利用RFID和卫星导航技术实现车距监测的预警

引言

　　汽车为人类社会的发展做出了突出的贡献，但也带来了触目惊心的伤害。近年来，随着高速公路的发展，汽车行驶速度提高，恶性交通事故频发。在车祸造成的死亡事故中，追尾占25%。因此，研究能够随时获取道路销售电感器和车辆信息，并及时提醒汽车驾驶员采取措施避免危险的车距监测预警系统就成为解决公路交通安全问题的重要手段。

　　本文基于RFID和卫星导航技术实现车辆之间的相互通信，通过向周围车辆报告本车精确的地理信息，并获取周围车辆发送的地理信息，实时计算获取车辆距离。

　　此方案与雷达测距等其他实现方案相比，具有成本低、结构简单、精准度高等优点。

　　1 RFID和卫星导航技术简介

　　RFID技术最早出现在二战时期，当时成功应用于飞机的敌我识别系统。现在已经发展成为21世纪最重要的技术之一。其基本原理是利用射频信号的空间耦合（电感或电磁耦合）或反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。

　　卫星导航技术最早应用于20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的全球卫星定位系统（GPS），现已全球性民用。由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，应用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X、Y、Z），实现对对象位置的确定。

　　2 系统整体设计方案

　　本系统设计包括单片机控制模块、射频通信模块、卫星导航模块、液晶显示模块、声光报警模块和稳压电源模块。系统采用LM1575芯片将车载12V电源转换为5V电源，以凌阳SPCE061A型16位单片机为控制中心，使用插件电感器nRF2401无线射频收发模块实现数据的发送和接收，使用OTrack-32北斗/GPS/GLONASS多模兼容导航芯片模块实现经纬度坐标的获取，同时使用12864型LCD显示模块实时显示车距检测信息，并使用蜂鸣器和LED实现声光报警。系统框图如图1所示。

图1 系统整体框架图

　　系统工作时，首先通过卫星导航芯片获取本车的精确经纬度信息，然后对信息进行编码。编码信息主要包括本车识别序列号、经纬度信息和车速[3]。完成信息编码后，将编码信息通过射频收发模块的通道1进行信息发送，接收地址应设置为统一的公用地址，本设计规定为5位十六进制地址：0xAAAAA。同时采用通道2接收周围车辆发送的信息，将接收到的信息发送给单片机进行处理。

　　当同时接收多个射频模块发送的信息出现通信碰撞时，采用RFID防碰一体电感撞算法进行处理。单片机不断接收来自射频收发模块的车辆识别序列号、经纬度信息和车速，并按照车辆序列号对这些信息进行数据结构队列排序处理。

　　通过汽车测距测速算法和汽电感生产车行驶方向判定算法实时获取周围每辆车的行驶方向和车距。将周围车辆车距车速与不同车速对应的安全车距进行对照，当汽车车距小于安全距离时，通过声音和灯光向驾驶员进行报警。

　3 系统硬件设计

　4 系统软件设计

　　系统工作时，首先进行系统自检和初始化设置，并通过LCD模块显示“欢迎使用”界面。然后通过卫星导航模块接收经纬度信息并输入到单片机，单片机通过控制射频收发模块，采用nRF2401模块的通道1发送经纬度信息，同时采用通道2接收周围的经纬度信息，并将接收到的周围车辆的经纬度信息输入到单片机进行处理。

　　由两车的经纬度通过测距测速模型计算出两车之间的距离，并将两车车距与安全距离进行比较，如果车距小于安全距离，判断车辆的相对行驶方向及前后方位，若为同向且小于安全距离，则单片机控制LED灯闪烁工字电感，距离越小LED灯的闪烁频率越快，同时控制蜂鸣器发出声音报警。