，然后设定防追尾信号的频率f3，并由编码模块调制在f3上交由无线收发模块按设定周期发送，同时置无线收发模块的接收频率也为f3；这一信号将被同向行驶的其他车辆收费卡中的无线电收发模块所接收并进行防追尾判断；在本车不发送防追尾频率信号的时间段内，无线收发模块处于接收状态，接收在一定覆盖范围内行驶的相邻车辆所发送的频率信号f3，并交由单片机将该频率信号发送给场强检测电路，检测电路通过第一比较器的引脚将频率信号转化为电流信号，进而通过第二比较的引脚将电流信号转化为电压信号，并将之送入报警系统模块，报警系统判断电压信号是否在某一个阀值之上，若是则通过报警模块中的压电蜂鸣器报警，同时报警灯闪烁，提醒司乘人员注意相邻车辆，保持车距，反之则不报警；当车辆驶入高速公路入口时为下行时，其工作原理与上行时相同，此时防追尾信号的频率被设定为f4；在整个高速公路行驶期间，防追尾单元一直处于上述工作状态；当车辆驶离高速公路时，收费系统在确认收费金额的同时，通过防追尾系统清零模块对收费卡中防追尾单元进行归零操作，使之处于静默状态；在这一过程中，上行频点控制模块与下行频点控制模块的接收频率始终为f1，发射频率始终为f2。
2.根据权利要求1所述的高速公路汽车防追尾系统，其特征在于：所述的第一DC/DC模块用于将收费系统电源模块的24V电源转换成9V电源，第二DC/DC模块用于将第一DC/DC模块输出地9V电源转换成5V电源。

高速公路汽车防追尾系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及高速公路汽车交通安全技术领域，尤其是涉及一种高速公路汽车防追尾系统。\n背景技术\n[0002] 近年来，随着我国高速公路建设的飞速发展，高速公路追尾事故总数急剧增加，高速公路追尾事故的预防越来越引起社会的广泛关注，由于在高速公路上行驶时，汽车的速度一般都较快，一旦遇到突发事件，司机无法快速反应以便及时控制汽车，从而酿成连环撞车或者其他交通事故，所以，需要在汽车上设置一个辅助的安全警告装置或者控制装置，以便在汽车高速行驶的过程中及时提醒司机，避免事故的发生。现有技术中的汽车防追尾系统常常采用在汽车上装配红外线或者超声波雷达系统实现汽车防追尾功能，其在汽车上增加额外的红外线或者超声波雷达系统以实现汽车防追尾功能不仅会增加汽车自身的成本，而且不可能所用的车辆均安装此系统，这样一来就不能有效预防汽车在高速公路上的追尾事故；还有通过GPS定位系统及GPS定位系统与高速公路无线电局域网结合实现汽车防追尾系统，此方案由于其投资成本较大，所以很难推广，从而很难有效控制或避免高速公路交通事故的发生。 \n发明内容\n[0003] 本发明针对现有技术中的不足而提供的一种高速公路汽车防追尾系统，其通过在现有的高速公路收费模块的基础上添加了汽车防追尾模块，从而有效解决了现有技术中的问题。\n[0004] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：所述的一种高速公路汽车防追尾系统，包括有上行频点控制模块、下行频点控制模块、车载防追尾模块和车载防追尾初始化系统，所述的上行频点控制模块和下行频点控制模块分别设置在高速路的入口和出口处，车载防追尾模块设置在进入高速路入口的汽车上，车载防追尾初始化系统设置在高速路收费系统中；所述的上行频点控制模块包括第一编码模块、第一解码模块、第一单片机和第一无线电收发模块，所述的车载防追尾初始化系统包括防追尾系统初始化模块、防追尾系统清零模块和射频模块，防追尾系统初始化模块14、防追尾系统清零模块15、以及计算机收费系统模块13均由软件实现，射频模块16是防追尾系统初始化模块14及防追尾系统清零模块15与车载防追尾模块的接口；所述的车载防追尾模块包括收费系统电源模块、频点控制单元电路和报警系统。\n[0005] 所述的车载防追尾模块的收费系统电源模块的输出依次与第一DC/DC模块和第二DC/DC模块相连，第二DC/DC模块的正输出端、负输出端与频点控制单元的第二单片机的VCC、GND引脚对应相连，第二单片机分别与第二解码模块、第二编码模块和第二无线电收发模块相连；第二单片机的P0.0~P0.3引脚与第二编码模块的D0~D3引脚对应相连，第二单片机的P2.1引脚与第二编码模块的14引脚相连，第二单片机的P0.4~P0.7引脚与第二解码模块的D0~D3引脚对应相连，第二单片机的INTO引脚通过第二反相器与第二编码模块的\n17引脚相连，第二单片机的P2.0引脚与报警系统的电容C1和电感L1的一端及二极管D1的正输入端相连，电容C1和电感L1的另一端接地，二极管D1的负输出端与电容C2和电阻R1的一端相连，电容C2和电阻R1的另一端接地，二极管D1的负输出端还与可变电阻R2、电阻R4一端和第一比较器的11引脚相连，可变电阻R2的另一端与第一比较器的4引脚相连，可变电阻R2的可变输入端通过电阻R3与第一比较器的2引脚相连，电阻R4的另一端与第一比较器的3引脚相连，第一比较器的4、11引脚与第一DC/DC模块的输出端相连，第一比较器的2、3、4引脚通过电阻R6接地，第一比较器的4引脚通过电阻R5与开关S1和电阻R8的一端相连，开关S1和电阻R8得另一端通过电容C4接地，第一比较器的1引脚与电流监测点和电阻R7的一端相连，电容C3并联于第一比较器的1引脚输出端，电阻R7的另一端接地，电流监测点的输出端通过采样电阻R9接地，电流监测点的输出端还与第二比较器的5引脚相连，第二比较器的6引脚与报警系统模块相连，报警系统模块分别与报警蜂鸣器、报警灯相连，第二比较器的7引脚与第二单片机的P1.3引脚相连，第二比较器的电源引脚与第一DC/DC模块的输出端相连。\n[0006] 所述的上行频点控制模块中的第一单片机型号为AT89C51，AT89C51单片机的P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5引脚与第一编码模块的TE、D0、D1、D2、D3引脚对应相连，AT89C51单片机的P0.4、P0.5、P0.6、P0.7引脚与第一解码模块的D0、D1、D2、D3引脚对应相连，第一解码模块的VT接口通过第一反相器与AT89C51单片机的INT0引脚相连，AT89C51单片机的P1.0、P1.1、P1.2、RXD、TXD引脚与第一无线电收发模块的CX、TXEN、PWR、DO、DI引脚对应相连。\n[0007] 所述的上行频点控制模块与下行频点控制模块结构相同，上行频点控制模块和下行频点控制模块分别设置在高速路的入口和高速路的出口10~100处。\n[0008] 所述的第一DC/DC模块用于将收费系统电源模块的24V电源转换成9V电源，第二DC/DC模块用于将第一DC/DC模块输出地9V电源转换成5V电源。\n[0009] 本发明通过上述技术方案，存在如下效果：所述的一种高速公路汽车防追尾系统，其在现有的高速公路收费模块的基础上添加了汽车防追尾模块，从而有效控制或避免高速公路交通事故的发生。与现有技术相比，在本方案实施过程中，通过对收费系统进行改进，进一步发挥其效能，为车辆在高速公路安全行驶发挥作用。同现有技术中采用在汽车上装配红外线或者超声波雷达系统实现汽车防追尾功能的系统相比，本系统实施成本低廉，且很好地利用了现有系统，发掘了现有系统的潜能；一是本系统所述防追尾模块作为一种车载安全装置，可安装在各种车辆上，且不会对汽车的原有设计尤其是外观造成影响，从而不会给车主带来额外负担；二是一旦车辆行驶在高速公路上，出现恶劣气候条件(如大雾天气)，虽然能见度很低， 但同向行使车辆间的通讯仍然能够得到保持，通过本系统所述车载防追尾模块，相邻车辆能够避免追尾事故发生。四是本系统通过低成本的扩展，实现了防追尾功能的分散化控制，通过相邻车辆的通信，防止追尾事故发生。在此过程中不依赖任何全局信息，如GPS导航信息。该发明使用方便，成本低廉，容易推广。\n[0010] 附图说明：\n[0011] 图1 是本发明的结构原理及电路连接示意图； \n[0012] 图2是本发明的车载防追尾系统电路连接示意图；\n[0013] 图3是本发明的实施流程图；\n[0014] 图4是本发明的置频系统运行流程图。\n[0015] 图中所示：1、第一编码模块；2、第一单片机；3、第一解码模块；4 、第一无线收发模块；5、上行频点控制模块；6、第一反相器； 9、车载防追尾初始化系统； 10、汽车；11、车载防追尾模块；12、下行频点控制模块；13、计算机收费系统模块；14、防追尾系统初始化模块；15、防追尾系统清零模块；16、射频模块；17、收费系统电源模块；18、第一DC/DC模块；\n19、第一比较器；20、第二DC/DC模块；21、第二无线电收发模块； 22、第二编码模块；23、 第二解码模块；24、 第二反相器； 25、第二单片机；26、第二比较器； 27、报警系统模块；\n28、报警蜂鸣器；29、报警灯；30、电流监测点。\n具体实施方式\n[0016] 以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述\n[0017] 如图1、2所示，所述的一种高速公路汽车防追尾系统，为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：所述的一种高速公路汽车防追尾系统，包括有上行频点控制模块5、下行频点控制模块12、车载防追尾模块11和车载防追尾初始化系统9，所述的上行频点控制模块5和下行频点控制模块12分别设置在高速路的入口和出口处，车载防追尾模块11设置在进入高速路入口的汽车上，车载防追尾初始化系统9设置在高速路收费系统中；所述的上行频点控制模块5包括第一编码模块1、第一解码模块3、第一单片机2和第一无线电收发模块4，所述的车载防追尾初始化系统9包括防追尾系统初始化模块14、防追尾系统清零模块15和射频模块16，防追尾系统初始化模块14、防追尾系统清零模块15、以及计算机收费系统模块13均由软件实现，射频模块16是防追尾系统初始化模块14及防追尾系统清零模块15与车载防追尾模块的接口， 当车辆驶入高速公路入口时，防追尾系统初始化模块14通过射频模块16对车载防追尾模块11进行初始化操作，写入车辆行驶方向、车牌号、以及设定沿该方向行驶时车辆初始发射信号的频率f1，接收频率f2，当车辆驶离高速公路时，防追尾系统清零模块15通过射频模块16对车载防追尾模块11进行清零操作，使之处于静默状态；所述的车载防追尾模块11包括收费系统电源模块17、频点控制单元电路和报警系统。\n[0018] 所述的车载防追尾模块11的收费系统电源模块17的输出依次与第一DC/DC模块\n18和第二DC/DC模块20相连，第二DC/DC模块20的正输出端、负输出端与频点控制单元的第二单片机25的VCC、GND引脚对应相连，第二单片机25分别与第二解码模块22、第二编码模块22和第二无线电收发模块21相连；第二单片机25的P0.0~P0.3引脚与第二编码模块22的D0~D3引脚对应相连，第二单片机25的P2.1引脚与第二编码模块22的14引脚相连，第二单片机25的P0.4~P0.7引脚与第二解码模块23的D0~D3引脚对应相连，第二单片机25的INTO引脚通过第二反相器24与第二编码模块22的17引脚相连，第二单片机25的P2.0引脚与报警系统的电容C1和电感L1的一端及二极管D1的正输入端相连，电容C1和电感L1的另一端接地，二极管D1的负输出端与电容C2和电阻R1的一端相连，电容C2和电阻R1的另一端接地，二极管D1的负输出端还与可变电阻R2、电阻R4一端和第一比较器19的11引脚相连，可变电阻R2的另一端与第一比较器19的4引脚相连，可变电阻R2的可变输入端通过电阻R3与第一比较器19的2引脚相连，电阻R4的另一端与第一比较器\n19的3引脚相连，第一比较器29的4、11引脚与第一DC/DC模块的输出端相连，第一比较器19的2、3、4引脚通过电阻R6接地，第一比较器19的4引脚通过电阻R5与开关S1和电阻R8的一端相连，开关S1和电阻R8得另一端通过电容C4接地，第一比较器19的1引脚与电流监测点30和电阻R7的一端相连，电容C3并联于第一比较器19的1引脚输出端，电阻R7的另一端接地，电流监测点30的输出端通过采样电阻R9接地，电流监测点30的输出端还与第二比较器26的5引脚相连，第二比较器26的6引脚与报警系统模块27相连，报警系统模块27分别与报警蜂鸣器28、报警灯29相连，第二比较器26的7引脚与第二单片机25的P1.3引脚相连，第二比较器26的电源引脚与第一DC/DC模块18的输出端相连。\n[0019] 所述的上行频点控制模块5中的第一单片机2型号为AT89C51，AT89C51单片机的P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5引脚与第一编码模块的TE、D0、D1、D2、D3引脚对应相连，AT89C51单片机的P0.4、P0.5、P0.6、P0.7引脚与第一解码模块的D0、D1、D2、D3引脚对应相连，第一解码模块的VT接口通过第一反相器与AT89C51单片机的INT0引脚相连，AT89C51单片机的P1.0、P1.1、P1.2、RXD、TXD引脚与第一无线电收发模块的CX、TXEN、PWR、DO、DI引脚对应相连。\n[0020] 所述的上行频点控制模块与下行频点控制模块结构相同，上行频点控制模块5和下行频点控制模块12分别设置在高速路的入口和高速路的出口10~100处。\n[0021] 如图3、4所示，所述的一种高速公路汽车防追尾系统，其在实施时，连接各模块车载防追尾模块在汽车进入高速路口的时放置于汽车上，车载防追尾初始化系统9集成于现有的高速公路收费系统中，上行频点控制模块5放置于上行高速入口10~100米处，下行频点控制模块12放置于下行高速公路入口10~100米处。\n[0022] 系统通过射频模块16实现对车载防追尾模块单元的初始化和清零工作。在车辆驶入高速公路时，通过防追尾初始化模块14在收费卡中写入车辆行驶方向、车牌号、以及设定沿该方向行驶时车辆初始发射信号的频率f1，接收频率f2。在车辆驶出高速公路时，收费系统在确认收费金额的同时，通过防追尾系统清零模块15对收费卡中防追尾单元进行归零操作，使之处于静默状态。在这一过程中，上/下行频点控制模块的接收频率始终为f1，发射频率始终为f2。\n[0023] 以上行车辆为例，当车辆驶入高速公路，车载防追尾模块被初始化后，通过车载电源模块对车载防追尾模块供电，进入防追尾工作模式。单片机对初始化信息进行解码，确定初次发射频率信号f1和接收频率f2，并将车辆信息通过编码模块22调制在f1频点上通过无线收发模块连续发送，上行频点控制模块5接收该f1频率信号，通过解码模块3解码后进行判断是否为上行车辆。若不是，则丢弃该信号；若是，则设定车辆防追尾信号的频率值为f3，并将该值与车辆牌号等信息编码调制在频点f2发出，该信号只能被上行频点控制单元附近的上行车辆所接收。上行车辆的防追尾单元无线收发模块21接收到f2频率信号后，交由单片机25通过解码模块23进行解码，首先确认该信号是发给自己的指令，然后设定防追尾信号的频率f3，并由编码模块22调制在f3上交由无线收发模块按设定周期发送，同时置无线收发模块的接收频率也为f3。 这一信号将被同向行驶的其他车辆收费卡中的无线电收发模块21所接收并进行防追尾判断。在本车不发送防追尾频率信号的时间段内，无线收发模块处于接收状态，接收在一定覆盖范围内行驶的相邻车辆所发送的频率信号f3，并交由单片机25将该频率信号发送给场强检测电路，检测电路通过第一比较器(LM324) 19的(1，2，3)引脚将频率信号转化为电流信号，进而通过第二比较(LM324) 26的(5，6，7)引脚将电流信号转化为电压信号，并将之送入报警系统模块27，报警系统判断电压信号是否在某一个阀值之上(该电压阀值对应于场强的某个分贝数)，若是则通过报警模块中的压电蜂鸣器28报警，同时报警灯29闪烁，提醒司乘人员注意相邻车辆，保持车距，反之则不报警。在整个高速公路行驶期间，防追尾单元一直处于上述工作状态。车辆下行时的工作原理与上行时完全相同，只是防追尾信号的频率被设定为f4。