手机车辆报警系统（共8篇）
手机车辆报警系统 篇1
0 引言
随着全国私人轿车保有量的逐年上升,交通安全问题受到社会各方的广泛关注。越来越多汽车厂商、互联网公司开始着手进行车辆辅助安全方面的研究[1]。在车辆行驶过程中驾驶员受制于视角的限制,对行驶方向上的纵向距离不敏感,在跟车行驶时无法预留足够的安全距离,从而极易发生追尾、刮擦等事故。利用计算机视觉技术进行前方车辆检测并给出驾驶员预警信息能够在很大程度上避免交通事故的发生。同时,智能手机普及率高,在智能手机平台上开发前车检测预警系统具有极强的现实意义。
目前,计算机视觉领域常用的检测算法主要是从Harr特征的目标检测[2]以及HOG特征的目标检测[3]衍生而来。算法的运行环境通常是配备GPU的高性能PC机,其性能在手机平台上难以实现。李云种[4]、魏凯[5]等提出运用车辆底部阴影作为检测的辅助手段,通过对车辆底部阴影的检测找到合理的车辆感兴趣区域(ROI)以减少目标检测的运算量。但实际测试发现,车辆底部阴影作为单一特征其鲁棒性不强,容易受到树木、道路边界线的干扰。考虑到这些因素,本文设计了前车区域定位与最终检测相结合的程序处理算法。
1 系统技术方案
本系统在Android智能手机上运行,手机用支架固定在后视镜下方,相机镜头瞄准车辆的前进方向。系统运行中通过手机摄像头获取前方道路信息,定位视野前方的车辆并估算其相对于该车的位置,进一步根据危险性给出不同程度的危险预警。系统由3部分组成:Android前端模块、车辆检测模块、车辆决策模块,如图1所示。
1.1 Android前端
Android前端模块是实现与用户交互以及后台通信的平台,主要有三大功能:(1)负责驱动手机摄像头,使用Android API驱动相机并设置相机的对焦模式、图像尺寸并将抓取的每一帧数据存入缓存队列;(2)建立与本地方法的通信接口,将复杂的计算任务交由后台完成;(3)反馈结果,将车辆检测结果与相机获取的图像预览数据相叠加并通过SurfaceView显示。
1.2 车辆检测模块
车辆检测模块是系统的处理核心,运行在单一的工作线程。该模块从缓存队列中获取一帧图像,对图像做基本的预处理后进行车辆检测,检测结果作为跟踪决策模块的输入。
1.3 车辆决策模块
为了使检测结果更具有科学性,决策模块需要采用离线的方式构建行车安全模型。通过行车安全建模对检测结果进行评估并给出最终的驾驶建议。
2 算法设计
前车检测算法检测准确率的高低及速度快慢也是影响整个系统性能的关键。本文结合车辆辅助安全对算法实时性的高要求以及手机平台的特点,设计了前车区域定位与最终检测相结合的程序处理方式。
2.1 图像分割
在手机摄像头捕获的所有图像中,一半以上的区域是天空,而这部分区域对于前方车辆的检测不提供任何有效信息。此外,道路两旁的绿化带也占据图像很大比例,而且实际中道路边线外的区域会经常性地发生误检情况。
分水岭算法[6]是主流的图像分割算法之一,其基本思想是将图像中每一点像素的灰度值作为该点的海拔高度,每一个局部极小值及其影响区域被称为集水盆,而集水盆的边界则形成分水岭。将图像按照分水岭来划分可以很好地将图像中灰度值不同的区域进行分割。图2为采用分水岭算法进行分割后的效果,可以看到图像整体区域被分成了天空、绿化带、路面3个部分。
2.2 车辆区域定位
为进一步提高该模块运行效率,在图2路面区域进一步定位车辆大致范围。对车辆的粗定位可以利用其固有的纹理特征,测试发现除底部阴影外,后车窗、车牌、车顶、车辆下边缘等都具有较强的横向纹理,通过车辆横向纹理可以解决单一阴影带来的鲁棒性差的问题。图3中1、4区域,单一阴影受到道路边界干扰,结合车辆横向纹理后可以更好地定位图像2、3区域的车辆。
寻找区域2、3就是车辆粗定位的目标所在,其主要流程包含以下3部分:(1)使用Sobel算子,对图中的横向边缘进行提取,同时除去纵行边缘的噪声[7];(2)采用Hough直线检测对其进行处理,将破碎的边缘信息整合成可以代表车辆特征的直线纹理特征;(3)采用聚类算法对这些直线特征进行聚类操作,就可以获取车辆粗定位的区域。各阶段处理结果如图4所示。
2.3 车辆检测
为解决车辆特征聚类中可能出现的错误(图4(c)中1,2区域),可以采用HOG特征对前方车辆进行精确检测与定位。方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gradient,HOG)是一种在计算机视觉和图像处理中用来进行物体检测的特征描述算子,它通过计算和统计图像局部区域的梯度方向直方图来构成特征。Dalal N[8]使用HOG特征结合线性SVM分类器在行人检测问题上获得极大成功。本文选用64*64的块尺寸作为车辆HOG特征计算范围,以16*16的胞元作为计算梯度的基本单位,块滑动距离为8个像素,相邻胞元间有一半的像素重叠,如图5所示。将梯度方向划分成9个直方图通道,这样每个车辆样本拥有1 764维特征。
2.4 行车安全建模
在城区道路拥挤的交通情况下,有着车距近、车速低的特点。因此,在作最终决策时主要以时间为衡量标准。本系统中可以通过手机GPS获取速度信息,但难以对前方车辆进行精确的距离测量。因此,考虑一种离线量测的方法建立车辆像素尺寸与前车距离之间的关系来进行建模。相机位置如图6中所示,镜头主光轴与地面平行竖直向前,距地面高度与车内后视镜高度一致。待测车辆向前行驶,相机在拍照的同时记录对应的距离S1、S2…Sn。考虑到相机镜头存在的切向畸变,同时要对左二车道、左一车道、本车道分别进行同样的量测。最后以车辆像素坐标(x,y)为键,实际距离S为值建立字典D实现存储。
S=D[x,y]
通过构建行车安全模型,获取了决策所需速度与距离信息。当距离前车行驶时间大于2s时认为车辆行驶环境良好;当距离前车行驶时间介于1~2s时对驾驶员作出安全提示;当距离前车的行驶时间小于1s则给出安全警告。
3 程序设计与实现
3.1 Android Camera
Android SDK提供了完整的条用摄像头的应用框架,其中最为重要的是Camera类以及SurfaceView类,分别提供了操作摄像头和显示预览画面的API[9]。具体而言,摄像头的预览及数据抓取步骤如下:(1)surfaceCreated中创建相机对象Camera.open();(2)调用setPreviewDisplay(),将摄像头捕捉到的画面绑定到已经定义好的SurfaceView控件上用于显示;(3)surfaceChanged()中对相机进行初始化操作,设置相机预览分辨率,对焦方式、抓取视频的格式等;(4)onPreviewFrame()中摄像头会将捕获到的每一帧相机预览数据以byte[]数组形式返回。
通过上述步骤可以实现Android摄像头的开启、参数设置、视频帧捕捉等一系列操作。在onPreviewFrame中将byte[]图像数据由YUV格式转换为RGB图像格式并以整型数组的形式进行存储,作为下一步车辆检测模块的输入。
3.2 Java本地接口(Java Native Interface)
Java本地接口是一个编程框架,使得运行在Java虚拟机上的Java调用或者被调用特定于本机硬件与操作系统的用其它语言(C、C++或汇编语言等)编写的程序。如图7所示,性能关键代码由C/C++实现,系统架构代码由Java实现。采用此种开发方式的应用程序成为JNI程序,其优势在于[10]:(1)可利用C/C++来开发高性能的应用程序;(2)能重复利用平台相关特性;(3)可以复用大量已有的高质量C/C++代码。
本地接口在JNI文件的定义如下:
JNIEXPORT jintArray JNICALL Java_edu_whu_pan_VehicleDet_NativeVDetect_
nativeVehicleDet(JNIEnv*jenv,jclass,jintArray image,jint w,jint h);
这里需要对数据格式进行转换,以完成Java与C++的通信,具体需要JNIEnv类型的结构体指针来完成这一系列工作。
(1)图像数据格式转换:
(2)返回值的转换:
完成上述接口定义后,与车辆检测模块开发相关的所有图像处理、检测等算法都可以完全通过C++代码实现。
3.3 Android端UI设计
Android程序的界面设计通过在XML文件中定义来实现。通过XML这种可扩展标记语言,定义Android程序界面上的所有控件,并指定控件的属性及组织方式。在本系统中采用设计两层SurfaceView控件叠加的布局方式,下层SurfaceView控件实时显示Camera的预览画面,上层SurfaceView控件对检测结果及当前系统运行状态进行显示,如图8所示。
3.4 代码编译与调用
在完成代码编写后,需要使用Android NDK编译本地代码[9]。系统开发过程中,需要在Windows环境下搭建Cygwin来模拟Unix系统环境,在Cygwin中将编写的本地代码编译成So库文件。可以将生产的So库与Java代码一并打包产生Android APK。代码编译与库文件调用流程如图9所示。
4 测试结果
为了对比算法的运行效率,基于PC平台采用不同的算法对同一视频图像进行测试。图像尺寸为840*480,环境为X64-Release,CPU主频为2.6GHz。
从表1可以看出,采用本文设计的处理算法,针对车辆可能存在的区域提取ROI可以有效避免滑动模板匹配在处理图像金字塔中的耗时操作[12],检测效率显著提升。使用小米3(2013年9月上市)作为测试机型,在处理速度上完全实现了数据实时抓取以及性能实时检测,每帧处理时间约为14.3ms,测试结果如图10所示。
5 结语
本文基于Android平台探讨了前方车辆检测实现方法,进行了行车安全建模、前车检测算法相关研究并完成了Android APP的测试与开发。在车辆检测的核心模块,针对Android手机计算能力有限的特点设计了车辆粗定位和精确检测相结合的算法。通过对车辆纹理特征进行分析,采用聚类方法对车辆可能出现的区域进行提取,改善了传统滑动模板法目标检测耗时久的缺陷,实现了基于手机平台对前方车辆的实时检测。最后将检测结果代入设计好的危险评价模型并作出最终决策。
参考文献
[1]王荣本,郭烈,金立生,等.智能车辆安全辅助驾驶技术研究近况[J].公路交通科技,2007,24(7):107-111.
[2]VIOLA P,JONES M.Robust real-time object detection[J].International Journal of Computer Vision,2001(4):51-52.
[3]PAPAGEORGIOU C P,OREN M,POGGIO T.A general framework for object detection[C].Sixth international conference on Computer vision,1998:555-562.
[4]李云种,何克忠,贾培发.基于阴影特征和Adaboost的前向车辆检测系统[J].清华大学学报:自然科学版,2007,47(10):1713-1716.
[5]魏凯,盛建平,熊凯.基于阴影特征的前向车辆检测和测距方法研究[J].机械设计与制造,2013(2):131-133.
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[7]吴国伟,谢金法,郭志强.基于Sobel算子的车辆轮廓边缘检测算法[J].河南科技大学学报:自然科学版,2009,30(6):38-41.
[8]DALAL N,TRIGGS B.Histograms of oriented gradients for human detection[C].IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition,2005:886-893.
[9]安卓开发官网[EB/OL].http://developer.android.com/.
[10]金泰延.Android框架揭秘[M].北京:人民邮电出版社,2011.
[11]VIOLA P,JONES M.Fast and robust classification using asymmetric adaboost and a detector cascade[J].Advances in Neural Information Processing System,2001(4):14.
[12]FELZENSZWALB,P F GIRSHICK,R B MCALLESTER,et al.Object detection with discriminatively trained part based models[J].IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,2010,32(9):1627-1645.
地铁车辆辅助供电系统浅析 篇2
关键词：地铁车辆；辅助供电；静止逆变；蓄电池
1 概述
辅助系统是地铁或轻轨车辆上的一个必不可少的关键的电气部分，它主要功能是为空调、通风机、空压机、蓄电池、照明等低压辅助设备提供供电电源。输出的电源类型一般包括三相AC380V交流电（含单相220V）和直流DC110V、DC24V。
目前，静止辅助系统中采用的电力电子器件普遍采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT或IPM），IGBT器件属于电压驱动的全控型开关器件，脉冲开关频率高，性能好，损耗小，且自保护能力也强，使用效果好，如将驱动与保护功能电封装在模块内，便构成智能功率模块IPM。随着电子器件的飞速发展，IGBT或IPM器件的电压等级的提升，应用技术的成熟，完全可以满足城轨交通供电网压提升的需求。故辅助系统全控型开关器件控制已经进入了成熟的阶段。
2 车辆辅助供电模式
2.1交叉供电
两路AC380V供电线路贯穿整列车，分别与2个辅助逆变器相连接。将每节车厢的交流负载根据功率平均分为两组，分别由两个辅助逆变器供电。对于牵引和辅助逆变器的冷却风机等重要设备，两个辅助逆变器均为其供电， 以便在一个逆变器故障时起到冗余的作用。
2.2扩展供电
一路AC380V供电主干线贯穿整列车，2个辅助逆变器均连接到该线路上，但在其中的一个C车上安装有一个接触器，称为扩展接触器，将两个辅助逆变器分断， 以使其不会并网运行。当2个逆变器都工作正常时，则扩展接触器处于断开状态，每个逆变器为本单元3节车的所有交流负载供电。当其中一个逆变器故障时，扩展接触器闭合， 由状态良好的逆变器为整列车的交流负载供电，考虑到逆变器的容量限制，这时每节车的空调负载要减载[1]。
2.3方案对比
（1）从控制的角度来讲，交叉供电要比扩展供电容易。在交叉供电时，因为每节车的负载连接在供电线路不同的逆变器上，所以当一个辅助逆变器SIV故障时，不需要控制电路做任何复杂的判断和切换。而扩展供电模式控制相对比较复杂，需要在关键时间对扩展接触器进行控制。
（2）从布线的角度来讲，扩展供电要比交叉供电简单。交叉供电需要在整列车上布设两路三相四线制的列车线，共8根，而扩展供电只需要布设4根列车线，从数量上减少了一半，使得成本减少一半，线缆重量也减少了一半，尤其是对整列车的减重，扩展供电有明显优势。
（3）从满足舒适度角度来讲，扩展供电也有明显的优势。交叉供电模式在一个SIV故障时就只能有一半负载工作，而扩展供电可以最大限度的负载工作，客室里乘客乘坐的舒适度不会受到太大的影响。
3 辅助设备布局
3.1分散供电
即每节车辆均配备一台辅助供电装置。
如广州地铁一号线西门子设计车辆即采用分散供电，每节车均配备一台DC/AC，共六台，提供AC380V电源；在两端带有司机室的拖车各配备一台DC/DC，共两台，提供DC110V电源。
3.2集中供电
整列车只采用两套辅助供电装置集中供电，互为冗余。
西安地铁二号线车辆采用这种方式，整列车配备两套SIV静止逆变单元，布置在两端Tc车的车底，为整车提供辅助电源，设计时充分考虑了两套互为冗余，当一台发生故障时，余下的1套能承担6辆车的基本负载并保证列车的正常运行。
3.3方式对比
这两种供电方式各有优缺点：
分散供电冗余度大，均衡轴重好配置，但造价高，总重量也高，且由于分布点多，集成化程度差，易出现故障点较多，故障率高。
集中供电冗余度小，每轴配重难以一致，但总重量轻，组成部件集中，模块化程度高，故障率低，且成本低很多。
目前国内地铁新型车辆大都采用集中供电方式，只有部分线路的旧车上采用分散式供电。
4 辅助系统方案分类
4.1三相交流（AC380V）静止逆变
随着电力电子器件发展，静止辅助系统也经历着不同方案的发展过程，目前，新型车辆辅助系统大都采用IGBT来构成，方案包括[2]：
（1）斩波稳压再逆变，加变压器降压隔离；
（2）三点式逆变器加变压器降压隔离；
（3）电容分压两路逆变，加隔离变压器构成12脉冲方案；
（4）二点式逆变器加滤波器与变压器降压隔离；
（5）直——直变换与高频变压器隔离加逆变的方案。
4.2辅助直流电源转换
基于上述三相交流静止逆变的方案，辅助直流电源转换方式有：
（1）通过50HZ隔离降压变压器来实现；
（2）独立的直——直变换器直接接于供电网压通过高频变压器隔离后再整流并滤波得到DC110V控制电源。
这两种方案，前者依赖于静止辅助逆变器，一般是将辅助逆变器输出的AC380V转换成DC110V，其受逆变器故障的影响；后者与静止逆变器无关，不受逆变器故障的影响，但因为需要独立的直流电源，成本高。
4.3西安地铁二号线车辆辅助系统
4.3.1辅助系统原理
西安地铁二号线车辆静止辅助系统主要采用的二点式两路逆变，加隔离变压器构成12脉冲方案；经逆变隔离变压后输出的AC380V三相交流电，通过整流降压，转变为DC110V供列车控制系统及蓄电池充电使用。
DC24V电源是由降压整流输出的DC110V，通过直流斩波装置转换成的。当仅有蓄电池供电时，DC110V/DC24V电源变换器能保证列车DC24V回路用电装置的正常工作。
4.3.2 SIV的保护控制
SIV的保护内容包括过电压、欠电压、缺相、过载、接地、过热等。
静止逆变器SIV输入电压为额定电压DC1500V；150%额定输出时，装置维持运行10秒后关断；200%额定输出时，装置立即关断。
SIV本身产生的电磁辐射会受到抑制，不会影响司机室信号、有线及无线通信设备、牵引和制动控制系统等的正常工作，也不会影响各种线路设施的正常工作。同时能抵御外界的电磁干扰。
5 蓄电池
蓄电池仅仅是车辆的备用电源，主要在车载供电DC110V中断期间，或刹车时，或静态调试时使用。目前列车使用的蓄电池包括：碱性蓄电池和酸性蓄电池。
6 结论
通过上述的论述，可以了解多元化的地铁车辆辅助系统。各种方案的选择情况还是因需而异，各有利弊。目前，地铁车辆辅助系统国产化在国内正在进行，如株洲电力机车研究所为广州地铁一号线西门子车辆设计的DC/DC变换器使用效果很好，国产化的前景是开阔的，故应加强这方面实际应用的研究。
参考文献：
[1]康亚庆.地铁车辆辅助系统两种供电网络的分析.现代轨道交通，2009（4）.
[2]陶生桂，梁建英.城市地铁与轻轨车辆辅助系统综述.电力机车技术，2001（3）.
手机车辆报警系统 篇3
对纽约的行人而言, 这是不容易的一年。作为入主纽约的新举措之一, 市长白思豪 (Bill de Blasio) 提出了“零死亡” (Vision Zero) 倡议, 旨在完全消除这个城市的交通死亡率。就在发出倡议那周的周末, 纽约四名行人死于交通事故, 戏剧性地强调了该倡议的必要性。一月份, 在不到两周的时间内, 曼哈顿上西区一个十字路口又有三人被车子撞死。
对行人和骑车人来说, 没有什么举措可以使道路完全安全, 但慕尼黑工业大学的研究者们有了解决方法。他们正依托一个资助体系进行原型阶段研究, 它能在行人踏入车流之际警告司机。
该系统被称为Ko-TAG系统, 车载的定位系统传递无线电信号到行人身上携带的一个特殊的传感器。通过行人和车子的传感器和信号收发器间来回反馈的信号, Ko-TAG系统就能够计算出与行人的距离和移动的方向, 使车里的装置判断出是否有可能撞上。利用这一信息, 司机就能预警大卡车后、或视野之外跨入的行人。假如碰撞即将发生, 它还能触发车子进行紧急刹车, 甚至能在司机看到行人之前就停车。几乎所有信号都能被这种收发机接收, 甚至几乎每个行人随身携带手机的信号。
一个主要的 (没公开名字) 手机制造商已经表达了对该系统的兴趣。
显然, 没有人希望每次有人一走到马路牙车子就停, 这样的话, 错误信号的可能性就会较高。Ko-TAG的创造者们还没完全讲明他们如何解决这种情况的发生, 虽然该研究实验室网站表示风险评估算法能防止误报警:“根据追踪检测对象采集到的数据, 如移动方向, 距离和速度, 结合可能的活动配置文, 现场情况可以被综合评估, 碰撞风险可以被精确地评估出来。”
慕尼黑工业大学教授Erwin Biebl说:“信号收发机包含惯性传感器, 我们利用它来发送关于运动类别的信息 (走路, 跑步, 站立, 骑车……) 给车子。因此站在拐角的人不会引起问题, 因为碰撞概率值非常低。”Biebl说, 原型机正被应用于在真实的城市环境下, 由经过训练的司机和行人进行测试。
人们很容易联想到在不久的将来, 手机可能拥有这种接收器。据慕尼黑工业大学的说法, 有手机制造商已经表示了兴趣。你就等着让车子追踪你的一举一动吧, 当然, 是为了行路安全。
(中国科技网)
车辆监控导航系统 篇4
应用范围
1.专用车辆管理
用于金融、保险、物流、出租、公交等车辆的交通管理与监控调度;
2.交通信息服务
用于城市内各类车辆的交通诱导服务;
3.汽车黑匣子
能够采集记录汽车行驶的路线以及状态, 对于车辆特别是长途客、货运输车辆实施智能化管理。
技术特点
兼容多类不同的无线数据传输手段;内置嵌入式GIS-T;先进的路径规划与导航算法;先进的交通信息服务软件。
技术指标
中央处理器:时钟频率最高可达400 MHz;内存:标准内置32MSDRAM, 32MFLASH;磁盘存储:CF扩展槽, 标准配置32M存储卡;GPS定位传感器:并行12通道;初始定位时间:热启动小于10秒;冷启动小于30秒;定位精度:误差小于25 m RMS;速度精度:误差小于0.1 m/s;定位数据刷新频率:1Hz;最优路径规划时间:小于10秒;显示器 (可选配) :5"～7"TFT真彩色液晶显示器;分辨率320*240～640*480可选择;声音系统 (可选配) :内置8位立体声系统, 附带音频输出;电源:12VDC;储存温度:-25℃～70℃;工作温度:-10℃～55℃;主机功耗;小于5W;系统平均无故障时间:超过100 000小时。
此项技术属国内先进水平。
市场状况及市场预测及效益分析
车辆导航的发展和市场扩大随着日益增长的位置服务 (LBS) 需求和越来越低廉的卫星定位设备而急剧增长。以2000年为例, 车辆导航产品的产值为29亿美元, 约占GPS产品总值的35%左右。在日本, 1999年底装有导航系统的车辆持有量超过500万台。2000年日本的车载GPS导航仪产量达到200万套, 近些年来每年都以翻一番的速度往上增长。据权威机构预测, 全球至2005年车辆导航的产值达到50亿美元, 84%的新车均安装车辆导航设备。
合作方式
联合开发或技术服务。
单位:北京大学
地址:北京市海淀区颐和园路5号
邮编:100871
手机车辆报警系统 篇5
近年来,车辆安全检测系统在城市轨道交通车辆段与综合基地中得到逐步的推广和应用,如北京地铁太平湖车辆段、万柳车辆段,杭州地铁七堡车辆段、宁波地铁、成都地铁、昆明地铁等。车辆安全检测系统可自动判别通过车辆的车轮外形几何尺寸、踏面平轮故障、受电弓滑板磨耗、中心线偏差和受电弓工作位接触压力等,同时实现车顶异物状况查看、受电弓磨耗及压力报警、车辆轴承温度监控、车轮状况自动判别、列车车号自动识别、运行方向、自动测速和自动计辆、计轴等功能。在地铁车辆段中,车辆安全检测系统一般包括轮对几何尺寸检测系统、车轮擦伤检测系统、车号识别系统、受电弓磨耗及中心线检测系统、受电弓压力检测系统、安防系统,其中在接触轨受电的线路上,不设受电弓磨耗及中心线检测系统、受电弓压力检测系统。
车辆安全检测系统在土建及各系统设计过程中,主要涉及站场、建筑、结构、通风空调、给排水及消防、低压配电与照明、通信、信号、轨道等专业,各专业之间的协调和匹配,称为技术接口。各专业只有加强协调,密切配合,方能使车辆安全检测系统设备顺利安装,运行安全、可靠,达到设备功能的最大化。
本文分析了车辆安全检测系统在土建设计时各专业的接口,以供参考。
2 车辆安全检测系统实物介绍
车辆安全检测系统要满足其功能需要在列车入库线上设置相应的检测设备及相关的基建部分,主要包括整体道床、检测棚、现场设备间及远程控制中心。检测棚、现场设备间、远程控制中心及安防系统的相互关系,详见图1所示。
整体道床、检测棚及安装的检测设备如图2所示。
现场设备间主要为车辆安全检测系统的控制室、配电室、主要负责检测数据的实时采集、数据处理、形成检测结果。现场设备间有条件时,应紧邻检测设备设置,条件困难时,到检测设备的距离应不大于20m。现场设备间如图3所示。
远程控制中心为车辆安全检测系统的终端,检测的数据及分析报告在远程控制中心实现下载、打印。远程控制中心一般设置在车辆段的调度中心。
3 车辆段安全检测系统的技术接口
3.1 与站场专业接口
车辆安全检测系统设备安装的轨道需要位于车辆出入段线的入段线上,安装处至少有60m长的平直线路,且列车的通过速度不大于15km/h,因此,车辆安全检测系统在设计时需提供设备安装线路的位置给站场专业。
3.2 与轨道专业接口
车辆安全检测系统安装位置需考虑20m的60kg/m钢轨线路,道床类型为整体道床。由于车辆段段内道床类型一般为碎石道床,钢轨类型为50kg/m钢轨,因此,在整体道床和碎石道床之间及60kg/m钢轨和50kg/m之间设置过渡段,过渡段的长度一般不小于10m。
另外,整体道床需考虑排水,道床两侧需设置排水沟;道床内需考虑各种管线的预埋及电缆沟。
3.3 与建筑专业接口
如前所述,车辆安全检测系统设备安装现场需设置检测棚和现场设备间。检测棚轴线尺寸:20m×6.0m,检测棚的净空需满足限界要求。设备间轴线尺寸:10m×3.0m,净空高于3m,墙面及顶棚作防尘处理,地面采用防静电活动地板,设备间地面预埋φ120mm镀锌管6根至整体道床电缆沟底(轮对及受电弓线缆用),埋设深度比附近地面低800mm,设备间设防盗门窗。建筑设计风格应与车辆段内大库统一。
3.4 与结构专业接口
轮对动态检测装置设整体道床20m×4.22m,整体道床两端设置过渡段各10m,整体道床及过渡段基础均按照在动载荷(轴重≤14t,速度=20km/h)条件下不开裂、不下沉。
整体道床上部设挡光棚,挡光棚需按当地最大风力考虑结构设计,立柱的基础在北方高寒地区应考虑增加防冻处理。
3.5 与通风空调专业接口
设备间需设轴流风机机械通风。
3.6 与给排水及消防专业接口
整体道床的排水沟应与室外给排水相接。设备间需设置洗手池1处,需考虑上下水设施。
3.7 与低压配电和照明专业接口
现场设备间需提供30kW/380V动力用电。各间设380V、220V/20A电源插座各1个,预留3相空调插座1个。各面墙设置220V/10A五孔插座各1个,共4个,20A/220V插座1个。设备现场要求制作系统接地,接地电阻不大于1Ω。
远程控制室应设远程监控室用电5kW/220V。防雷接地要求不大于4Ω。
3.8 与通信专业接口
现场设备间需设铁路直拨电话一部。现场设备间与远程控制室间需设6芯单模信号光缆两根,分别用于轮对检测和受电弓检测。
3.9 与信号专业接口
因探伤设备模块需要探伤钢轨连接并接地,要影响轨道电路和地铁列车的回流,因此探伤钢轨需屏蔽在外,探伤钢轨区域两端需设置绝缘接头。
3.1 0 与接触网专业接口
检测棚区段接触网高度为6000mm,内不允许安装吊弦;接触网与检测棚间的防护距离需符合铁路标准,检测棚两端各10m外设隔离开关。
3.1 1 与综合监控专业接口
安防系统需纳入车辆段整个安防系统,便于信息共享,统一管理。
4 界面划分
界面划分主要分析专业之间技术接口设计界面划分、车辆安全检测系统设备招标范围的的建议,供设计及设备招标时参考。
专业之间技术接口如图4所示。轨道专业与建筑专业的界面划分建议如下:平面上以整体道床及两侧排水沟(一般与电缆沟共用)范围即线路中心线两侧各2110mm范围为分界点,竖向上以整体道床下碎石垫层为分界点,线路两侧2110mm范围以内及整体道床厚度范围(包括该范围内的所有预埋管线、轨道支撑块)为轨道专业设计,以外为建筑专业设计。
车辆安全检测系统设备供货商供货范围的建议如下:车辆安全检测系统设备一套、负责60kg/m探伤钢轨的加工(钢轨可由车辆段轨道专业负责)、提供各检测模块预埋件、空气压缩机2台、控制柜3台、远程控制中心的液晶显示器、台式电脑、打印机。
5 结语
车辆安全检测系统是车辆段的一个重要设备,其在车辆段土建、系统的设计过程中,涉及专业众多,接口较复杂。本文分析该设备与车辆段各设计专业的接口,提出了设计时主要专业间的设备界面划分和招标范围的建议,仅供设计或设备招标时参考。
摘要：介绍了车辆安全检测系统的功能及组成,并分析了该设备在地铁车辆段土建、系统设计时与各专业的接口,提出了设计时主要专业间的设备界面划分和招标范围的建议。
关键词：车辆安全检测系统,地铁车辆段,接口,界面划分,招标范围
参考文献
[1]GB50157—2003地铁设计规范[S].
[2]董向阳.地铁建设中的技术接口管理[J].城市轨道交通研究,2003,6(3):16-19.
[3]赖于坚.地铁车辆段三大检修工艺设备的技术接口[J].都市快轨交通,2007(5):92-95.
基于北斗的车辆远程监控报警系统 篇6
车辆远程监控报警系统已经广泛应用于公安、消防、医疗急救、金融、交通运输、物流、行政管理等部门,极大地方便了人们的生产、生活。但目前投入市场的车辆远程监控报警系统大多采用GSM+GPS模式实现,即用GPS获取被监控车辆当前位置信息,利用GSM网的通信链路将位置、报警等信息传送至监控中心来实现监控和报警的功能[1,2,3]。这种实现模式受地域限制,在GSM网没有覆盖的地域无法使用,而且随着GSM用户的逐年增加,网络阻塞的情况日益凸现,尤其在节假日网络阻塞更加严重;另外受GPS的限制,在一些保密性较高的的部门不方便使用。也有一些车辆远程监控系统采用短波电台和中继塔作为通信链路,这种手段同样存在地域覆盖不广、信号不稳定、容易被监听干扰等缺陷。因此,目前车辆远程监控系统在应用上受到制约。
北斗一号卫星导航系统是我国自主开发的卫星导航系统,该系统兼有定位、通信、导航、授时四大功能,传输信息属于军用加密级别,服务区域完全覆盖我国疆域,而且已经对民间开放使用。该系统独特的设计思路,使该系统有作为对移动终端进行监控、导航功能的得天独厚的优势,利用该系统即可实现GSM和GPS两系统在车辆远程报警监控应用上的功能[4]。因此,本文基于北斗一号卫星导航系统设计实现了车辆远程监控报警系统。
2 北斗导航定位系统
北斗导航定位系统[5,6,7,8]利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的一种全天候、区域性的卫星定位系统。该系统由两颗地球静止卫星(80°E和140°E)、一颗在轨备份卫星(110.5°E)、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。 “北斗一号”的覆盖范围是北纬5°～55°,东经70°～140°,其定位精度为20 m。系统能容量540 000户/h。系统主要功能如下:
快速定位 快速确定用户所在地的地理位置,向用户及主管部门提供导航信息。
实时导航 能对用户提供前进距离和方位,实时指示移动用户的行动;并具有紧急情况报警的功能,实现对遇险用户的紧急营救。
短报文通信 用户与用户、用户与中心控制系统间均可实现双向简短数字报文通信。
精密授时 中心控制系统定时播发授时信息,为定时用户提供时延修正值。
因此从系统功能、覆盖范围、定位精度、容量等方面衡量,基于北斗实现车辆远程监控报警是很好的解决方案。
3 系统结构与原理
本系统利用北斗卫星作为通信链路,利用北斗用户机作为定位和通信模块,实现车辆位置、报警、控制命令等信息的传送。该系统主要由车载监控终端、报警监控中心、北斗卫星等组成,如图1所示。
3.1 车载监控终端
对不同的用户需求,车载终端可以提供不同的功能,配备也不尽相同,但通常由以下几部分组成:北斗车载设备(包括:北斗用户机OEM板、PC104、液晶屏、信号采集板等)、遥控器、监控报警器等。如图2所示。
北斗用户机OEM板作为车载终端系统的重要组成部分,主要负责定位和通信。
PC104中运行车载终端软件是车载终端的核心部分,完成定位、通信、控制信息发送以及状态显示等所有功能。
在液晶屏上显示道路状况、本车位置、运行状态等信息以及监控中心公布信息。
信号采集板主要负责采集车辆的车门、油箱、发动机等设备的状态信号,并将这些信号实时传送给终端软件;对于不同的车辆信号采集板有不同的接口设计。
监控报警器作为报警装置,设有LED显示灯、扬声器、功能按钮。用报警器的LED指示灯闪亮时的视觉信号和扬声器信号来定义与车载设备间的通信状况与工作状态的信息。可以完成电源欠压指示、布防、解除布防、防劫、解除防劫、报警、解除报警、远程解除、远程熄火等功能。
遥控器可在远距离遥控监控报警器进入布防、静音布防、解除布防等状态。
车载终端设备的主要功能及工作流程如下:
(1) 布防与解除布防
当车辆停止,车内人员离开车时按下遥控器或监控报警器快速布防或静音布防按钮。北斗车载设备进入布防状态,同时将布防信号通过北斗用户机传送至报警监控中心。终端软件根据信号采集板采集到车辆状态,根据位置信息、车门状态、发动机状态等信息判断车辆是否被盗。如果判断车辆被盗,则将被盗信号传送至监控报警器,报警器根据布防种类(快速或静音)则给出音响或灯光报警信号,同时被盗信号通过北斗用户机传送至报警监控中心。
当需要解除布防时,按下遥控器或监控报警器解除布防按钮,北斗车载设备退出布防状态,同时将解除布防信号通过北斗用户机发送至报警监控中心。
(2) 防劫与解除防劫
当车辆可能遇到劫持威胁时,按下监控报警器的防劫按钮,北斗车载设备进入防劫状态,同时将防劫状态信号发送至报警监控中心。报警监控中心收到信息后,将该车列入重点监控车辆,同时将处理信息回传给北斗车载设备,车载设备将该信息发送至监控报警器,报警器通过LED指示灯的变化或音响效果提示车内人员报警监控中心已经接到防劫报警。车载设备实时定位,并将位置、车速、油量等状态信息实时通过北斗发送至报警监控中心。
当危险消失需要解除防劫状态时,按下解除防劫按钮,北斗车载设备退出防劫状态自动进入监控状态,同时将该信息发送至报警监控中心。车载设备在监控状态时仍然需要实时将位置、车速、油量、速度等状态信息实时通过北斗发送至报警监控中心。
(3) 监控与解除监控
监控与解除监控命令都由报警监控中心发出,监控中心选择需要被监控的车辆,向该车发送监控命令。该车北斗车载设备接到后进入监控状态,并将该信息传送至监控报警器,报警器通过LED指示灯提示车内人员该车已经被监控。北斗用户机开始定位,信号采集板开始收集各种状态信息,并将这些信息实时通过北斗传送至监控中心。
监控中心选择需要解除监控的车辆,向该车发送解除监控命令。北斗车载终端收到后退出监控状态,同时将该状态信息发送至监控报警器,报警器通过LED指示灯的变化提示车内人员该车已经解除监控。北斗用户机停止定位,不再发送位置、状态等信息。当车辆处于布防、防劫、警戒状态时不允许对该车解除监控。
(4) 警戒与解除警戒
当车辆遇险时按下监控报警器的报警按钮,北斗车载设备进入警戒状态,同时将警戒状态信号发送至报警监控中心。报警监控中心收到信息后立即报警或派人解救,同时将处理信息(已经接到报警、已经出警等)实时回传给北斗车载设备,车载设备将该信息发送至监控报警器,报警器通过LED指示灯的变化或音响效果提示车内人员报警监控中心的报警处理进展。车载设备实时定位,并将位置、车速、油量、速度等状态信息实时通过北斗发送至报警监控中心。
当危险消失需要解除警戒状态时,按下解除报警按钮,北斗车载设备退出警戒状态自动进入监控状态,同时将该信息发送至报警监控中心。车载设备在监控状态时仍然需要实时将位置、车速、油量、速度等状态信息实时通过北斗发送至报警监控中心。
(5) 其他警示
根据车辆任务的不同可以设置不同的警示,比较常用的警示功能有:行驶中车门未关闭报警、油量不足报警、超速报警、越界报警等。这些警示通过判断信号采集板采集到的车辆各种设备的状态信息后,给出报警提示,通过监控报警器LED指示灯或音响效果给车内人员发出提示。
3.2 报警监控中心
对不同的用户需求,报警监控中心也可以提供不同的功能,配备也不同。一般报警监控中心主要由北斗指挥机、信息采集服务器、专用服务器、监控大屏幕等设备组成,还可能包括交换机、打印机和不间断电源等外围附属设备。如图3所示。
北斗指挥机与车载北斗用户机构成监控指挥网作为本系统的定位和通信链路。
车辆监控服务器与北斗指挥机相连,运行监控软件,实现车辆报警监控的所有功能。
在监控大屏幕上显示车辆监控态势图。
专用服务器与车辆监控服务器组网连接,用来存储车辆运行当前、历史数据和各种与监控相关的数据,并可通过交换机与其他监控中心联网连接构成级联指挥监控网,也可通过网络异地监控。
报警监控中心监控软件主要提供如下功能:
车辆监控 监控中心操作员可任意选择车辆发车监控指令,该车进入监控状态,自动回传位置、速度、油量等信息。
报警服务 实时接收车辆的布防、防劫、警戒、解除等信息,根据报警种类操作员进行相应的处理。
信息发布 给车载监控终端发布中文信息。
GIS系统 提供基本GIS服务功能:地图背景显示、鹰眼显示、地图基本操作(放大、缩小、漫游、量算等)、车辆位置路径匹配等。
远程控制 可以对车辆远程控制:打开、关闭车门锁;断油、断电;布防、撤防等。
操作员管理 值班员、系统管理员和车载监控终端管理系统,不同级别操作员拥有不同的权限,保证系统安全。
轨迹存储与回放 存储监控目标的轨迹和状态信息,需要时可以在电子地图上回放。
4 系统关键技术及实现
4.1 北斗数据通信
北斗系统通信能力有限,每次通信服务能够发送的数据长度为98 B,如果数据量超过98 B则必须分包发送。采取数据压缩技术可以使通信量增大,但是也不能从实质上解决问题。因此,为了提供通信效率,本系统在通信数据结构的设计上遵循了以下原则:
(1) 采用位段技术设计数据结构,极大限度地压缩数据;
(2) 除监控中心发布的信息外,保证每种通信数据长度不超过98 B,避免对数据进行分包;
(3) 对于监控中心发布的中文信息,信息长度可能超过98 B,只对该数据结构设计时进行分包处理。
(4) 对通信数据按内容的紧急程度进行分级,不同级别的通信数据在通信时权限不同,这样在数据结构设计时必须加入级别字段。
北斗系统的定位和通信服务不是连续的,根据用户卡级别不同设定不同的服务间隔。因此,在开发时必须根据申请的用户卡实际服务频度进行定位和通信申请。否则出现超频的情况,会引起通信数据丢失。
4.2 地图道路匹配
北斗系统定位精度为20 m。但是,在车辆行进过程中,偶尔出现的桥梁、涵洞、树林等可能遮挡北斗天线,使北斗用户机暂时不能服务,所以为了使车辆能够准确地标注在所行使的道路上,必须进行地图道路匹配。即当定位误差过大或暂时没有定位数据时,在监控中心的地图上仍然能够看到车辆正确地行驶在道路上,而不是进入道路两侧的居民地中。具体方法如下:
道路匹配的思想是通过车辆北斗定位航迹与GIS电子地图上矢量化的路段进行匹配,寻找车辆当前行使的实际道路,并将当前车辆位置点投影到道路上。通过搜寻并根据推算确定车辆附近位置所能利用的道路,然后将推算的路径和确定道路形状进行比较,相匹配后根据选定的道路按行使路程来确定车辆当前的位置。从而使车辆在电子地图上的显示不至于因定位误差而偏离道路。
当没有定位数据时,则采取辅助定位的方式确定车辆当前的位置。其思想是获取车辆当前行使方向、速度、里程,推算车辆下一定位时刻的位置,这种推算随时间的延长会带来积累误差,但对偶尔出现没有定位数据时的辅助定位手段还是可行的。
5 结 语
本文以北斗一号导航定位系统作为定位和通信链路,设计开发了一套车辆远程监控报警系统,并解决了在开发中遇到的数据结构定义、地图道路匹配等关键技术问题。该系统可在我国境内应用于各种有监控报警需求的移动终端上,不受时间、地域、天气的影响,安装携带方便,有实用推广价值。
摘要：为了解决目前车辆远程监控报警系统存在的地域覆盖不广、信号不稳定、容易被监听和干扰等问题,通过对北斗卫星导航系统功能、通信性能的分析,提出基于北斗实现车辆远程监控报警的解决方案,并且介绍了在开发过程中遇到的数据通信和道路匹配等一些关键技术问题。该系统开发周期短、安装方便,因此具有广阔的应用前景。
关键词：北斗导航定位系统,车辆,远程监控,报警
参考文献
[1]孙克立.卫星定位移动目标监控报警系统[J].公安大学学报:自然科学版,2000,18(2):14-20.
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[3]何秀凤,顾学康,魏纳新.卫星导航系统的新进展及其在舰船上的应用[J].舰船科学技术,2003,6(5):72-77.
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[6]胡彦华,章新川,马孝魁,等.北斗卫星在陕南雨量监测系统中的应用[J].西北水力发电,2004,20(Z1):66-69.
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车辆超高监测预警系统 篇7
应用范围
应用安装于重要桥梁、隧道及高速公路关口, 对穿过公路桥梁的来往车辆进行超高监测, 若车辆超高, 它能及时给司机提供预警信息, 避免事故的发生。从而保护了桥梁及车辆.人员的安全。
主要技术指标
该装置红外激光漫反射测距距离晴天时大于100米, 不良天气时大于60米CCD图像车牌号计算机辩识率大于90%。
市场分析及产业化前景
该装置价格低廉, 生产成本约2.5万元, 不但价格低于对射式装置, 而且更易推广使用。投资约60万元, 售价预计3.5万元, 年销售2000套, 销售收入7000万元, 年利税2100万元。
合作方式
技术转让或技术入股。
联系人:熊昌仑
单位:武汉大学电信院
设计车辆泊位诱导系统 篇8
车辆泊位诱导嵌入式系统对当今人们生活起到很重要的作用。通过该系统的实施可提高城市停车场的利用率、促使停车设施利用均衡化, 从而减少建造新停车设施的需要;减少交通负荷和道路交通事故、寻求快速畅通的交通流;提高停车管理水平、从而改善城市的环境。本文对车辆泊位诱导嵌入式系统的设计与实现进行研究和分析, 然后在制作出相关的仿真模型。
课题简述:系统由车位传感阵列、车位控制中心、2级车位诱导LED面板构成。车辆进入园区时, 驾驶员根据显示面板的车位状态, 选择行走路线和泊车位置。系统具有泊位数量预测功能, 避免车辆退出重新择位。该研究提交车位控制系统样机、2级车位诱导LED显示面板、车位传感阵列、中心驱动软件。设计泊位2区*16位, 1级诱导LED面板显示2区空闲泊位和行走路线, 2级车位诱导LED面板显示具体停车位置。
2车辆泊位诱导系统硬件设计
车位控制中心使用STC89C52芯片的单片机最小系统。
1级车位诱导LED显示面板是由数码管组成。通过级联4个74hc164芯片来增加单片机的IO口, 再连接数码管。就可以同时控制四个数码管来分别表示A、B区的空车位。
2级车位诱导LED面板显示是由32个发光二极管构成, 同样也是利用4个74hc164级联来增加单片机的I/O口, 再连接32个小灯。并将这4个74hc164与连接数码管的四个74hc164一起级联, 这样就可以同时控制小灯的开灭和数码管显示空车位。当司机进入停车场内, 当某个发光二极管点亮, 则就具体告知司机将车停在与该发光二极管相对应的位置上。
由于停车场分为两区, 每区16个停车车位, 而51单片机只能够使用32个I/O口, 为了提高单片机I/O口的利用率, 所以就要增加I/O口, 本次毕业设计用到74hc165芯片来增加I/O口。泊区车位传感阵列用单刀单置开关模拟。由于74hc165只需要连接3个单片机的I/O口, 然后通过四个74hc165相互级联就可以控制32个停车车位了区, 这样就提高了利用率。
硬件系统分析流程: (图1)
3车辆泊位诱导系统软件设计
软件设计程序包括:主程序、传感阵列检测程序、显示驱动程序、泊位预测程序。
本系统采用主从工作方式, 由主机统一管理。主机与从机的通讯内容很简单, 即主机发送地址给所有从机, 所有从机产生串口接收中断, 从机将地址与自己的地址比较后, 确认自己被主机寻址后响应该命令开始检测, 结束后将本车位信息发送给主机。从机程序流程图如下所示。从机启动时首先进行系统初始化, 包括数码管初始化, 矩阵阵列初始化的设置。然后进行一次检测, 给主机, 便于安装调试和维修。
4系统测试 (图2)
仿真没有出现错误后, 需将程序文件生成.hex格式的文件, 然后用STC-ISP-V4.80软件将程序下入到单片机内。接通电源后, 发现两区的数码管上分别都显示“16”。且所有小灯全部熄灭。例如当关闭A区编号为3的开关时, A区数码管的空车位数从“16”变为“15”, 且与其编号对应相同的2级LED诱导显示面板的小灯点亮;关闭B区编号为9的开关时, B区数码管的空车位数从“16”变为“15”, 且与其编号对应相同的对应小灯点亮。同理关闭A区B区其他开关时, A、B区的数码管就会显示剩余的停车车位, 且对应的小灯点亮。进而就完成了毕业设计任务的要求。
总述其实现功能:该电路是对停车场的模拟演示。由于考虑到自身的知识储备和实现经费多少, 故采用开关模拟车位。该停车场是自动管理, 开关相当于传感器装置。司机就可以根据1级LED诱导板面即A、B区数码管显示的空车位数和2级LED诱导板面即与停车位排布相同的小灯点亮情况, 选择A区或B区中的停车车位。假如司机选择A区, 当司机进入A区后就可以选择2级LED诱导板面中A区没被点亮的小灯所对应的编号的停车车位, 又因为小灯的排布与车位排布相同, 即就告诉司机停车的具体位置。当车辆停放在指定车位后, A区数码管的空车位数就会减一, 同时刚停车的车位所对应的小灯点亮。这样就为下一位司机选择空的停车车位提供方便。以上就可以实现设计车辆泊位诱导嵌入式系统的工作了。
摘要：停车诱导系统作为城市智能交通的组成部分, 能合理地安排停车, 提高停车设施泊位利用率, 促使停车设施利用均衡化, 减少路边停车现象, 减少等待入库排队车辆, 减少驾驶员寻找停车泊位的时间消耗, 从而减少市中心为停车而附加的交通量。车辆泊位诱导嵌入式系统, 停车泊位预定是停车诱导系统的一项特色功能, 系统除了提供停车场位置及使用状况、停车路线引导等功能, 还需要提供停车场内的泊位引导、停车泊位预定等方便用户的功能。文章就设计停车泊位预定系统的相关问题进行了研究。首先, 研究项目的背景及意义;其次, 设计了停车泊位预定的模拟系统, 并制作出模拟停车场的电路板, 论述了这个预定类型的特点;最后, 对该停车预定的系统的优缺点进行分析。
关键词：车辆泊位诱导,嵌入式系统,泊位预定,停车预定模型
参考文献
[1]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 1993:20-45.
[2]孙涵芳, 徐爱卿.MCS-51/96系列单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社, 1996:33-42.