專利名稱：運動裝置在運行中的定位、自動導(dǎo)航與防撞系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用發(fā)射信號的方法對運動裝置定位和防撞，特別是利用無線傳呼系統(tǒng)進行定位和防撞的系統(tǒng)。
發(fā)明的技術(shù)背景運動裝置包括很廣很寬的范圍，主要是汽車火車，船只，飛機等多屬交通工具，運輸工具。坦克算軍事用途，也是運動裝置。
目前，這些運動裝置都會經(jīng)常發(fā)生碰撞的事故，汽車相撞，火車相撞，船只相撞，甚至也有飛機相撞的事故發(fā)生。究其原因，是沒有足夠的“千里眼”和“順風(fēng)耳”，所以，未能及時知曉周圍運動物體運動裝置的情況，因而發(fā)生“相撞”事故。目前還未有有效的發(fā)明去解決這一問題。
發(fā)明目的本發(fā)明是為了提出一種有效的解決方法和解決方案，使運動裝置在運行中能夠互相定位，從而避免發(fā)生相撞的不幸事故。
對發(fā)明的說明研究一下目前的上述交通工具和運輸裝置，基本上都有一個共同的問題，就是，并沒有告訴其它行駛著的交通運輸工具自己是誰，在走那務(wù)路以及方向、速度和位置。數(shù)百年來，全憑運動裝置駕駛員的眼睛觀察。黑夜時，要把燈開得亮亮的，也是為了要眼睛看到前面的情況，不要發(fā)生撞車撞船撞飛機事件。一切都依賴于駕駛員的視力和操控的靈敏狀況。
現(xiàn)代通訊技術(shù)的進步，已給改變這種狀況提供了條件。
本發(fā)明認(rèn)為，如果能夠在運動裝置上裝設(shè)無線信號收發(fā)和顯示裝置，隨時把運動裝置自身在運動中的有關(guān)信息不斷地(每分鐘發(fā)射一次，每5秒發(fā)射一次，都應(yīng)理解為不斷地發(fā)射)發(fā)射出去，供別的、周圍附近一定范圍內(nèi)的運動裝置中所附設(shè)的接收裝置接收和顯示，又隨時接收和顯示周圍附近一定范圍內(nèi)的運動裝置的位置和運動狀況，則各自的安全系數(shù)就會極大的增加。
發(fā)射的無線信號主要反映如下參數(shù)1、我是誰，2、走在哪條路上，3、正向哪個方向走，4、我的速度是多少，5、發(fā)信號時的位置在哪里。
如果能夠報告這些參數(shù)和了解周圍運動物體交通工具的這些參數(shù)，就應(yīng)當(dāng)避免相撞。即使在夜間和大霧天氣，也會防止相撞。這是本發(fā)明的基本思想。
現(xiàn)代的傳呼技術(shù)的發(fā)展，對解決以上問題相當(dāng)合適，類似的無線電收發(fā)系統(tǒng)也可采用。因為無線傳呼的發(fā)射裝置的架設(shè)和設(shè)備不很貴，而發(fā)射信號的覆蓋范圍又是周圍幾十公里，正適合用于定位和防撞系統(tǒng)，正適合于近距離的相互定位。因此，對于火車、汽車、船舶、飛機等都在一定程度上適用。
為了防止因頻率相同而相撞引起收不到其它運動裝置所發(fā)射的信號，可以采取多頻道發(fā)射，發(fā)射兩個、三個，甚至五個相互分開一些的同頻率不同頻道的發(fā)射，而且發(fā)射也可以用不同的間隔時間，避免相撞，方便接收。
例如同頻率不同頻道與不同發(fā)射時間間隔的例子，在海上，船舶同頻率不同頻道，不同發(fā)射時間間隔F1每間隔2秒(循環(huán)發(fā)射)F25秒
F37秒F411秒F513秒同頻率不同頻道的發(fā)射方法在傳呼系統(tǒng)很普遍，同一地區(qū)同一城市不同的傳呼臺，不同的傳呼公司就是采用同頻率不同頻道和發(fā)射方式來區(qū)別開。
用于火車，一個頻道或兩個頻道就夠了。關(guān)于接收方面，接收機連接一臺電腦，隨時迅速地將收到的周圍運動物體運動裝置的位置，方向，速度等諸參數(shù)情況計算出來并顯示出來。同時還要在電腦顯示屏上直觀地顯示出自身裝置與周圍運動裝置的相對位置和相對運動情況，這樣，行駛的安全性就極大地得以提高。
參閱

圖1，圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)的說明圖。這是一套裝置在本發(fā)明所指的運動裝置上的無線信號發(fā)射與接收系統(tǒng)，用于自身定位，發(fā)射自身運動參數(shù)，接收和顯示周圍運動裝置位置與運動狀態(tài)，并能自動導(dǎo)航和發(fā)出防撞警告提醒信號。
本系統(tǒng)包括無線信號發(fā)射部分和接收部分，發(fā)射部分包括參數(shù)取得單元主要取得自身速度，自身位置，運動方向，運動方向上的哪一軌道等參數(shù)，并將這些取得的參數(shù)輸往相連接的參數(shù)處理與編碼單元，進行信號處理與編碼。運動裝置自己本身的編號是固定不變的。例如輪船ST2350號，火車H0618188號等，相應(yīng)的編碼也是固定的。因此，它可與其它4個參數(shù)一起被輸往發(fā)射機，被發(fā)射機發(fā)射出去。無線信號接收部分包括接收機、電腦和報警器。接收機接收周圍運動裝置發(fā)射的無線信號，并將這些信號傳輸給相連接的電腦中進行信號處理，并將處理結(jié)果在電腦顯示屏上顯示，顯示時可以部分屏面顯示數(shù)字，大部分屏面顯示直觀的自身裝置與周圍運動裝置的動態(tài)相對位置和相對運動方向，相對速度等，以最佳的反映相對情況。當(dāng)與其它運動裝置有發(fā)生碰撞危險時，按預(yù)定程序，電腦向與它相連的報警器發(fā)出警告提醒信號，提請駕駛員采取緊急措施。
接收部分不需要接收離自身裝置很遠(yuǎn)的運動裝置的情況。對火車、船舶而言，周圍20公里以內(nèi)就已足夠。對汽車而言，周圍5公里以內(nèi)或10公里以內(nèi)已經(jīng)足夠。對飛機而言，50--60公里左右一般也應(yīng)夠了。相對相遇時間在5分鐘左右，最多10分鐘，就應(yīng)有足夠時間控制運動裝置以確保安全。實際上，陸上只要離開2分鐘的車程距離就應(yīng)不會相撞。
圖2表示了一個在海上的船只A接收部分電腦顯示屏顯示的相對位置等的例子，B、C、D為顯示的其它船只，屏上清楚顯示了相對位置、方向、速度。
每一運動裝置都裝有速度表，只是不十分精確，但大致上反映了運動裝置的速度。還可利用另外的裝置，直接采用通過的距離除以時間以取得速度的更精確的值。發(fā)信號時的位置的確定比較復(fù)雜。為此，必須設(shè)置一些與地面固定的“標(biāo)識”。例如，在汽車行駛的公路上畫上一些標(biāo)識。標(biāo)識的畫法可采用畫人行橫道，畫行車車道隔線的畫法，用白色快干光滑漆料，在每一行車線上的一定距離處，例如每隔50米，畫一組圖案標(biāo)識碼。汽車上采用光電掃描器對標(biāo)識碼進行掃描，就可以得出即時的運動速度。圖案標(biāo)識碼可以多種多樣，可以是一長一短的白油漆線，例如如圖3所示，公路單向三條行車線，第一行車線上的標(biāo)識碼為 ，第二行車線上的標(biāo)識碼為 ，第三行車線上的標(biāo)識碼為 。這樣的圖案標(biāo)識碼極易被識別。不對稱的圖形，可以反映更多的信息。例如先掃描到長線再掃描到短線反映上行，先反描到短線再掃描到長線表示下行，可以在公路和鐵路上反映出運行方向。標(biāo)識碼也可以是其它與地面聯(lián)系的物體等。例如，標(biāo)識碼可以是設(shè)在公路旁的道路樁石，鐵道旁沿鐵道數(shù)十米一個的石制鐵路標(biāo)識，現(xiàn)大部分是水泥制的。也可在鐵道上簡單地設(shè)置彈簧片，受列車相碰撞而計算出相對位置和速度及方向。
標(biāo)識碼的距離不一定是因定的，直道上距離遠(yuǎn)一些，彎道上距離近一些。
在所有的道路上標(biāo)記上標(biāo)識碼。不同省、市、地區(qū)可用不同的標(biāo)識碼。鐵路上采用鐵路的標(biāo)識碼，公路上采用公路的標(biāo)識碼。將標(biāo)識碼的分布情況，在一個地區(qū)，每一道路，每一鐵路上的標(biāo)識碼的分布情況記錄下來，編成電腦資料，并輸入到運動裝置所附設(shè)的電腦之中。這樣，當(dāng)用機械式或光電式或感應(yīng)式等識別行走路徑上的標(biāo)識碼并與電腦中存貯的標(biāo)識碼的分布圖相對照，就可得出精確的位置數(shù)據(jù)。并且，根據(jù)掃描和分析標(biāo)識碼的分布和通達(dá)情況，可得出運動裝置自身的位置數(shù)據(jù)，速度數(shù)據(jù)，運動方向數(shù)據(jù)和在哪條路上行走的數(shù)據(jù)。對鐵路而言，單線鐵路上行駛的列車只有上行和下行的問題。雙線鐵路上行駛的列車，也會固定地安排在某一行車線是上行，某一行車線是下行。利用上行下行就可確定出在哪一道軌上行車，如果三線或四線行車處，應(yīng)采用不同的標(biāo)識碼，由此指明列車在哪條道上行駛。對汽車也是一樣。四條行車線的標(biāo)識碼可能是4種不同的標(biāo)識碼圖案。掃描接收到不同的標(biāo)識碼而轉(zhuǎn)換成不同的編碼發(fā)射出去。接收機會根據(jù)這些信號而區(qū)別開運動裝置正在運行行駛在第幾線上。
對海上船舶和空中飛機而言，可以采用同一概念和方法。
對于飛機而言，標(biāo)識碼可采用地球表面的固定標(biāo)識，采用山川，河流等的某些點，制成標(biāo)識碼圖，輸入飛機的電腦中，作為識別標(biāo)識等。再就是利用現(xiàn)在的衛(wèi)星的GPS系統(tǒng)，隨時給出飛機的位置。這樣，再由飛機發(fā)射出去。
河上的船舶可利用河流兩旁的山川陸她設(shè)置標(biāo)識碼并繪制標(biāo)識碼圖并存入電腦中。船舶在航行時可根據(jù)探測的標(biāo)識碼情況與電腦中的標(biāo)識碼圖對照而確定即時位置，從而發(fā)出位置數(shù)據(jù)資料。速度數(shù)據(jù)資料也可由計算位置碼間的距離和時間計算出而發(fā)射出去。
海上的船舶可利用衛(wèi)星的GPS接收器定位、定向和根據(jù)兩次接收的位置數(shù)據(jù)及所用時間算出即時速度發(fā)射出去。這樣，定位、定向、速度的參數(shù)都可以確定地發(fā)射了。如果在航行航道密集處，可再增加發(fā)射船舶在第幾航道航行的數(shù)據(jù)參數(shù)。
由于運動裝置在運動行駛之時總是不斷地發(fā)射自身的運動數(shù)據(jù)資料和接收并顯示周圍其它運動裝置的數(shù)據(jù)資料，使得駕駛?cè)藛T隨時能知曉周圍的運動裝置的情況，所以，可以確保安全行駛。
標(biāo)識碼是本發(fā)明的重點之一。在有了標(biāo)識碼和標(biāo)識碼的分布情況以后，將標(biāo)識碼分布制成電腦用標(biāo)識碼分布圖，幾條道路的分布圖，一個小區(qū)的標(biāo)識碼電腦圖，等等。生產(chǎn)制造出適合各種運輸工具運動裝置用的標(biāo)識碼分布電腦用軟件，電腦磁碟備用。需要時，可將電腦磁碟式的準(zhǔn)備行駛區(qū)域的信息碼分布圖輸入運動裝置的電腦中，并配以適當(dāng)?shù)能浖纯蓪崿F(xiàn)自動導(dǎo)航。因為有了分布圖，再往電腦中輸入預(yù)定速度和航線或行駛路線，以及在距離其它運動裝置多遠(yuǎn)時發(fā)出警報信號等的電腦軟件，即可實現(xiàn)運輸工具、運動裝置的自動導(dǎo)航。
本發(fā)明的系統(tǒng)可采用無線傳呼系統(tǒng)的裝置、設(shè)備，再增加參數(shù)取得的裝置。參數(shù)取得裝置可包括各種光電掃描裝置，機械計數(shù)器，速度計，羅盤等裝置和器械，用以取得各所需的參數(shù)。參數(shù)的編碼和發(fā)射可采用無線傳呼的電腦和發(fā)射臺，接收裝置可采用傳呼機接收，再由傳呼機將解碼后的信號輸至電腦中由電腦進行運算和顯示。報警器可以是一個簡單的蜂鳴器。
行駛之中的暫停，仍應(yīng)不斷發(fā)射信號，例如汽車半路出了故障，停車停在公路上修理，一定要繼續(xù)發(fā)信號，以示存在。這樣才會減少被撞的危險。這種暫停仍應(yīng)視為運動中。
本發(fā)明的方案的實施，將會產(chǎn)生巨大的社會效益，并推動本領(lǐng)域中技術(shù)的進步。
權(quán)利要求
1.一運動裝置在運行中的定位、自動導(dǎo)航與防撞系統(tǒng)，用于在運行中定位、自動導(dǎo)航與預(yù)防與其它運動裝置相撞，其特征是，每一運動裝置中都包括有定位/自動導(dǎo)航與防撞系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括無線信號發(fā)射部分，用于發(fā)射運動裝置自身代號，運動中的即時位置，運動中的即時速度，運動方向，運行軌道的信號，該系統(tǒng)還包括無線信號接收部分，用于接收、處理和顯示由其它運動裝置發(fā)出的上述信號，并在預(yù)定緊急的情況時發(fā)出警告提醒信號。
2.如權(quán)利要求1所述，其無線信號發(fā)射部分包括有參數(shù)取得單元，參數(shù)處理與編碼單元，發(fā)射機，標(biāo)識碼分布存貯單元；參數(shù)取得單元與標(biāo)識碼分布存貯單元和參數(shù)處理與編碼單元相連接，在獲得標(biāo)識碼的基礎(chǔ)上，經(jīng)與標(biāo)識碼分布存貯單元中存貯的標(biāo)識碼分布相比較分析，得出即時位置參數(shù)和相應(yīng)其它參數(shù)，并將這些參數(shù)傳輸給參數(shù)處理與編碼單元，參數(shù)處理與編碼單元與參數(shù)取得單元和發(fā)射機連接，對由參數(shù)取得單元傳輸來的參數(shù)進行處理和編碼，并將編了碼的參數(shù)傳輸給發(fā)射機，發(fā)射機與參數(shù)處理編碼單元相連接，將由參數(shù)處理與編碼單元輸入的編碼信號發(fā)射出去，標(biāo)識碼分布存儲單元與參數(shù)取得單元相連接，標(biāo)識碼分布存貯單元中存貯有標(biāo)識碼分布電腦軟件和程序控制軟件，提供有關(guān)分布予參數(shù)取得單元，用以確定即時位置，并可根據(jù)有關(guān)電腦程序軟件，使運動裝置實現(xiàn)自動控制和自動導(dǎo)航。
3.如權(quán)利要求1所述，其無線信號接收部分包括接收機，電腦和報警器，接收機接收其它運動裝置發(fā)射出的含有各項參數(shù)的無線信號，并將收到的信號傳輸給與之相連接的電腦，電腦與接收機和報警器相連接，對接收機輸入的信號進行信號處理和在電腦顯示屏上進行數(shù)字顯示和圖形相對位置顯示，當(dāng)按預(yù)定程序與其它運動裝置過近超過一定距離時，會向報警器發(fā)出報警信號，報警器則發(fā)出一定的聲響等警告提醒信號，提請駕駛員采取緊急措施。
4.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，可以是無線傳呼系統(tǒng)并增加相應(yīng)的參數(shù)取得裝置。
5.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其發(fā)射和接收都可采用同頻率幾個頻道分隔時間的不斷發(fā)射與接受的方式，以便可隨時接收到其它運動裝置發(fā)出的參數(shù)信號。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其定位是預(yù)先在地面上，道路上，鐵道上，鐵路旁，道路旁，山川河流的相應(yīng)位置上設(shè)置標(biāo)識碼，并將標(biāo)識碼的分布制成電腦軟件并在使用時輸入相應(yīng)的電腦軟件至標(biāo)識碼分布存儲單元。
7.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其定位也可采用GPS衛(wèi)星定位器進行位置定位，尤其是對于海上運行的船舶和空中的飛機，更適合用GPS衛(wèi)星定位器進行位置定位。
8.如權(quán)利要求6所述，其標(biāo)識碼可以是用快干油漆涂在地面上的各種圖案構(gòu)成，也可是由畫有標(biāo)記的埋于路旁鐵道旁的小水泥樁構(gòu)成，在鐵路上甚至可以用豎起的道釘構(gòu)成，即，標(biāo)識碼是與陸地相聯(lián)系的許多的同樣的標(biāo)識，并能被運動裝置上的參數(shù)取得單元中的某裝置所識別。
9.如權(quán)利要求1或2所述，其參數(shù)取得單元可包括各種光電掃描裝置，機械計數(shù)器，速度計，羅盤等裝置和器械，用以取得各所需的參數(shù)。
10.如權(quán)利要求1所述運動裝置，包括汽車等各種陸地運行車輛，火車、飛機和船舶。
全文摘要
一運動裝置在運行中的定位、自動導(dǎo)航與防撞系統(tǒng)，包括有無線信號發(fā)射部分，發(fā)射運動裝置自身的代號，運動中的位置、速度、方向和運行軌道，接收部分接收其它運動裝置發(fā)射的上述信號并進行處理和顯示以及緊急情況下進行提示，由于有了直觀的顯示，駕駛?cè)藛T可清楚地知曉周圍運動裝置的情況，運動裝置可以是汽車等車輛、火車、船舶、飛機等，在陸地上設(shè)置標(biāo)識碼供運動裝置識別，并將標(biāo)識碼的分布制成電腦軟件和相應(yīng)和控制軟件，供輸入運動裝置中用以實現(xiàn)自動導(dǎo)航。
文檔編號G08G5/04GK1124858SQ9411885
公開日1996年6月19日 申請日期1994年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月12日
發(fā)明者黃金富 申請人:黃金富