基于ZigBee的车辆安全辅助系统设计
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基于ZigBee的高速公路车辆防碰撞预警系统研究论文
Classified Index: U461.9 U.D.C: 625.7
Dissertation for the Master Degree in Engineering
RESEARCH FOR HIGHWAY ANTI-COLLISION ALARMING SYSTEM BASED ON ZIGBEE
-I-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
By the end of 2009, the traffic mileage of highway has reached 6.5 million kilometers already in China.With the increase of highway traffic mileage, the total number of annual highway traffic accidents also increases.According to the research, most of highway traffic accidents can be avoided by early warning. For these reasons, this paper designs a highway anti-collision alarming system based on ZigBee. Domestic researches for anti-collision alarming system always use radar measure the change of distance and calculate the velocity and acceleration of the front vehicles, then make rear-end collision alarm. On one hand, the highway anti-collision system this paper designed use wireless real-time communication technology between vehicles based on ZigBee exchange vehicles’ velocity, acceleration and other information, then these information can help make rear-end alarm more accurately. On the other hand, the highway anti-collision system can also send passing alarm based on ZigBee to call attention to the driver of front vehicles when the system determines that this vehicle’s driver decided to pass, and this system will make dangerous-passing alarm call attention to the driver who decided to pass when it does not meet conditions. In order to implement the system function, this paper builds the anti-rear-end model and the passing distance model. For one thing, this paper achieves the highway minimum driving safe distance by means of theoretical derivation, and utilizes existing standards to verify its validity and applicability, then analyzes for velocity, acceleration, highway adhesion coefficient and other influencing factors through the simulation of anti-rear-end model. For another, this paper achieves the highway passing safe distance by means of theoretical derivation, and analyzes for vehicle shape, velocity, acceleration and other influencing factors through the simulation of passing distance model. In this paper, the highway anti-collision alarming system contains velocity collection node, acceleration node and vehicle main node. The velocity collection node and the acceleration collection node collect vehicle’s velocity and acceleration respectively, and send the collected information to the vehicle main node. The vehicle main node receives the sended information and other adjacent vehicles’ information, and calculates vehicles’ distance in accordance with RSSI (Received Signal Strength Indication) which is getting from the chip, then make alarms according to current information. This paper does hardware and software design, and utilizes the main function through the experiment method, and finally modifies the highway anti-collision alarming system according to the experimental results. Keywords: anti-collision, ZigBee, highway, passing safe d文
Dissertation for the Master Degree in Engineering
RESEARCH FOR HIGHWAY ANTI-COLLISION ALARMING SYSTEM BASED ON ZIGBEE
-I-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
By the end of 2009, the traffic mileage of highway has reached 6.5 million kilometers already in China.With the increase of highway traffic mileage, the total number of annual highway traffic accidents also increases.According to the research, most of highway traffic accidents can be avoided by early warning. For these reasons, this paper designs a highway anti-collision alarming system based on ZigBee. Domestic researches for anti-collision alarming system always use radar measure the change of distance and calculate the velocity and acceleration of the front vehicles, then make rear-end collision alarm. On one hand, the highway anti-collision system this paper designed use wireless real-time communication technology between vehicles based on ZigBee exchange vehicles’ velocity, acceleration and other information, then these information can help make rear-end alarm more accurately. On the other hand, the highway anti-collision system can also send passing alarm based on ZigBee to call attention to the driver of front vehicles when the system determines that this vehicle’s driver decided to pass, and this system will make dangerous-passing alarm call attention to the driver who decided to pass when it does not meet conditions. In order to implement the system function, this paper builds the anti-rear-end model and the passing distance model. For one thing, this paper achieves the highway minimum driving safe distance by means of theoretical derivation, and utilizes existing standards to verify its validity and applicability, then analyzes for velocity, acceleration, highway adhesion coefficient and other influencing factors through the simulation of anti-rear-end model. For another, this paper achieves the highway passing safe distance by means of theoretical derivation, and analyzes for vehicle shape, velocity, acceleration and other influencing factors through the simulation of passing distance model. In this paper, the highway anti-collision alarming system contains velocity collection node, acceleration node and vehicle main node. The velocity collection node and the acceleration collection node collect vehicle’s velocity and acceleration respectively, and send the collected information to the vehicle main node. The vehicle main node receives the sended information and other adjacent vehicles’ information, and calculates vehicles’ distance in accordance with RSSI (Received Signal Strength Indication) which is getting from the chip, then make alarms according to current information. This paper does hardware and software design, and utilizes the main function through the experiment method, and finally modifies the highway anti-collision alarming system according to the experimental results. Keywords: anti-collision, ZigBee, highway, passing safe d文
基于zigbee的车辆安全辅助系统设计
................................................................................................................................... I 英文摘要......................................................................................................................................... II 第1章 绪 论............................................................................................................................... 1 1.1 选题背景及意义.............................................................................................................. 1 1.2 车辆安全辅助系统发展现状......................................................................................... 1 1.2.1 国外发展现状........................................................................................................ 2 1.2.2 国内发展现状........................................................................................................ 2 1.3 短距离无线通信技术......................................................................................................3 1.4 无线传感器网络技术......................................................................................................4 1.5 智能交通车路协同技术..................................................................................................4 1.6 论文内容及章节安排......................................................................................................5 第 2 章 ZigBee 无线通信技术简介.............................................................................................7 2.1 ZigBee 的网络结构.......................................................................................................... 7 2.1.1 星型网络结构的特点........................................................................................... 7 2.1.2 网状网络结构的特点........................................................................................... 7 2.1.3 树形网络结构的特点........................................................................................... 8 2.2 ZigBee 技术的特点.......................................................................................................... 8 2.3 ZigBee 的协议规范.......................................................................................................... 9 2.3.1 物理层...................................................................................................................10 2.2.2 MAC 层................................................................................................................. 10 2.3.3 应用层...................................................................................................................10 2.3.4 网络层...................................................................................................................11 2.3.5 安全服务提供层..................................................................................................11 2.4 ZigBee 无线通信技术的应用前景............................................................................... 11 2.5 本章小结.........................................................................................................................12 第 3 章 系统概述及总体方案设计........................................................................................... 13 3.1 车辆安全辅助系统概述................................................................................................13 3.1.1 车辆协同通信......................................................................................................13 3.1.2 交叉路口车路协同..............................................................................................14 3.2 总体方案设计................................................................................................................ 14
基于物联网的智能车载辅助系统设计与开发
基于物联网的智能车载辅助系统设计与开发随着物联网技术的发展和智能化水平的提高，智能车载辅助系统在汽车行业中得到了广泛的应用。
这一系统利用物联网技术，将车辆与云端进行连接，通过收集和分析车辆、驾驶员和道路等相关数据，为驾驶员提供准确的信息和辅助功能，提高驾驶安全性和舒适性。
本文将围绕基于物联网的智能车载辅助系统的设计与开发展开讨论。
首先，智能车载辅助系统的设计与开发需要考虑到驾驶员的需求。
驾驶员在行驶过程中需要准确、及时地获取道路状况、车辆状态等信息，以便做出正确的决策。
因此，在系统设计中，需要提供实时的车载数据采集、处理和分析功能。
通过传感器、摄像头等设备，可以获取车辆的加速度、车速、转向角度等数据，并结合地图信息和路况数据进行分析，向驾驶员提供准确的导航、实时路况和驾驶建议等。
其次，智能车载辅助系统还需要具备智能化的驾驶辅助功能。
例如，系统可以自动识别交通信号灯，并提供相应的警示和提醒，帮助驾驶员遵守交通规则。
另外，系统还可以自动判断并警示驾驶员超速、盲区、安全距离等情况，减少事故的发生。
此外，系统还可以根据驾驶员行为习惯自动调整座椅、空调等车内环境，提供个性化的驾驶体验。
智能车载辅助系统的设计与开发还需要关注数据的安全性和隐私保护。
由于车辆和驾驶员的大量数据需要在物联网中传输和存储，数据的安全性成为一个重要的问题。
为了保护数据不被非法获取和篡改，系统需要采用加密和身份认证等技术手段。
同时，在数据采集和使用过程中，还需要严格遵守相关法律法规，保护驾驶员的隐私权。
只有在数据安全和隐私保护得到有效保障的前提下，智能车载辅助系统才能得到用户的认可和广泛应用。
此外，智能车载辅助系统的设计与开发中还需要考虑到系统的可扩展性和兼容性。
随着技术的不断进步和用户需求的变化，系统需要具备可升级和灵活可配置的能力，以便适应不断变化的环境和需求。
同时，系统还需要兼容不同品牌和型号的车辆，以便为更多的车主提供服务。
因此，在设计和开发过程中，需要采用开放的标准和接口，确保系统的互通性和可扩展性。
基于ZigBee无线网络技术的客车安全监测系统
基于ZigBee无线网络技术的客车安全监测系统摘要：ZigBee 是基于一种短距离、低功耗的无线通信语言，通过协调器、路由器、终端设备能够组成一个拓展性极强的无线网络，从而为各个领域的应用提供基本的无线网络技术支持。
当前我国中、长途公路运输中缺乏在行驶过程中对乘客安全的保护。
尤其是大客运输，受乘客传统观念及车内监督不力的因素的影响，乘客在应对突发事故时可能会发生跌倒、碰撞甚至抛出座位等安全事件，针对以上问题，提出基于 ZigBee 技术的乘客安全监测系统，实现对乘客在行驶过程中的安全状态的全程监控。
关键词：ZigBee无线网络；客车；安全监测无线通讯一、ZigBee 无线网络技术ZigBee 协议栈是 ZigBee 无线网络的核心部分，协议栈主要由一组子层组成，每一层之间相互联系，并为上一层提供一组指定服务，数据实体向上层传输数据，管理实体则完成其他全部服务工作。
服务接入点（SAP）是各个服务实体和上层之间的服务接口。
ZigBee 无线网络由路由器、协调器与终端节点组成，通过星型、网状、簇状三种拓扑结构组成。
星型结构中，协调器负责组建并维护网络，其他设备则作为终端设备与 PAN 协调器完成一对一的通信。
簇状结构中，协调器负责完成网络的组建，并决定网络 ID、信道等关键性的网络参数，路由器负责完成网络覆盖范围的拓展，并通过层次路由发送数据，路由器和终端节点可以采取跟踪的方式完成与协调器之间的通信，也可以由终端节点对路由器或协调器进行定时轮询，以提取所需的网络信息。
ZigBee 无线网络首先需要完成网络地址的分配工作，确保地址的唯一性，因此，需要设计合适的寻址算法，以确保子设备只能与其父辈设备进行通信并接收一个唯一的网络地址，寻址算法会在路由器加入网络前配置部分参数。
其次是数据发送，ZigBee 无线网络的数据发送包括单点发送、间接发送与广播发送，应用层需要向网络中的所有设备发送数据包时，会使用广播发送的方式，目标地址的设置方式需要设置为广播地址模式。
基于Zigbee和GPRS的汽车远程防盗系统设计
１ ８
肛
２ ０ １ ５ 年・ 第１ ０ 期
范 围 内 ；调 节 背轮 偏心 轮 的偏 心 量 后 ，应 使 用 锁 片 锁 定 偏 心 轮
（ ２）安装 、维 护 和操 作 设 备 人 员并 不 熟 知设 备各 项装 置 的
功 能 ，肤 浅 地 了 解 背 轮 的 作 用 和 防坠 安 全 器 的 防坠 落 原 理 ，浑 然未 知 设 备无 防脱 轨 挡 块 的重 大缺 陷 。 （ ３）没有 按 《 使 用说 明 书 》的规 定 对 电磁制 动 器 的制 动 力 矩进 行 定期 检 测并 及 时对 制 动 力矩 进行 调 节 至符 合规 定 。 （ ４）维修 人 员 在背 轮 轴 损 坏 或丢 失 后 ，用普 通 材 料 的 内六 角 螺栓 随 意 替代 ８ ． ８ 级 高 强 度 螺栓 作 为背 轮 轴 ，远 远地 降低 了承
当有多任务 时进行并且要求 实时性较 高时 ，我 们就 不能 像 一 般 的 程 序 那 样 顺 序 执 行 了 。这 个 时 候我 们就 需 要 搭 建 操 作
系 统 。嵌 入 式 系 统 是 以应 用 为 中心 ，软 硬 件 可裁 剪 的 ，适 应 应 用 系 统 对 功 能 、可 靠 性 、成 本 、体 积 、功 耗 等综 合性 严格 要求
全保护装置 ：主要包括防坠安全器 、行程开关等 等。送往有相
应 专 业 资 质 的 检 测机 构 及 时检 测 防坠 安 全 器 是 否符 合 规 定 ；检 测 吊笼 内上 、下 限 位 行 程 开 关 的调 试位 置 是 否准 确 ，是 否断 电 可 靠 。③ 背 轮 及 防 脱 轨装 置 ：保证 齿轮 啮 合 的 间 隙控 制 在 正常
的 专 用 计 算 机 系统 。它 一 般 由 嵌 入 式 微 处 理 器 、外 围 硬 件 设
肛
２ ０ １ ５ 年・ 第１ ０ 期
范 围 内 ；调 节 背轮 偏心 轮 的偏 心 量 后 ，应 使 用 锁 片 锁 定 偏 心 轮
（ ２）安装 、维 护 和操 作 设 备 人 员并 不 熟 知设 备各 项装 置 的
功 能 ，肤 浅 地 了 解 背 轮 的 作 用 和 防坠 安 全 器 的 防坠 落 原 理 ，浑 然未 知 设 备无 防脱 轨 挡 块 的重 大缺 陷 。 （ ３）没有 按 《 使 用说 明 书 》的规 定 对 电磁制 动 器 的制 动 力 矩进 行 定期 检 测并 及 时对 制 动 力矩 进行 调 节 至符 合规 定 。 （ ４）维修 人 员 在背 轮 轴 损 坏 或丢 失 后 ，用普 通 材 料 的 内六 角 螺栓 随 意 替代 ８ ． ８ 级 高 强 度 螺栓 作 为背 轮 轴 ，远 远地 降低 了承
当有多任务 时进行并且要求 实时性较 高时 ，我 们就 不能 像 一 般 的 程 序 那 样 顺 序 执 行 了 。这 个 时 候我 们就 需 要 搭 建 操 作
系 统 。嵌 入 式 系 统 是 以应 用 为 中心 ，软 硬 件 可裁 剪 的 ，适 应 应 用 系 统 对 功 能 、可 靠 性 、成 本 、体 积 、功 耗 等综 合性 严格 要求
全保护装置 ：主要包括防坠安全器 、行程开关等 等。送往有相
应 专 业 资 质 的 检 测机 构 及 时检 测 防坠 安 全 器 是 否符 合 规 定 ；检 测 吊笼 内上 、下 限 位 行 程 开 关 的调 试位 置 是 否准 确 ，是 否断 电 可 靠 。③ 背 轮 及 防 脱 轨装 置 ：保证 齿轮 啮 合 的 间 隙控 制 在 正常
的 专 用 计 算 机 系统 。它 一 般 由 嵌 入 式 微 处 理 器 、外 围 硬 件 设
基于zigbee无线通讯的自动搬运车辅助驾驶方案设计
元进行了设计仿真和实际开发，并通过实验验证方案的可行性。该方案可对潜在发生的危险状态进行判
断和预警，有效避免事故的发生，一定意义上实现了智能交通中的安全预警自动化，为特定场合安全驾
驶系统的发展做出一定的探究，并提供一种新的思路。
关键词：辅助驾驶；无线通讯；ZigBee
中图分类号：U46——————————
收稿日期：2019－09－18 基金项目：成都市科技项目（2016-RK00-00003-ZF） 作者简介：黄毅（1993－），男，四川绵阳人，硕士研究生，主要研究方向为智能交通。*通讯作者：杨伟（1965－），男，四川崇州人， 博士，教授、硕士研究生导师，主要研究方向为交通运输规划与管理、智能汽车。
( School of Mechanical Engineering, Xihua University, Chengdu 610039, China ) Abstract：Automatic guided vehicle brings convenience to modern production and logistics of workshop, but there are still some deficiencies in inter-vehicle communication. This paper puts forward a schematic design of the assisted driving of automatic guided vehicle in the workshop based on ZigBee wireless communication mode, and carries out the design simulation of the vehicle-mounted interactive unit and the wireless control unit of the scheme, and then puts it into development, and finally verifies the feasibility through experiments. This scheme can predict and give warnings of the potential dangers, effectively avoid the accidents, realize the automation of intelligent traffic safety warning, throw light on the development of safe driving system in specific occasions, and provide a new perspective. Key words：assisted driving；wireless communication；ZigBee
基于ZigBee无线物联网技术的客车防盗系统
Ｒ ｄｏＡ ｃｓ Ｎ ｔｏ （ Ａ ａｉ ｃｅｓ ｅ ｒ Ｒ Ｎ）Ｎ ｄ ｓｔ Ｍｕｔ ｌ Ｃ ｒ ｗ ｋ ｏｅ ｏ ｌｐ ｏｅ ｉｅ Ｎ ｔｏｋ（ Ｎ）ｎｄｓ ２ ０ ， ｅ． ｅｗ ｒ Ｃ ｏｅ”， ０ ６ Ｄ ｃ
传输 速 率 低 、发 射 功 率 小 （ １ｍｗ ） 日常 采 用 休 ， 眠模 式功 耗低 。测 算 数据 显 示 ，Ｚｇ ｅ 备 使 用 ２ ｉＢ ｅ设
节 ５号 电池 可维 持 ６个 月 到 ２年 （ 电池 容量 不 同 ） 。 Ｚｇ ｅ 协 议 的整 体框架 包 括物 理层 、ＭＡ ｉ ｅ Ｂ Ｃ层 、
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｍ ｏ ｅ ａ ｄ ｍ ｏ ｅ ｐ ｏ ｅ ａ ｅ ｃ ｏ ｉ ｇ ｔａｎ ｓｍ ａｎ ｍｅ ｎｓｏ ｒ ｎ ｐ ｒ ，ｔａ ｅ ｕ ｇ ｇ ｎ ｉｔ ｆ ｔａ ｔ ｒ ｎ ｒ ｅ ｐｌ ｒ ｈｏ ｓｎ ｒ ｉ ａ ｉ ａ ｆｔａ ｓ ｏ ｔ ｒ ｖ ｌｌ ｇ ａ ｅ ａ ｔ—ｈｅｔ ｉｓ ｅ ｅ ｏ ｅ ｕｂ ｉ ｃ ｎ ｅｎ． Ｚｉｂｅ ｔｃ ｎ ｌｇ ｉ ａ ｔ — ｙ ｓ ｕ ｓ ｂ ｃ ｍ ａ ｐ ｌｃ ｏ ｃ ｒ ｇ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｓ ｗｏ ｗａ ｗｉｅ ｅ ｓ ｃ ｍ ｍｕｎ ｃ ｔ ｎ ｔ ｃ ｏｏ ｙ， ｒ ｌｓ ｏ ｉａ ｉ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｏ ｍ ａｎ ｙ ｓ ｔ ｂ ｅ ｆ ｒａ ｏ ａｉ ｏ ｔ ｒｎ ｉ ｌ ｕｉ ｌ ｏ ｕｔｍ ｔｃ ｍ ｎｉ ｉ ｇ。ｒ ｍｏ ｅ ｓ ｒ ｅｌａ ｃ ａ ｏ ｅ ｔ ｕ ｖ ｉｌｎ ｅ， ｅｃ． Ｔｈ ｓ ｄ ｃ ｍ ｅ ｎｔｏ ｕｃ ｄ ｔ ｅ ａ ｐｌ ｔ ｉ ｏ ｕ ｎｔｉ ｒ ｄ ｅ ｈ ｐ ｉ —
需 求 提供 实 时的信 息服 务 ，而且 提 高 了资源 的利用
率。
传输 速 率 低 、发 射 功 率 小 （ １ｍｗ ） 日常 采 用 休 ， 眠模 式功 耗低 。测 算 数据 显 示 ，Ｚｇ ｅ 备 使 用 ２ ｉＢ ｅ设
节 ５号 电池 可维 持 ６个 月 到 ２年 （ 电池 容量 不 同 ） 。 Ｚｇ ｅ 协 议 的整 体框架 包 括物 理层 、ＭＡ ｉ ｅ Ｂ Ｃ层 、
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需 求 提供 实 时的信 息服 务 ，而且 提 高 了资源 的利用
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基于ZigBee的车载主动安全监控系统
基于ZigBee的车载主动安全监控系统作者：李丽萍王露来源：《时代汽车》 2017年第9期李丽萍王露安徽理工大学安徽省淮南市232000摘要：汽车密闭环境下，长时间驻留在车内的生命体极易因为疏忽而发生窒息、中暑等安全事故，针对这一问题，我们设计一种车载主动安全控制系统，其特征在于霍尔传感器检测车辆运动状态，人体红外感应模块决定装置是否开启，温湿度传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器实时探测车内情况，蜂呜器与闪烁的LED灯及其报警指示电路会在车内报警，天窗驱动控制可直接开启车窗，新浪云端使用三重DES与ECC混合加密算法有效保护数据传输安全，安卓客户端APP便于使用者随时接收报警信息及查看具体参数情况：所述系统在确定车辆静止且存在生命体后开启，用于实时监测车内情况系数变化情况并进行车内及短信报警，数据同时发送至云端服务器进行分析，记录在MySQL数据库中，手机APP可查。
多重有效保障车内人员安全。
关键词：ZigBee；CC2530; GSM；车联网；安全1引言目前，家庭拥有私家车数量日益增加，然而车辆的普及给人们带来便利的同时，也存在着很多安全隐患。
密闭条件下，车内的空气得不到更新，汽车发动机和空调运行会导致车内的一氧化碳浓度升高，一氧化碳无色、无臭、不易被察觉，被吸入后对人体造成极大危害。
中国《工业企业设计卫生标准》指出：车间连续接触8h的最高容许浓度为300ppm。
同时，车内人员呼出大量二氧化碳，导致车内氧气急剧减少，几小时就会使人恶心、昏迷，严重者甚至窒息而死亡。
每年在车内密闭环境睡觉等原因导致人员缺氧窒息死亡的新闻屡见不鲜。
另外，人们对于封闭空间中暑事件的发生明显的认知不足，大多数人认为户外温度不高时不会发生中暑危险。
但据国家公路交通安全管理局表示，车内中暑是乘车人员尤其是儿童在汽车非撞击事故中死亡的第一大因素。
美国一项研究发现，当气温达到35摄氏度时，阳光照射15分钟，封闭车厢里的温度就能升至65摄氏度。
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传送 至 协 调器 节 点 。
加入 附近区域协调器节 点建立的 网络 ， 借 助参考节点辅助 定位 ， 通过 网络 向区域 内其他车辆发送本车行驶状态与位置信息。 其他车辆终端微处理器 分析获 取信 息，识别相邻接近车辆与本车是否存在行驶路线 交叉与汇合， 提醒 驾驶员注 意邻近车辆行驶路线并适时建议驾驶操作。 二、 系统硬件设计 １ ． 车载终端设计 ： 系统需满 足大量实 时数据收 发与低功 耗要求 ， 同时 为实现硬件平 台功 能可扩展性 ， 设计采用 ＭＣ Ｕ模块＋ ＨＭＩ 模块方案。ＭＣ Ｕ 模块 负责车辆状态信 息采集与处理 、数据无线通信等 ； Ｈ ＭＩ 模块负责人机 交互功能例 如语音播报等 。模块 间通过 Ｒ Ｓ ４ ８ ５总线连接 。 ＭＣ Ｕ模 块 采用 Ｌ Ｐ Ｃ ２ ３ ６ ６微处 理器 与 Ｃ Ｃ ２ ４ ３ １射 频 芯片 构建 硬件 平 台， 结构如图 １ 所 示 。ＭＣ Ｕ 模 块 由 负 责数 据 采 集 与处 理 的 Ｃ Ｐ Ｕ模块、 存 储 数据的储存模块、 采集 车辆状态参数 的 Ｃ Ａ Ｎ总线接 口模块、 负责数据收发 的射频模块和电源管理模 块组成 ， 射频模块与 Ｃ Ｐ Ｕ模块 是系统核 心。Ｃ Ｐ Ｕ
科 学 发 展
科学 与财富
基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ的车辆 安全 辅助系 统设计
赵 征
（ 长城汽车股份有 限公司技术 中心 ， 河北省汽 车工程技术研 究中心， 保定０ ７ １ ０ ０ ０ ） 摘 要 ： 本文介绍一种基 于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术 的车辆安全辅助系统的设计方案。该系统可实现周 边区域 内车辆行车状态信息 的自动交互 ， 用于车辆 间的安 全操 作提醒 。利用低成本 、 低功耗 的 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ无线通信技术， 能较 为理想的完成整个系统 的设计方案 ， 实现其 自动提 醒功能 。 关键 词 ： 车辆安全辅助 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ
定位 信 息 ， 经 过 微 处 理 器 计 算 车 辆 行 驶 状 态 与 位 置 信 息 。车 载 终 端 搜 索 并
１ ． 车载终端软件设计 ： 车 载终端上 电硬件初始化， Ｃ Ｐ Ｕ模块通过 Ｓ Ｐ Ｉ 接 口发送初始化 指令 ， 使 Ｃ Ｃ ２ ４ ３ １进入工作状 态， 搜索 其通信 范围 内是否 存 在 网络 并申请入 网。 终端成功入网后等 待轮询信息并发送应答信息到协调 器。Ｌ Ｐ Ｃ ２ ３ ６ ６完成 初 始化 后 对 采 集 到 的 Ｃ Ａ Ｎ总 线 的数 据 以 及 开 关 量 或 模 拟量进 行解 析，数据依次进 行协议封装，并将 分析结果实时通过 Ｃ Ｃ ２ ４ ３ １
引言： 车 辆 在 城 市 交 通行 驶 及 起 步 停 车 等 阶段 易 发 生 刮 蹭 、 碰撞 ， 因雨
雪 雾 等 天 气 造 成 的 路 面 湿 滑 及视 野 受 阻环 境 下 ， 更 易 发 生 事 故 导 致 财 产 损
息 的 多 路 输 入 辅 助 。Ｃ Ｐ Ｕ模块设计有 Ｒ Ｓ ２ ３ ２接 口可 用 于 连 接 独 立 Ｇ Ｐ Ｓ模 块， Ｇ Ｐ Ｓ模 块 采用 联 发科 技 Ｇ Ｓ 一 ９ ２ ｍ， 拥有 Ｓ Ｉ ＲＦ ３外 围 电路 ， 具有 ２ ０个 卫 星 信号通道 ， 热 启 动 模 式 平 均 定位 时 间为 ｌ ｓ ， 具有搜星快速、 接 收 能 力 强 等 特
失及人身伤害 。事故发生典型场 景有： １ ． 直线 行驶车辆 与侧 方驶离停车位／ 社 区出入 口车辆 、 侧 方停靠车 门突 然开启车辆 发生碰撞 ： ２ ． 直线 行驶车辆 与侧方并线车辆、 前方逆转方向车辆 发生碰撞 。安全辅助系统可实现上述 场景 中车辆行车状态 自动识别与信息互动 警示 ， 减免 意外事故发生 。
三、 系统 软 件 设 计
、
系 统 方 案 设 计
系统 由车载终端、 参考节 点、 协调器节 点和数据服务器构成 。 车载终端 负责收集／ 处理车辆行车状态信息 ，作为网络移动节 点对 车辆进行跟踪定 位辅助 ； 参考节点位于区域固定位置 ， 起 网络 定位 参考作用： 协调器节点建 立 网络 ， 负责处理节点位置信 息并将信息传输至 数据服务器 ； 数据服务器
一
点。数据采集模块包含 ４路模拟量采 集通 道与 ８路开关量采集通道， 用于 扩展终端系统实用性 。 ２ ． 协调器／ 参考节点设计 ： 节点采用 Ｃ Ｃ ２ ４ ３ ０芯片 ， 包括 电源 模块、 射频 天线 Ｒ Ｆ模块 以及晶振电路等模 块。电源模块用于为协调器节点的其它功 能模块供 电， 保证节点正常运行。Ｒ Ｆ模块用于数据的无线 收发与传送 。协 调器 晶振模块是两个不 同频率晶振， 用 于无线收发数据和休眠状态。 ３ ．数据服务器 设计 ：数据 服务器 与网络通过 以太 网接 口连接 ，采用 Ｒ Ｔ Ｌ ８ ０ １ ９ Ａ Ｓ网络芯 片，实现远程数据传输 。服务器采用三星 ￥ ３ Ｃ ４ ４ Ｂ Ｏ芯 片， 芯片规格为 １ ６ ／ ３ ２ Ｂ ｉ ｔ Ｒ Ｉ Ｓ Ｃ 。内部集成 Ｕ Ｓ Ｂ设 备 端 与 主 机 端 ， 可 提 供 点 对 点连 接 ， Ｕ Ｓ Ｂ接 口芯 片 采 用 Ｉ Ｓ Ｐ１ １ ６ １ 。
可接入互联网 ， 实 现 计 算 机 终 端 对 网 络 的远 程 访 问 与 控 制 。系 统 无 线 通 信 采用 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ网型 拓 扑 网络 ， 置 于 道 路 侧 的 协 调 器 节 点为 网络 核 心 ， 主导无
线 网络 的建立与配置管理 。协调器节点与车载终端、 参考节点采用 自组 织 方式组建无线通信网络。 主要功 能原理如下 ： 车辆 启动后车载 终端开始工作 ， 并通过总线系 统 收 集 车 辆 车 速／ 轮速／ 转 向灯 开 关／ 倒车开关／ 车 门 开关 等 信 号 以 及 Ｇ Ｐ Ｓ系 统
加入 附近区域协调器节 点建立的 网络 ， 借 助参考节点辅助 定位 ， 通过 网络 向区域 内其他车辆发送本车行驶状态与位置信息。 其他车辆终端微处理器 分析获 取信 息，识别相邻接近车辆与本车是否存在行驶路线 交叉与汇合， 提醒 驾驶员注 意邻近车辆行驶路线并适时建议驾驶操作。 二、 系统硬件设计 １ ． 车载终端设计 ： 系统需满 足大量实 时数据收 发与低功 耗要求 ， 同时 为实现硬件平 台功 能可扩展性 ， 设计采用 ＭＣ Ｕ模块＋ ＨＭＩ 模块方案。ＭＣ Ｕ 模块 负责车辆状态信 息采集与处理 、数据无线通信等 ； Ｈ ＭＩ 模块负责人机 交互功能例 如语音播报等 。模块 间通过 Ｒ Ｓ ４ ８ ５总线连接 。 ＭＣ Ｕ模 块 采用 Ｌ Ｐ Ｃ ２ ３ ６ ６微处 理器 与 Ｃ Ｃ ２ ４ ３ １射 频 芯片 构建 硬件 平 台， 结构如图 １ 所 示 。ＭＣ Ｕ 模 块 由 负 责数 据 采 集 与处 理 的 Ｃ Ｐ Ｕ模块、 存 储 数据的储存模块、 采集 车辆状态参数 的 Ｃ Ａ Ｎ总线接 口模块、 负责数据收发 的射频模块和电源管理模 块组成 ， 射频模块与 Ｃ Ｐ Ｕ模块 是系统核 心。Ｃ Ｐ Ｕ
科 学 发 展
科学 与财富
基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ的车辆 安全 辅助系 统设计
赵 征
（ 长城汽车股份有 限公司技术 中心 ， 河北省汽 车工程技术研 究中心， 保定０ ７ １ ０ ０ ０ ） 摘 要 ： 本文介绍一种基 于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技术 的车辆安全辅助系统的设计方案。该系统可实现周 边区域 内车辆行车状态信息 的自动交互 ， 用于车辆 间的安 全操 作提醒 。利用低成本 、 低功耗 的 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ无线通信技术， 能较 为理想的完成整个系统 的设计方案 ， 实现其 自动提 醒功能 。 关键 词 ： 车辆安全辅助 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ
定位 信 息 ， 经 过 微 处 理 器 计 算 车 辆 行 驶 状 态 与 位 置 信 息 。车 载 终 端 搜 索 并
１ ． 车载终端软件设计 ： 车 载终端上 电硬件初始化， Ｃ Ｐ Ｕ模块通过 Ｓ Ｐ Ｉ 接 口发送初始化 指令 ， 使 Ｃ Ｃ ２ ４ ３ １进入工作状 态， 搜索 其通信 范围 内是否 存 在 网络 并申请入 网。 终端成功入网后等 待轮询信息并发送应答信息到协调 器。Ｌ Ｐ Ｃ ２ ３ ６ ６完成 初 始化 后 对 采 集 到 的 Ｃ Ａ Ｎ总 线 的数 据 以 及 开 关 量 或 模 拟量进 行解 析，数据依次进 行协议封装，并将 分析结果实时通过 Ｃ Ｃ ２ ４ ３ １
引言： 车 辆 在 城 市 交 通行 驶 及 起 步 停 车 等 阶段 易 发 生 刮 蹭 、 碰撞 ， 因雨
雪 雾 等 天 气 造 成 的 路 面 湿 滑 及视 野 受 阻环 境 下 ， 更 易 发 生 事 故 导 致 财 产 损
息 的 多 路 输 入 辅 助 。Ｃ Ｐ Ｕ模块设计有 Ｒ Ｓ ２ ３ ２接 口可 用 于 连 接 独 立 Ｇ Ｐ Ｓ模 块， Ｇ Ｐ Ｓ模 块 采用 联 发科 技 Ｇ Ｓ 一 ９ ２ ｍ， 拥有 Ｓ Ｉ ＲＦ ３外 围 电路 ， 具有 ２ ０个 卫 星 信号通道 ， 热 启 动 模 式 平 均 定位 时 间为 ｌ ｓ ， 具有搜星快速、 接 收 能 力 强 等 特
失及人身伤害 。事故发生典型场 景有： １ ． 直线 行驶车辆 与侧 方驶离停车位／ 社 区出入 口车辆 、 侧 方停靠车 门突 然开启车辆 发生碰撞 ： ２ ． 直线 行驶车辆 与侧方并线车辆、 前方逆转方向车辆 发生碰撞 。安全辅助系统可实现上述 场景 中车辆行车状态 自动识别与信息互动 警示 ， 减免 意外事故发生 。
三、 系统 软 件 设 计
、
系 统 方 案 设 计
系统 由车载终端、 参考节 点、 协调器节 点和数据服务器构成 。 车载终端 负责收集／ 处理车辆行车状态信息 ，作为网络移动节 点对 车辆进行跟踪定 位辅助 ； 参考节点位于区域固定位置 ， 起 网络 定位 参考作用： 协调器节点建 立 网络 ， 负责处理节点位置信 息并将信息传输至 数据服务器 ； 数据服务器
一
点。数据采集模块包含 ４路模拟量采 集通 道与 ８路开关量采集通道， 用于 扩展终端系统实用性 。 ２ ． 协调器／ 参考节点设计 ： 节点采用 Ｃ Ｃ ２ ４ ３ ０芯片 ， 包括 电源 模块、 射频 天线 Ｒ Ｆ模块 以及晶振电路等模 块。电源模块用于为协调器节点的其它功 能模块供 电， 保证节点正常运行。Ｒ Ｆ模块用于数据的无线 收发与传送 。协 调器 晶振模块是两个不 同频率晶振， 用 于无线收发数据和休眠状态。 ３ ．数据服务器 设计 ：数据 服务器 与网络通过 以太 网接 口连接 ，采用 Ｒ Ｔ Ｌ ８ ０ １ ９ Ａ Ｓ网络芯 片，实现远程数据传输 。服务器采用三星 ￥ ３ Ｃ ４ ４ Ｂ Ｏ芯 片， 芯片规格为 １ ６ ／ ３ ２ Ｂ ｉ ｔ Ｒ Ｉ Ｓ Ｃ 。内部集成 Ｕ Ｓ Ｂ设 备 端 与 主 机 端 ， 可 提 供 点 对 点连 接 ， Ｕ Ｓ Ｂ接 口芯 片 采 用 Ｉ Ｓ Ｐ１ １ ６ １ 。
可接入互联网 ， 实 现 计 算 机 终 端 对 网 络 的远 程 访 问 与 控 制 。系 统 无 线 通 信 采用 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ网型 拓 扑 网络 ， 置 于 道 路 侧 的 协 调 器 节 点为 网络 核 心 ， 主导无
线 网络 的建立与配置管理 。协调器节点与车载终端、 参考节点采用 自组 织 方式组建无线通信网络。 主要功 能原理如下 ： 车辆 启动后车载 终端开始工作 ， 并通过总线系 统 收 集 车 辆 车 速／ 轮速／ 转 向灯 开 关／ 倒车开关／ 车 门 开关 等 信 号 以 及 Ｇ Ｐ Ｓ系 统