專利名稱：動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于交通安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對(duì)行進(jìn)車輛及時(shí)準(zhǔn)確做出識(shí)別，適
用于高速公路危險(xiǎn)地段和霧區(qū)智能電子誘導(dǎo)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器，旨在保障危險(xiǎn)地段車 輛安全和霧區(qū)不封道的情況下車輛安全行駛。
背景技術(shù)：
在國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的大背景下，近十年來我國(guó)高速公路建設(shè)進(jìn)入了高速發(fā)展的 新時(shí)期，到2020年高速公路總里程將超過8萬公里。目前我國(guó)高速公路許多分布在東南 沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，受到整體地勢(shì)西高東低的影響，霧害相對(duì)嚴(yán)重。隨著高速公路里程數(shù)的增 加，陡坡急彎、臨崖黑水、惡劣氣象條件地段造成的交通事故也日益增多，已占到事故總數(shù) 的35%以上，給國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成了重大的損失，也引起了高速公路建設(shè)管理部門 和社會(huì)的普遍關(guān)注。 霧對(duì)高速公路行車的影響是多方面的，首先使行車能見度下降，駕駛員看不清前 方和周圍的情況，致使駕駛員對(duì)車距、車速判斷失誤，對(duì)交通標(biāo)志、道路設(shè)施等識(shí)別產(chǎn)生困 難；其次給駕駛員心理造成緊張感，據(jù)有關(guān)研究，有70%駕駛員在進(jìn)入霧區(qū)時(shí)心理過度緊 張，有85%駕駛員在霧天開車易感疲勞，有87. 5%駕駛員駕駛姿勢(shì)會(huì)發(fā)生變化；再次，由于 霧水與積灰、塵土等混合，導(dǎo)致輪胎與路面的附著系統(tǒng)減小，導(dǎo)致制動(dòng)距離延長(zhǎng)，易發(fā)生行 駛打滑、制動(dòng)跑偏等情況。 高速公路霧區(qū)交通安全已成為一個(gè)世界性的課題，我國(guó)近年來也逐步開展了霧的 結(jié)構(gòu)與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法、霧的觀測(cè)方法、霧區(qū)交通安全與監(jiān)控系統(tǒng)、霧天道路交通管理等方面 的研究，但尚未形成完整、系統(tǒng)的理論和方法。交警部門對(duì)霧天高速公路的交通管制措施仍 然比較單一，基本上都采取封閉主線通行的對(duì)策。雖然防止了交通事故的發(fā)生，卻是以犧牲 高速公路的通行能力為代價(jià)。 因此，需要尋找一種檢測(cè)方法，使車輛進(jìn)入霧區(qū)、陡坡急彎、臨崖黑水、惡劣氣象條 件公路時(shí)，可跟蹤探測(cè)，對(duì)運(yùn)動(dòng)車輛做出迅速反應(yīng)，防止追尾引發(fā)交通事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述問題，之目的在于本發(fā)明的目的在于提供一種布設(shè)在高速公路濃
霧易發(fā)路段，以及陡坡急彎、臨崖黑水、惡劣氣象條件地區(qū)的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器，以有效地交
通誘導(dǎo)和警示、速度限制，保障行車安全，克服危險(xiǎn)地事故率的發(fā)生，以及霧區(qū)對(duì)高速公路
交通的影響，減少封閉道路時(shí)間和次數(shù)。 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) —種動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器，其特征在于它包括移動(dòng)車輛傳感裝置，所述傳感裝置包括 探測(cè)移動(dòng)車輛的微波傳感器和熱釋紅外傳感器電路，用以接受車輛入侵信號(hào)；
誘導(dǎo)燈組以及誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)，誘導(dǎo)燈組排列布置在高速公路或封閉式汽車專用道的 中間或兩側(cè)設(shè)施上，或者同時(shí)布置在中間及其兩側(cè)設(shè)施上；
微處理器，用以接受微波探測(cè)器和熱釋紅外傳感器的輸入信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、 運(yùn)算、分析，自動(dòng)完成CRC校驗(yàn)，并發(fā)出命令信號(hào)給誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)； CAN通訊模塊，由CAN控制器和外圍電路組成，用以提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ溃ㄟ^數(shù)
據(jù)總線與微處理器相連，通過對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)的讀寫操作CAN總線通訊； 電源模塊，用以為動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器和誘導(dǎo)燈組提供平穩(wěn)的直流電源； 傳感裝置的輸出以及電腦模塊的輸出接微處理器，微處理器與誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)相連接。 進(jìn)一步，所述誘導(dǎo)燈組為雙色誘導(dǎo)燈。 進(jìn)一步，所述微波傳感器發(fā)射頻率為10. 525GHz ;發(fā)射距離為10 14米，所述熱 釋紅外傳感器由兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè)元串接而成。其目的是消除因環(huán)境和自身 變化引起的干擾。 本發(fā)明之目的還提供一種由上述若干動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器組成的基于CAN總線的探 測(cè)系統(tǒng)，所述動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器并聯(lián)，通過CAN控制電路協(xié)議的總線通訊，即以符合控制器局 域網(wǎng)絡(luò)(CAN)通訊協(xié)議的方式，在多重節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行數(shù)據(jù)的通訊，CAN控制電路總線長(zhǎng)度達(dá)到 10Km、波特率5Kbps。 為區(qū)別各套動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器的地址，通過撥碼開關(guān)來設(shè)定動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器的唯一 地址碼。 本發(fā)明所述移動(dòng)車輛動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器，在微波傳感器和套熱釋紅外傳感器電路 基礎(chǔ)上，利用多普勒原理在物體移動(dòng)時(shí)探頭發(fā)射的反射波，當(dāng)反射電荷積累到一定量的信 號(hào)輸送給微處理器，微處理器接受輸入信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、運(yùn)算、分析，自動(dòng)完成CRC校 驗(yàn)，并發(fā)出命令信號(hào)驅(qū)動(dòng)誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)電路。微處理器芯片根據(jù)事先編寫的控制程序命令驅(qū) 動(dòng)模塊對(duì)誘導(dǎo)燈組進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制。所述微處理器采用嵌入式微處理器和可編程器件用以完 成采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，運(yùn)算和相應(yīng)以及與控制系統(tǒng)中其它微處理器之間的通訊，可編程 邏輯器件實(shí)現(xiàn)硬件的軟件化，增前嵌入式微處理器訪問外設(shè)的能力，它可通過片內(nèi)可編程 數(shù)據(jù)交換邏輯模塊發(fā)送輸入端口信息到嵌入式微處理器，接收微處理器發(fā)出的控制信息， 經(jīng)過可編程譯碼邏輯模塊輸出到外圍接口。 將單個(gè)動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器設(shè)備都置CAN通信協(xié)議，各動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器通過并聯(lián)，由 CAN通信總線的鏈接形成一個(gè)既相對(duì)獨(dú)立，又相互協(xié)作的智能控制系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器接 受上位機(jī)發(fā)出設(shè)定安全距離命令，形成車輛在霧區(qū)行駛需要保持的行車距離。動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探 測(cè)器附屬的雙色誘導(dǎo)燈，通電以后是黃色誘導(dǎo)燈，表示前方規(guī)定的行車距離內(nèi)沒有車輛通 行， 一旦有車輛通過，動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器就立即控制黃色誘導(dǎo)燈轉(zhuǎn)換為紅色誘導(dǎo)燈，紅色誘導(dǎo) 燈所勾勒出的標(biāo)線表示為，前方N米處有車在行駛不可逾越。 每套動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器均設(shè)定有唯一地址碼便于識(shí)別，唯一地址碼按照動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探 測(cè)器安裝的前后順序嚴(yán)格設(shè)定，可以保證各套探測(cè)器接受自己的通信指令。設(shè)備內(nèi)部CAN 通信協(xié)議軟件能把相鄰動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器有機(jī)的聯(lián)系在一起，在車輛通過規(guī)定的安全行車距 離后，發(fā)出轉(zhuǎn)換命令，讓事先設(shè)定的安全行車距離，及前端的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器所附屬的紅色 誘導(dǎo)燈轉(zhuǎn)換為黃燈誘導(dǎo)燈。 所述Can-Bus總線技術(shù)是"控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)(Controller AreaNetwork-BUS)"的簡(jiǎn)稱，它具有極強(qiáng)的抗干擾和糾錯(cuò)能力，最早被用于飛機(jī)、坦克等武器電子系統(tǒng)的通訊聯(lián)絡(luò)上。具有極強(qiáng)的抗干擾和糾錯(cuò)能力，最早被用于飛機(jī)、坦克等武器電 子系統(tǒng)的通訊聯(lián)絡(luò)上。 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，其技術(shù)效果體現(xiàn)在 1、對(duì)上述危險(xiǎn)地段的發(fā)霧時(shí)間、交通流量、事件情況等原始數(shù)據(jù)的記錄分析，可用 于對(duì)危險(xiǎn)地和霧區(qū)車輛安全行駛的提供有效的策略。 2、在危險(xiǎn)地段和局部地區(qū)發(fā)生霧時(shí)達(dá)到交通誘導(dǎo)和警示、速度限制等措施，形成 的色光警示帶，減少或杜絕惡性追尾事故的發(fā)生，保障霧區(qū)的行車安全，有效克服危險(xiǎn)地事 故率的發(fā)生，大大提高霧區(qū)高速公路上的安全性和通行能力。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。 圖1為本發(fā)明動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器的結(jié)構(gòu)框圖。 圖2為本發(fā)明基于CAN總線的N個(gè)移動(dòng)車輛動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器的構(gòu)成圖。 圖3為本發(fā)明移動(dòng)車輛動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器的電源輸入部分原理圖。 圖4為電源輸出及采樣控制部分原理圖。 圖5為微波傳感器電路原理圖。 圖6為熱釋紅外傳感器電路原理圖。 圖7為CAN總線防雷電路圖。 圖8為CAN隔離收發(fā)電路。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1 為保障車輛在霧區(qū)、陡坡急彎、臨崖黑水、惡劣氣象條件下的安全行駛，將動(dòng)態(tài)節(jié) 點(diǎn)探測(cè)器安裝在公路一側(cè)的護(hù)欄立柱和橋梁橫欄上，沿路每隔一段距離依次排列安裝動(dòng)態(tài) 節(jié)點(diǎn)探測(cè)器。 如圖1-8所示的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器可以安裝在危險(xiǎn)地段和霧區(qū)的公路一側(cè)的護(hù)欄
立柱和橋梁橫欄上，每隔一段距離依次排列安裝一套，節(jié)點(diǎn)探測(cè)器可以探測(cè)進(jìn)入霧區(qū)的車
輛，節(jié)點(diǎn)探測(cè)器是采用微波傳感器和熱釋紅外傳感器，利用多普勒原理在偵測(cè)移動(dòng)車輛體
的反射波，輸出1Hz到10Hz左右的信號(hào)，物體靜止或無車輛經(jīng)過時(shí)則無信號(hào)輸出。 車輛進(jìn)入危險(xiǎn)地段和霧區(qū)范圍時(shí)即被安裝在路邊的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器跟蹤探測(cè)，對(duì)
運(yùn)動(dòng)車輛做出迅速反映，每套動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器控制附屬的雙色誘導(dǎo)燈，雙色誘導(dǎo)燈每隔一
定距離安裝一套；雙色誘導(dǎo)燈分為紅色警告標(biāo)志、黃色誘導(dǎo)標(biāo)志，車輛進(jìn)入危險(xiǎn)地段和霧區(qū)
時(shí)，雙色誘導(dǎo)燈通過下述的方案，達(dá)到警示司機(jī)控制車距和車速。 1、動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器電源開啟，道路兩側(cè)的誘導(dǎo)燈均為黃色； 2、當(dāng)車輛進(jìn)入危險(xiǎn)地段和霧區(qū)后，動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器檢測(cè)到有車輛通過時(shí)，動(dòng)態(tài)節(jié) 點(diǎn)探測(cè)器所附設(shè)的誘導(dǎo)標(biāo)即顯示為紅色，以提示后方的車輛在前方規(guī)定的行車距離內(nèi)有車 輛通行，謹(jǐn)防超越，后進(jìn)入的車輛需要始終保持一定的行車距離，達(dá)到控制車距的效果。
3、當(dāng)車輛通過同前方預(yù)先設(shè)定的兩車安全距離的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器后，該動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器向設(shè)定的車輛初始入處的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器發(fā)出轉(zhuǎn)換命令，初始處的雙色誘導(dǎo)燈由紅 色轉(zhuǎn)換為黃色，只要車輛控制速度不超越紅色誘導(dǎo)燈，車輛就不會(huì)發(fā)生追尾事故，保障車輛 在危險(xiǎn)地段和霧區(qū)的安全行駛。 本發(fā)明節(jié)點(diǎn)探測(cè)器，包括它包括移動(dòng)車輛傳感裝置、誘導(dǎo)紅、黃燈以及誘導(dǎo)燈驅(qū) 動(dòng)、微處理器、CAN通訊模塊和電源模塊。 移動(dòng)車輛傳感裝置，所述傳感裝置包括探測(cè)移動(dòng)車輛的微波傳感器和熱釋紅外傳 感器電路，用以接受車輛入侵信號(hào)； 誘導(dǎo)燈組以及誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)，誘導(dǎo)燈組排列布置在高速公路或封閉式汽車專用道的 中間或兩側(cè)設(shè)施上，或者同時(shí)布置在中間及其兩側(cè)設(shè)施上； 微處理器，用以接受微波探測(cè)器和熱釋紅外傳感器的輸入信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、 運(yùn)算、分析，自動(dòng)完成CRC校驗(yàn)，并發(fā)出命令信號(hào)給誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)； CAN通訊模塊，由CAN控制器和外圍電路組成，用以提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，通過數(shù)
據(jù)總線與微處理器相連，通過對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)的讀寫操作CAN總線通訊； 電源模塊，用以為動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器和誘導(dǎo)燈組提供平穩(wěn)的直流電源； 傳感裝置的輸出以及電腦模塊的輸出接微處理器，微處理器與誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)相連接。 若干個(gè)動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器之間用CAN控制電路協(xié)議的總線傳輸，協(xié)議最多可以和
120個(gè)動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器進(jìn)行通信。CAN控制電路總線長(zhǎng)度達(dá)到10Km、波特率5Kbps。 為區(qū)別各套動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器，通過撥碼開關(guān)來設(shè)定動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器的地址碼，特
征還包括電源模塊為動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器和雙色誘導(dǎo)燈提供平穩(wěn)的直流電源。本發(fā)明實(shí)施例采用MC420S微波傳感器，發(fā)射頻率為10. 525GHz。如果有車輛在運(yùn)
動(dòng)，那么反射回來的微波頻率就會(huì)產(chǎn)生改變，發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)混頻濾波后取出差頻率。
差頻率送入LM358運(yùn)算放大器進(jìn)行二次放大，再由施密特觸發(fā)器整形后直接送入ARM處理
器。微波傳感器能夠準(zhǔn)確測(cè)量到運(yùn)動(dòng)車輛。 只要物體的溫度大于絕對(duì)零度就會(huì)發(fā)射出紅外信號(hào)，車輛發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的溫度都較 高，熱釋紅外傳感器在車輛進(jìn)入后就能探測(cè)到紅外線在變化，變化的溫差越大輸出的頻率 越高信號(hào)越強(qiáng)，輸出的信號(hào)加以放大整形后輸入到處理器進(jìn)行處理，達(dá)到了檢測(cè)車輛的效 果。 本發(fā)明采用的LPC2119內(nèi)部自帶兩個(gè)CAN控制器，總線長(zhǎng)度達(dá)到10Km及5Kbps的 波特率。CAN收發(fā)器選擇了CTM1050隔離型CAN總線收發(fā)器。通信距離過遠(yuǎn)可以在總線上 添加中繼器延長(zhǎng)通訊距離。 CAN總線是一種串行多主站控制器局域網(wǎng)總線，是一種有效支持分布式控制或?qū)?時(shí)控制的串性通訊網(wǎng)絡(luò)。CAN總線的通信介質(zhì)可以是雙絞線，同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速 率可達(dá)1Mbps/40m，通信距離可達(dá)10km/40Kbps。其通信速率高，可靠性好以及價(jià)格低廉，可 以一對(duì)多及廣播集中方式傳送和接受數(shù)據(jù)。非常適合交通運(yùn)載工具電氣系統(tǒng)中。
( — )傳感器 所述移動(dòng)車輛傳感裝置包括探測(cè)移動(dòng)車輛的微波傳感器和熱釋紅外傳感器電路， 用以接受車輛入侵信號(hào)和電源模塊。由微波探測(cè)器和熱釋紅外傳感器探測(cè)移動(dòng)車輛入侵信 號(hào)，把入侵信號(hào)輸出給微處理器芯片。首先處理器內(nèi)部初始化了一個(gè)延時(shí)時(shí)間為l秒的定時(shí)器，停止計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)值清零，在車輛駛?cè)牒筇綔y(cè)器接受到反射信號(hào)促使引腳上電平狀態(tài)發(fā) 生改變，處理器立即響應(yīng)，狀態(tài)改變時(shí)定時(shí)器清零并重新啟動(dòng)。只要脈沖信號(hào)頻率維持在 1Hz以上，定時(shí)器不會(huì)產(chǎn)生中斷溢出，車輛存在狀態(tài)保持為"真"。 車輛離開后傳感器無發(fā)射信號(hào)輸入，處理器在l秒以后，定時(shí)器發(fā)生中斷，中斷后 程序?qū)⒍〞r(shí)器停止計(jì)數(shù)并清零。車輛存在狀態(tài)被設(shè)置為"假"。 本發(fā)明實(shí)施例所采用的微波傳感器發(fā)射頻率為10. 525GHz ;發(fā)射距離可以達(dá)到14 米；電路所采用的熱釋紅外傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè)元串接在一起，目的是 消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。 圖5為微波傳感器電路原理圖，采用JJWB10S微波傳感器，發(fā)射頻率為10. 525GHz。 如果有車輛在運(yùn)動(dòng)，那么反射回來的微波頻率就會(huì)產(chǎn)生改變，發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)混頻濾
波后取出差頻率。差頻率送入LM358運(yùn)算放大器進(jìn)行二次放大，再由施密特觸發(fā)器整形后 直接送入ARM處理器。微波傳感器至少能夠測(cè)量到16米以內(nèi)的車輛運(yùn)動(dòng)。
圖6為熱釋紅外傳感器電路原理圖。本實(shí)施例使用JJHW-10S雙元熱釋紅外傳感 器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè)元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的 干擾。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到 補(bǔ)償。對(duì)于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡 將其聚焦后加至兩個(gè)探測(cè)元上，從而使傳感器輸出電壓信號(hào)。使用時(shí)D端接電源正極，G端 接電源負(fù)極，S端為信號(hào)輸出。 只要物體的溫度大于絕對(duì)零度就會(huì)發(fā)射出紅外信號(hào)，當(dāng)車輛移動(dòng)的時(shí)候熱釋紅外 傳感器就能探測(cè)到紅外線在變化，變化的越快輸出的頻率越高。根據(jù)這個(gè)原理選擇了熱釋 紅外傳感器是比較合適的，對(duì)傳感器輸出的信號(hào)加以放大整形后輸入到ARM處理器進(jìn)行處 理，同樣達(dá)到了檢測(cè)車輛的效果。檢測(cè)距離能夠達(dá)到12米以內(nèi)。 通過熱釋紅外探頭輸出的電信號(hào)通過BISS0001內(nèi)部的運(yùn)放的一次前置放大和二 級(jí)放大，再經(jīng)由內(nèi)部電壓比較器處理，檢出有效觸發(fā)信號(hào)去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器。輸出延遲 時(shí)間調(diào)節(jié)T " 49152R14C15。
( 二 )誘導(dǎo)燈 誘導(dǎo)燈組排列布置在高速公路或封閉式汽車專用道的中間或兩側(cè)設(shè)施上，或者同 時(shí)布置在中間及其兩側(cè)設(shè)施上；誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)向雙色誘導(dǎo)燈發(fā)出轉(zhuǎn)換命令信號(hào)，改變雙色誘 導(dǎo)燈的顏色變化。初始狀態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器所驅(qū)動(dòng)的誘導(dǎo)標(biāo)志是黃色的燈，當(dāng)傳感器接收到有 車輛駛?cè)氲姆瓷?Hz-10Hz的脈沖信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形后流入ARM7微處理器判斷和處理。 微處理器八信號(hào)進(jìn)行處理，確判定是正常信號(hào)后通過CAN總線廣播有車輛進(jìn)入的報(bào)文，這 報(bào)文在總線上所有節(jié)點(diǎn)探測(cè)器都可以收到，過濾后只有經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的編碼，相鄰的節(jié)點(diǎn) 探測(cè)器才能正常接收。這樣節(jié)點(diǎn)探測(cè)器驅(qū)動(dòng)熄滅黃色誘導(dǎo)燈，驅(qū)動(dòng)紅燈誘導(dǎo)燈點(diǎn)亮，表示有 車輛在這些探測(cè)器范圍內(nèi)通過。車輛離開節(jié)點(diǎn)探測(cè)器，傳感器無脈沖信號(hào)輸出，處理器得知 車輛離開，立即通過CAN總線廣播車輛離開的報(bào)文。廣播完畢后，紅色誘導(dǎo)燈根據(jù)事先設(shè)定 的車輛駛離N盞節(jié)點(diǎn)探測(cè)器數(shù)量，依次熄滅轉(zhuǎn)換為黃色誘導(dǎo)燈。 如果行駛車輛超越事先設(shè)定的節(jié)點(diǎn)探測(cè)，繼續(xù)超車前行，在該車輛駛過的后面，紅 色點(diǎn)亮的盞數(shù)還是按照預(yù)先設(shè)定的值控制。 誘導(dǎo)燈故障檢測(cè)固定為五分鐘檢測(cè)一次，每個(gè)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器獨(dú)立檢測(cè)本驅(qū)動(dòng)控制的
7誘導(dǎo)燈，節(jié)點(diǎn)探測(cè)器檢測(cè)到故障誘導(dǎo)燈后打包把信息通過CAN廣播發(fā)送給主控制器，再由
主控制器傳達(dá)給上位機(jī)。
(1)誘導(dǎo)燈電源檢測(cè) ARM7(LPC2119)內(nèi)部自帶多路ADC轉(zhuǎn)換器，直接對(duì)燈的電源電壓進(jìn)行檢測(cè)， 一旦檢 測(cè)數(shù)值小于10V或大于20V認(rèn)其為故障。檢測(cè)過程耗時(shí)不超過1毫秒。
(2)誘導(dǎo)燈自身檢測(cè) 誘導(dǎo)燈連接到驅(qū)動(dòng)電路檢測(cè)支路電流，無電流或者電流只有正常一半左右為故障。 因紅色和黃色誘導(dǎo)燈都是LED元器件，所以工作電流較小，單個(gè)紅燈電流約 lOOmA，單個(gè)黃燈約50mA，所以驅(qū)動(dòng)電路在設(shè)計(jì)上只要能吸收200mA的電流就能達(dá)到指標(biāo)。 UNL2803是一款專門驅(qū)動(dòng)繼電器的芯片，工作電流可以達(dá)到500mA。 LPC2119的控制管腳先通過LM393組成的電平轉(zhuǎn)換電路再驅(qū)動(dòng)UNL2803工作。 LM393是雙電壓比較器，它有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，一個(gè)基準(zhǔn)電壓端。輸入端電壓低于 基準(zhǔn)電壓時(shí)輸出端為高電平，反之輸出端電平翻轉(zhuǎn)。控制腳輸出高電平UNL2803導(dǎo)通，就可 以點(diǎn)亮LED燈。同時(shí)為了檢測(cè)故障，黃燈紅燈的輸入電平信號(hào)經(jīng)過光電耦合器輸出采樣信 號(hào)，LPC2119開通3路A/D轉(zhuǎn)換器分別對(duì)LED的電源、黃燈電流、紅燈電流采樣，通過計(jì)算分 析可以測(cè)得燈損壞或者燈開路短路的故障狀態(tài)。(三)微處理器用以接受微波探測(cè)器和熱釋紅外傳感器的輸入信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行 濾波、運(yùn)算、分析，自動(dòng)完成CRC校驗(yàn)，并發(fā)出命令信號(hào)給誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)；(四)、CAN通訊模塊由CAN控制器和外圍電路組成，用以提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，?過數(shù)據(jù)總線與微處理器相連，通過對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)的讀寫操作CAN總線通訊；Can-Bus總線技術(shù)是 "控制器局域網(wǎng)總線技術(shù)(Controller Area Network-BUS)"的簡(jiǎn)稱，它具有極強(qiáng)的抗干擾 和糾錯(cuò)能力，最早被用于飛機(jī)、坦克等武器電子系統(tǒng)的通訊聯(lián)絡(luò)上。LPC2119內(nèi)部自帶兩個(gè) CAN控制器，CAN控制器硬件自動(dòng)完成CRC校驗(yàn)，總線長(zhǎng)度達(dá)到lOKm能達(dá)到5Kbps的波特 率。CAN收發(fā)器選擇了CTM1050隔離型CAN總線收發(fā)器。通信距離過遠(yuǎn)可以在總線上添加 中繼器延長(zhǎng)通訊距離。 CAN控制電路的電源由電源模塊輸出的+5V直流電，經(jīng)過SPX1117M3_3. 3和
SPX1117M3-1. 8兩個(gè)三端穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓輸出供給LPC2119的3. 3V和1. 8V直流。 為加強(qiáng)CAN總線防雷保護(hù)效果，本發(fā)明還可以增加CAN防雷保護(hù)電路。電路采用
陶瓷氣體放電管PI和自恢復(fù)保險(xiǎn)絲Fl與F2。 CAN總線防雷電路如圖7所示 LPC2119芯片為節(jié)點(diǎn)探測(cè)器控制器核心，它基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16
ARM7TDMI-S CPU,并帶有128字節(jié)(kB)嵌入的高速Flash存儲(chǔ)器。多達(dá)46個(gè)通用I/O 口
(可承受5V電壓)，9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷引腳。采用雙電源，CPU操作電壓范圍
1. 65 1. 95 V(l. 8 V±0. 15 V) ;I/0操作電壓范圍3. 0 3. 6 V(3. 3 V±10% )，可承受
5V電壓。 LPC2119芯片分別包含2個(gè)CAN控制器?？刂破骶钟蚓W(wǎng)絡(luò)(CAN)是一個(gè)串行通信 協(xié)議，它能有效支持高安全等級(jí)的分布實(shí)時(shí)控制。CAN的應(yīng)用范圍很廣，從高速的網(wǎng)絡(luò)到低 價(jià)位的多路接線都可以使用CAN。 CAN控制器特性如下
1)單個(gè)總線上的數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)IMb/s
2)32位寄存器和RAM訪問 3)兼容CAN 2. 0B， ISO 11898-1規(guī)范 4)全局驗(yàn)收濾波器可以識(shí)別所有的11位和29位Rx標(biāo)識(shí)符 5)驗(yàn)收濾波器為選擇的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符提供了 FullCAN-style自動(dòng)接收。 CTM1050是一款帶隔離的高速CAN收發(fā)器芯片，該芯片內(nèi)部集成了所有必需的CAN
隔離及CAN收、發(fā)器件。芯片的主要功能是將CAN控制器的邏輯電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差
分電平并且具有DC 2500V的隔離功能及ESD保護(hù)作用。芯片可以連接任何一款CAN協(xié)議
控制器，實(shí)現(xiàn)CAN節(jié)點(diǎn)的收發(fā)與隔離功能。CAN隔離收發(fā)電路圖8所示。(五)電源模塊 電源模塊用以為動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器和誘導(dǎo)燈組提供平穩(wěn)的直流電源；
由于在霧區(qū)智能誘導(dǎo)系統(tǒng)在使用中，有幾百個(gè)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器，每條線路長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里， 使用直流低電源就會(huì)造成電源壓降過大，各節(jié)點(diǎn)探測(cè)器不能正常工作，設(shè)計(jì)中采取220V的 交流電源輸入，為保證了供電質(zhì)量每個(gè)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器都設(shè)計(jì)有線性開關(guān)穩(wěn)壓電源，輸出DC5V 和DC15V電壓，一路給節(jié)點(diǎn)探測(cè)器電路供電，另一路供紅色、黃色誘導(dǎo)燈使用。
電路設(shè)計(jì)上在電源輸入端加入了保險(xiǎn)絲、壓敏電阻和防雷管(陶瓷氣體放電管)， 能有效的防雷，保護(hù)電路，220V交流電通過濾波整流和橋式整流，輸出DC300V。電源輸入部 分原理如圖3所示，DC300v經(jīng)開關(guān)變壓的初級(jí)繞組加在VIPER22A的D端，使其內(nèi)部電路得 電啟動(dòng)工作。次級(jí)繞組輸出兩路方波電壓，經(jīng)整流濾波后輸出+15￥和+5￥直流電壓，兩個(gè) LED(DL1和DL2)作為兩路輸出的指示燈。反饋繞組電壓經(jīng)D3，C4，C9整流濾波后為光電耦 合器提供電源。精密穩(wěn)壓器TL431和光電耦合器為輸出電壓采樣，控制VIPER22A輸出脈沖 的占空比，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的目的，這個(gè)電路穩(wěn)壓精度高達(dá)99 % 。
權(quán)利要求
一種動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器，其特征在于它包括移動(dòng)車輛傳感裝置，所述傳感裝置包括探測(cè)移動(dòng)車輛的微波傳感器和熱釋紅外傳感器電路，用以接受車輛入侵信號(hào)；誘導(dǎo)燈組以及誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)，誘導(dǎo)燈組排列布置在高速公路或封閉式汽車專用道的中間或兩側(cè)設(shè)施上，或者同時(shí)布置在中間及其兩側(cè)設(shè)施上；微處理器，用以接受微波探測(cè)器和熱釋紅外傳感器的輸入信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、運(yùn)算、分析，自動(dòng)完成CRC校驗(yàn)，并發(fā)出命令信號(hào)給誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)；CAN通訊模塊，由CAN控制器和外圍電路組成，用以提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ溃ㄟ^數(shù)據(jù)總線與微處理器相連，通過對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)的讀寫操作CAN總線通訊；電源模塊，用以為動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器和誘導(dǎo)燈組提供平穩(wěn)的直流電源；傳感裝置的輸出以及電腦模塊的輸出接微處理器，微處理器與誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)相連接。
2. 如權(quán)利要求1所述動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器，其特征在于所述誘導(dǎo)燈組為雙色誘導(dǎo)燈。
3. 如權(quán)利要求2所述動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器，其特征在于所述微波傳感器發(fā)射頻率為 10. 525GHz ;發(fā)射距離為10 14米，所述熱釋紅外傳感器由兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè) 元串接而成。其目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。
4. 由上述若干權(quán)利要求1所述動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器組成的基于CAN總線探測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于所述若干相同動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器并聯(lián)，通過CAN CAN控制電路協(xié)議的總線通訊，CAN控制 電路總線長(zhǎng)度達(dá)到10Km、波特率5Kbps。
5. 如權(quán)利要求4探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于通過撥碼開關(guān)來設(shè)定動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器的唯一地 址碼。
全文摘要
動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器，包括移動(dòng)車輛傳感裝置，誘導(dǎo)燈組以及誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)，微處理器，CAN通訊模塊及電源模塊，傳感裝置輸出和電腦模塊的輸出接微處理器，微處理器與誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)相連接。本發(fā)明利用微波和熱釋紅外傳感器來探測(cè)移動(dòng)車輛，偵測(cè)到車輛后，微處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，并命令誘導(dǎo)燈驅(qū)動(dòng)控制附屬的雙色誘導(dǎo)燈顏色轉(zhuǎn)換。各動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器之間通信是由CAN控制電路實(shí)現(xiàn)，由N套動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器組合，各套均設(shè)計(jì)有撥碼開關(guān)對(duì)各套動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器地址碼設(shè)定，電源模塊把電壓穩(wěn)定在額定范圍內(nèi)。動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)探測(cè)器可以對(duì)進(jìn)入危險(xiǎn)地段和霧區(qū)車輛進(jìn)行安全誘導(dǎo)功能，保障了危險(xiǎn)地段的車輛安全，以及霧區(qū)不封道或少封道的情況下車輛安全行駛。
文檔編號(hào)G08G1/00GK101719313SQ200810121370
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
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