基于RFID和衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的車(chē)距監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)工作時(shí)，首先進(jìn)行系統(tǒng)自檢和初始化設(shè)置，并通過(guò)LCD模塊顯示“歡迎使用”界面。然后通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航模塊接收經(jīng)緯度信息并輸入到單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)控制射頻收發(fā)模塊，采用nRF2401模塊的通道1發(fā)送經(jīng)緯度信息，同時(shí)采用通道2接收周?chē)慕?jīng)緯度信息，并將接收到的周?chē)?chē)輛的經(jīng)緯度信息輸入到單片機(jī)進(jìn)行處理。

　　由兩車(chē)的經(jīng)緯度通過(guò)測(cè)距測(cè)速模型計(jì)算出兩車(chē)之間的距離，并將兩車(chē)車(chē)距與安全距離進(jìn)行比較，如果車(chē)距小于安全距離，判斷車(chē)輛的相對(duì)行駛方向及前后方位，若為同向且小于安全距離，則單片機(jī)控制LED燈閃爍，距離越小LED燈的閃爍頻率越快，同時(shí)控制蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警。

　　系統(tǒng)軟件流程如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)軟件流程圖

　　5 算法模型

　　5.1 汽車(chē)測(cè)距測(cè)速模型

　　射頻收發(fā)模塊接收到的信息主要是經(jīng)緯度信息，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)這些信息和本車(chē)的實(shí)時(shí)經(jīng)緯度信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)處理，可獲得每一時(shí)刻的最新車(chē)距信息。首先對(duì)經(jīng)緯度信息進(jìn)行格式定義。定義緯度信息北緯為“正（+）”，南緯為“負(fù)（－）”；經(jīng)度信息東經(jīng)為“正（+）”，西經(jīng)為“負(fù)（－）”。地球的周長(zhǎng)大約40008km。則平均緯度1度大約等于111km。本系統(tǒng)采集到的經(jīng)緯度信息精度為0.0001，則每萬(wàn)分之一單位代表距離近似等于11.1m，可滿(mǎn)足系統(tǒng)精度需求。于是，可得一般測(cè)距模型：

　　其中，E1和E2分別表示本車(chē)和其他車(chē)輛的經(jīng)度信息，W1和W2分別表示本車(chē)和其他車(chē)輛的緯度信息，a表示經(jīng)緯度1°代表長(zhǎng)度，約1.11×105m。對(duì)于特殊情況，例如在東經(jīng)180°與西經(jīng)180°分界區(qū)域，需在運(yùn)算前進(jìn)行經(jīng)度換算處理。本車(chē)車(chē)速的計(jì)算，可應(yīng)用上述測(cè)距模型對(duì)本車(chē)測(cè)得的兩次經(jīng)緯度計(jì)算得出衛(wèi)星導(dǎo)航芯片經(jīng)緯度掃描周期T內(nèi)車(chē)輛移動(dòng)距離，從而得出車(chē)速v。

　　5.2 汽車(chē)行駛方向判定模型

　　在實(shí)際情況中，周?chē)?chē)行駛方向與本車(chē)主要有同向和相向兩種情況。此兩種情況的經(jīng)緯度變化方向完全相反。則設(shè)某車(chē)多個(gè)時(shí)刻的經(jīng)緯度信息矩陣分別為[A1,B1]，[A2,B2]…[An,Bn]，通過(guò)判斷[An,Bn]的正負(fù)，及與[An-1,Bn-1]的值進(jìn)行比較，可判斷其大致的行駛方向。用矩陣表示汽車(chē)行駛方向，其中E、W、S、N分別表示東、西、南、北方向。設(shè)汽車(chē)駛向的方向?yàn)?，若其他汽車(chē)與本車(chē)行駛方向相同，將代指兩車(chē)行駛方向的矩陣相減，即可得到零矩陣。通過(guò)對(duì)零矩陣進(jìn)行判別，可粗略獲知周?chē)?chē)與本車(chē)的相對(duì)行駛方向，還可得知周?chē)?chē)在本車(chē)前后的方位。

　　6 系統(tǒng)測(cè)試

　　系統(tǒng)測(cè)試和驗(yàn)收測(cè)試重點(diǎn)在于檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性和驗(yàn)證系統(tǒng)的功能和可靠性。對(duì)于本設(shè)計(jì)的測(cè)試，主要從電路原理測(cè)試、系統(tǒng)硬件模塊測(cè)試、軟件系統(tǒng)測(cè)試和軟硬件聯(lián)合調(diào)試四個(gè)方面進(jìn)行。

　?。?）穩(wěn)壓電源模塊測(cè)試。將電源輸出端接到示波器上，觀(guān)測(cè)電壓波動(dòng)范圍在系統(tǒng)要求范圍內(nèi)，可滿(mǎn)足系統(tǒng)應(yīng)用要求。

　?。?）對(duì)12864LCD顯示模塊進(jìn)行測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了字符、漢字及特定圖像的顯示，模塊測(cè)試無(wú)誤。

　?。?）衛(wèi)星導(dǎo)航模塊測(cè)試。將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)，連接衛(wèi)星導(dǎo)航模塊，將接收到的數(shù)據(jù)在LCD顯示器上顯示，顯示結(jié)果穩(wěn)定。

　?。?）射頻收發(fā)模塊測(cè)試。連接單片機(jī)，用兩組模塊進(jìn)行收發(fā)測(cè)試，全部正確收發(fā)信息。

　?。?）聲光報(bào)警模塊檢測(cè)。該模塊的電氣連接良好。將檢測(cè)聲光報(bào)警的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)中，該模塊可正常發(fā)出聲光信號(hào)。

　　7 結(jié)語(yǔ)

　　本系統(tǒng)利用衛(wèi)星導(dǎo)航和RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)距測(cè)量，通過(guò)調(diào)試，系統(tǒng)運(yùn)行正常，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。但是，還有許多地方需要進(jìn)一步探究，比如衛(wèi)星導(dǎo)航的精確度及RFID的更遠(yuǎn)距離通信等。由于條件有限，僅在實(shí)驗(yàn)室中做了測(cè)試，在抗干擾試驗(yàn)等方面還需要更深入地研究。