一种智能车载限高警示系统

杨艳　田甜　黄名政　孙璐瑶

摘要：针对需设置限高交通标志的路段，限高交通标志缺失、不显眼、被遮挡以及地面沉降等造成限高交通标志失效，导致车辆卡在限高交通设施内，引发道路设施毁损甚至人员伤亡等重大交通事故的现状，研发了一种基于车载的限高预警系统，综合运用了激光距离扫描技术、单片机原理和无线电波。用户可在任何时间和地点检测自身车辆真实高度，实时了解自身车体状况，通过单片机对接收到的无线电波传输的数据和自身车高数据进行对比，通过语音提醒车主，保证安全通过。

关键词：智能车载；限高；超声测距；无线电波

中图分类号：U495 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）25-0072-02

给道路设置限高要求，是为了防止超高的大型货车或者工程车通过时压坏路面，更多的是因为前方道路的通行高度受限于桥梁、隧道或高架输液气管等。虽然道路警示标志明确给出限高的具体尺寸，但由于缺少对车辆限高的直接警示，常常还会有驾驶超高车辆撞上限高杆、桥梁或隧道，造成重大交通事故，撞塌桥梁、隧道，堵塞交通，甚至造成人员伤亡。该系统的建立基础综合了激光距离扫描技术、单片机原理和无线电波的相关特点，实现了车载，及时的提醒为司机出行提供了安全保障。

一、研究背景

目前国内外也存在一些用于车辆限高预警的设备装置，但仍存在一系列问题。比如，信息收集不准确或者数据偏差太大，传递信息不够及时准确，让实际操作难度系数增大，不易实现。因此设计本系统以针对具有限高杆交叉口，达到及时提醒司机进行择路的目的。

二、产品概念

该预警系统，采用超声波测距和无线电波传递信息的方式将信息整合进采集器中，再利用单片机实现数据采集、运算，对比出车辆真实高度和限高杆高度的差值，并通过车内语音系统在具有充足反应时间的条件下，及时提醒司机，进而提高车辆通过限高杆的安全系数。

三、产品优势

该产品相比现如今有的设备的优势是：（1）随车测量。（2）用户可以在任何时间和地点检测自身车辆真实高度而且能在一定范围内对车辆进行预警。

（3）车主可以通过语音提示知道车辆真实高度和限高杆高度的差值，提前知道车辆能否通过限高杆。

四、系統主要组成及原理

1.车载限高预警系统模型设计主要分为两个部分：第一，安装在车身上的对车辆真实高度进行测量的测量杆及安装在车辆驾驶室的信号收集、处理、报警提示的设备。第二，安装在离固定限高杆不远的对限高杆的相关信息进行发射传送的信号发射器。（1）自身高度测量原理。自身高度测量是通过顶部可伸缩杆安装的激光距离传感器发射激光对车身进行测量，再将测得的数据传入信号接收及处理设备。（2）数据接收及处理设备原理，数据接收及处理设备是通过具有一定算法的单片机进行统计和比较，其方法是先将收集到的车自身高度进行储存再与限高杆所测数据进行比较。（3）限高杆信息发射器原理，限高杆信息发射器是一个短距离无线电发射器。通过将限高杆的高度等相关信息加载到无线电波中，发射到一定区域，以提供给车载数据接收器接收。

2.该系统所涉及的数据处理技术的原理。货运车按下启动按钮，红外线和电机工作，当所有红外线都接收到信号后，电机停止，超声波工作，数码管显示升高高度，电机反转，红外线停止工作。限高杆发射射频信号将限高杆的高度传送至司机处，车载仪器接收处理数据并通过数码管显示其高度。设最开始存入系统的车身长度，并计算出红外线扫描完整个车长的时间，当发射红外线反馈回来的信号时间大于设定时间则表示是测量高度时周围其他物体干扰，系统通过单片机算法直接剔除这一部分数据，当发射红外线反馈信号的时间小于设定时间则表示所测得高度为车载物体的高度，当测量装置上升到最高点时反馈的高度为最高点高度，设车身高度，测出的装货后高处的高度，则此时货车的真实高度二者叠加，将限高杆高度与货车真实高度进行对比，用语音系统报警提过通过与否。

当限高杆的高度与车辆的真实高度进行数据对比之后，系统判断车辆能否通过限高杆并通过语音系统来对司机进行提示。

3.测高装置设计。（1）测量车体自身高度的装置，按照真实高度测量仪器上升原理图，用小电机带动，用锯齿形的契合使其上升，用于升高电机。测高杆在顶部测量仪通过发射红外线，进行真实高度的测量。（2）限高杆上的限高杆高度探测仪，直接测出限高杆的高度，并将其通过超声波测距原理测出限高杆高度，并将其传回车载系统进行相应的处理。（3）驾驶室内的数据处理及语音提示系统，用于整合所传输的数据，并对收集到的数据进行相应的对比运算，最后通过语音对司机进行提示。系统设计如图1所示。

五、总结

车辆限高系统实现了车载，便于及时通知，同时实现了随时随地对汽车自身真实高度的测量，待进入要到达限高杆处的一定区域，足够的超声波覆盖面可以及时向车传输限高杆高度，便于进行数据处理对比，让汽车在发现无法通过时有足够的时间距离便于做出相应处理，回避了现有的限高系统很多问题，且成本不高，操作简洁，可实现广泛应用。

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